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Abawi, Yama

• Application of the Johnson-Champoux-Allard model for the calculation of the sound absorption coefficient of aerogel granules based on inverse characterization for the determination of the granules parameters
  Y. Abawi, F. Langfeldt, H. Hoppen, W. Gleine and B. Milow
[Abstract]

Ein wichtiges Kriterium für die Wahl einer Schallisolierung ist unter anderem der Absorptionsgrad eines Materials. Um diesen zu bestimmen, werden akustische Messungen durchgeführt, deren Ergebnisse mit theoretischen Betrachtungen verglichen werden. Eine Berechnungsmethode ist das Johnson-Champoux-Allard (JCA) Modell, welches für die Bestimmung des Absorptionsgrads poröser Materialien entwickelt wurde. Dieses halb- empirische Modell liefert für poröse Materialien (z.B. Glaswolle) Schallabsorptionsgrad-Werte, die eine große Übereinstimmung mit den Messwerten vorweisen. In diesem Beitrag wird eine Untersuchung der Anwendbarkeit des JCA-Modells auf Aerogelgranulate vorgestellt. Die Kernfragen lauten dabei, ob bzw. für welche Granulatgrößen das JCA-Modell verwertbare Ergebnisse liefert, die mit den Werten aus akustischen Messungen gleichkommen, und ob Parameter der Granulate (wie z.B. die Porosität, die Tortuosität etc.), die durch eine inverse Charakterisierung bestimmt werden, realistisch sind.

Abi Raad, Elie

• Derivation of characteristic vibroacoustic parameters in Ultrasonic Sheet Metal Welding
  E. Abi Raad, I. Balz, U. Reisgen and M. Vorländer
[Abstract]

Ultrasonic Sheet Metal welding (USMW) is often used in industry to join electrotechnical components, such as in welding wires or battery components. The workpieces to be welded are compressed between two machine parts : the horn and the anvil. The horn vibrates at 20 kHz, causing friction between the two workpieces which leads to a friction-induced bond. However, the process still suffers from quality fluctuations, even given the same welding parameters. The goal of this project is to better understand what factors influence the quality of the weld and to identify vibroacoustic parameters that can be used to monitor the quality of the weld during welding. To do that, a series of experiments was conducted: two thin copper sheets were welded with a welding frequency of 20 kHz. During welding, the vibrations of the horn and anvil were recorded using two laser Doppler vibrometers, as well as the acoustic emissions. The experiments also explored varying some of the process parameters, such as the amplitude of welding or the pressure applied by the horn. The data is analysed, up to the fourth harmonic, to characterise the different parts of the welding process, and compare to the strength of the welds.

Abshagen, Jan

• Nachhallmessungen in einem Schallkanal im norwegischen Sognefjord
  J. Abshagen and V. Nejedl
[Abstract]

Die vertikale Schichtung von Temperatur und Salzgehalt im Meer oder auch in tiefen Fjorden kann zur Bildung eines Schallkanals in tieferen Wasserschichten führen. Insbesondere die Druckzunahme mit zunehmender Tiefe und die damit verbundene Zunahme der Schallgeschwindigkeit führt in der Regel zur Bildung eines Schallkanals unterhalb der Thermokline. Die Schallausbreitungsbedingungen in einem solchen Tiefwasserkanal sind dabei weder zeitlich noch räumlich stationär, sondern können eine ausgeprägte Variabilität aufweisen. In dieser Arbeit werden experimentelle Ergebnisse zur Schallausbreitung und deren Variabilität in einem Tiefwasserkanal vorgestellt. Die Messungen wurden mit dem FS Elisabeth Mann Borgese im Sognefjord, Norwegen, durchgeführt. Die Richtungsabhängigkeit der Schallausbreitung wurde dabei mittels eines Vertikal- sowie eines Kreisarrays untersucht. Die Messstrecke zwischen Sender und Empfänger wurde mit einem Bojensystems realisiert und die Messungen driftend, d.h. (quasi-)stationär, in unterschiedlichen Abständen bis zu 10 km durchgeführt

Ackermann, David

• Kann man die Form eines Konzertsaales hören? Ein audiovisueller Test in simulierten 3D-Umgebungen
  J. Greif, D. Ackermann, O. Kokabi and S. Weinzierl
[Abstract]

Den klassischen architektonischen Typen musikalischer Aufführungsräume wird traditionell auch ein charakteristischer Klang zugeschrieben, der durch die Raumform und damit der zeitlichen und räumlichen Verteilung früher Reflexionen bedingt sei. Wie leicht aber sind ein ”Weinberg”, ein ”Fächer”, ein ”Hufeisen” oder eine ”Schuhschachtel” tatsächlich akustisch unterscheidbar, wenn das Raumvolumen, die Nachhallzeit und der Streugrad jeweils identisch sind? Um dies zu ermitteln, wurde in der vorliegenden Arbeit untersucht, ob Menschen die Form von Konzertsälen anhand ihrer Akustik identifizieren können. In einem Experiment konnten die Teilnehmer den optischen Eindruck verschiedener virtueller Räume durch ein stereoskopisches Display und den akustischen Eindruck durch dynamische Binauralsynthese erleben und waren aufgefordert, den Klangeindruck der Raumform korrekt zuzuordnen. Gleichzeitig wurde untersucht, welchen Einfluss das Raumvolumen, die Nachhallzeit und der Streugrad der Wände auf die Erkennbarkeit der Formen haben. Die Untersuchung konnte zeigen, dass es, auch mit einer vorangehenden Trainingsphase, überraschend schwerfällt, die Form der Säle verlässlich zu erkennen, wobei insbesondere das Streuverhalten der Wände einen großen Einfluss auf die Lösbarkeit dieser Aufgabe hat.

Adachi, Seiji

• Simulationsbasierte und experimentelle Untersuchung der Strömungsakustik von Wärmepumpen
  S. Wagner and S. Adachi
[Abstract]

Moderne elektrisch betriebene Wärmepumpen zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad aus und stellen eine attraktive Alternative zu herkömmlichen Heizungssystemen dar. Die Geräuschemissionen außenaufgestellter Wärmepumpen können allerdings zu einer steigenden Lärmbelastung führen, was eine Hürde für eine flächendeckende Verwendung von Wärmepumpen in dicht besiedelten Gebieten darstellt. Im Zuge des BMWi-Projektes WAMS wird die Akustik von Wärmepumpen gezielt untersucht; mit dem Ziel die akustische Emissionen von Wärmepumpen zu reduzieren und gezielt zu beeinflussen. Ein Augenmerk liegt dabei auf der Betrachtung strömungsakustischer Effekte aus der Interaktion von Ventilator und Wärmeübertrager. Diese Effekte werden sowohl mittels CFD/CAA Simulationen mit vereinfachten Geometrien in OpenFoam®, als auch an einem experimentellen Aufbauten untersucht. Ziel der CFD/CAA Simulationen ist es das Strömungsbild sowie den durch Luftströmung erzeugten Schall zu charakterisieren und daraus die akustische Abstrahlcharakteristik sowie die Schallleistung qualitativ abzuschätzen. Am experimentellen Aufbau sollen zum einen die energetische Wirksamkeit unterschiedlicher Wärmeübertrager in unterschiedlichen Einbausituationen relativ zum Ventilator untersucht werden. Zum anderen werden an dem Aufbau akustische Untersuchungen in Bezug auf die Interaktion zwischen Wärmeübertrager und Ventilator durchgeführt, die mit den Ergebnissen aus den Simulationen abgeglichen werden können. In diesem Konferenzbeitrag werden sowohl das Simulationsmodell als auch der experimentelle Aufbau vorgestellt und erste Ergebnisse präsentiert.

Adams, Christian

• Beiträge der Maschinenakustik zu einem Design for Acoustics
  C. Adams, J. Bös and T. Melz
[Abstract]

In der Maschinenakustik werden Methoden entwickelt, mit denen die Geräuschqualität von Maschinen sowohl auf der Komponenten- als auch auf der Systemebene verbessert werden soll. Zum einen müssen akustikrelevante Maschinenrichtlinien eingehalten werden. In der Maschinenakustik werden dazu bevorzugt primäre Schallminderungsmaßnahmen ergriffen, die den Schall bereits an der Quelle reduzieren. Zum anderen sollen die akustischen Eigenschaften von Produkten zunehmend gezielt ausgelegt werden (Design for Acoustics), wobei insbesondere in frühen Phasen der Produktentwicklung Entscheidungen über die akustische Auslegung getroffen werden sollen. Hierzu müssen Modelle entwickelt werden, die die akustischen Eigenschaften bereits in frühen Phasen der Produktentwicklung abbilden können. Gleichzeitig müssen solche Modelle effizient prognostizieren können, wie sich Parameteränderungen auf die akustischen Eigenschaften auswirken. So können Produkte in frühen Phasen der Produktentwicklung akustisch gestaltet werden. Dieser Beitrag zeigt aktuelle Forschungsarbeiten am Fachgebiet SAM der Technischen Universität Darmstadt, die zu einem Design for Acoustics beitragen, beispielsweise durch eine effiziente akustische Modellierung von Fahrzeugstrukturen, die Anwendung von Modellgesetzen oder den Einsatz von Maschinellem Lernen zur Modellierung schwingungsfähiger Systeme. Mehrere praxisnahe Beispiele zeigen, dass die in der Grundlagenforschung entwickelten Methoden auch in der industriellen Praxis angewendet werden können. Abschließend sollen Ideen für zukünftige Forschungsthemen im Kontext Design for Acoustics skizziert und gemeinsam mit dem Auditorium diskutiert werden.

• Identifikation sensitiver Parameter zur Systemabstimmung in der niederfrequenten Fahrzeugakustik
  L. Berk, C. Adams, E.M. Slomski-Vetter and T. Melz
[Abstract]

Konzeptänderungen von Fahrzeugen können während der Entwicklungsphase zur Veränderung des prognostizierten Schalldrucks im Fahrgastraum führen. Zur Erfüllung eines akustischen Zielbildes ist daher eine sukzessive Abstimmung des Systems nach abgeschlossenen Entwicklungsphasen notwendig. Für die Reduzierung von Gewicht und Änderungsaufwand sollen Bereiche hoher Sensitivität identifiziert werden, um eine hohe Maßnahmeneffizienz zu gewährleisten.

In einem FE-Modell stellen die Parameter Steifigkeit, Dämpfung und Masse variable Eigenschaften der Balken- oder Schalenelemente dar. Das Fluid im Innenraum des Modells wird von den umgebenden Flächenbeitragsleistern erregt. Der Schalldruck wird durch den direkten Einfluss eines Parameters oder dessen Interaktionseffekte auf Phasen und Amplituden der Flächenbeitragsleister abgestimmt. Zur Selektion sensitiver Parameter wird eine Screening-Methode ausgewählt und angepasst.

Der physikalische Haupteffekt zur Beeinflussung des niederfrequenten Schallfeldes ist die Modifikation der Phasen der Flächenbeitragsleister. In der umschlossenen Kavität wird dieser Effekt durch die Minimierung des Summenpegels indirekt als Zielgröße berücksichtigt. Zur qualitativen Bewertung der Haupt- und Nebeneffekte wird auf Basis einer Parameterstudie die Morrismethode ausgewählt. Um Rechenzeit einzusparen, wird ein verteilungsbasiertes Sampling implementiert. Sensitive Parameter werden mithilfe der Morrismethode zuverlässig detektiert. Die Auswahl erfolgt anhand eines Morris-Plots manuell und mithilfe eines Userinterfaces. Dadurch werden notwendige Informationen bereitgestellt, um das akustische Zielbild zukünftig anhand von Leichtbaumaßnahmen und Designmodifikationen effizient beeinflussen zu können.

• Modellierung von Fügestellen zur Berechnung der Strukturintensität in dünnwandigen Maschinenstrukturen
  N. Kleinfeller, C. Adams and T. Melz
[Abstract]

Die Strukturintensität (STI) beschreibt den Energiefluss des Körperschalls innerhalb einer schwingenden Struktur. Die genaue Kenntnis von Betrag und Richtung der STI erweitert das dynamische Verständnis für eine Struktur. Die STI wird in der Regel im Postprocessing einer Finite-Elemente-Simulation (FE) aus den Schnittkräften und Geschwindigkeiten gewonnen, wenn eine dünnwandige Struktur beispielsweise mit einer Schalenmodellierung zu Grunde liegt. In der Literatur sind bis auf wenige Ausnahmen Analysen der STI für monolithische Strukturen durchgeführt worden. Im Maschinenbau sind Strukturen jedoch häufig aus mehreren einzelnen Komponenten zusammengesetzt, die über Verbindungselemente, wie beispielsweise Schrauben oder Schweißnähte, verbunden sind. In der Fachliteratur wird der Bereich der Kopplung zwischen Bauteilen als Fügestelle bezeichnet. Eine Fügestelle beeinflusst das Schwingungsverhalten einer zusammengesetzten Struktur und es ist davon auszugehen, dass die STI von den Eigenschaften einer Fügestelle abhängt. Im Rahmen dieses Beitrags werden die Ergebnisse einer numerischen Studie vorgestellt, wobei mehrere FE-Modelle für eine gefügte dünnwandige Maschinenstruktur aufgebaut werden. Für die Modellierung der Fügestellen werden aus der Literatur etablierte Modelle mit steigender Komplexität herangezogen. Anschließend erfolgt eine Berechnung der STI, wobei der Einfluss der Fügestellenmodellierung auf die STI gezielt analysiert wird. Die Ergebnisse dieser Studie bilden die Grundlage für die Auswahl eines Fügestellenmodells zur Ermittlung der STI in komplexen Maschinenstrukturen.

• Identifikation des vibroakustischen Verhaltens von Leiterplatten
  M. Hülsebrock, M. Herrnberger, H. Atzrodt, C. Adams and R. Lichtinger
[Abstract]

Der digitale Entwurf von Leistungselektronikkomponenten stellt einen Schlüssel zur Beschleunigung des Entwicklungsprozesses und zur Beherrschung von Entwicklungsrisiken für elektrisch angetriebene Fahrzeuge dar. Insbesondere die numerische Simulation des strukturdynamischen und vibroakustischen Verhaltens von Leiterplatten erweist sich aufgrund der komplexen geometrischen und funktionalen Zusammenhänge, wie zum Beispiel die Beschreibung des Einflusses von Leiterbahnen, als ein schwieriges Simulationsproblem. Darüber hinaus kommt es aufgrund von Parameterunsicherheit häufig zu signifikanten Unterschieden zwischen Simulations- und Messergebnissen, was einen Modellabgleich erforderlich macht. Die Untersuchungen innerhalb dieses Beitrags konzentrieren sich daher zunächst auf die experimentelle Analyse von Leiterplatten. Es werden vier verschiedene Leiterplattenkonfigurationen mit derselben Geometrie aber unterschiedlich gezogenen Leiterbahnen betrachtet. Die Leiterplatten werden mit einem Lautsprecher im Frequenzbereich von 50 Hz bis 9000 Hz angeregt und die modalen Parameter über eine operationale Modalanalyse ermittelt. Die identifizierten modalen Parameter dienen als Grundlage für den Abgleich mit der numerischen Simulation. Das Ziel ist es, den Einfluss der Leiterbahnen auf das Schwingungsverhalten zu quantifizieren und anschließend numerisch zu simulieren. Die Simulations- und Messergebnisse stimmen nach Anpassung der Modellparameter gut überein und bilden damit eine Grundlage für weitere Untersuchungen.

• Bestimmung der Einflüsse von Störgrößen auf die Absorptionsgradmessung im Kundt’schen Rohr mithilfe neuronaler Netze
  S. Wenzel, E.M. Slomski-Vetter, C. Adams and T. Melz
[Abstract]

Bei Messungen des Schallabsorptionsgrades von Schaumstoffen in einem Kundt’schen Rohr treten unerwartete Einflüsse von Störgrößen auf. Es konnte in vorangegangenen Studien gezeigt werden, dass Störgrößen wie beispielsweise Formabweichungen, der Einsatz unterschiedlicher Fertigungsverfahren und die fertigende Person systematische Einflüsse auf den gemessenen Absorptionsgrad haben. In diesem Beitrag werden Korrekturkurven ermittelt, die eine präzisere Messung der Absorptionsgrade in einem Kundt’schen Rohr ermöglichen. Anhand der Korrekturkurven können die Einflüsse der Störgrößen mathematisch erfasst werden, wodurch der Absorptionsgrad rechnerisch korrigiert werden kann. Dazu wird ein Neuronales Netz verwendet, das die einzelnen Absorptionsgrade vorhersagt. Mithilfe der Vorhersagen wird eine Korrekturkurve für den gemessenen Absorptionsgrad bestimmt und der systematische Einfluss aus dem Messergebnis herausgerechnet. In diesem Beitrag wird gezeigt, inwiefern durch das vorgestellte Verfahren die Absorptionsgradmessung robuster gegenüber Einflüssen von Störgrößen wird.

• Systemidentifikation eines Einmassenschwingers mit spärlicher linearer Regression
  Y. Ren, C. Adams and T. Melz
[Abstract]

Die Systemidentifikation ist eine wichtige Gruppe von Methoden zur Modellbildung von Schwingungssystemen. Innerhalb dieser Gruppe zeigt die Methode Spärliche Identifikation Nichtlinearer Dynamischer Systeme (SINDy), die auf Differenzialpolynomen und spärlicher linearer Regression beruht, ein hohes Potenzial zur Identifikation von Schwingungssystemen. Deswegen wird in dieser Arbeit ein Systemidentifikationsverfahren auf Basis von SINDy entwickelt und mit unterschiedlichen Abschätzverfahren verglichen. Der Vergleich erfolgt durch numerische Untersuchungen anhand eines Einmassenschwingers im Rahmen von Monte-Carlo-Simulationen (MCSs). Den numerisch generierten Trainingsdaten wird Rauschen unterschiedlicher Intensität hinzugefügt, um reale Messsignale nachzubilden. Die SINDy-Modelle werden für Polynomordnungen von eins bis fünf identifiziert. Zur Abschätzung der Parameter des SINDy-Modells werden in diesem Beitrag zwei Methoden diskutiert. Im Vergleich zur KQ-Methode mit festem Threshold (KQFT), dem originalen Abschätzverfahren von SINDy, zeigt die Methode KQ-post-LASSO (KQPL) bessere Eigenschaften bei den MCSs im Hinblick auf Spärlichkeit, Konvergenz, identifizierte Eigenfrequenz und Bestimmtheitsmaß. Deswegen ist die Kombination vom SINDy-Modell und der KQPL-Methode ein verbessertes Verfahren zur Identifikation von Schwingungssystemen im Vergleich mit dem originalen SINDy Verfahren (KQFT).

• Reduzierte Modellierung von Verkleidungen zur Vorhersage des Schalldrucks im Fahrzeuginnenraum
  K. Bahrke, L. Berk, C. Adams and T. Melz
[Abstract]

Mit stetig steigendem Komfort im Fahrzeug gewinnt die Akustik im Fahrzeuginnenraum immer mehr an Bedeutung. Hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit und der Leichtbauoptimierung wird bestrebt, die Innenraumgeräusche so genau wie nötig zu prognostizieren. Die notwendige Rechenkapazität der numerischen Simulation steigt jedoch mit zunehmender Komplexität des Fahrzeugmodells. Daher werden Innenverkleidungen im Fahrzeug bislang stark vereinfacht oder gar vernachlässigt, was zu Abweichungen in der Vorhersage des Schalldrucks im Innenraum und zu teuren Nachbesserungsmaßnahmen führt. Mittels einer reduzierten Modellierung soll die Komplexität der Modelle von Fahrzeuginnenverkleidungen verringert werden. In diesem Beitrag wird die Patch-Transfer-Funktion (PTF) vorgestellt, mit der ein gekoppeltes akustisches Problem in mehrere Teilsysteme zerlegt werden kann. Die Fläche zwischen zwei gekoppelten Teilsystemen besteht aus Elementarflächen, sogenannten Patches. Für jeden Patch wird die PTF ermittelt und anschließend zu einer Transferfunktion des Teilsystems zusammengesetzt. Aus einer Superposition der Körperschall- und Luftschall-Transferpfade lässt sich der Schalldruck im Innenraum vorhersagen. Die PTF wird an einer gelenkig gelagerten Rechteckplatte numerisch angewendet, zuerst ohne und anschließend mit einer direkt aufgebrachten Verkleidung konstanter Dicke. Die Platte ist auf einer Akustikbox angebracht, sodass sich an das Messobjekt eine Kavität ähnlich des Innenraums eines Fahrzeugs anschließt, in der der Schalldruckpegel gemessen wird. Die durchgeführte FE-Simulation wird zukünftig durch experimentelle Daten validiert.

Ahrens, Jens

• Eigenschaften der Fernfeldnäherung als Modell für Schallquellendirektivität
  J. Ahrens
[Abstract]

Repräsentationen von Schallquellendirektivitäten auf der Basis von Kugelflächenfunktionen (a.k.a. spherical harmonics) wurden in verschiedenen Anwendungsgebieten eingesetzt. Theoretisch deckt eine solche Repräsentation die gesamte abstandsabhängige Direktivität von der abstrahlenden Fläche bis hin zu beliebig weit entfernten Punkten im Freifeld ab. Die Messung der Direktivitäten von Schallquellen wie z.B. der menschliche Stimme, Musikinstrumenten oder Industrieanlagen weist grundlegende Einschränkungen bzgl. der erreichbaren Genauigkeit und räumlichen Auflösung auf. Die kugelflächenfunktionsbasierten Darstellungen sind daher in ihrer Flexibilität beschränkt. Sofern die betrachtete Schallquelle eine endliche Ausdehnung aufweist, kann ihre Direktivität im Fernfeld als Kugelwelle mit richtungsabhängiger komplexer Amplitude angenähert werden. Im vorliegenden Beitrag analysieren wir den Geltungsbereich dieser Darstellung und illustrieren deren Eigenschaften bzgl. Interpolation, Extrapolation sowie der Aufarbeitung von Messdaten. Wir stellen Anwendungsbeispiele im Bereich der wellenbasierten raumakustischen Simulation sowie der räumlichen Audiowiedergabe vor.

• Comparison of Mitigation Approaches of Spatial Undersampling Artifacts in Spherical Microphone Array Data Auralizations
  T. Lübeck, J.M. Arend, H. Helmholz, J. Ahrens and C. Pörschmann
[Abstract]

Spherical Microphone Arrays (SMAs) are widely used to capture spatial sound fields, that can then be rendered in various virtual acoustic environment (VAE) formats including binaural synthesis. However, some practical limitations have significant impact on the accuracy of the rendered VAE. On the one hand, the limited number of microphone capsules leads to spatial undersampling of the surrounding sound field, inducing spatial aliasing artifacts on the capturing side. On the other hand, the order-limited spherical harmonics representation results in truncation errors on the rendering side. Several approaches have been presented in research to mitigate these impairments. To our knowledge, there is no study available that compares the different methods directly in terms of their effectiveness. In this work, we present a comprehensive comparison of state-of-the-art undersampling mitigation algorithms, with a focus on binaural reproduction of SMA data. We give an overview of the fundamental concepts of the different approaches and based on a technical evaluation we discuss their influence on the binaural reproduction.

• Updates on the Real-Time Spherical Array Renderer (ReTiSAR)
  H. Helmholz, T. Lübeck, J. Ahrens, S.V.A. Garí, D.L. Alon and R. Mehra
[Abstract]

We recently presented ReTiSAR, a framework for binaural rendering of spherical microphone array data in real-time. The array signals and the employed head-related transfer functions are processed in the spherical harmonics domain to compute the resulting ear signals and virtually place a listener into the captured sound field. In this contribution, we present the latest additions to the Python software package. These comprise, among others, an interface to the Spatially Oriented Format for Acoustics (SOFA), the ability of switching between different spherical harmonics rendering orders, as well as performance optimizations enabling real-time rendering up to 12th order. Furthermore, we integrated diverse enhancements recently proposed in the literature for the upper frequency range where spatial aliasing occurs.

Alexander, Brad

• Flexibel installierbare Breitband-Schallabsorber für Kommunikationsräume
  H.V. Fuchs, B. Alexander and S. Weinzierl
[Abstract]

Als breitbandig wirksame Absorber mit einem Frequenzbereich von bis zu 50 Hz haben sich in Kommunikationsräumen sowohl Verbundplatten-Resonatoren als auch kompakte Kanten-Absorber in Trockenbauweise bewährt, die i.d.R. an Decken und Wänden fest installiert werden. Bisher fehlte es aber an leicht handhabbaren Absorbern, die flexibel und bevorzugt nahe den Raumkanten im gesamten für Musik und Sprache relevanten Frequenzbereich wirksam werden. Der vorliegende Beitrag stellt ein neuartiges, komplett vorgefertigtes Absorber-Modul vor, das allseitig stabil von einem nur teilweise perforierten Metallgehäuse umschlossen ist. Hallraum-Messungen und akustische Sanierungen in einem kleineren Kommunikationsraum sowie einer größeren Werkhalle machen praktisch wertvolle Kanteneffekte deutlich. Weitere Anwendungen z.B. in Speise-, Küchen- sowie anderen Reinräumen, für die sich empfindlichere Decken- und Wandpaneele weniger eignen, werden diskutiert. Mit ihrem geringen Gewicht und ihrer robusten Bauweise lassen sich diese neuartigen Breitband-Kompaktabsorber für akustische Sanierungen nachträglich bequem sowohl von Decken abhängen als auch vor Raumkanten installieren.

Algermissen, Stephan

• Versuchsträger zur Experimentellen Aktiven Minderung der Schalleinstrahlung Zylindrischer Strukturen
  B.-C. Hölscher, S. Algermissen, C. Hesse and M. Sinapius
[Abstract]

Aktive Systeme sind effektive Lösungen für tieffrequente Problemstellungen der Schwingungsdämpfung, sowohl zur Unterdrückung von Strukturschwingungen als auch für Probleme der Schallab- und -einstrahlung. Insbesondere für gekoppelte Systeme aus Struktur und Fluid, bei denen unter Verwendung struktureller Fehlersensoren eine globale Reduktion des Schallfeldes erreicht werden soll, ist die Implementierung derartiger Lösungen allerdings häufig sehr ineffizient. Bei der oft verwendeten Behandlung der Schallabstrahlung mittels Singulärwertzerlegung entstehen frequenzabhängige Schallstrahlungsmoden, die daraus resultierende hohe Modellordnung des benötigten Reglers ist durch heutige Signalverarbeitungssysteme kaum leistbar. Für Phänomene der Schalleinstrahlung in Innenräume erlauben die Fluidmoden jedoch die Formulierung frequenzunabhängiger Moden des gekoppelten Systems. Mit den frequenzabhängigen Schallstrahlungseffizienzen ermöglichen diese eine erhebliche Ordnungsreduktion des Reglers. Der Nachweis der Umsetzbarkeit eines solchen Ansatzes ist durch Vorarbeiten analytisch für generische Kavitätsgeometrien (Quader und Zylinder) erbracht. Für komplexere Geometrien muss dieser Nachweis numerisch und insbesondere experimentell erfolgen. In diesem Beitrag wird ein hierzu geeigneter Versuchsträger vorgestellt. Der Versuchsträger besteht aus einer zylindrischen CFK-Struktur, Randabschlüssen zum Abschluss des Innenraums sowie Vorrichtungen für vibroakustische Vermessung und Lagerung von Struktur und Randabschlüssen. Im Beitrag wird zum einen auf die konstruktiven Aspekte des Versuchsträgers eingegangen, zum anderen werden Ergebnisse der Messungen sowie ein Ausblick auf zukünftige Untersuchungen vorgestellt.

Alma, Ugur Alican

• Reproduktion von Texturen basierend auf visuellen Informationen eines Touch-Display
  U.A. Alma and M.E. Altinsoy
[Abstract]

In dieser Studie wurde die Eignung der aufgezeichneten und vereinfachten Textur untersucht Die Vibrationen wurden anhand der auf einem Bildschirm angezeigten visuellen Texturen bewertet. Die getesteten Schwingungen sind 1) aufgezeichnete Schwingungen, 2) einzelne Sinuskurven und 3) bandbegrenztes weißes Rauschen, die in der vorherigen Arbeit verwendet wurden. Das Ziel dieser Studie ist es, die Kongruenz zwischen dem vibrotaktilen Feedback und zwei Texturbildern mit glatten und rauen Oberflächen zu bewerten. Basierend auf den psychophysischen Testergebnissen wurden die Ähnlichkeitsbewertungen der Texturschwingungen nicht geschlossen deutlich voneinander verschieden im Gegensatz zu der früheren Studie, in der Texturen haptisch untersucht wurden. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass sogar einfache Vibrationen verwendet werden können, um virtuelle Texturen zu rendern, wenn die realen Texturen nicht verfügbar sind.

Alon, David Lou

• Updates on the Real-Time Spherical Array Renderer (ReTiSAR)
  H. Helmholz, T. Lübeck, J. Ahrens, S.V.A. Garí, D.L. Alon and R. Mehra
[Abstract]

We recently presented ReTiSAR, a framework for binaural rendering of spherical microphone array data in real-time. The array signals and the employed head-related transfer functions are processed in the spherical harmonics domain to compute the resulting ear signals and virtually place a listener into the captured sound field. In this contribution, we present the latest additions to the Python software package. These comprise, among others, an interface to the Spatially Oriented Format for Acoustics (SOFA), the ability of switching between different spherical harmonics rendering orders, as well as performance optimizations enabling real-time rendering up to 12th order. Furthermore, we integrated diverse enhancements recently proposed in the literature for the upper frequency range where spatial aliasing occurs.

Altinsoy, M. Ercan

• Realisierung eines Schallprojektors mit verbessertem Abstrahlverhalten im hohen Frequenzbereich
  T. Wühle, F. Beyer, L. Bulla, S. Merchel and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Durch die steigende Verfügbarkeit immersiver akustischer Szenen in Multimedia-, VR- oder AR-Anwendungen für Endverbraucher werden räumliche Audiowiedergabesysteme erforderlich, die effizient und einfach realisierbar sind. Insbesondere im VR- und AR-Bereich, sollten diese Wiedergabesysteme zudem die Umgebung des Hörers möglichst minimal beeinflussen. Eine Methode zur räumlichen Audiowiedergabe, die ohne die Platzierung verteilter Lautsprecher auskommt, ist die Projektion von Schall. Dabei wird Schall gebündelt in gezielte Raumreflexionspfade abgestrahlt um den Hörer aus Richtung dieser Reflexionen zu erreichen. Um auf diese Weise Hörereignisse in den zugehörigen Richtungen zu erzeugen, müssen Schallprojektoren jedoch möglichst wenig Direktschall abstrahlen. Konventionelle Schallprojektoren bestehen daher meist aus linienartig oder flächenmäßig angeordneten, stark richtenden, Lautsprecherarrays. In der Praxis ist die Bündelungsleistung von Lautsprecherarrays jedoch prinzipiell sowohl zu tiefen Frequenzen, als auch zu hohen Frequenzen beschränkt. Einen Lösungsansatz um das gewünschte Abstrahlverhalten möglichst weit zu hohen Frequenzen hin aufrechtzuerhalten, stellt die Verwendung einer großen Anzahl kleiner Lautsprecher dar. Die vorliegende Studie behandelt einen alternativen Lösungsansatz zur Verbesserung des Abstrahlverhaltens bei hohen Frequenzen. Dieser basiert vorranging auf der Nutzung von Schallbarrieren und der teilweise indirekten Platzierung von Lautsprechern am Schallprojektor. Es wird die Realisierung eines entsprechenden Schallprojektors vorgestellt. Seine Effektivität wird schließlich im Hinblick auf physikalische und psychoakustische Aspekte evaluiert.

• Einfluss der Materialdämpfung auf den Klang verschiedener DML-Membranen
  A. Vater, B. Zenker, S. Merchel and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Eine vielversprechende Alternative zu konventionellen Kolbenlautsprechern sind DML (Distributed Mode Loudspeaker), welche eine Variante der Biegewellenlautsprecher darstellen. Hierbei wird durch die gezielte Erregung von Eigenmoden Schall abgestrahlt. Membraneigenschaften wie die Biegesteifigkeit, die Flächendichte und die Dämpfung haben folglich einen starken Einfluss auf die Klangqualität des Lautsprechers. Die untere Grenzfrequenz der Schallabstrahlung, die Koinzidenzfrequenz und die Modendichte werden durch das Verhältnis von Flächendichte zu Biegesteifigkeit bestimmt. Wird dieses Verhältnis konstant gehalten, z.B. bei der Verwendung verschiedener Membranmaterialien, können dennoch deutliche Klangunterschiede wahrgenommen werden. Diese Unterschiede sind auf die Dämpfung und das damit verbundene zeitliche und spektrale Verhalten zurückzuführen. Dieser Beitrag präsentiert einen Hörversuch zur akustischen Bewertung verschiedener DML-Membranmaterialien. Dabei wurde die Dämpfung der Materialien entweder direkt oder durch zusätzliches Auftragen einer dämpfenden Beschichtung variiert. Das Ziel dieser Studie ist es, den Einfluss der Dämpfung auf die Klangqualität der Membran zu beurteilen. Zudem wird die Frage beantwortet, ob isotrope Materialien mit gleichem Verhältnis aus Flächendichte und Biegesteifigkeit sowie vergleichbarer Dämpfung signifikant unterschiedlich bewertet werden. Ist dies nicht der Fall, so können DML-Materialien bei gleichbleibendem Klang ersetzt werden.

• Detailanalyse von DE-Rollenaktoren für Lautsprecherantriebe
  P. Bakardjiev, M. Franke, U. Marschner, A. Richter and M.E. Altinsoy
[Abstract]

In der vorliegenden Arbeit werden weiterführende Untersuchungen zur Entwicklung eines innovativen magnetfreien Lautsprecherantriebs vorgestellt. Dieser wurde bereits in Form eines Funktionsdemonstrators präsentiert (DAGA 2016) und basiert auf einem mehrlagigen, kernlosen zylindrischen Aktor aus dielektrischem Elastomer (DEA), welcher als Antrieb einer konventionellen Lautsprechermembran verwendet wird. Bereits im Frühstadium der Entwicklung ließen sich mögliche Vorzüge hinsichtlich Gewichts-, Bauraum- und Kostenreduktion im Vergleich zu herkömmlichen elektrodynamischen Antrieben erkennen. Anhand eines umfassenden computergestützten Entwurfsprozess auf Grundlage materialtechnischer, konstruktiver und funktioneller Randbedingungen konnten extensive Parameterstudien durchgeführt werden. Die dazu entwickelten Modelle sind durch Abgleich zahlreicher messtechnischer Analysen exemplarischer Aktoren weiterentwickelt und validiert worden. Unter anderem war dazu die Entwicklung einer speziellen Ansteuerschaltung notwendig, die es erlaubt die notwendige Bias- und Signalspannung im Hochspannungsbereich unabhängig einzustellen. Die Untersuchungen zeigten, dass die mechanischen Schnittstellen des Aktors einen kritischen Einfluss auf das dynamische und modale Verhalten des Aktors und somit auf das resultierende akustische Frequenzverhalten haben. Darüber hinaus ermöglichen die erarbeiteten Modelle sowohl eine gute allgemeine Abschätzung des technologischen Einsatz- und Leistungspotenzials, als auch die Selektion von Parametersätzen für Vorzugslösungen in Bezug auf konkrete Leistungsanforderungen.

• Vergleich von numerischen Lautsprechermodellen zur Simulation der Richtcharakteristik von linearen Lautsprecherarrays
  F. Beyer, T. Wühle, S. Merchel and M.E. Altinsoy
[Abstract]

In dieser Arbeit werden verschiedene numerische Modelle von Lautsprechern verglichen, die sich in ihrer Komplexität unterscheiden und die Richtwirkung realer Lautsprecher entsprechend unterschiedlich detailreich abbilden. Dazu werden Simulationen eines linearen Arrays durchgeführt und der Einfluss des Richtverhaltens realer Lautsprecher auf die Richtcharakteristik des Arrays untersucht. Schließlich werden Optimierungsansätze vorgestellt, um die Richtwirkung des Arrays auf Grundlage der Simulationsergebnisse zu verbessern. Zum einen wird dazu die Richtcharakteristik der Lautsprecher bei der Positionierung selbiger im Array bewusst ausgenutzt. Zum anderen wird ein Ansatz mit 3D-Druck-Reflektorelementen vorgestellt, um das Richtverhalten der Einzellautsprecher im Sinne der Anwendung zu optimieren. Beide Ansätze verbessern die Richtwirkung des Arrays gegenüber der ursprünglichen Variante. Der Einfluss auf das Gesamtrichtverhalten des Arrays ist jedoch im Vergleich zu geometrischen Faktoren, wie Lautsprecherabstand oder Arraylänge, weniger stark ausgeprägt.

• Optimized Radiation Pattern and Time Response of Flat Panel Loudspeakers due to the Specific Damping of the Boundary Conditions
  B. Zenker, S. Merchel and M.E. Altinsoy
[Abstract]

In der heutigen Zeit stellen Biegewellenlautsprecher bzw. DML (Distributed Mode Loudspeaker) eine vielversprechende Alternative zu konventionellen Lautsprechern dar. Vor allem die unsichtbare Integration, z. B. als Schrankfront, als Projektionsfläche oder als Modul in einer Wand, eröffnet neue Gestaltungsoptionen. So ist es möglich, sehr große abstrahlende Oberflächen und Volumina in Räume zu integrieren, ohne das architektonische Raumdesign zu stören. Jedoch werden DMLs zum Teil wegen ihres ggf. geringeren Wirkungsgrades, der geringen Direktheit bei hohen Frequenzen und dem schlechteren zeitlichen Verhalten kritisiert. Aus fertigungstechnischen Gründen wird die Membran, die schwingende Fläche des DMLs, üblicherweise fest auf einem Rahmen verklebt. An diesem Rand treten Reflexionen auf, die für Interferenzen auf der Membran sorgen. Die dadurch angeregten Moden erhöhen den abgestrahlten Pegel aber sorgen gleichzeitig für ein schlechteres zeitliches Verhalten. Das Ziel dieser Studie ist es, den Einfluss dieser Randbedingungen auf das akustische Verhalten zu analysieren und zu optimieren. Dazu kommen numerische Methoden und die Vermessung realer Prototypen zum Einsatz. Es werden die Ergebnisse einer Untersuchung von drei Prototypen mit verschiedenen Randbedingungen vorgestellt. Dabei wird der Einfluss auf das Abstrahlverhalten und das zeitliche Verhalten diskutiert. Durch Erhöhen der Randdämpfung kann sowohl eine Verbesserung der Direktheit als auch eine starke Reduktion des Ausschwingverhaltens festgestellt werden.

• Wie unterscheidet sich die Reaktion von Passanten bei Vorhandensein oder Fehlen eines Stationär-Geräuschs?
  L. Steinbach and M.E. 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. Die EU-Verordnung erlaubt eine freiwillige Einführung eines stationären Geräusches, welches aus Sicht der Blindenverbände jedoch bei weitem nicht ausreichend ist, um die Sicherheit für gefährdete Verkehrsteilnehmer zu gewährleisten. Diese Arbeit analysiert die Fragestellungen, ob künstlich erzeugte Stationär-Geräusche die Sicherheit von schwächeren Verkehrsteilnehmern in sicherheitskritischen Situationen beeinflussen. In einer Verkehrssituation, in welcher es für Fußgänger mit Seheinschränkungen sicherheitsrelevant ist, den Betriebszustand eines Fahrzeuges auditiv zu erkennen, werden unterschiedliche Stationär-Geräusche in Verbindung mit einem Fahrgeräusch auf ihren Wahrnehmungseinfluss getestet.

• Taktiles Design: Übersetzung von Nutzererwartungen in Vibrationen zur Gestaltung von plausiblen virtuellen Umgebungen
  R. Rosenkranz and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Dieser Beitrag demonstriert eine neuartige Designstrategie für Ganzkörperschwingungen auf der Grundlage von Benutzererwartungen, die das Produktdesign und die Erstellung plausibler virtueller Umgebungen erleichtert. In beiden Anwendungen müssen Schwingungsparameter aus den Erwartungen der Anwender abgeleitet werden. Der Benutzer kann seine taktilen Erwartungen quantifizieren, indem er einen kompakten Satz sensorischer Wahrnehmungsmerkmale (z.B. ”kribbelnd”) bewertet, die ihm aus seiner Alltagserfahrung vertraut sind. Diese Bewertungen könnten mit Hilfe der in einer vorherigen Studie aufgedeckten Beziehung in Vibrationsparameter übersetzt werden, die wiederum die erwarteten Wahrnehmungsmerkmale hervorrufen. Aber sind solche Wahrnehmungsmerkmale für die Synthese von Ganzkörpervibrationen nützlich? Um diese Frage zu beantworten, wurden audiovisuell-taktile Fahrzeugszenen aufgenommen und auf ihre Wahrnehmungsmerkmale bewertet. Anschließend wurden aus diesen Bewertungen Vibrationen synthetisiert. In einem zweiten Experiment wurden aufgenommene Vibrationen und synthetisierte Vibrationen auf ihre wahrgenommene Plausibilität im Kontext der audiovisuellen Szene bewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Plausibilitätsbewertungen zwischen aufgezeichneten und synthetisierten Schwingungen trotz deutlicher temporaler und spektraler Unterschiede sehr ähnlich sind. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Plausibilitätsillusion durch die Darbietung von Schwingungen erzeugt werden kann, die die erwarteten Wahrnehmungseigenschaften hervorrufen. Die Ergebnisse implizieren weiterhin, dass die Wahrnehmungsmerkmale die durch Vibrationen übermittelten sensorischen Informationen hinreichend erklären und damit eine Basis für eine systematische, erwartungsgerechte Vibrationsgestaltung darstellen.

• Reproduktion von Texturen basierend auf visuellen Informationen eines Touch-Display
  U.A. Alma and M.E. Altinsoy
[Abstract]

In dieser Studie wurde die Eignung der aufgezeichneten und vereinfachten Textur untersucht Die Vibrationen wurden anhand der auf einem Bildschirm angezeigten visuellen Texturen bewertet. Die getesteten Schwingungen sind 1) aufgezeichnete Schwingungen, 2) einzelne Sinuskurven und 3) bandbegrenztes weißes Rauschen, die in der vorherigen Arbeit verwendet wurden. Das Ziel dieser Studie ist es, die Kongruenz zwischen dem vibrotaktilen Feedback und zwei Texturbildern mit glatten und rauen Oberflächen zu bewerten. Basierend auf den psychophysischen Testergebnissen wurden die Ähnlichkeitsbewertungen der Texturschwingungen nicht geschlossen deutlich voneinander verschieden im Gegensatz zu der früheren Studie, in der Texturen haptisch untersucht wurden. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass sogar einfache Vibrationen verwendet werden können, um virtuelle Texturen zu rendern, wenn die realen Texturen nicht verfügbar sind.

• Lästigkeit bei gleichzeitiger Exposition von Schall und Schwingungen
  M.M. Maravich and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Lärm und Ganzkörper-Schwingungen wirken in einer Vielzahl von Situationen nicht separat, sondern gleichzeitig auf den Menschen ein. Auch der Arbeitsalltag von Nutzfahrzeugführern ist häufig geprägt durch das gleichzeitige Auftreten beider Reize. Abhängig von den Signaleigenschaften dieser beiden Modalitäten, aber auch beispielsweise vom Kontext, können solche Situationen als unangenehm bzw. lästig empfunden werden. Zur Beurteilung der Belastung von solchen multimodalen Situationen ist es daher wichtig, neben dem Einfluss der physikalischen Signaleigenschaften der einzelnen Modalitäten, auch die Wechselwirkung beider Immissionsarten zu verstehen. Um repräsentative Nutzfahrzeug-Szenen zur Untersuchung der wahrgenommenen Lästigkeit bei gleichzeitiger Exposition von Schall und Ganzkörper-Schwingungen zu erhalten, wurden im Rahmen dieser Studie zunächst Schalldruck-, Beschleunigungs- und Kameraaufnahmen gleichzeitig aus Sicht von Nutzfahrzeugführern durchgeführt. Durch gezielte Modifikation akustischer und vibratorischer Signalparameter wurde anschließend mit Hilfe von Wahrnehmungsversuchen die Gesamt-Lästigkeit im multimodalen Messlabor der TU Dresden, welches eine realitätsnahe und simultane Wiedergabe aller drei Modalitäten ermöglicht, bestimmt. Anhand der Beurteilungen der Probanden lassen sich Erkenntnisse über die Wechselwirkung von Schall und Ganzkörper-Schwingungen sowie über die Rolle ausgewählter Signalparameter der einzelnen Reize ableiten.

• Begreifen - Wie unabhängig arbeiten unsere Finger wirklich?
  A. Schwendicke, H. Winger, F. Wieczorek and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Viele male am Tag nehmen Menschen die unterschiedlichsten Gegenstände in die Hand. Dabei arbeiten die Finger im Allgemeinen eng zusammen und auch wenn sie je nach Situation unabhängig voneinander agieren, korrelieren ihre Bewegungen bei vielen Greifbewegungen stark. Für die Datenübertragung im taktilen Internet sind solche Korrelationseffekte von großen Interesse, da sie zur Datenkompression ausgenutzt werden können. Im Rahmen dieser Studie sollen Korrelationseffekte zwischen den einzelnen Fingern untersucht werden. Dafür wurden Versuchspersonen gebeten mit verschiedenen Datenhandschuhen unterschiedliche Gegenstände wiederholt zu greifen. Die Auswahl der Datenhandschuhe umfasst dabei sowohl kommerzielle als auch selbstentwickelte Exemplare mit unterschiedlichen Sensoren. Die Greifbewegungen wurden aufgenommen und bezüglich der Korrelation unterschiedlicher Parameter untersucht.

• Design and development of an actuation module with a tendon-based transmission for bidirectional force feedback on one finger joint
  P. Alvarez Romeo and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Force feedback gloves present diverse challenges concerning volume, weight, power consumption, actuated degrees of freedom, cost and universal wearability. In this paper, the design and development of a low-cost, lightweight and adaptive sensorized actuator module is presented, alongside its tendon-based force transmission system. This device is able to apply bidirectional force feedback to an index finger joint. When no stimulus is applied, it allows free movement of the finger joint without motor actuation and therefore, without motor power consumption, using a geared-based clutch system. Furthermore, its tendon based transmission system allows an adaptive configuration for different hand and finger sizes. The response of such module is tested and analysed, and some ideas are discussed for further improvement on hand feedback mobility.

• Vibroakustische Beats - Durch Ganzkörperschwingungen hervorgerufene akustische Reize
  A. Schwendicke, F. Reichmann and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Im Alltag sind Menschen Ganzkörperschwingungen (GKS) in vielen verschiedenen Situationen ausgesetzt. Meistens treten die Schwingungen gleichzeitig mit akustischen Signalen auf, da Schwingung und Schall aus derselben Quelle stammen. Dies führt zu multimodalen Effekten zwischen GKS und Geräuschen, die für die Gestaltung multimodaler virtueller Umgebungen genutzt werden können und die Gesamtwahrnehmung von beispielsweise Komfort in multimodalen Situationen wie Autofahren oder Konzertbesuch beeinflussen. Dabei können GKS in geringem Maße die Wahrnehmung akustischer Reize auslösen. Dieses Phänomen kann indirekt durch die Erweiterung des Konzeptes von binauralen Beats auf vibroakustische Beats nachgewiesen werden. Die gleichzeitige Darbietung von zwei sinusförmigen Signalen mit wenigen Hertz Unterschied zwischen Kopfhörer und Ganzkörperschwingung führt zur akustischen Wahrnehmung von Schwebungseffekten. In dieser Studie wurde der Effekt systematisch mit über 20 Versuchspersonen mit zwei verschiedenen Lautheitspegeln über für fünf verschiedene Frequenzen im tiefen, gerade noch hörbaren Bereich, untersucht. Durch den Vergleich der Ergebnisse der vibroakustischen Beats mit rein akustisch erzeugten Beats kann eine Abschätzung der empfundenen Lautstärke erfolgen.

• Vermeidung von Overfitting bei der Vorhersage von subjektiven Tonalitätsbewertungen auf Basis künstlicher neuronaler Netze mit kleinen Trainingsmengen
  T. Holzhäuser, R. Rosenkranz and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Bei der Produktentwicklung werden typischerweise psychoakustische Hörversuche mit Probanden durchgeführt, um unter anderem die Wahrnehmung von Tonalität zu ermittelt. Da Hörversuche mit deutlichen Zeit- und Kostenaufwand verbunden sein können, wäre es wünschenswert eine modellbasierte Vorhersage einzusetzen. Für die Modellierung komplexer Zusammenhänge eignen sich künstliche neuronale Netze. Für das Training der künstlichen neuronalen Netze werden einmalig Tonalitätsbewertungen von Probanden für Stimuli benötigt. In diesem Beitrag wurden hierfür Elektomotorengeräusche in Hörversuchen durch Probanden hinsichtlich ihrer Tonalität bewertet. Bedingt durch den hohen Aufwand der Hörversuche stehen oft nur kleine Mengen an Trainingsdaten zur Verfügung. Dadurch besteht die Gefahr von Overfitting. Dieser Beitrag schlägt einen grundlegenden Ansatz zur quadratischen Vergrößerung der Trainingsmenge durch die Transformation von ratioskalierten Daten in ordinalskalierte Daten vor. Die zusätzlichen Trainingsdaten erhöhen die Anzahl der Randbedingungen die ein Modell erfüllen muss, und verringert so die Chance für Overfitting. Durch den Vergleich mit alternativen Ansätzen wird die Wirksamkeit des neuen Ansatzes gezeigt.

• Annoyance Perception of Dishwasher Noise
  S. Atamer and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Annoyance, as a categorized human emotion to particular stressors in defined context, is an ever-increasing topic of acoustics especially in sound quality studies of household appliances. Imposed legislative limit values of sound power levels decreased the overall levels of the devices in recent years. Nowadays, the acoustical differences between the rival products in market lie not only in the overall levels but also in the perceived sound quality of the devices. This study gives baseline of sound generation mechanisms of a dishwasher and tries to understand the perceived annoyance of the dishwasher noise. With the help of structured successive listening tests, effects of different acoustical and psychoacoustical parameters on annoyance perception is investigated. With the help of obtained correlations, it also focuses on increasing the perceived quality of dishwashers and discusses the possibility of better- sounding devices.

• Beat Sensitivity in Musical Context of Children between 8 and 10 years old: an Auditory-Tactile Teaching Intervention
  M. Papadogianni - Kouranti, M.E. Altinsoy, C. Anagnostopoulou and A. Andreopoulou
[Abstract]

The central nervous system automatically tends to integrate various musical stimuli into one multimodal percept, organizing the inputs as being produced by a common extraneous source. Music making is considered to be a plurisensory experience where auditory, visual, tactile signals and body movements, contribute to the perception of several musical attributes, such as beat, meter, rhythm, pitch and timbre. The proposed ”in- classroom” study examined beat sensitivity on 29 third- grade and 31 fourth- grade greek students during the school year 2018-2019. This work is part of an on-going project aiming at enhance beat perception of children between 8 and 10 years old with an audio-tactile teaching approach. The sensitivity to beat alignment in musical context was tested with the cBAT (complex Beat Alignment Test). As far as the transmission of audible sound and tactile feedback is concerned, an experimental system was built which consisted of twelve MDF plates shaping a music-vibrating floor. Children could listen to the musical sounds from two loudspeakers, while ”feeling” the sound waves coming from the floor. Main research goal is to investigate whether there is a greater improvement of beat perception for children who experienced the audio-tactile teaching approach. Results are currently under evaluation.

• Charakterisierung von flächigem Schallabsorber auf Basis von natürlichen Vliesstoffstrukturen
  A.E. Ramos Ruiz, M. Klochkova-Schiefer, T. Natzschka, S. Merchel, E. Haase, S. Krzywinski and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Zur Reduktion von Lärm und Störschall in Bürosituationen werden Akustikelementen zum Einsatz gebracht. Die Heimtextilbranche hat vielfältige Akustiktextilien aus Polyester-Vliesstoffen, klassische Filze in Kombination mit schallharten Strukturen (z. B. Kunststoffplatten) bzw. Melaminharzschäume entwickelt. Sie werden in Form von akustisch wirksamen Wand- und Deckenpaneelen oder als Raumteiler eingesetzt. Diese Aufbauten sind meist schwer, kostenintensiv und ggf. umweltschädlich. Dieser Beitrag untersucht ob eine kostengünstigere und nachhaltigere Lösung anhand textiler Verbundstoffe aus Naturfasern erreicht werden kann. Flachsfasern lassen sich durch mechanische Vernadelung (Needle-Punch-Verfahren) oder Wasserstrahlverfestigung (Spunlace-Verfahren) zu Vliesstoffen verarbeiten. Die resultierenden Faserstrukturen ermöglichen eine relativ hohe Porosität und bilden damit hocheffiziente Schallabsorbersysteme. Durch die Kombination von Vliesstoffmatten mit dichten Schichten (z. B. thermo-komprimierter Vliesstoff) ist es möglich, leistungsfähige Systeme mit breitbandiger Schallabsorption herzustellen. Dies basiert auf der Kombination von poröser Absorption im hochfrequenten Bereich und Plattenresonatoren im niederfrequenten Bereich. Die akustischen Dämpfungseigenschaften verschiedener Strukturen werden messtechnisch mit Hilfe eines Kundt’schen Rohres sowie im Hallraum vermessen. (DIN EN ISO 10534-2, DIN EN ISO 354). Die physischen Eigenschaften des Materials werden durch bildgebende Verfahren geprüft. Mechanische Parameter und akustische Wirkung werden gegenübergestellt.

Alvarez Romeo, Pablo

• Design and development of an actuation module with a tendon-based transmission for bidirectional force feedback on one finger joint
  P. Alvarez Romeo and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Force feedback gloves present diverse challenges concerning volume, weight, power consumption, actuated degrees of freedom, cost and universal wearability. In this paper, the design and development of a low-cost, lightweight and adaptive sensorized actuator module is presented, alongside its tendon-based force transmission system. This device is able to apply bidirectional force feedback to an index finger joint. When no stimulus is applied, it allows free movement of the finger joint without motor actuation and therefore, without motor power consumption, using a geared-based clutch system. Furthermore, its tendon based transmission system allows an adaptive configuration for different hand and finger sizes. The response of such module is tested and analysed, and some ideas are discussed for further improvement on hand feedback mobility.

Alyasin, Mahdi

• Investigations on the Influence of a Dynamic Binaural Synthesis on Speech Intelligibility in Communication Applications
  N. Poschadel, M. Alyasin, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

Within the project VIA²mobiL, we developed signal processing algorithms and methods for a dynamic headphone based binaural synthesis, with a special focus on radio communication in mobile control centers. Our aim is to achieve a better speech intelligibility in radio communication through the binaural presentation of a conversation scene with several separately locatable interlocutors. In our investigations, a method for determining word recognition rates and 50% speech intelligibility thresholds was developed on the basis of the methodology of the Oldenburg sentence test (OLSA). By means of conducted listening experiments, we examined whether the application of a dynamic binaural synthesis results in a gain in speech intelligibility compared to monophonic or stereophonic reproduction. We present the study design and the results of the experiments. They show that up to 44 % and 9 % higher word recognition rates can be achieved with a binaural synthesis compared to a monophonic and stereophonic reproduction at the same level. A similar increase in speech intelligibility/word recognition rate can also be observed for TETRA-coded speech. The threshold, in terms of level, for a speech intelligibility of 50 % in noise is approx. 15 dB and 13 dB below the threshold of monophonic and stereophonic reproduction.

Anagnostopoulou, Christina

• Beat Sensitivity in Musical Context of Children between 8 and 10 years old: an Auditory-Tactile Teaching Intervention
  M. Papadogianni - Kouranti, M.E. Altinsoy, C. Anagnostopoulou and A. Andreopoulou
[Abstract]

The central nervous system automatically tends to integrate various musical stimuli into one multimodal percept, organizing the inputs as being produced by a common extraneous source. Music making is considered to be a plurisensory experience where auditory, visual, tactile signals and body movements, contribute to the perception of several musical attributes, such as beat, meter, rhythm, pitch and timbre. The proposed ”in- classroom” study examined beat sensitivity on 29 third- grade and 31 fourth- grade greek students during the school year 2018-2019. This work is part of an on-going project aiming at enhance beat perception of children between 8 and 10 years old with an audio-tactile teaching approach. The sensitivity to beat alignment in musical context was tested with the cBAT (complex Beat Alignment Test). As far as the transmission of audible sound and tactile feedback is concerned, an experimental system was built which consisted of twelve MDF plates shaping a music-vibrating floor. Children could listen to the musical sounds from two loudspeakers, while ”feeling” the sound waves coming from the floor. Main research goal is to investigate whether there is a greater improvement of beat perception for children who experienced the audio-tactile teaching approach. Results are currently under evaluation.

Andreopoulou, Areti

• Beat Sensitivity in Musical Context of Children between 8 and 10 years old: an Auditory-Tactile Teaching Intervention
  M. Papadogianni - Kouranti, M.E. Altinsoy, C. Anagnostopoulou and A. Andreopoulou
[Abstract]

The central nervous system automatically tends to integrate various musical stimuli into one multimodal percept, organizing the inputs as being produced by a common extraneous source. Music making is considered to be a plurisensory experience where auditory, visual, tactile signals and body movements, contribute to the perception of several musical attributes, such as beat, meter, rhythm, pitch and timbre. The proposed ”in- classroom” study examined beat sensitivity on 29 third- grade and 31 fourth- grade greek students during the school year 2018-2019. This work is part of an on-going project aiming at enhance beat perception of children between 8 and 10 years old with an audio-tactile teaching approach. The sensitivity to beat alignment in musical context was tested with the cBAT (complex Beat Alignment Test). As far as the transmission of audible sound and tactile feedback is concerned, an experimental system was built which consisted of twelve MDF plates shaping a music-vibrating floor. Children could listen to the musical sounds from two loudspeakers, while ”feeling” the sound waves coming from the floor. Main research goal is to investigate whether there is a greater improvement of beat perception for children who experienced the audio-tactile teaching approach. Results are currently under evaluation.

Androsch, Peter

• Anthropologische Akustik
  P. Androsch
[Abstract]

Die Hörstadt ist seit der Gründung im Rahmen der Europäischen Kulturhauptstadt Linz 2009 um einen ganzheitlichen Zugang zu akustischen Themen bemüht. Deshalb begreift sie sich auch als Labor für Akustik, Raum und Gesellschaft und arbeitet konsequent an einer Anthropologischen - menschenzentrierten - Akustik. Diese fragt nach den Bedürfnissen, die der Mensch über das Medium Schall befriedigt. Jede Person versucht, Kommunikation (mit Reden und Hören), Erinnerung, Orientierung und Souveränität mit Hilfe von Schall zu bewältigen bzw. zu erlangen.

Daher greifen wir auf die von R. Murray Schafer begründete Akustische Ökologie zurück, auch um die gesellschaftlichen Grundlagen des Prozesses der Schallnutzung verstehen zu können. Schall ist eine Lebensressource wie Boden, Wasser, Luft, die einer gesellschaftlichen (politischen) Gestaltung bedarf, lautet die Essenz dieses Zugangs.

Als logischen nächsten Schritt entwickeln wir das Forschungsfeld Inklusive Akustik. Gefragt wird, unter welchen Bedingungen möglichst alle Menschen ihre ”Schall-Bedürfnisse” - also Kommunikation (durch Reden und Hören), Erinnerung, Orientierung und Souveränität mittels der Ressource Schall - decken können. Hier wird ersichtlich, welch große Rolle Schall für die volle Teilhabe am gesellschaftlichen Leben und für die Gesundheit spielt.

Anisovich, Serafima

• Inside Matrix Inversion for TPA: How to prove if regularization is really needed!
  S. Anisovich and R. Sottek
[Abstract]

Source characterization by means of a Matrix Inversion Method (MIM) is very often an ill-posed problem: the solution can be very sensitive to small perturbations in the measured data. In general, the condition number of the matrix (ratio of smallest and highest singular value) is taken as an indicator of how ill-posed the problem is: The solution is more sensitive for higher condition numbers. The range of the condition number is between one and infinity. There are no clear suggestions for a maximum condition number that should not be exceeded for a given matrix. The application of regularization techniques for the treatment of ill-conditioned matrices leads to smaller condition numbers. However, regularization is based on reducing the contributions to the solution from the smallest singular values. This can lead to a loss of physically important information. Therefore, the principle ”the smaller the better” does not work here straightforwardly. In this paper we present an extended analysis of the problem, taking into account the matrix itself and the physics of the given application example.

Aoki, Yohko

• Acoustic Scattering from a Suspended Ceiling with Perforated Facing
  Y. Aoki and K. Hengst
[Abstract]

This paper focuses on the scattering effect of a finite perforated plate suspended from a rigid backing. In the considered frequency range up to 5 kHz, the period of the perforation is much shorter than the trace wavelength of the incident wave on the structure. Therefore a perforated plate behaves as a flat homogeneous plate with uniform porosity. Thus only the specular reflected wave is transmitted from the perforated plate to far field, while the others exponentially decay. As a result the scattering effect is caused by the finiteness of the structure. It indicates that as the length of the specimen increases, the scattering coefficient approaches zero. Nevertheless, the perforated plate modifies the directional distribution of the reflected sound pressure by its absorption. It is well-known that, when the quarter wavelength of the sound wave is equal to the suspension height of the perforated plate, the absorption of the perforated plate is maximized. As the absorber efficiently removes energy from the specular reflection direction, the scattering coefficient rises. Finally, the peak and dip frequencies of the scattering coefficient well agree with those of the absorption coefficient.

• Schallabsorption einer gelochten Akustikdecke bei winkelabhängigem Schalleinfall
  K. Hengst, Y. Aoki, M. Späh and X. Zhou
[Abstract]

Ein als Klassenzimmer ausgebildeter Testraum wurde mit Möblierung und Wandabsorbern ausgestattet. Wenn eine Akustikdecke eingebracht wurde, war es trotz Besetzung mit Personen nicht möglich ein dem Hallraum vergleichbares diffuses Schallfeld zu erzeugen. Infolgedessen konnten keine signifikanten Unterschiede der resultierenden Nachhallzeit zwischen einer nach DIN EN ISO 11654 bewerteten höchstabsorbierenden Mineralfaserdecke (alpha_w = 1,0; A-Absorber) und einer hochabsorbierenden Gipskarton-Lochdecke mit Mineralwolleauflage (alpha_w = 0,6; C-Absorber) festgestellt werden. Diese Ergebnisse konnten in einem weiteren Testraum bestätigt werden. Zudem stellten sich hierin mit der perforierten C-Absorber Decke teilweise signifikant niedrigere Nachhallzeiten als mit der homogenen A-Absorber Decke ein. Eine durch das Fraunhofer Institut Stuttgart durchgeführte FEM-Simulation beider Deckensysteme zeigt bei streifendem Schalleinfall höhere Absorptionseigenschaften bei einer periodisch gelochten als bei einer homogenen Struktur. Das ist ein Hinweis darauf, dass bei begrenzt diffusem Schallfeld mit höherem Anteil an streifendem Schalleinfall eine perforierte Oberfläche Schall effektiver absorbiert, als im ideal diffusen Schallfeld des Hallraums nach DIN EN ISO 354 gemessen.

• Experimenteller Aufbau zur akustischen Charakterisierung von Polymerbauteilen
  T. Busse, Y. Aoki and J. Rohlfing
[Abstract]

Polymerwerkstoffe sind leicht, meist preiswert und komplex in 3D formbar, daher besitzen eine Vielzahl von elektrischen Kleingeräten und Werkzeugen Gehäuse aus Polymeren. Viele der heute verwendeten Polymerwerkstoffe sind, auf Grund Ihrer geringen Dichte und geringen inneren Dämpfung, nicht akustisch optimiert. Auch die Auslegung der Gehäusegeometrie erfolgt meist nicht aus akustischer Sicht, sondern überwiegend auf Basis von Design-, Funktionalitäts-, Fertigungs- und Kostengesichtspunkten. Maßgeschneiderte vibroakustisch optimierte Polymerwerkstoffe und Konstruktionsdetails bieten ein großes Potential zur Reduzierung und gezielten Beeinflussung der Geräuschemissionen von elektrischen Geräten. Im Rahmen des Fraunhofer-Eigenforschungsprojektes PolymerAkustik wird hierzu ein umfassendes Technologieangebot erarbeitet. Eine Herausforderung besteht in der vibroakustischen Charakterisierung kleiner Probenkörper bei hohen Frequenzen. Für diesen Zweck wurde ein Versuchsaufbau entwickelt, der es erlaubt, mit geringen Aufwand A-B-Vergleiche durchzuführen, um qualitative Aussagen zu akustischen Eigenschaften abzuleiten. Mit diesem Versuchsaufbau können sowohl einfache plattenförmige Proben als auch Gehäuseschalen mit komplexeren Geometrien untersucht werden. Mittels eines Mikrofon-Arrays werden Nahfeld-Holographien der Proben durchgeführt. Hiermit können zum einen die schalldämmenden Eigenschaften geschlossener Proben bewertet, und zum andern die Schalltransmission durch Gehäuseöffnungen gezielt untersucht werden. Die Entwicklung des Versuchsaufbaus und experimentelle Untersuchungen wurden von FEM-BEM Simulationen begleitet. In diesem Konferenzbeitrag wird der Versuchsaufbau vorgestellt sowie erste experimentelle und numerische Ergebnisse präsentiert.

Appel, Christina

• CAA-basierte Schallvorhersage für Windkraftanlagen
  C. Appel, B. Fassmann, S.-Y. Lin and M. Herr
[Abstract]

Im Rahmen des IEA Wind TCP Task 39 (Quiet Wind Turbine Technology) wurde ein Benchmark für die Schallvorhersage von Windenergieanlagen (Turbine Noise Code Benchmark) initiiert. An diesen Arbeiten ist das DLR über das HGF-finanzierte Projekt ViSion (Validierung von Simulationswerkzeugen zur Beschreibung von Windenergieanlagen) beteiligt. Ziel ist zunächst die Vorhersage des die Gesamtschallabstrahlung dominierenden Hinterkantengeräuschs für eine 2,3MW NM80 Windkraftanlage und Vergleich mit Messungen, die im EU-Projekt DANAERO MW stattgefunden haben. Der geplante Beitrag zeigt erste Vorhersageergebnisse für die zeitlich und räumlich variierende Schallsignatur am Boden. Eingesetzt wird dabei eine Prozesskette, die den Rotor in einzelne Segmente zerlegt, für die dann jeweils 2D CAA-Simulationen (computational aeroacoustics) mittels des finite Differenzen Codes PIANO und dem stochastischen Quellmodell FRPM durchgeführt werden. In einem weiteren Berechnungsschritt werden die Drehung des Rotors, die damit verbundene Amplitudenmodulation und die Variation des Abstands zum Auswertepunkt für die einzelnen Rotorblattabschnitte berücksichtigt. Die einzelnen Beiträge der Blattsegmente des gesamten Rotors werden abschließend summiert und über den Rotorumlauf gemittelt. Als Auswertepositionen lassen sich neben beispielsweise der Zertifizierungsposition gemäß IEC-64100-11-Standard auch beliebige im Raum verteilte Positionen spezifizieren, um Geräuschsignaturen auszuwerten.

Araujo, Jose Carlos De

• Verwendung eines akustischen Verfahrens zur Messung der Verdunstung freier Wasserflächen
  A. Raabe, P. Holstein and J.C.D. Araujo
[Abstract]

Aktuell besteht ein bestimmtes Interesse, die Verdunstung von Gewässeroberflächen in das Management der Wasserversorgung einzubeziehen, vor allem dort, wo zu bestimmten Jahreszeiten wenig Niederschlag fällt und die Versorgung dann mit Wasser vollständig über Wasserreservoire erfolgt. Ziel ist eine Optimierung der Verdunstungsverluste durch geeignete Maßnahmen.

Voraussetzung ist die genaue Bestimmung des Verdunstungsanteils.

Es wird eine Messmethode und deren technische Umsetzung vorgestellt, die für das Bestimmen der Verdunstung von Ausschnitten von Wasserflächen geeignet ist. Eine direkte Messung der Verdunstung von einer Seeoberfläche wurde in der Vergangenheit u.a. mit Verdunstungsbehältern durchgeführt, die auf Flößen installiert waren. Die Bestimmung der Verdunstungsmengen erfolgte dabei früher durch Beobachter per Hand u.a. unter Verwendung von mechanischen Mikrometer-Messgeräten. Ziel dabei die Ermittlung der Verdunstung pro Tag. Derzeit dienen z.B. hochempfindliche Differenzdrucksensoren dazu, um die Messungen kontinuierlich und automatisch durchführen zu können, um so auch Aussagen über tageszeitrelevante Verdunstungsanteile zu erfassen. Hier wird ein Messverfahren vorgestellt, das aus der akustischen Laufzeit- und Füllstandsüberwachung und stammt und das nach dem Echolotprinzip funktioniert. Die Empfindlichkeit der Messanordnung reicht für den Nachweis von Verdunstungshöhen von 0,1mm aus, was empfindlich genug ist, um den Tagesgang der Verdunstung direkt für eine Wasserfläche zu bestimmen.

Arend, Johannes M.

• Comparison of Mitigation Approaches of Spatial Undersampling Artifacts in Spherical Microphone Array Data Auralizations
  T. Lübeck, J.M. Arend, H. Helmholz, J. Ahrens and C. Pörschmann
[Abstract]

Spherical Microphone Arrays (SMAs) are widely used to capture spatial sound fields, that can then be rendered in various virtual acoustic environment (VAE) formats including binaural synthesis. However, some practical limitations have significant impact on the accuracy of the rendered VAE. On the one hand, the limited number of microphone capsules leads to spatial undersampling of the surrounding sound field, inducing spatial aliasing artifacts on the capturing side. On the other hand, the order-limited spherical harmonics representation results in truncation errors on the rendering side. Several approaches have been presented in research to mitigate these impairments. To our knowledge, there is no study available that compares the different methods directly in terms of their effectiveness. In this work, we present a comprehensive comparison of state-of-the-art undersampling mitigation algorithms, with a focus on binaural reproduction of SMA data. We give an overview of the fundamental concepts of the different approaches and based on a technical evaluation we discuss their influence on the binaural reproduction.

• Analyzing the Directivity Patterns of Human Speakers
  C. Pörschmann and J.M. Arend
[Abstract]

The directivity pattern of the human voice plays an important role in the realization of communication scenarios in virtual acoustic environments. In contrast to many other sound sources, a specific characteristic of the human voice is its dynamic directivity, i.e. time-dependent changes in articulation or singing. As it is nearly impossible for subjects to perform exactly the same articulations for numerous measurements, capturing the dynamic directivity with sequential measurements is not feasible. Thus, the directivity must be measured simultaneously for all directions, e.g. by using a surrounding spherical microphone array. Generally, such microphone arrays only have a limited number of microphones and the spatial resolution of the captured directivity patterns is low. To obtain a high-density directivity pattern, methods for spatial upsampling are required. In this context, we recently introduced the so-called SUpDEq (Spatial Upsampling by Directional Equalization) method, which makes it possible to generate high-resolution voice directivities from sparse measurements. In this study, we now apply the method previously already evaluated for a head and mouth simulator to human speaker directivities. Based on individual measurements, we examine the spherical directivity patterns regarding their interindividual differences and analyze the articulation-dependent influences for different vowels and fricatives.

Arendt, Ilka

• Excel-Tool zur Ermittlung des Tages-Lärmexpositionspegels
  I. Arendt and A. Berger
[Abstract]

Bei der Durchführung von Gefährdungsbeurteilungen sind oft Kenngrößen zu physikalischen Faktoren und Arbeitsumgebungsbedingungen am Arbeitsplatz zu ermitteln, um die Einhaltung von Grenzwerten zu überprüfen und erforderliche Maßnahmen, beispielsweise zur Minderung oder zur Bereitstellung geeigneter PSA, einzuleiten. Die Ermittlung der Kenngrößen ist jedoch nicht grundsätzlich einfach und erfordert oft fachgerechte Messungen. Das von der BAuA entwickelte Excel-Tool bildet den Messablauf für den Tages-Lärmexpositionspegel von der Vorbereitung der Messung bis zum vollständig dokumentierten Ergebnis ab. Es leitet durch die Messung und unterstützt bei der Auswahl geeigneter Schallpegelmesser, der Berechnung des Tages-Lärmexpositionspegels und der Protokollierung. Es ersetzt dabei nicht die nach LärmVibrationsArbschV für die Messungen erforderliche Fachkunde. Die Messungen werden auf Grundlage der DIN EN ISO 9612 - ”Bestimmung der Lärmexposition am Arbeitsplatz” durchgeführt. Abgeschlossene Messungen werden gespeichert und können über das Tool jederzeit wieder aufgerufen werden. Das Excel-Tool bildet einfache Messsituationen ab. Eine Weiterentwicklung z. B. zur Ermittlung des Spitzenschalldruckpegels oder hinsichtlich des Einsatzes von Personenschallexposimetern wird bei Bedarf angestrebt. Die erste Version des Excel-Tools wird auf dem Poster vorgestellt.

Ashraf Vaghefi, Shirin

• Tonhaltigkeit und Hörvermögen
  J. Verhey, S. Ashraf Vaghefi and J. Hots
[Abstract]

In unserer technisierten Umwelt sind wir zunehmend von tonalen Signalen umgeben. Im Fahrzeugbereich sind dieses zum Beispiel die Schallemission alternativer Antriebssysteme und Warnsignale. Hierbei können auch mehrere tonale Komponenten auftreten. Der vorliegende Beitrag untersucht die Wahrnehmung von tonalen Anteilen im Geräusch als Funktion der Anzahl der Komponenten. Zur experimentellen Erfassung der Tonhaltigkeit wurde die Lautheit des tonalen Anteils in einem adaptiven Vergleichsverfahren bestimmt. Als Vergleichssignal wurde ein Stimulus mit nur einer Sinuskomponente genutzt. Zusätzlich wurde die störende Wirkung des tonalen Anteils durch einen Vergleich mit einem Signal ohne tonale Komponenten bestimmt. Letztere Messung erlaubt eine Abschätzung des Tonzuschlags, wie er in der DIN 45681 vergeben wird. An den Messungen nahmen sowohl normalhörende Versuchspersonen als auch Personen mit einem verminderten Hörvermögen teil. Die Ausgeprägtheit der Tonhöhe ändert sich bei vermindertem Hörvermögen. Dieses legt nahe, dass auch die Tonhaltigkeit sich ändert. Für beide Versuchspersonengruppen nimmt mit zunehmender Anzahl der Komponenten die Lautheit des tonalen Anteils zu. Eine Zunahme des Pegels des tonalen Anteils reduziert die Angenehmheit des Stimulus. Die Messungen mit den normalhörenden Versuchspersonen bestätigen hierbei frühere Messungen mit einem anderen Versuchspersonenkollektiv. Die Messungen mit den Schwerhörenden deuten an, dass das Hörvermögen einen Einfluss auf die Tonhaltigkeit hat.

Aspöck, Lukas

• Creating online course materials for a teaching platform in the field of acoustics
  L. Aspöck, K. Jaruszewska, M. Melon and M. Vorländer
[Abstract]

With the goal of educational materials being available and accessible for everyone, adequate online course materials need to be prepared. For the field of acoustics, the ACOUCOU online platform (http://acoucou.org) was created in order to develop and offer free courses and materials using innovative teaching methods applying new technologies such as interactive visualizations, videos and VR contents. The materials are intended either directly for students and professionals who want to extend their knowledge in one of the many sub-disciplines or for teachers who can use the offered materials as blended-learning elements complementing traditional course material. In a recently started project called Acoustics Knowledge Alliance, which is funded by the Erasmus+ program of the European Union, an international consortium prepares and evaluates contents for five new courses on various topics of acoustics. The consortium of this project consists of four universities, four companies and many associate partners. After preparing, reviewing and testing of all materials, the courses are finally added to the ACOUCOU platform. This poster presents the consortium as well as the course concept and the specific course contents.

Atamer, Serkan

• Annoyance Perception of Dishwasher Noise
  S. Atamer and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Annoyance, as a categorized human emotion to particular stressors in defined context, is an ever-increasing topic of acoustics especially in sound quality studies of household appliances. Imposed legislative limit values of sound power levels decreased the overall levels of the devices in recent years. Nowadays, the acoustical differences between the rival products in market lie not only in the overall levels but also in the perceived sound quality of the devices. This study gives baseline of sound generation mechanisms of a dishwasher and tries to understand the perceived annoyance of the dishwasher noise. With the help of structured successive listening tests, effects of different acoustical and psychoacoustical parameters on annoyance perception is investigated. With the help of obtained correlations, it also focuses on increasing the perceived quality of dishwashers and discusses the possibility of better- sounding devices.

Atzrodt, Heiko

• Identifikation des vibroakustischen Verhaltens von Leiterplatten
  M. Hülsebrock, M. Herrnberger, H. Atzrodt, C. Adams and R. Lichtinger
[Abstract]

Der digitale Entwurf von Leistungselektronikkomponenten stellt einen Schlüssel zur Beschleunigung des Entwicklungsprozesses und zur Beherrschung von Entwicklungsrisiken für elektrisch angetriebene Fahrzeuge dar. Insbesondere die numerische Simulation des strukturdynamischen und vibroakustischen Verhaltens von Leiterplatten erweist sich aufgrund der komplexen geometrischen und funktionalen Zusammenhänge, wie zum Beispiel die Beschreibung des Einflusses von Leiterbahnen, als ein schwieriges Simulationsproblem. Darüber hinaus kommt es aufgrund von Parameterunsicherheit häufig zu signifikanten Unterschieden zwischen Simulations- und Messergebnissen, was einen Modellabgleich erforderlich macht. Die Untersuchungen innerhalb dieses Beitrags konzentrieren sich daher zunächst auf die experimentelle Analyse von Leiterplatten. Es werden vier verschiedene Leiterplattenkonfigurationen mit derselben Geometrie aber unterschiedlich gezogenen Leiterbahnen betrachtet. Die Leiterplatten werden mit einem Lautsprecher im Frequenzbereich von 50 Hz bis 9000 Hz angeregt und die modalen Parameter über eine operationale Modalanalyse ermittelt. Die identifizierten modalen Parameter dienen als Grundlage für den Abgleich mit der numerischen Simulation. Das Ziel ist es, den Einfluss der Leiterbahnen auf das Schwingungsverhalten zu quantifizieren und anschließend numerisch zu simulieren. Die Simulations- und Messergebnisse stimmen nach Anpassung der Modellparameter gut überein und bilden damit eine Grundlage für weitere Untersuchungen.

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

 

Badel, Gloria T.

• Dröhnen im Fahrzeuginneren
  F. Doleschal, G.T. Badel and J. Verhey
[Abstract]

Zur perzeptiven Charakterisierung von Fahrzeuginnengeräuschen müssen mehrere Empfindungsgrößen herangezogen werden. Der vorliegende Beitrag betrachtet die Empfindungsgröße ”Dröhnen”. Hierzu wurden den Versuchspersonen im Fahrzeuginnenraum aufgenommene Geräusche dargeboten, die diese sowohl kategorial, als auch im vollständigen Paarvergleich bewerten sollten. Da sich in der Praxis häufig große Diskrepanzen zwischen den Bewertungen von Experten und Nichtexperten, als auch zwischen den einzelnen Versuchspersonen ergeben, ist ein übereinstimmendes Verständnis der zu bewertenden Größe erforderlich. Hierzu wurde einer Nichtexpertengruppe vor Versuchsbeginn ein synthetisches Einführungsgeräusch präsentiert. Die Versuchsergebnisse zeigen, dass zwischen den Ergebnissen der Kategorialskalierung und des Paarvergleichs eine hohe Übereinstimmung vorliegt, d.h., dass die Versuchspersonen konsistent bei dieser Empfindungsgröße geantwortet haben. Ein Vergleich mit der Bewertung der Geräusche durch eine Expertengruppe zeigt darüber hinaus eine hohe Übereinstimmung der Bewertung dieser beiden Versuchspersonengruppen. Dieses Ergebnis deutet darauf hin, dass das hier gewählte Versuchsdesign zu einem gemeinsamen Verständnis von Experten und Nichtexperten bezüglich der Empfindungsgröße Dröhnen geführt hat.

• Spektro-temporale Geräuschmanipulationen als Grundlage zur Erforschung der Empfindungsgröße Wummern
  G.T. Badel, F. Doleschal and J. Verhey
[Abstract]

Die Empfindungsgröße Wummern kann in bestimmten Fahrsituationen im Innenraum eines Fahrzeuges auftreten. Um eine detaillierte Charakterisierung dieser Empfindungsgröße zu erreichen, sind Hörversuche mit einer hohen Anzahl an Stimuli unerlässlich. Zudem sollte der Stimuluskorpus so gewählt werden, dass ein möglichst großer Dynamikbereich für die Empfindungsgröße gewährleistet ist. In diesem Projekt wurden daher reale Fahrzeuginnengeräusche mithilfe spektro-temporaler Manipulationen verändert. Die Signale wurden von Nichtexperten in Hörversuchen bezüglich der Empfindungsgröße Wummern bewertet. Daneben wurden im Experiment auch Daten zur Angenehmheit der Signale erhoben. Die Ergebnisse erlauben Rückschlüsse auf die Gewichtung einzelner Frequenzbänder, sowie auf den Einfluss der Modulationsfrequenzen auf die Empfindung Wummern. Sie sollen als Grundlage für eine zukünftige modellhafte Beschreibung dieser Empfindungsgröße dienen. Zudem erlaubt dieser Beitrag eine Aussage über den Zusammenhang zwischen der Stärke des Wummerns und der Angenehmheit des Signals.

Bader, Nicki

• Akustische Verfahren zur Ermittlung der Dichtheit an Gebäuden
  N. Bader, P. Holstein, H.-J. Münch, S. Moeck, D. Döbler and A. Jahnke
[Abstract]

Die bauliche Dichtheit von Fenstern, Türen, Dachbereichen, Luken, Kabeldurchführungen u. ä. kann mit akustischen Verfahren geprüft werden. Die Prüfbarkeit hängt dabei vom Verhältnis der konstruktiven Gegebenheiten und der Schallfeldeigenschaften ab. In vielen praktischen Anwendungen müssen geschlossene Volumina für die Dichtheitsprüfung vorliegen, um den erforderlichen Überdruck für die Prüfung entsprechender Räume, Gehäuse oder geschlossener Bauteile zu gewährleisten. Bei der im Beitrag dargestellten akustischen Methode ist dies nicht notwendig. Die zu prüfenden Flächen werden beschallt. Je nach Prüfsituation werden dabei verschiedene Wellenlängen und unterschiedlich komplexe Technik eingesetzt. Im Beitrag werden etablierte Ultraschallverfahren und die Anwendungsmöglichkeiten von akustischen Kameras verglichen. Demonstriert wird dies an einem denkmalgeschützten Gebäude im Kontext der Vermeidung von Wärmeverlusten.

Bagheri, Eman

• Investigation on self-noise generation along a simplified towed array sonar
  F. Wachter, E. Bagheri and S. Becker
[Abstract]

Sonar-Schleppantennen sind geschleppte hydroakustische Messsysteme, die wegen der räumlichen Trennung der Sensoren von der schleppenden Messplattform (Schleppschiff) deutlich geringeren Störgeräuschen ausgesetzt sind als plattformgebundene Systeme. Solche Systeme bestehen meist aus einem öl- oder gelgefüllten, elastischen Schlauch, in dessen Inneren sich mehrere Hydrophone befinden. Die Schleppantennen zeichnen sich durch ein Verhältnis von Länge zu Radius aus, das in Größenordnungen von O(10^2) bis zu O(10^6) liegt. Beim Einsatz und damit bei der Umströmung solcher Systeme bildet sich eine axial-symmetrische, turbulente Grenzschicht (ATGS) um das schlauchartige Messsystem, dessen Grenzschichtdicke den Radius der Antennenhülle um ein Mehrfaches übersteigt. Derartige Grenzschichten unterscheiden sich von den turbulenten Grenzschichten an planaren oder schwach gekrümmten Oberflächen. Die durch Krümmungseffekte beeinflussten ATGS sind in Bezug auf die Schleppantennen interessant, da die strömungsinduzierten Eigenstörgeräusche, die aus den Fluktuationen innerhalb der turbulenten Grenzschichtströmung resultieren, in bestimmten Situationen das dominierende Störgeräusch darstellen können und damit die Einsatzmöglichkeiten des Messsystems limitieren. Um die grundlegenden Prinzipien der grenzschichtinduzierten Eigenstörgeräuschentstehung, die Wechselwirkung zwischen Grenzschicht und elastischer Schlauchhülle sowie die Akustik im Inneren der Schleppantenne untersuchen zu können, werden Simulationen der Fluid-Struktur-Akustik-Interaktion an einer vereinfachten Schleppantennengeometrie durchgeführt. Im Rahmen des Vortrags werden Herangehensweise und Ergebnisse vorgestellt.

Bahrke, Kai

• Reduzierte Modellierung von Verkleidungen zur Vorhersage des Schalldrucks im Fahrzeuginnenraum
  K. Bahrke, L. Berk, C. Adams and T. Melz
[Abstract]

Mit stetig steigendem Komfort im Fahrzeug gewinnt die Akustik im Fahrzeuginnenraum immer mehr an Bedeutung. Hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit und der Leichtbauoptimierung wird bestrebt, die Innenraumgeräusche so genau wie nötig zu prognostizieren. Die notwendige Rechenkapazität der numerischen Simulation steigt jedoch mit zunehmender Komplexität des Fahrzeugmodells. Daher werden Innenverkleidungen im Fahrzeug bislang stark vereinfacht oder gar vernachlässigt, was zu Abweichungen in der Vorhersage des Schalldrucks im Innenraum und zu teuren Nachbesserungsmaßnahmen führt. Mittels einer reduzierten Modellierung soll die Komplexität der Modelle von Fahrzeuginnenverkleidungen verringert werden. In diesem Beitrag wird die Patch-Transfer-Funktion (PTF) vorgestellt, mit der ein gekoppeltes akustisches Problem in mehrere Teilsysteme zerlegt werden kann. Die Fläche zwischen zwei gekoppelten Teilsystemen besteht aus Elementarflächen, sogenannten Patches. Für jeden Patch wird die PTF ermittelt und anschließend zu einer Transferfunktion des Teilsystems zusammengesetzt. Aus einer Superposition der Körperschall- und Luftschall-Transferpfade lässt sich der Schalldruck im Innenraum vorhersagen. Die PTF wird an einer gelenkig gelagerten Rechteckplatte numerisch angewendet, zuerst ohne und anschließend mit einer direkt aufgebrachten Verkleidung konstanter Dicke. Die Platte ist auf einer Akustikbox angebracht, sodass sich an das Messobjekt eine Kavität ähnlich des Innenraums eines Fahrzeugs anschließt, in der der Schalldruckpegel gemessen wird. Die durchgeführte FE-Simulation wird zukünftig durch experimentelle Daten validiert.

Bakardjiev, Petko

• Detailanalyse von DE-Rollenaktoren für Lautsprecherantriebe
  P. Bakardjiev, M. Franke, U. Marschner, A. Richter and M.E. Altinsoy
[Abstract]

In der vorliegenden Arbeit werden weiterführende Untersuchungen zur Entwicklung eines innovativen magnetfreien Lautsprecherantriebs vorgestellt. Dieser wurde bereits in Form eines Funktionsdemonstrators präsentiert (DAGA 2016) und basiert auf einem mehrlagigen, kernlosen zylindrischen Aktor aus dielektrischem Elastomer (DEA), welcher als Antrieb einer konventionellen Lautsprechermembran verwendet wird. Bereits im Frühstadium der Entwicklung ließen sich mögliche Vorzüge hinsichtlich Gewichts-, Bauraum- und Kostenreduktion im Vergleich zu herkömmlichen elektrodynamischen Antrieben erkennen. Anhand eines umfassenden computergestützten Entwurfsprozess auf Grundlage materialtechnischer, konstruktiver und funktioneller Randbedingungen konnten extensive Parameterstudien durchgeführt werden. Die dazu entwickelten Modelle sind durch Abgleich zahlreicher messtechnischer Analysen exemplarischer Aktoren weiterentwickelt und validiert worden. Unter anderem war dazu die Entwicklung einer speziellen Ansteuerschaltung notwendig, die es erlaubt die notwendige Bias- und Signalspannung im Hochspannungsbereich unabhängig einzustellen. Die Untersuchungen zeigten, dass die mechanischen Schnittstellen des Aktors einen kritischen Einfluss auf das dynamische und modale Verhalten des Aktors und somit auf das resultierende akustische Frequenzverhalten haben. Darüber hinaus ermöglichen die erarbeiteten Modelle sowohl eine gute allgemeine Abschätzung des technologischen Einsatz- und Leistungspotenzials, als auch die Selektion von Parametersätzen für Vorzugslösungen in Bezug auf konkrete Leistungsanforderungen.

Bake, Friedrich

• Sensitivitätsanalyse der experimentellen Bestimmung von Flammentransferfunktionen
  F. Kohlenberg, A. Fischer, C. Lahiri, L. Enghardt and F. Bake
[Abstract]

Im Kontext der Thermoakustik ist der Zusammenhang zwischen Wärmefreisetzungsrate und Schallschnelle (Flammentransferfunktion) ein essentieller Bestandteil zur Vorhersage für Instabilitäten. Diese wurde über Transfermatrixbeziehungen einer turbulenten Diffusionsflamme bei Flugbedingungen (erhöhtes Druck- und Tempertaturniveau) experimentell bestimmt. Diese Messung enthält Unsicherheiten, welche sich auf die Flammentransferfunktion übertragen. Obwohl sich die Berechnung hauptsächlich aus einfachen Matrixoperationen zusammensetzt, erwies sich die analytische Herangehensweise zur Unsicherheitsfortpflanzung als impraktikabel und es wurde ein Monte-Carlo Ansatz gewählt. Die betrachteten Eingangsunsicherheiten setzten sich aus der gemessenen statischen Temperatur, Druck und Massenstrom, sowie den Mikrophonsignalen und zufälligen Abweichungen in den Mikrophonpositionen zusammen. Die Einschätzung der Streubereiche beruht auf Erfahrungswerte von industriellen Brennertests. Es konnte gezeigt werden, dass die gemessenen Flammentransferfunktionen insbesondere unter 150 Hz sowie zwischen 600 Hz und 1000 Hz die größten Unsicherheiten aufweist. Die Sensitivitätsanalyse zeigt, dass insbesondere Einflüsse der Mikrophondaten sowie deren Positionen zu höheren Frequenzen dominieren und der Einfluss der statischen Größen bis auf die Temperatur in der Einlaufsektion vernachlässigbar ist. Mithilfe numerisch bestimmter Sensitivitätskoeffizienten können diese Ergebnisse für abweichende Eingangsunsicherheiten ohne wiederholte Monte-Carlo Simulationen neu bestimmt werden. Zukünftig sollen mithilfe der Implementierung auch andere Schallkanalgrößen wie zum Beispiel Streumatrixkomponenten und abgeleitete Größen wie die Dissipation und Impedanzen an anderen Prüfständen in ihrer Unsicherheit abgeschätzt werden.

• Design von Schalldämpfern – der Weg vom CAD-Modell zum Prototypen
  F. Bake, K. Knobloch, A. Schulz, R. Burgmayer, W. Hage, S. Kruck, L. Grizewski and L. Enghardt
[Abstract]

Bei der Entwicklung und Auslegung von Schalldämpfern in Flugtriebwerken, auch Liner genannt, spielt die experimentelle Untersuchung in Strömungskanälen eine entscheidende Rolle. Moderne additive Fertigungsverfahren, wie, z.B. 3D-Druck, bieten hierbei außerdem die Möglichkeit zur Entwicklung innovativer Linerkonzepte mit komplexen Aufbaustrukturen. Zum Vergleich der weltweit existierenden Untersuchungseinrichtungen für überströmte Liner hat das International Forum for Aviation Research (IFAR) eine Benchmark-Aktivität, koordiniert von der NASA, initiiert, bei der alle teilnehmenden Partner, ausgehend von den gleichen digitalen Geometriedaten (CAD), die Fertigung sowie akustische Charakterisierung verschiedener Linertestobjekte miteinander vergleichen und bewerten können. Im Rahmen dieses Beitrags werden die Ergebnisse der entsprechenden Untersuchungen vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) vorgestellt. Hierzu wurden die 3D-gedruckten Liner zunächst in dem Liner-Strömungskanal DUCT-R beim DLR Berlin hinsichtlich ihres Dissipationsverhaltens bei verschieden Strömungsmachzahlen vermessen. In einem weiteren Schritt wurden über Mikrofone innerhalb der Linersektion die axialen Wellenzahlen der sich über dem Liner ausbreitenden, akustischen Moden bestimmt. Aus diesen Wellenzahlen wurde über verschiedene, meist inverse, Verfahren die Impedanz der Lineroberfläche berechnet. Da diese Impedanz eine Linereigenschaft in Verbindung mit der Überströmung ist, lassen sich diese Ergebnisse innerhalb des Benchmarks z.B. mit den Ergebnissen der NASA vergleichen. Dieser Vergleich zeigt für die verschiedene n Testobjekte und Strömungsbedingungen eine gute Übereinstimmung.

Balazs, Peter

• LTFAT - Die Zeit-Frequenz Toolbox
  P. Balazs and N. Holighaus
[Abstract]

The Large Time Frequency Analysis Toolbox (LTFAT) is a modern Octave/Matlab toolbox for time-frequency analysis, synthesis, coefficient manipulation and visualization. It’s purpose is to serve as a tool for achieving new scientific signal-processing developments as well as an educational tool.

We will present an overview of the main features of this open source toolbox, among them the basic Gabor transform, its generalization, wavelet modules and general filterbanks. We will talk about the routines for constructing windows (filter prototypes) and routines for manipulating coefficients. We will show the real-time block processing framework as well as the access to a bunch of demo scripts devoted either to demonstrating the main functions of the toolbox, or to exemplify their use in specific signal processing applications.

Balz, Isabel

• Derivation of characteristic vibroacoustic parameters in Ultrasonic Sheet Metal Welding
  E. Abi Raad, I. Balz, U. Reisgen and M. Vorländer
[Abstract]

Ultrasonic Sheet Metal welding (USMW) is often used in industry to join electrotechnical components, such as in welding wires or battery components. The workpieces to be welded are compressed between two machine parts : the horn and the anvil. The horn vibrates at 20 kHz, causing friction between the two workpieces which leads to a friction-induced bond. However, the process still suffers from quality fluctuations, even given the same welding parameters. The goal of this project is to better understand what factors influence the quality of the weld and to identify vibroacoustic parameters that can be used to monitor the quality of the weld during welding. To do that, a series of experiments was conducted: two thin copper sheets were welded with a welding frequency of 20 kHz. During welding, the vibrations of the horn and anvil were recorded using two laser Doppler vibrometers, as well as the acoustic emissions. The experiments also explored varying some of the process parameters, such as the amplitude of welding or the pressure applied by the horn. The data is analysed, up to the fourth harmonic, to characterise the different parts of the welding process, and compare to the strength of the welds.

Bau, David

• Efficiently adding sampling points for improving HRTF measurements on arbitrary grids
  D. Bau, T. Lübeck and C. Pörschmann
[Abstract]

The progress of consumer-oriented multimedia towards virtual and augmented reality creates the demand for easy and user-friendly systems to obtain individual HRTF (head related transfer function) datasets. An adequate approach could be a self-driven measurement system, where a user, whose head-orientation is tracked, moves his head freely and triggers a small number of measurement by choice. When performing spatial upsampling of such sparse HRTF datasets to obtain full spherical HRTF datasets in the continuous spherical harmonic (SH) domain, it has been shown in a previous study that the type of the spherical sampling scheme only marginally affects the interpolation performance as long as the sampling points are nearly equally distributed on the sphere. However, the mentioned measurement procedure will result in an arbitrary sampling point distribution with varying spatial resolution on the sphere. This work presents methods that identify low-resolution areas, and suggest additional sampling points that efficiently improve the sampling scheme, and thus the spatial upsampling performance. These methods could be used to enhance the measurement procedure by guiding the user to these additional measurement points and by this helping to obtain sampling grids with improved spatial resolution.

Baumann, Jan

• Baby Cry Recognition in Vehicles
  J. Baumann, T. Lohrenz, J. Franzen and T. Fingscheidt
[Abstract]

In an automotive environment the driver’s attention to traffic and the surrounding environment is a safety-critical aspect. Distracting situations and events around the driver can significantly decrease his/her focus and increase the risk of driving mistakes and accidents. Therefore, it is desirable to prevent an unfocussed state of the driver. Various systems are designed to alert the driver in such situations and thereby prevent possible damage. While these systems often rely on visual input, usually requiring high computational power, it is also possible to obtain information from acoustic signals as they are acquired via the already existing hands-free microphone. Recent systems for automatic sound event detection can be used to detect and classify various types of sound events, even when high-level background noise is present. When it comes to sound events diverting the attention of the driver, high-power sound events with rare occurrences can often be observed as the cause: Such as a baby crying in the backseat. For this use case we propose a neural network-based detector for baby cries in vehicles. The method detects baby cries in the presence of typical vehicle noise, and in consequence triggers an increased support from driver assistance systems or autonomous driving functions.

Baumgart, Johannes

• Einzelfallgerechtigkeit - ein Konzept für eine situationsbezogene Irrelevanzprüfung
  J. Baumgart, T. Spielvogel and S. Warmuth
[Abstract]

Liegt an einem Immissionsort der Pegel durch bereits vorhandene Schallquellen deutlich über dem Richtwert, ist eine weitere Schall emittierende Anlage nur dann genehmigungsfähig, wenn diese deutlich unter dem Richtwert liegt. Derzeit werden Richtwertunterschreitungen von 6 dB(A) angewandt, bei Windenergieanlagen teilweise von 15 dB(A). Dies wird jedoch nicht jeder konkreten Situation gerecht.

Das Konzept der Einzelfallgerechtigkeit betrachtet alle auf den Immissionsort wirkenden Quellen. Die geplante Anlage wird folgendermaßen auf Irrelevanz geprüft: Alle Teilpegel die am Immissionsort über dem der geplanten Anlage liegen werden auf den der geplanten Anlage gesetzt. Der energetische Summenpegel der so reduzierten Pegel, der unveränderten leiseren Teilpegel und dem der geplanten Anlage ergibt den zu prüfenden Pegel. Hält dieser den Richtwert ein, ist der Beitrag der geplanten Anlage in Bezug auf den geprüften Immissionsort als irrelevant zu beurteilen.

Durch dieses Vorgehen ergibt sich eine Gleichbehandlung im Sinne der auf den Immissionsort einwirkenden Teilpegeln. Die anzuwendende Richtwertunterschreitung ergibt sich aus der Berechnung und ist kein fester Wert mehr. Mit dem vorgeschlagenen Vorgehen ist eine langfristige Lärmsanierung gewährleistet.

Baumgartner, Hannah

• Single-ended Prediction of Listening Effort for English Speech
  R. Huber, H. Baumgartner, V.N. Krishnan, S. Goetze and J. Rennies-Hochmuth
[Abstract]

The single-ended (i.e. reference-free) method for the prediction of listening effort (LE) presented by Huber et al. at the DAGA 2019 has been extended to the English language. The original method employs a deep neural network-based automatic speech recognition (ASR) system that was trained on German speech. The uncertainty of the ASR system in recognizing phonemes, which can be observed by ”smeared” phoneme posterior probability representations (or ”posteriorgrams”) is quantified by the M-Measure proposed by Hermansky et al. The M-Measure has been found to correlate well with mean subjective ratings of perceived LE. For the German language, a mapping function from the M-Measure to the LE ratings has been derived using the results of several listening tests with more than 400 test items in total. In order to extend the method to English speech, a new listening test was conducted with 17 native English speakers, who rated the perceived LE of 146 speech items mixed with various background sounds taken from English and American movies. Again, the M-Measure shows a high correlation with mean subjective LE ratings, but a different mapping function f:M -> LE was found.

Baumgartner, Robert

• Vorhersagemodell für Schallquellenexternalisierung in VR/AR- Systemen
  R. Baumgartner and P. Majdak
[Abstract]

Virtuelle Realität (VR), erweiterte Realität (augmented reality, AR), Kopfhörerwiedergabe mit oder ohne Hear-Through-Option: all diese Systeme verfolgen das Ziel Schallquellen möglichst realistisch wieder zu geben. Während in natürlichen Hörsituationen Schallquellen üblicherweise externalisiert werden, d.h. einer räumlichen Position außerhalb des Kopfes zugeordnet werden können, resultiert Kopfhörerwiedergabe oft in einer Im-Kopf-Lokalisation. Eine umfangreiche Evaluierung obiger Wiedergabesysteme gestaltet sich besonders aufwändig, wenn Hörversuche erforderlich werden. Vorhersagemodelle können hier den Entwicklungsprozess sehr effizient unterstützen. In diesem Vortrag präsentieren wir ein phänomenologisches Modell zur Externalisierung von statischen Schallquellen. Es wird der Beitrag verschiedener akustischer Merkmale zur Externalisierung diskutiert und die Übereinstimmung der Modellvorhersagen mit Daten aus früheren Verhaltensexperimenten verglichen. Die Anwendung des Modells auf beliebige binaurale Signale wird diskutiert.

Baumhögger, Elmar

• Reduction of systematic measurement deviation in acoustic absorption measurement systems
  L. Claes, E. Baumhögger, T. Rüther, J. Gierse, T. Tröster and B. Henning
[Abstract]

Bei der Realisierung eines Messverfahrens für die akustische Absorption tritt häufig das Problem auf, dass der eigentliche Messeffekt, die Schwächung des akustischen Signals durch die Absorption im Medium, durch andere dissipative Effekte überlagert wird. Dies sind zum Beispiel Beugungseffekte aufgrund der endlichen Abmessung der akustischen Quelle, nicht- ideale Reflektoren oder Störsignale im Messsystem, deren Einfluss als systematische Messabweichung beschrieben werden kann. Der Einfluss dieser Effekte ist besonders dann problematisch, wenn die messtechnisch zu bestimmende akustische Absorption, wie etwa bei der Charakterisierung reiner Fluide, sehr gering ist.

Während es prinzipiell möglich ist, die durch die Schallausbreitung in der Messordnung hervorgerufene systematische Messabweichung rechnerisch zu kompensieren, soll in diesem Beitrag vor allem auf konstruktive Maßnahmen bei der Auslegung einer Messordnung eingegangen werden, durch die die systematische Messabweichung verringert werden kann. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Verwendung additiver Fertigungsmethoden, welche unter anderem eingesetzt werden können, um Oberflächen im Messsystem so zu gestalten, dass diffuse oder speziell gerichtete Reflexion von akustischen Wellen erzielt wird. Weitere Freiheitsgrade ergeben sich aus der Wahl des Schallwandlers und des Frequenzbereichs, in dem die Messungen durchgeführt werden.

Bechtel, Philipp

• Einfluss des Stapediusreflexes auf den Gehörschadenindex des AHAAH-Modells
  C. Kleinhenrich, P. Bechtel, C. Hudasch and T. Langenbucher
[Abstract]

Das vom amerikanischen Army Research Laboratory (ARL) entwickelte AHAAH-Modell (Auditory Hazard Assessment Algorithm for Humans) stellt ein Bewertungsverfahren für Impulsschall dar. Mithilfe eines elektro-akustischen Ersatznetzwerks führt es die Analyse eines Schalldruckzeitverlaufs durch und gibt eine Abschätzung des Gefährdungsrisikos für das menschliche Gehör zurück. Seit dem Jahr 2015 ist es Teil des militärischen Standard MIL-STD-1474E und wird sowohl von den US- als auch bereits von anderen Streitkräften eingesetzt. Darüber hinaus findet das AHAAH-Modell zunehmend zivile Anwendung, wie zum Beispiel bei der Risikobewertung von Gehörschäden durch Airbags.

Ein Alleinstellungsmerkmal des AHAAH-Modells ist die Integration des Stapediusreflexes als nicht-lineares Element. In der Implementierung des ARL ist eine Analyse von Schalldruckzeitverläufen nur unter der Annahme eines vorhandenen Reflexes möglich. Dieser setzt mit konstanter Verzögerung und Anstiegszeit nach Erreichen eines Schwellwerts im Eingangssignal von 134 dB ein. Verschiedene Forschungsergebnisse zeigen allerdings, dass der Mittelohrreflex in der Bevölkerung nicht so stark verbreitet ist, wie es das Modell annimmt.

Aus diesem Grund wird in diesem Beitrag der Frage nachgegangen, welche Ergebnisse das AHAAH-Modell ohne vorhandenen Stapediusreflex für ausgesuchte Signale liefert. Außerdem wird gezeigt, welchen Einfluss das zeitliche Verhalten des Reflexes auf das Analyseergebnis hat. Dazu werden sowohl der Zeitverlauf als auch das Abklingverhalten des Mittelohrreflexes modifiziert.

• Das Pfander-Kriterium im Vergleich zum Gehörgefährdungsindex des AHAAH-Modells
  C. Hudasch, P. Bechtel, K.-W. Hirsch, C. Kleinhenrich and T. Langenbucher
[Abstract]

Zur Einschätzung des Gefährdungsrisikos von Impulsschall für das menschliche Gehör stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung. Das Pfander-Kriterium ermittelt zulässige Expositionen auf der Basis von Spitzenschalldruck und Wirkzeit eines Signalverlaufs. Dagegen führt das vom amerikanischen Army Research Laborator (ARL) entwickelte AHAAH-Modell (Auditory Hazard Assessment Algorithm for Humans) eine Risikobewertung mit Hilfe eines elektro-akustischen Modells des menschlichen Gehörs durch. Es wurde im Jahr 2015 in den militärischen Standard MIL-STD-1474E integriert. Neben dem US-Militär wird das AHAAH-Modell auch von anderen Streitkräften eingesetzt sowie bei zivilen Anwendungen zur Risikobewertung von Impulsschall genutzt.

In einem Beitrag auf der DAGA 2019 konnte gezeigt werden, dass der Gehörschadenindex des AHAAH-Modells nicht mit Einzahlwerten wie der im Arbeitsschutz gebräuchlichen Spitzen- oder Energiepegeln korreliert. Vielmehr wurde dabei deutlich, dass es unter bestimmten Umständen sogar zu einer Abnahme des Gefährdungsindexes trotz zunehmender Pegel kommen kann. Diese Umkehr wurde zuletzt auch von Zagadou et al. beobachtet. Auch Pfander hat diesen Effekt 1994 auf Grundlage empirischer Untersuchungen beschrieben.

In diesem Beitrag wird der Frage nachgegangen, inwieweit eine Korrelation zwischen den Ergebnissen des AHAAH-Modells und der Bewertungsmethode nach Pfander besteht. Dazu werden praxisrelevante Signale als Eingangsgrößen verwendet.

• Variation der Parameter des AHAAH-Modells - eine Empfindlichkeitsanalyse
  T. Langenbucher, P. Bechtel, C. Hudasch and C. Kleinhenrich
[Abstract]

Das AHAAH-Modell (Auditory Hazard Assessment Algorithm for Humans) stellt ein Gehörmodell auf der Basis einer elektro-akustischen Ersatzschaltung dar. Mithilfe dieses Modells des amerikanischen Army Research Laboratory (ARL) ist es möglich, das Gefährdungsrisiko von Impulsschall auf das menschliche Gehör abzuschätzen. Seit seiner Integration in den militärischen Standard MIL-STD-1474E im Jahr 2015 kann es als Stand der Technik hinsichtlich der Bewertung von Impulsschall gesehen werden. Zudem findet es auch viele Anwendungen im zivilen Bereich wie beispielsweise bei der Entwicklung von Airbags.

Im Vergleich des Modells mit anderen Bewertungsverfahren fällt auf, dass das AHAAH-Modell mit 69 Parametern eine sehr große Zahl an Stellgrößen aufweist. Zur Ermittlung dieser Werte wurden von den Entwicklern zahlreiche Untersuchungen an Menschen und Versuchstieren, beispielsweise Katzen und Chinchilla, durchgeführt. Ebenso wurde auf damals vorliegende Forschungsergebnisse zurückgegriffen.

Jüngste Veröffentlichungen stellen die Übertragung von an Versuchstieren gewonnenen Erkenntnissen auf das menschliche Gehör in Frage. Beispielsweise wird im AHAAH-Modell für die Fläche der Fußplatte des Steigbügels bis heute der Wert für Chinchilla verwendet. Daher wird in diesem Beitrag der Frage nachgegangen, wie kritisch einzelne Parameter für das Analyseergebnis des Modells sind. Dazu werden Variationsrechnungen für verschiedene Parameter mithilfe einer eigenen Implementierung des AHAAH-Modells durchgeführt.

• In-situ-Messverfahren zur Bestimmung des Reflexionsfaktors komplexer Oberflächen
  P. Bechtel, T. Langenbucher, C. Hudasch and C. Kleinhenrich
[Abstract]

Beträge der komplexwertigen Reflexions- bzw. Absorptionskoeffizienten dienen in der Regel als Material- oder Wandeigenschaften bei der akustischen Gestaltung von Räumen. Diese Eigenschaften können richtungsunabhängig im Hallraum oder für senkrechte Einfallsrichtung im Impedanzrohr gemessen werden. Diese Messverfahren sind nicht anwendbar, wenn das Reflexionsverhalten einer konkreten Wand oder eines anderen Elements in situ gemessen werden soll. Zudem liefern diese Messverfahren auch keine Informationen über die Abhängigkeit vom Einfallswinkel und über die Phase der Koeffizienten. Diese Informationen sind aber entscheidend, wenn man das Reflexionsverhalten z. B. von Schallimpulsen auf geometrisch komplexe Wandstrukturen angeben will, um den geometrischen Aufbau und die dabei verwendeten Materialen beschreiben und im Hinblick auf die Wirksamkeit in bestimmten Anwendungsfällen beurteilen will. Es wird ein Messverfahren vorgestellt, das den Herausforderungen einer In-situ-Messung - Vermeidung des störenden Einflusses durch Reflexions-, Beugungs- und Streuschall - gerecht wird und das den spektralen komplexen Reflexionsfaktor in Abhängigkeit vom Einfalls- und Ausfallwinkel einer Wandkonstruktion bestimmt. Es wird ein Mikrophon-Array eingesetzt, das ein Testschallfeld vor der Oberfläche abgetastet und mittels akustischer Nahfeldholographie in seine einlaufenden und reflektierten Anteile zerlegt, um diesen Reflexionsfaktor zu bestimmen. Nach einem validierenden Vergleich der Ergebnisse dieses Messverfahrens mit denen genormter Messverfahren an einfachen Strukturen wird die Vermessung einer komplexen Keil-Steg-Wandstruktur vorgestellt.

Becker, Julian

• Application of Psychoacoustic Tonality for Product Sound Development
  J. Becker and R. Sottek
[Abstract]

The perception of tonal sounds is one of the most important psychoacoustic sensations for product sound quality. In the past, a lot of work has been carried out to automatically quantify tonal sound events. The psychoacoustic tonality is a method for the quantification of tonal sounds, which is based on a hearing model which emulates the processing of human hearing. It is standardized in the ECMA-74 standard (since June 2018). In this paper, the results of the psychoacoustic tonality are validated by comparison with the results of listening tests for different signal types. The application of the psychoacoustic tonality according to the ECMA-74 standard is described. For several examples, it is shown how the psychoacoustic tonality can be used for product sound development and how the results can be interpreted.

Becker, Stefan

• Investigation on self-noise generation along a simplified towed array sonar
  F. Wachter, E. Bagheri and S. Becker
[Abstract]

Sonar-Schleppantennen sind geschleppte hydroakustische Messsysteme, die wegen der räumlichen Trennung der Sensoren von der schleppenden Messplattform (Schleppschiff) deutlich geringeren Störgeräuschen ausgesetzt sind als plattformgebundene Systeme. Solche Systeme bestehen meist aus einem öl- oder gelgefüllten, elastischen Schlauch, in dessen Inneren sich mehrere Hydrophone befinden. Die Schleppantennen zeichnen sich durch ein Verhältnis von Länge zu Radius aus, das in Größenordnungen von O(10^2) bis zu O(10^6) liegt. Beim Einsatz und damit bei der Umströmung solcher Systeme bildet sich eine axial-symmetrische, turbulente Grenzschicht (ATGS) um das schlauchartige Messsystem, dessen Grenzschichtdicke den Radius der Antennenhülle um ein Mehrfaches übersteigt. Derartige Grenzschichten unterscheiden sich von den turbulenten Grenzschichten an planaren oder schwach gekrümmten Oberflächen. Die durch Krümmungseffekte beeinflussten ATGS sind in Bezug auf die Schleppantennen interessant, da die strömungsinduzierten Eigenstörgeräusche, die aus den Fluktuationen innerhalb der turbulenten Grenzschichtströmung resultieren, in bestimmten Situationen das dominierende Störgeräusch darstellen können und damit die Einsatzmöglichkeiten des Messsystems limitieren. Um die grundlegenden Prinzipien der grenzschichtinduzierten Eigenstörgeräuschentstehung, die Wechselwirkung zwischen Grenzschicht und elastischer Schlauchhülle sowie die Akustik im Inneren der Schleppantenne untersuchen zu können, werden Simulationen der Fluid-Struktur-Akustik-Interaktion an einer vereinfachten Schleppantennengeometrie durchgeführt. Im Rahmen des Vortrags werden Herangehensweise und Ergebnisse vorgestellt.

• Sensibilitätsanalyse verschiedener Wärmeübertragerparameter und deren Einfluss auf die Schallabstrahlung von Axialventilatoren
  F. Czwielong and S. Becker
[Abstract]

Axialventilatoren kennzeichnen sich dadurch aus, dass sie im Vergleich zu anderen Turbomaschinen einen hohen Volumenstrom bei einem moderaten Drucksprung erzeugen. Im Bereich der Kühlungs- und Klimatisierungstechnik werden oftmals diese großen Volumenströme benötigt, um die entstandene Prozesswärme aus den Systemen abführen zu können. Damit die Abfuhr der Prozesswäre möglichst effizient durchgeführt werden kann, werden in solchen Systemen Wärmeübertrager saugseitig vom Axialventilator verwendet. Aufgrund dieser Anordnung beeinflusst der Wärmeübertrager die Zuströmung zum Axialventilator. Die Störung des saugseitigen Strömungsfeldes induziert in den meisten Fällen eine erhöhte Schallabstrahlung des Axialventilators. Eine erhöhte Schallabstrahlung führt einerseits zur Beeinträchtigung der Menschen in der Umgebung und stellt anderseits Ventilatorhersteller vor die Problematik die gesetzlichen Schallemissionen einzuhalten. Bisher sind die strömungsakustischen Wechselwirkungen zwischen saugseitigem Wärmeübertrager und Axialventilator noch nicht vollständig verstanden. Im Zuge dieser Sensibilitätsanalyse wurde herausgefunden, welche Parameter des Wärmeübertragers einen wesentlichen Einfluss auf die Schallabstrahlung des Axialventilators ausüben. Dabei wurde der Fokus auf die Wärmeübertragergeometrie und -fläche, die Anzahl der Kühlmittelrohrreihen, die Kühlmittelrohrkonfiguration, den Abstand der Kühllamellen, die Art der Kühllamellen und dem Konturverlauf der Wärmeübertragerhutze gelegt.

• Optimierte Schallreduktion in Axialventilatorsystemen durch mikroperforierte Absorber
  F. Czwielong, S. Floss, M. Kaltenbacher and S. Becker
[Abstract]

Axialventilatoren werden in einer großen Anzahl von Systemen für die Bereitstellung eines hohen Volumenstroms verwendet. So kommen diese Turbomaschinen beispielsweise in der Kühlungs- und Klimatisierungstechnik zum Einsatz. Da sich diese Anlagen oftmals in der Nähe von Personen befinden, werden vor allem die akustischen Emissionen mit einzuhaltenden Grenzwerten belegt. Dies soll vermeiden, dass umgebende Menschen von zu hohen Geräuschkulissen belästigt oder gestört werden. Neben den Schallreduktionsmaßnahmen am Axialventilator, wie zum Beispiel Ventilatorsichelung oder Schaufelblattmodifikationen, können Belüftungsanlagen auch mit passiven Schallabsorbern ausgestattet werden, welche zu einer Verringerung des emittierten Schalldruckpegels führen. Eine solche Maßnahme ist die Verwendung von mikroperforierten Absorbern, welche in das Rohrsystem des Ventilators intrigiert werden. In diesem Anwendungsfall werden die Absorber von dem Fördermedium direkt überströmt. Die Funktionsweise solcher überströmten Absorber in direkter Nähe zu den Ventilatorschaufeln ist noch nicht verstanden und wurde bislang nur geringfügig untersucht. Im Zuge dieser experimentellen Studie wurde die Schallreduktion von kommerziell erwerblichen mikroperforierten Absorber auf den Anwendungsfall von Axialventilatoren optimiert. Dabei wurden verschiedene Parameter wie axiale Position der Absorber, Art des Rückvolumens und Unterteilung des Rückvolumens berücksichtigt. Zudem war eine Variation der Zuströmbedingungen zum Axialventilator Teil der Untersuchungen.

Becker, Volker

• Schallfeldextrapolation mit Mikrofonarrays
  V. Becker, C. Puhle and D. Döbler
[Abstract]

Für die Ortung von Schallquellen und die Bestimmung von deren Quellpegeln mittels Beamforming oder Nahfeldholografie ist der Einsatz von Mikrofonarrays seit vielen Jahren Stand der Technik. Typischerweise befindet sich hier das Untersuchungsobjekt vor einem Mikrofonarray und das gemessene Schallfeld wird auf das Objekt zurückgerechnet. Für einige Anwendungen ist aber auch die Entwicklung und Ausbreitung des Schallfeldes hinter dem Array von Interesse. In einem Artikel von Puhle zur Internoise 2019 wurden hierzu theoretische Grundlagen und Methoden in Form des Algorithmus ”Spherical Integration Farfield Acoustic Holographie) (SIFAH) vorgestellt. In diesem Beitrag stellen wir erste Messungen mit einem sowohl für Beamforming als auch für SIFAH optimierten Mikrofonarray vor. Schallquellen an unterschiedlichen Positionen vor dem Array wurden aufgenommen, das Schallfeld hinter dem Array extrapoliert und mit Messungen realer, dort an verschiedenen Positionen aufgestellten Mikrofonen verglichen. Der Einfluss und die Behandlung von Bodenreflexionen werden diskutiert sowie die erreichte Genauigkeit anhand von Pegelverläufen dargestellt.

Becker-Schweitzer, Jörg

• Virtual Reality-Systeme für Soundwalks in virtuellen Umgebungen
  M. Urbaniak, S. Skoda and J. Becker-Schweitzer
[Abstract]

Will man innerstädtische Umgebungen bzgl. ihrer Akustik optimieren oder gar eine Voraussage über die akustische Umgebungsqualität bei noch nicht erstellten Straßenzügen oder Stadtteilen erreichen, scheint es unerlässlich alltägliche Geräuschkulissen für Versuchszwecke realitätsnah im Labor abzubilden. Um die Lebenssituationen in Hinblick auf Ihre komplexe Geräuschqualität unter labortechnischen Bedingungen optimal bewerten zu können, werden diese mit Hilfe von interaktiven Soundwalks in einer virtuellen Umgebung nahezu realitätsgetreu in eine 3D basierte (akustische) Welt projiziert. Ein für diese Zwecke eigens entwickelter Segway-Simulator sowie Equipment in Form einer VR-Brille ermöglichen es unter Zuhilfenahme von 360^∘- Aufnahmetechnik authentische Situationen zur Umgebungswahrnehmung von Schall- und Bildereignissen zu erstellen. Der Proband wird dabei in ein Real-Life Szenario versetzt, in dem er sich scheinbar frei bewegen kann. Durch den Aspekt einer simulierten Form von motorischer Bewegung auf einem Segway-Simulator und durch die Software basierte Einbindung von Ton und Bild kann letztendlich eine innovative Art von Interaktion zwischen Hörer/Proband und seiner akustischen (und visuellen) Umgebung hergestellt werden. Laborversuche zur Untersuchung von Wahrnehmungsorientierten Reizen können durch die Überführung von realen akustischen in virtuell akustische Szenarien optimiert und ein Fokus vornehmlich auf die eigentlichen Wahrnehmungsprozesse und ihre Auswertung gelegt werden.

Beer, Daniel

• Sound Propagation in Microchannels
  J. Küller, A. Zhykhar and D. Beer
[Abstract]

Ein wesentliches Bestreben der Hersteller von Kopfhörern, Hearables, Hörgeräten und Mobiltelefonen besteht in der Ausstattung der Geräte mit noch besseren Klangeigenschaften und einer größeren Funktionsauswahl. Gleichzeitig sollen die Handhabbarkeit bzw. der Tragekomfort und die Akkulaufzeit verbessert werden. Die elektroakustische Herausforderung besteht somit darin, trotz immer weniger Bauraum für die Schallwandler, Schallwandlersysteme einen großen Klang und eine hohe Effizienz zu erzielen. Die MEMS-Technologie (Micro-Electro-Mechanical-Systems) bietet viel Potential, um Schallwandler hochpräzise bis in den Submikrometerbereich zu fertigen. Gleichzeitig können der Schallwandler und die zugehörige Ansteuerelektronik in einem Gehäuse, etwa als Lautsprecher-Chip bzw. -Modul, intergiert werden. Im Vergleich zu bisherigen Absätzen ist eine deutlich höhere Miniaturisierung des Schallwandlersystems möglich. Wie sieht es aber mit der Schallausbreitung in derart winzigen Strukturen aus? Welche Effekte müssen ggf. beim Systementwurf berücksichtigt werden?

Beering, Andreas

• A Study of Feature Selection Algorithms for the Detection of Gear Damage in Vibration Data
  A. Beering, J. Döring and K.-L. Krieger
[Abstract]

Nowadays, classification algorithms are used in a variety of areas, for example in the field of condition monitoring to detect machine damage. In this context, features are often extracted from measurement data in order to use them for classification. Due to increasing amounts of data and large feature sets, the resulting computational cost is tremendous and usually cannot be handled by low-cost embedded hardware. To reduce this, algorithms for feature selection can be used. These algorithms reduce the number of features and thus the computing effort significantly. In addition, due to the curse of dimensionality, it is possible to achieve better classification performance by reducing the number of features. In this paper, a study of feature selection algorithms for vibration data of damaged gears is carried out. For this purpose, labelled data for the feature selection is produced in a laboratory setup using a piezoelectric vibration transducer. Based on the data set, feature selection methods like sequential forward selection (SFS), sequential forward float selection (SFFS), sequential backward selection (SBS) and sequential backward floating selection (SBFS) are compared. The feature selection algorithms reduce the number of features with at least the same classifier performance.

Begau, Alexandra

• Audiovisuelles Sprachverstehen in dynamischen Cocktailparty-Situationen bei jüngeren und älteren Erwachsenen
  A. Begau and S. Getzmann
[Abstract]

Sprachverstehen in Gegenwart konkurrierender Schallreize stellt eine große Herausforderung für das auditive System dar. Vor allem ältere Menschen haben Schwierigkeiten einem Sprecher zu folgen und Störreize zu unterdrücken. Bisherige Befunde zur auditiven Szenenanalyse in Cocktailparty-Situationen basieren jedoch zum größten Teil auf Studien mit unimodal auditiven Sprachreizen. Dabei kommt es in realen komplexen Hörsituationen häufig zu einer vermehrten Nutzung visueller Sprachinformation, durch die altersbedingte Defizite im Hören zum Teil kompensiert werden können. Wir berichten Ergebnisse einer aktuellen Studie, die untersucht, inwieweit audio-visuelle Sprachinformation gegenüber rein auditiver Sprache in dynamischen Cocktailparty-Situationen überlegen ist. Dabei werden jüngeren und älteren Teilnehmern aus drei unterschiedlichen Raumrichtungen kurze audio-visuelle Sprachreize präsentiert, die aus Zielwörtern und konkurrierenden Wörtern bestehen. Dargeboten werden Videosequenzen realer Sprecher, wobei die Menge an visueller Information experimentell variiert wird. Die Ergebnisse deuten auf einen Vorteil audio-visueller Sprache gegenüber rein visueller Sprache sowie unspezifischer visueller Information bei statischer Zielreizposition. Bei rasch wechselnder Zielreizposition stellt sich audio-visuelle Sprachinformation jedoch als nachteilig heraus. Die Analyse der ereigniskorrelierten Hirnpotenziale deutet auf altersspezifische Unterschiede in der Verarbeitung der audio-visuellen Sprachreize hin. In zukünftigen Studien sollten die vorliegenden Befunde in Hinblick auf noch natürlichere Sprechszenarien überprüft werden, beispielsweise mit längeren Sprachsequenzen oder innerhalb von VR-Umgebungen.

Behler, Gottfried

• Design and directivity measurement of variable-directivity loudspeaker
  B. Du, G. Behler, M. Kohnen, M. Vorländer and X. Zeng
[Abstract]

Sound field reproduction is usually conducted by omnidirectional or fixed directivity loudspeaker arrays. Preceeding investigations show that better reproduction performance can be achieved in the listening area when variable-directivity loudspeakers are used, while at the same time the sound field outside of the array can be controlled. Therefore, this study presents the design of a variable directivity loudspeaker using a combination of a monopole and a dipole. Directivities of the dipole part, monopole part and the whole loudspeaker are measured independently in a hemi-anechoic room using a turntable. Directivity control settings were measured and compared against theoretical expectations. Furthermore, the performance of a 32 loudspeaker array is evaluated.

Behn, Maximilian

• Messtechnische Analyse von Schallmoden in Strömungen mit Umfangsinhomogenitäten
  L. Klähn, M. Behn and L. Enghardt
[Abstract]

Im Kontext neuer Flugzeugkonzepte werden alternative Positionen der Triebwerke, etwa eingelassen in den Rumpf, diskutiert. Ein in Hinsicht auf die aerodynamische Effizienz vielversprechendes Konzept sieht das Einsaugen der Rumpfgrenzschicht (Boundary Layer Ingestion - BLI) durch das Triebwerk vor, wodurch es zu einer über den Triebwerksquerschnitt, insbesondere nicht umfangssysmmetrischen, ungleichmäßigen Strömung kommt. Bisherige Studien zeigen, dass die durch die Rotor-Stator-Interaktion angeregten Schallmoden unter diesen Zuströmungsbedingungen Schallenergie in andere Modenordnungen streuen. Diese Streuung zieht die Notwendigkeit der kompakten mathematischen Beschreibung durch eine Modenbasis nach sich, deren Umfangsmoden bedingt durch die gestörte Symmetrie der Hintergrundströmung nicht mehr rein harmonisch sind und deren radiale Formfunktionen sich mathematisch nicht nur aus Besselfunktionen zusammensetzen lassen. Solch ein alternatives Modenmodell, das auf der regulären Störungsrechnung basiert, wird vorgestellt und auf die praktische Anwendbarkeit bei Schallfeldmessungen mit Mikrofonringen untersucht.

Behrens, Tobias

• Neuartige variable Akustikelemente für musikalische Probenräume
  T. Behrens, B. Knöfel and H. Schirmer
[Abstract]

Bei musikalisch genutzten Räumen, insbesondere Probenräumen, ist der Wunsch der Nutzer bekannt, die raumakustischen Gegebenheiten variabel gestalten zu können. Dabei geht es, wie auch eine Befragung von Musikern zeigt, z.B. um frequenzspezifische Anpassungen der Nachhallzeiten oder auch akustische Auflösung bestimmter Reflexionsflächen. Am Markt vorhandene Lösungen sind dabei technisch, akustisch wie auch gestalterisch nicht immer praktikabel. Daher sind insbesondere bezüglich des mechanischen Aufbaus neuartige variable Akustikelemente in Entwicklung. Erste kleinformatige Funktionsmuster der Entwicklung wurden im Impedanzrohr und in der Hallkabine bezüglich ihres Absorptionsverhaltens vermessen. Die Ergebnisse flossen in die Erstellung raumakustischer Konzepte zur Implementierung in zuvor akustisch vermessenen realen musikalischen Probenräumen ein und können mittels speziell aufgebautem Ambisonic-”AcousticLab” auralisiert werden. Der Vortrag greift die Thematik der neuartigen variablen Akustikelemente auf und fasst die aktuellen Entwicklungsergebnisse zusammen.

Behrens, Yara

• Personalisierte Sprachdialogsysteme für Kinder im Fahrzeug
  Y. Behrens, U. Heid and T. Rohdenburg
[Abstract]

Sprachassistenten halten immer mehr Einzug in deutsche Haushalte, wodurch Kinder immer öfter mit diesen in Berührung kommen. Dabei lassen sich häufig Kommunikationsprobleme beobachten, da kommerzielle Systeme mehrheitlich von Erwachsenen für Erwachsene konzipiert sind. Kinder haben jedoch abweichende Kommunikationsstrategien und Ansprüche an Inhalte. Die Eingabemodalität der Sprache macht Sprachdialogsysteme für Kinder barrierefrei und ermöglicht ihnen Zugang zu Informationen, Bildung und Unterhaltung. Eine Implementierung von Sprachdialogsystemen für Kinder im Fahrzeug ist dabei ein weiterer Schritt, diese in ihren Alltag zu integrieren und mit Langeweile verbundene Autofahrten für sie angenehmer zu gestalten. Studien zeigen, dass die Personalisierung eines Sprachdialogsystems durch individuelle Inhalte und Dialoge die Nutzerzufriedenheit bei Kindern verbessern kann. Zudem lässt sich durch angepasste akustische Modelle und Grammatiken die Spracherkennung optimieren. Ziel des Projektes ist ein Empfehlungskatalog für die Entwicklung eines personalisierten Sprachdialogsystems für Kinder im Fahrzeug. Dazu werden aktuelle Studienergebnisse mit eigenen Daten verglichen und erweitert, welche mittels einer Umfrage sowie Interviews mit Kindern der Zielgruppe erhoben wurden. Im Fokus der Arbeit stehen Kinder im Alter von 5-11 Jahren. Diese Altersgruppe ist besonders interessant, da Kinder in dieser Zeit große Entwicklungsschritte durchlaufen, Lesen und Schreiben lernen und beginnen sich von ihren Eltern zu emanzipieren.

Beiroth, Kim Marcel

• Patch-Ansatz für akustische isogeometrische Analysen mit der Boundary-Elemente-Methode
  K.M. Beiroth, S. Keuchel and O. Von Estorff
[Abstract]

Die Genauigkeit der Boundary-Elemente-Methode (BEM) hängt unter anderem von der Beschreibung der Geometrie ab. In der klassischen BEM wird das CAD-Modell durch Elemente auf Basis von Lagrange-Polynomen approximiert, wodurch sich geometrische Ungenauigkeiten ergeben. Bei einer isogeometrischen Analyse (IGA) können CAD-Geometrien direkt als Basis für die numerischen Berechnungen verwendet werden. Dadurch entfällt der Geometriefehler und der Vernetzungsprozess wird beschleunigt. Außerdem können mögliche Designänderungen des CAD-Modells direkt für das Berechnungsmodell übernommen werden. Die der Geometriebeschreibung zugrundeliegenden Nicht-Uniformen Rationalen B-Splines (NURBS) ermöglichen die exakte Darstellung der Geometrie und werden bei der IGA auch zur Approximation der Randwerte verwendet. Die NURBS sind auf einer den Elementen übergeordneten Struktur definiert, die als Patches bezeichnet werden.

Für eine erleichterte Integration der IGA in bestehende Programmstrukturen wird häufig die Bezier-Extraktion genutzt, um elementweise identische Ansatzfunktionen zu erzeugen. Im Gegensatz dazu können die Ansatzfunktionen für den Patch-Ansatz elementweise unterschiedlich verlaufen und über mehrere Elemente definiert sein. Dadurch ergibt sich der Vorteil einer geringeren Anzahl an Freiheitsgraden bei gleichzeitig höherer Stetigkeit der Basisfunktionen. Außerdem werden durch den Patch-Ansatz vielversprechende neue Verfeinerungsstrategien ermöglicht. Im vorliegenden Beitrag wird ein neu entwickelter Patch-Ansatz vorgestellt und anhand von akustischen Anwendungsbeispielen verifiziert.

Belgradskaia, Elena

• Input-Output Linearization of a MEMS Loudspeaker Using a Hammerstein Model
  E. Belgradskaia, G. Fischer, A. Zhykhar and T. Fritsch
[Abstract]

In this article, the use of a Hammerstein model to predict the linear and nonlinear behavior of a MEMS loudspeaker is discussed. The MEMS loudspeaker under investigation is based on an electrostatic drive system. Apart from that, the underlying physical structure is very complex. That is why a purely data driven black box approach was chosen to model its behavior. The resulting model is parameterized in a way, that it takes into account at least the weak second order nonlinearities resulting from the electrostatic principle. The goal of modeling the linear and nonlinear behavior of the loudspeaker is to perform input-output linearization in a feedforward controller. By reducing the harmonic and intermodulation distortions high sound quality at high sound pressure levels is guaranteed. The principle of the MEMS loudspeaker as well as the modeling procedure and the tasks for linearization are described. Based on simulated and measured total harmonic and intermodulation distortion the feedforward controller is evaluated.

Beltran, Raul

• Diffusion von Ultraschallwellen durch Beton während monoton steigender Druckversuche
  R. Beltran and S. Marx
[Abstract]

Beton ist hinsichtlich der Ausbreitung von Ultraschallwellen aufgrund seiner heterogenen Beschaffenheit in der Mikro- und Mesoebene ein hochdispersives Material. Dies wird deutlich in einer vielfachen Streuung von Ultraschallwellen, was sich wiederum in einem sehr ausgeprägten diffusen Signalanteil zeigt. Die Diffusion von Ultraschallwellen durch Beton lässt sich gemäß der eindimensionalen Diffusionsgleichung durch folgende zwei Parameter bestimmen: Diffusität und Dissipation. Die Diffusität beschreibt die Mikrostruktur des Materials, während die Dissipation die viskoelastischen Eigenschaften des Materials widerspiegelt. In diesem Aufsätz wird die Veränderung der Diffusionsparameter von Beton während Druck- und Ermüdungsversuchen diskutiert. Die Forschungsfrage in diesem Zusammenhang ist, welchen Einfluss die Entwicklung der Schädigung auf die Diffusion von Ultraschallwellen in Beton bei verschiedenen Belastungsszenarien hat. Vor diesem Hintergrund wurden Ultraschallmessungen während Druck- und Ermüdungsversuchen durchgeführt. Durch die Auswertung dieser Messergebnisse wurden die Diffusität und Dispersion ermittelt. Dabei wurde die spektrale Energiedichte um ausgewählten Frequenzen ausgewertet. Unter Annahme einer Normalverteilung der transportierten Energie durch die Wellen an jedem Ort und zu jeder Zeit können die Diffusionsparameter aus den Koeffizienten der Lösung einer eindimensionalen Diffusionsgleichung mittels einer linearen Regression ermittelt werden. Zuletzt wurde die Veränderung der Diffusionsparameter mit der Schädigungsentwicklung ermittelt.

Bente, Klaas

• Luftgekoppelte Ultraschallwandler für zerstörungsfreie Prüfung
  M. Gaal, D. Hufschläger and K. Bente
[Abstract]

Handelsübliche Luftultraschallwandler für zerstörungsfreie Prüfung bestehen aus Piezokompositen und Anpassschichten zur Verringerung des Impedanzsprungs zwischen den Piezokompositen und der Luft. Dieser Beitrag ist eine Übersicht von anderweitigen Ansätzen zur Ultraschallerzeugung und - messung in Luft. Es werden neue piezoelektrische Materialien und selten verwendete physikalische Prinzipien der Erzeugung und Messung von Ultraschall in Luft dargestellt. Der Schwerpunkt wird auf Ferroelektrete, thermoakustische Wandler und plasma-basierte Wandler gelegt. Ferroelektrete sind polarisierte zelluläre Polymere mit piezoelektrischen Eigenschaften und weisen eine sehr geringe akustische Impedanz auf, welche eine gute Anpassung an das Transportmedium ermöglicht. Ferroelektret-Wandler erreichen dabei ungefähr dieselbe Bandbreite wie handelsübliche Luftultraschall-Wandler, aber eine höhere Empfindlichkeit. Thermoakustische Wandler wandeln thermische Energie in die akustische um und erreichen Bandbreiten weit über den Ultraschallbereich hinaus. Die neuesten Luftultraschall-Wandler basieren auf Plasma. Plasma-akustische Sender arbeiten auch nach dem thermoakustischen Prinzip, aber erzeugen durch die Auslenkung von Ionen ebenfalls eine akustische Welle. Das breitbandige Spektrum von thermoakustischen und plasma- basierten Wandlern eröffnet neue Möglichkeiten für kontaktfreie Ultraschallspektroskopie.

Berger, Anke

• Excel-Tool zur Ermittlung des Tages-Lärmexpositionspegels
  I. Arendt and A. Berger
[Abstract]

Bei der Durchführung von Gefährdungsbeurteilungen sind oft Kenngrößen zu physikalischen Faktoren und Arbeitsumgebungsbedingungen am Arbeitsplatz zu ermitteln, um die Einhaltung von Grenzwerten zu überprüfen und erforderliche Maßnahmen, beispielsweise zur Minderung oder zur Bereitstellung geeigneter PSA, einzuleiten. Die Ermittlung der Kenngrößen ist jedoch nicht grundsätzlich einfach und erfordert oft fachgerechte Messungen. Das von der BAuA entwickelte Excel-Tool bildet den Messablauf für den Tages-Lärmexpositionspegel von der Vorbereitung der Messung bis zum vollständig dokumentierten Ergebnis ab. Es leitet durch die Messung und unterstützt bei der Auswahl geeigneter Schallpegelmesser, der Berechnung des Tages-Lärmexpositionspegels und der Protokollierung. Es ersetzt dabei nicht die nach LärmVibrationsArbschV für die Messungen erforderliche Fachkunde. Die Messungen werden auf Grundlage der DIN EN ISO 9612 - ”Bestimmung der Lärmexposition am Arbeitsplatz” durchgeführt. Abgeschlossene Messungen werden gespeichert und können über das Tool jederzeit wieder aufgerufen werden. Das Excel-Tool bildet einfache Messsituationen ab. Eine Weiterentwicklung z. B. zur Ermittlung des Spitzenschalldruckpegels oder hinsichtlich des Einsatzes von Personenschallexposimetern wird bei Bedarf angestrebt. Die erste Version des Excel-Tools wird auf dem Poster vorgestellt.

Berger, Frank

• Akustik von Entladungen
  P. Holstein, K. Fuchs, S. Seitz, F. Berger, S. Moeck and S. Uziel
[Abstract]

Eine Methode, Teilentladungen in elektrischen Anlagen und Komponenten zu lokalisieren und zu bewerten, beruht auf der Detektion der akustischen Emissionen. Die auf dem Markt verfügbare Prüftechnik (z.B. Ultraschallgeräte) arbeitet auf der Basis eines relativ einfachen Prinzips, das neben der reinen Detektionsfunktion die Ultraschallsignale auch hörbar macht. Erfahrene Prüfer können mittels der in den Hörbereich transformierten Signale die Intensität der elektrischen Teilentladungen unterscheiden und klassifizieren. Der direkt hörbare Bereich wird dabei ausgeblendet, um im industriellen Umfeld von Störgeräuschen unabhängig zu sein. Im Beitrag wird der Versuch unternommen, die akustischen Auswirkungen der Teilentladungen an unterschiedlichen grundlegenden Elektrodenanordnungen mittels geeigneten Signalverarbeitungsverfahren zu klassifizieren. Durch diese Anordnungen können alle praxisrelevanten Fälle im Labor nachgebildet werden. Die Experimente beruhen auf der systematischen Variation der elektrischen Feldstärke, Elektrodenanordnungen und der Schlagweite zwischen den beiden Elektroden. Durch die dadurch unterschiedliche resultierende Feldinhomogenität kann die akustische Abstrahlung der entstehenden Teilentladungen gezielt beeinflusst und messtechnisch erfasst werden. Das Ziel der Untersuchungen liegt auf der Erhöhung der Aussagefähigkeit der Ultraschallprüfungen und einer darauf beruhenden Unterstützung von Prüfvorgängen durch untrainierte Prüfer.

Bergmann, Regina

• Faszination sprechende Maschinen: Technologischer Wandel der Sprachsynthese über zwei Jahrhunderte
  L. Engeln, R. Groh, F. Gabriel, P. Birkholz, R. Jäckel, R. Hoffmann, J. Felten, R. Bergmann, J. Scharloth, L. Lüneburg, J. Krzywinski, J. Neumann and P. Plaßmeyer
[Abstract]

Über die historische akustisch-phonetische Sammlung (HAPS) der TU Dresden ist auf den historischen Sitzungen der DAGA regelmäßig berichtet worden. Im Jahre 2019 konnte ihr 20. Gründungsjubiläum begangen werden. Nach einer Generalsanierung des Gebäudes wird sie in einer weitgehend neu gestalteten Ausstellung präsentiert. Im gleichen Jahr konnte das BMBF-Projekt mit dem in der Überschrift angegebenen Thema (Kurztitel ”Sprechmaschine”) abgeschlossen werden, über das in diesem Beitrag berichtet wird. In einem Verbund aus sechs Einrichtungen der TU Dresden und dem Mathematisch-Physikalischen Salon der Staatlichen Kunstsammlungen Dresden wurde nicht nur an der weiteren Erschließung der Sammlung gearbeitet, sondern es wurde anhand des konkreten Beispiels der Frage nachgegangen, auf welche Weise historische Universitätssammlungen Beiträge für die aktuelle Forschung und Lehre leisten können. Dabei wurde neben einer multi-kontextuellen virtuellen Ausstellung zur Entwicklung der Sprachsynthese im Verlauf von mehr als zwei Jahrhunderten auch ein moderner artikulatorischer Sprechapparat als Forschungsplattform erforscht und entwickelt.

Bergner, Jakob

• Audiovisuelle Laborstudie zur Lästigkeit von WEA-Schall
  D. Schössow, J. Bergner, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

Im Rahmen des Projekts WEA-Akzeptanz sollen mittels Laborstudien akustische Parameter untersucht werden, die die wahrgenommene Lästigkeit beeinflussen. Um im Labor eine möglichst realistische Situation nachzuahmen, wird durch die audiovisuelle Wiedergabe eine Immersion erzielt. Diese besteht aus der Wiedergabe über Higher Order Ambisonics bzw. binaural über Kopfhörer und Projektion eines 360^∘-Videos auf drei den Probanden umgebenden Leinwände. Um diese neuartige Präsentationsform zu validieren wurden eine interne Vor- und eine externe Hauptstudie durchgeführt. Die Bewertung erfolgte durch einen digitalen Fragebogen während des Versuchs. Dabei wurde die Lästigkeits-Bewertung nach ISO15666 auf einer 11-Punkte Likert-Skala vorgenommen. Auf ebendiese Weise wurde der empfundene Realismus der Situation bewertet. Weitere untersuchte teilnehmerbedingte Kriterien waren: Hör- und Sehvermögen, Geräuschempfindlichkeit, Einstellung zu WEA, subjektive Einflussfaktoren und demographische Daten. In den Studien wurden reale und künstliche Geräusche und Darstellungen untersucht - mit dem Ergebnis, dass sich die synthetisierten Audiostimuli signifikant in der Bewertung von den realen unterscheiden. Auch konnten Einflüsse von einigen teilnehmerbedingten Faktoren festgestellt werden.

• Machine Learning basierte Klassifikation von Außenschallszenen für Lärmmessungen an Windenergieanlagen
  N. Poschadel, C. Gill, S. Preihs, S. Martens, J. Bergner, R. Rolfes and J. Peissig
[Abstract]

Im Rahmen des Projektes WEA-Akzeptanz werden an der Leibniz Universität Hannover Langzeitmessungen der Schallemission von Windenergieanlagen durchgeführt. Durch die Umgebung, das Wetter oder die Vegetation kommt es zu Störkomponenten (Wind, Regen, Vogelgezwitscher, Verkehr, ...) in den aufgenommenen Signalen, welche einen Einfluss auf die nachgeschalteten Signalauswertungen haben könnten. Aufgrund der Menge an Daten ist eine händische Identifikation von Störungen auf den Audiosignalen nicht praktikabel, sodass eine automatisierte Klassifikation der Schallszenen erforderlich ist. Wir stellen einen Machine-Learning-Ansatz für die Klassifikation monophoner Mikrofonsignale auf Basis eines auf Spektrogrammen trainierten Convolutional Neural Networks vor. Hiermit ist es möglich, bis zu 11 Klassen automatisiert zu erkennen. Das Neuronale Netz wurde sowohl mit frei verfügbaren Audiosignalen der verschiedenen Klassen als auch mit manuell gelabelten Daten unserer Messkampagnen trainiert. Die Auswertung der Klassifikationsergebnisse erfolgt auf Basis einer Konfusionsmatrix sowie durch Abgleich mit parallel zu den Audiosignalen aufgezeichneten Metadaten (Windgeschwindigkeit, Generatordrehzahl, ...). Der Ansatz liefert dabei erste vielversprechende Ergebnisse, die stark mit den Resultaten einer manuellen Klassifikation korrelieren.

Berk, Lukas

• Identifikation sensitiver Parameter zur Systemabstimmung in der niederfrequenten Fahrzeugakustik
  L. Berk, C. Adams, E.M. Slomski-Vetter and T. Melz
[Abstract]

Konzeptänderungen von Fahrzeugen können während der Entwicklungsphase zur Veränderung des prognostizierten Schalldrucks im Fahrgastraum führen. Zur Erfüllung eines akustischen Zielbildes ist daher eine sukzessive Abstimmung des Systems nach abgeschlossenen Entwicklungsphasen notwendig. Für die Reduzierung von Gewicht und Änderungsaufwand sollen Bereiche hoher Sensitivität identifiziert werden, um eine hohe Maßnahmeneffizienz zu gewährleisten.

In einem FE-Modell stellen die Parameter Steifigkeit, Dämpfung und Masse variable Eigenschaften der Balken- oder Schalenelemente dar. Das Fluid im Innenraum des Modells wird von den umgebenden Flächenbeitragsleistern erregt. Der Schalldruck wird durch den direkten Einfluss eines Parameters oder dessen Interaktionseffekte auf Phasen und Amplituden der Flächenbeitragsleister abgestimmt. Zur Selektion sensitiver Parameter wird eine Screening-Methode ausgewählt und angepasst.

Der physikalische Haupteffekt zur Beeinflussung des niederfrequenten Schallfeldes ist die Modifikation der Phasen der Flächenbeitragsleister. In der umschlossenen Kavität wird dieser Effekt durch die Minimierung des Summenpegels indirekt als Zielgröße berücksichtigt. Zur qualitativen Bewertung der Haupt- und Nebeneffekte wird auf Basis einer Parameterstudie die Morrismethode ausgewählt. Um Rechenzeit einzusparen, wird ein verteilungsbasiertes Sampling implementiert. Sensitive Parameter werden mithilfe der Morrismethode zuverlässig detektiert. Die Auswahl erfolgt anhand eines Morris-Plots manuell und mithilfe eines Userinterfaces. Dadurch werden notwendige Informationen bereitgestellt, um das akustische Zielbild zukünftig anhand von Leichtbaumaßnahmen und Designmodifikationen effizient beeinflussen zu können.

• Reduzierte Modellierung von Verkleidungen zur Vorhersage des Schalldrucks im Fahrzeuginnenraum
  K. Bahrke, L. Berk, C. Adams and T. Melz
[Abstract]

Mit stetig steigendem Komfort im Fahrzeug gewinnt die Akustik im Fahrzeuginnenraum immer mehr an Bedeutung. Hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit und der Leichtbauoptimierung wird bestrebt, die Innenraumgeräusche so genau wie nötig zu prognostizieren. Die notwendige Rechenkapazität der numerischen Simulation steigt jedoch mit zunehmender Komplexität des Fahrzeugmodells. Daher werden Innenverkleidungen im Fahrzeug bislang stark vereinfacht oder gar vernachlässigt, was zu Abweichungen in der Vorhersage des Schalldrucks im Innenraum und zu teuren Nachbesserungsmaßnahmen führt. Mittels einer reduzierten Modellierung soll die Komplexität der Modelle von Fahrzeuginnenverkleidungen verringert werden. In diesem Beitrag wird die Patch-Transfer-Funktion (PTF) vorgestellt, mit der ein gekoppeltes akustisches Problem in mehrere Teilsysteme zerlegt werden kann. Die Fläche zwischen zwei gekoppelten Teilsystemen besteht aus Elementarflächen, sogenannten Patches. Für jeden Patch wird die PTF ermittelt und anschließend zu einer Transferfunktion des Teilsystems zusammengesetzt. Aus einer Superposition der Körperschall- und Luftschall-Transferpfade lässt sich der Schalldruck im Innenraum vorhersagen. Die PTF wird an einer gelenkig gelagerten Rechteckplatte numerisch angewendet, zuerst ohne und anschließend mit einer direkt aufgebrachten Verkleidung konstanter Dicke. Die Platte ist auf einer Akustikbox angebracht, sodass sich an das Messobjekt eine Kavität ähnlich des Innenraums eines Fahrzeugs anschließt, in der der Schalldruckpegel gemessen wird. Die durchgeführte FE-Simulation wird zukünftig durch experimentelle Daten validiert.

Bernschütz, Benjamin

• Tieffrequente Immissionen im Freizeitlärm - Wie gehen wir damit um?
  B. Bernschütz and J. Latz
[Abstract]

Bei der Durchführung von Veranstaltungen kann es auch unter Einhaltung der Immissionsrichtwerte - LAeq zzgl. der üblichen Zuschläge - zu wesentlicher Geräuschbelästigung im tieffrequenten Bereich innerhalb schutzbedürftiger Nutzungen im Umfeld der Veranstaltung kommen. Das Programmmaterial vieler Veranstaltungen mit Musikdarbietung weist hohe Energieanteile im tieffrequenten Bereich auf, die durch aktuelle Beschallungssysteme auch mit hohen Schalldruckpegeln reproduziert werden können. Die formal anzuwendende - auf Gewerbelärm fokussierte - DIN 45680 ist aus verschiedenen Gründen im spezifischen Kontext typischer Szenarien im Freizeitlärm wenig praktikabel und somit bleibt eine schalltechnische Betrachtung tieffrequenter Immissionen in der Praxis weitestgehend unberücksichtigt. Durch diese Vernachlässigung immissionsrechtlich relevanter Aspekte kann dem Schutz der Anwohner nicht hinreichend Rechnung getragen werden. Zunächst sollen die in der Praxis auftretenden Herausforderungen im Kontext des Freizeitlärms diskutiert werden. Weiterhin wird ein Ansatz für ein vereinfachtes Mess- und Beurteilungsverfahren erörtert, das zumindest eine näherungsweise Abschätzung der Immissionsbelastung innerhalb der schutzbedürftigen Nutzungen auf Basis von Messungen im Außenbereich ermöglichen soll. Eine Echtzeitüberwachung der Immissionssituation bei Veranstaltungen findet bereits regelmäßige Anwendung. Es wäre somit wünschenswert, auf Basis dieser ohnehin erfassten Messdaten - ohne wesentlichen Mehraufwand - eine Abschätzung der tieffrequenten Anteile im Sinne der DIN 45680 treffen zu können.

• Untersuchung der Fassadendämmung bei tieffrequenten Geräuschen unter besonderer Berücksichtigung der Gegebenheiten im Freizeitlärm
  L. Roskosch, B. Bernschütz and R. Tölke
[Abstract]

Bei der Durchführung von Veranstaltungen kann es auch unter Einhaltung der Immissionsrichtwerte - LAeq zzgl. der üblichen Zuschläge - zu wesentlicher Geräuschbelästigung im tieffrequenten Bereich innerhalb schutzbedürftiger Nutzungen im Umfeld der Veranstaltung kommen. Das Programmmaterial vieler Veranstaltungen mit Musikdarbietung weist hohe Energieanteile im tieffrequenten Bereich auf, die durch aktuelle Beschallungssysteme mit hohen Schalldruckpegeln reproduziert werden können. Die formal anzuwendende DIN 45680 erfordert die Messung innerhalb der schutzbedürftigen Nutzung, was im spezifischen Kontext typischer Szenarien im Freizeitlärm aus verschiedenen Gründen wenig praktikabel ist. In der Folge wird diese Prozedur in der Praxis auch nur vergleichsweise selten durchgeführt. Sehr wohl aber etablieren sich Echtzeitmessungen an den Immissionsorten im Außenbereich immer regelmäßiger. Wünschenswert wäre es nun, auf Basis der ohnehin durchgeführten Messungen im Außenbereich zumindest eine grobe Abschätzung der tieffrequenten Immissionspegel innerhalb der schutzbedürftigen Nutzungen treffen zu können. Hierfür muss mindestens der Betrag der Übertragungsfunktion vom Außenmesspunkt in den Innenraum bekannt sein. In erster Näherung wäre dafür bereits ein statistischer Schalldämmwert typischer Baukörper hilfreich. Hier liegen aber bisher vergleichsweise wenige empirische Daten im tieffrequenten Bereich vor. In diesem Kontext wurden exemplarisch 20 Baukörper als Prüfobjekte im tieffrequenten Bereich untersucht, um erste Basisdaten zu erhalten und einen empirischen Ansatzpunkt für weitere Überlegungen zu bieten.

Berzborn, Marco

• Directional Grouping of Decaying Modes in a Reverberation Room
  M. Berzborn and M. Vorländer
[Abstract]

The absorption coefficient estimation in a reverberation room according to ISO 354 implicitly assumes a diffuse sound field and a uniform damping of the room modes composing it. This requirement is violated when an absorbing specimen is mounted inside the room, resulting in decay curves with multi-exponential slopes. Based on an analytic model, Hunt [Hunt et al., 1939] showed that the multi-exponential slope of the decay curve can be calculated as a superposition of groups of the axial, tangential and oblique modes of vibration and their corresponding damping caused by the finite impedance at the respective room boundaries.

Using array processing we decompose the sound field in a reverberation room into plane waves, expanding the wave number spectrum. Based on the wave number spectrum we apply a grouping of the different modes and investigate their respective damping using the directional energy decay curve calculated as the Schroeder integral for the respective time domain plane wave density function.

Beyer, Friedrich

• Realisierung eines Schallprojektors mit verbessertem Abstrahlverhalten im hohen Frequenzbereich
  T. Wühle, F. Beyer, L. Bulla, S. Merchel and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Durch die steigende Verfügbarkeit immersiver akustischer Szenen in Multimedia-, VR- oder AR-Anwendungen für Endverbraucher werden räumliche Audiowiedergabesysteme erforderlich, die effizient und einfach realisierbar sind. Insbesondere im VR- und AR-Bereich, sollten diese Wiedergabesysteme zudem die Umgebung des Hörers möglichst minimal beeinflussen. Eine Methode zur räumlichen Audiowiedergabe, die ohne die Platzierung verteilter Lautsprecher auskommt, ist die Projektion von Schall. Dabei wird Schall gebündelt in gezielte Raumreflexionspfade abgestrahlt um den Hörer aus Richtung dieser Reflexionen zu erreichen. Um auf diese Weise Hörereignisse in den zugehörigen Richtungen zu erzeugen, müssen Schallprojektoren jedoch möglichst wenig Direktschall abstrahlen. Konventionelle Schallprojektoren bestehen daher meist aus linienartig oder flächenmäßig angeordneten, stark richtenden, Lautsprecherarrays. In der Praxis ist die Bündelungsleistung von Lautsprecherarrays jedoch prinzipiell sowohl zu tiefen Frequenzen, als auch zu hohen Frequenzen beschränkt. Einen Lösungsansatz um das gewünschte Abstrahlverhalten möglichst weit zu hohen Frequenzen hin aufrechtzuerhalten, stellt die Verwendung einer großen Anzahl kleiner Lautsprecher dar. Die vorliegende Studie behandelt einen alternativen Lösungsansatz zur Verbesserung des Abstrahlverhaltens bei hohen Frequenzen. Dieser basiert vorranging auf der Nutzung von Schallbarrieren und der teilweise indirekten Platzierung von Lautsprechern am Schallprojektor. Es wird die Realisierung eines entsprechenden Schallprojektors vorgestellt. Seine Effektivität wird schließlich im Hinblick auf physikalische und psychoakustische Aspekte evaluiert.

• Vergleich von numerischen Lautsprechermodellen zur Simulation der Richtcharakteristik von linearen Lautsprecherarrays
  F. Beyer, T. Wühle, S. Merchel and M.E. Altinsoy
[Abstract]

In dieser Arbeit werden verschiedene numerische Modelle von Lautsprechern verglichen, die sich in ihrer Komplexität unterscheiden und die Richtwirkung realer Lautsprecher entsprechend unterschiedlich detailreich abbilden. Dazu werden Simulationen eines linearen Arrays durchgeführt und der Einfluss des Richtverhaltens realer Lautsprecher auf die Richtcharakteristik des Arrays untersucht. Schließlich werden Optimierungsansätze vorgestellt, um die Richtwirkung des Arrays auf Grundlage der Simulationsergebnisse zu verbessern. Zum einen wird dazu die Richtcharakteristik der Lautsprecher bei der Positionierung selbiger im Array bewusst ausgenutzt. Zum anderen wird ein Ansatz mit 3D-Druck-Reflektorelementen vorgestellt, um das Richtverhalten der Einzellautsprecher im Sinne der Anwendung zu optimieren. Beide Ansätze verbessern die Richtwirkung des Arrays gegenüber der ursprünglichen Variante. Der Einfluss auf das Gesamtrichtverhalten des Arrays ist jedoch im Vergleich zu geometrischen Faktoren, wie Lautsprecherabstand oder Arraylänge, weniger stark ausgeprägt.

Birkholz, Peter

• Faszination sprechende Maschinen: Technologischer Wandel der Sprachsynthese über zwei Jahrhunderte
  L. Engeln, R. Groh, F. Gabriel, P. Birkholz, R. Jäckel, R. Hoffmann, J. Felten, R. Bergmann, J. Scharloth, L. Lüneburg, J. Krzywinski, J. Neumann and P. Plaßmeyer
[Abstract]

Über die historische akustisch-phonetische Sammlung (HAPS) der TU Dresden ist auf den historischen Sitzungen der DAGA regelmäßig berichtet worden. Im Jahre 2019 konnte ihr 20. Gründungsjubiläum begangen werden. Nach einer Generalsanierung des Gebäudes wird sie in einer weitgehend neu gestalteten Ausstellung präsentiert. Im gleichen Jahr konnte das BMBF-Projekt mit dem in der Überschrift angegebenen Thema (Kurztitel ”Sprechmaschine”) abgeschlossen werden, über das in diesem Beitrag berichtet wird. In einem Verbund aus sechs Einrichtungen der TU Dresden und dem Mathematisch-Physikalischen Salon der Staatlichen Kunstsammlungen Dresden wurde nicht nur an der weiteren Erschließung der Sammlung gearbeitet, sondern es wurde anhand des konkreten Beispiels der Frage nachgegangen, auf welche Weise historische Universitätssammlungen Beiträge für die aktuelle Forschung und Lehre leisten können. Dabei wurde neben einer multi-kontextuellen virtuellen Ausstellung zur Entwicklung der Sprachsynthese im Verlauf von mehr als zwei Jahrhunderten auch ein moderner artikulatorischer Sprechapparat als Forschungsplattform erforscht und entwickelt.

Bitzer, Jörg

• Acoustic Localization of Emergency Vehicle Sirens in Traffic
  M. Ohlenbusch, C. Rollwage and J. Bitzer
[Abstract]

The presence of emergency vehicles poses a considerable challenge to assistive and autonomous systems developed to assist in traffic-related processes. In order to enable such systems to correctly recognize and categorize the appearance of high priority vehicles, knowledge of their siren signals’ position or direction of arrival can be a great advantage in handling cases of emergency. The field of digital array processing has access to several methods for acoustic source localization, some of which are evaluated in this work regarding their applicability for siren localization. For signal-specific pre- and postprocessing, a range of steps are considered. Localization methods are then directly compared in real noise scenarios, with selected pre- and postprocessing steps applied to them. Robustness against source distance is analyzed and an experiment regarding moving siren localization with emergency vehicles is concluded. Results show that multiple methods perform sufficiently robust within the considered scenarios.

Blau, Matthias

• Localization Performance in the Absence of Visual Cues for Binaural Renderings generated with a Virtual Artificial Head
  M. Fallahi, M. Hansen, S. Van De Par, S. Doclo, D. Püschel and M. Blau
[Abstract]

The ability to quickly and reliably detect sources in realistic environments is believed to play a key role in many applications of interactive virtual environments, e.g. in the psychotherapy of social anxiety. One way of creating convincing virtual acoustic environments is to record actual scenes using the Virtual Artificial Head (VAH) technology [Rasumow et al. JAES 2017]. Previously, the VAH was evaluated as perceptually convincing in a dynamic (head-tracked) binaural scenario and in direct comparison to the real sound source in the room with respect to different aspects including the source position [Fallahi et al. ICA 2019]. Since the listeners were able to see the sound source in those experiments, the presence of visual cues could have promoted the localization ratings. In the present study, the VAH was evaluated in a subjective listening test in which the subjects had to localize actual (loudspeaker) and virtual sources, without supplying them with any visual information about the source position. The virtual sources were dynamically rendered using the VAH technology with individual and KEMAR HRTFs in the same way as the previous experiment. The listening test results allowed to evaluate the impact of missing visual cues on localization accuracy.

Blech, Christopher

• Simulation von Automobilglasscheiben unter realistischen Lasten
  A. Rotermund, C. Blech, M. Hartmann and S.C. Langer
[Abstract]

Die Innenraumakustik von Automobilen bekommt eine immer größere Bedeutung. Wellenauflösende mechanische Modelle zur Prognose der Schalltransmission verschiedener Quellen in den Innenraum bieten einen guten Zugang für das Verständnis von akustischen Phänomenen und der Optimierung des akustischen Gesamtsystems. Die Anregung der Fahrzeugscheiben durch Turbulenzen und von der Strömung erzeugten akustischen Feldern führt zu Scheibenvibrationen, welche in der gekoppelten Fluidkavität (Fahrgastzelle) Schalldrücke induziert. Verbundglasscheiben können als akustische Maßnahme helfen, die Schalltransmission und damit den Schalldruckpegel in der Fahrgastzelle zu reduzieren. In diesem Beitrag werden mechanische Modelle von Einfach- und Verbundglasscheiben mit Hilfe der Finite Elemente Methode (FEM) gelöst und untereinander verglichen. Dabei ist das Ziel ein validiertes parametrisiertes Modell für Verbundglasscheiben mit visko-elastischer Zwischenschicht aus Polyvinylbutyral (PVB) zu erstellen. Solch ein Modell erlaubt die Entwicklung optimaler Seitenscheibenkonfigurationen unter realistischen Lasten. Es werden 2D und 3D Modelle angewendet und ein Vergleich untereinander sowie gegen Messdaten gezeigt. Für die Berücksichtigung von Zwischenschichten im Verbundglas wird der Ansatz von Ross-Kerwin-Ungar untersucht und mit einem voll aufgelösten 3D Kontinuum validiert. Die Homogenisierung der drei Schichten auf Materialparameter einer visko-elastischen Mindlinplatte führt zu keinem signifikanten Fehler, sodass eine effiziente Simulation möglich ist.

• Krylov Subspace Model Order Reduction for Aircraft Cabin Noise Investigation
  J. Schultz, C. Blech, U. Römer, M. Bollhöfer and S.C. Langer
[Abstract]

For the development of future aircraft, an analysis of the sound pressure level inside the passenger cabin is one major aim. In this work, a generic aircraft cabin is modelled as a strongly coupled vibroacoustic system excited by a distributed frequency-dependent pressure load on the outer skin. A wave-resolving finite element approach then leads to a large linear system. Solving such a linear system many times to determine frequency response functions or perform parameter studies is computationally challenging.

Hence, in this work moment-matching Model Order Reduction (MOR) methods, specifically, Krylov subspace Model Order Reduction (KMOR) methods are investigated in order to reduce the computational costs. KMOR methods only require a solution of the full order model at certain points in the parameter space to construct a projection subspace that yields a moment-matching property of the full and reduced order transfer function.

The work shows the great potential of KMOR methods by analysing the performance and the accuracy of the algorithm for a plate, a plate coupled with a cavity and a generic aircraft cabin model. In addition, a correlation of the modal density and the ROM size is observed and the extendibility of the approach to parametrised MOR is highlighted.

Bleiholder, Stefan

• Overall End-to-End Conversation Quality in Complex Scenarios
  S. Bleiholder, N. Rohrer and F. Kettler
[Abstract]

Conversational quality may be diversely disturbed, e.g. by distorted speech sound, audible echo, sluggish interaction due to long delay, insufficient double talk capability and more. The complexity arises from the perceptual weighting of these single disturbances in the conversation context, the combination of multiple disturbances and the mutual influence of disturbances from the phones used on both ends. Thus, the determination of overall end-to-end communication quality is a very complex and challenging task, both, for test subjects in auditory conversational tests, and -even more- for instrumental models. A conversational test was conducted using commercial wireless phones on both ends, which have been specifically manipulated in order to cover a wide range of possible impairments. The results reflect overall end-to-end quality for single disturbances on one side, on both sides, multiple disturbances and also the mutual influence and interaction between the phones. The results of this study are discussed in this contribution and future work is outlined.

Blickensdorff, Johannes

• Methoden für die akustische Analyse und Bewertung von E-Achs-Getrieben
  J. Knieper and J. Blickensdorff
[Abstract]

Für die Bewertung der akustischen Performance eines integrierten elektrischen Antriebs müssen je nach Produkt- und Kundenanforderung individuell anpassbare aber auch ebenso robuste NVH- Metriken im Entwicklungsprozess angewandt werden. Sowohl die akustische Abstimmung von Einzelkomponenten als auch das Gesamtsystem stehen dabei im Fokus: Mechanisches Zusammenspiel von Wälzlagern, Getriebestufen und E-Maschine(n) aber auch wahrnehmungskritische lokale Resonanzüberhöhungen in definierten Betriebszuständen. Im Unterschied zu einer subjektiven Bewertung im nahezu serienreifen Versuchsträger besteht die Herausforderung im Entwicklungsprozess darin, bereits zu einem sehr frühen Zeitpunkt belastbare Aussagen zum Geräuschverhalten eines komplexen Teilsystems für ein Fahrzeug machen zu können. Akustische Basiskriterien sollten sichere d.h. quantitative Aussagen liefern und sowohl bei Simulations- als auch Versuchsergebnissen nahtlose Anwendbarkeit garantieren. Sie müssen zeitnah mit Kunden abstimmbar, zukunftssicher (bei möglichst optimaler Vergleichbarkeit zu Vorgängerprojekten) und sowohl in Lastenheften als auch End of Line Umgebungen implementierbar sein. Die genannten Anforderungen implizieren eher eine Reduktion der Komplexität: Weg von einer einzigen umfassenden Metrik, hin zu einer Reihe von Basiskriterien, die modular anwendbar sowie interdisziplinär und konzernweit in ihrer Gesamtheit einfacher zu kommunizieren sind. Der Vortrag zeigt anhand eines Produktbeispiels die grundsätzliche Herangehensweise im Design- und Validierungsprozess und stellt einige bewährte Basiskriterien für die akustische Analyse und Bewertung von E-Achsgetrieben vor.

Blum, Kai Michael

• Untersuchung eines neuronenbasierten Vocoders hinsichtlich der Fähigkeit virtuelle Kanäle zu simulieren
  S.P. Cretti, L. Lajmi and K.M. Blum
[Abstract]

Untersuchungen zur Hörwahrnehmung von Cochlea-Implantat (CI)-Trägern werden meist durch subjektive Tests an Patienten durchgeführt. Forschungen in Institutionen, in denen keine Patienten zur Verfügung stehen, greifen meist auf Normalhörende zurück. Dafür müssen die elektrischen Impulse, die von einem CI ausgegeben werden, zu einem Audiosignal synthetisiert werden. Die sinusoidale Synthese ist die am Häufigsten verwendete Methode. Allerdings erzeugt diese Synthese ein zu gutes Audiosignal, weshalb das Hörerlebnis von CI-Trägern und Normalhörenden nur schwer vergleichbar ist. Ergebnisse aus Tests mit Normalhörenden sind somit nur bedingt auf CI-Träger übertragbar. Um diesem Problem entgegen zu wirken, wurde in der Universität Zürich ein neuronenbasierter Vocoder entwickelt. Durch diesen Vocoder werden einige Effekte die im menschlichen Gehör auftreten simuliert. Beispiele hierfür sind die Refraktärzeit der Nervenzellen und das Übersprechen der Impulse auf benachbarte Kanäle. Virtuelle Kanäle werden in Sprachcodierungsstrategien eingesetzt, um die wahrnehmbaren Töne für CI-Träger zu erhöhen. Dafür werden zwei Elektroden gleichzeitig aktiviert, wodurch es zu einer Überlagerung der elektrischen Felder kommt. Dieser Effekt sollte durch den neuronenbasierten Vocoder simuliert werden können. In dieser Arbeit wurde daher der Vocoder hinsichtlich der Simulation virtueller Kanäle untersucht und angepasst.

Bock, Eckhard

• Schutz vor Gewerbelärm bei heranrückender Wohnbebauung - die TA Lärm in der Bauleitplanung - Urbane Gebiete in der Diskussion
  E. Bock
[Abstract]

Seit 2017 ist die Gebietskategorie ”Urbanes Gebiet-(MU)” in die Baunutzungsverordnung eingeführt worden. Eine größere Nutzungsmischung verbunden mit höheren Immissionswerten der TA Lärm ist vom Gesetzgeber beabsichtigt. Der zunehmende Wohnungsbedarf insbesondere in den Wachstumsregionen hat zu weiteren Novellierungsvorschlägen des Baugesetzbuchs geführt. Aktuell wird eine Experimentierklausel diskutiert, auf deren Grundlage Städte die Normwerte der TA Lärm in der Bauleitplanung selbstständig interpretieren sollen. Zusätzlich soll eine weitere Nutzungskategorie das ”Urbane Wohngebiet-(WU)” (Wohngebiete mit höheren Immissionsbelastungen) eingeführt werden. Die Bauleitplanung ist bei an Gewerbegebiete heranrückender Wohnbebauung gehalten, Vorsorgemaßstäbe, die in der DIN 18005 und der TA Lärm definiert sind, zu berücksichtigen. Die bisherige Handhabung der TA Lärm mit Zwischenwertbildungen im bebauten Bereich hat bisher zu Nutzungsmischungen und zur Wohnqualität beigetragen. Dabei ist insbesondere der aktive Lärmschutz (z.B. Einhausungen) von besonderer Bedeutung gewesen. Die aktuelle Absicht, den städtebaulichen Lärmschutz zu reduzieren, bzw. die Wohnbebauung allein durch passiven Schallschutz zu schützen, ist rechtssystematisch bedenklich. Anhand von Fallbeipielen werden effektive Konfliktbewältigungen und Szenarien für die Umsetzung des Lärmschutzes aufgezeigt.

Böhm, Jenny

• Experimentelle Analyse von Schwingungsdämpfern für Eisenbahn-Stahlbrücken
  S.F.T. Hanisch, J. Böhm, C. Gramowski and M. Hecht
[Abstract]

Bei Zugfahrten über Eisenbahn-Stahlbrücken tritt in vielen Fällen störender, tieffrequenter Luftschall, sogenanntes Brückendröhnen, auf. Ursächlich sind größtenteils schwingende Längsträger-Stegbleche der Brücke, die infolge der Überfahrt des Zuges angeregt werden. Zur Minderung dieser Schwingungen werden unter anderem Brückendämpfer angebracht. Die Brückendämpfer bestehen in der Regel aus einer Vielzahl einseitig eingespannter, gedämpfter Balken. In diesem Beitrag wird ein Prüfstand zur Untersuchung der Wirkungsweise von Schwingungsdämpfern auf einer zu dämpfenden Struktur vorgestellt. Der Prüfstand besteht aus einer Plattenkonstruktion, die an den Aufbau der Längsträger-Stegbleche einer Brücke angelehnt ist. Mit den Ergebnissen können die Erwartungen aus der Theorie bestätigt werden. Innerhalb des Arbeitsbereichs des Dämpfers werden Schwingungen stark gemindert. Unterhalb des Frequenz-Arbeitsbereichs der Schwingungsdämpfer ist der dämpfende Effekt gering, während er oberhalb dessen stärker ist. Zudem wurde der Einfluss verschiedener Variationen auf die Verlustfaktoren und Schwingungsantworten der Platte untersucht. Die Variationen beinhalten unterschiedliche Plattenarten, Ausführungen des Schwingungsdämpfers sowie Befestigungspositionen. Es wird deutlich, dass der Schwingungsdämpfer die größte schwingungsmindernde Wirkung an der Position hat, wo keine Schwingungsknoten der zu dämpfenden Platteneigenformen liegen. Des Weiteren wurde die Ausrichtung und die Masse des Schwingungsdämpfers untersucht. Diese haben einen geringeren Einfluss. Aus den Ergebnissen können Möglichkeiten eines optimierten Dämpfer-Einsatzes abgeleitet werden.

Böldt, Sebastian

• Modellierung von Publikumsgeräuschen bei Veranstaltungen mit Sprache und Musik
  S. Böldt, J. Steffens, C. Büttner and S. Weinzierl
[Abstract]

The sounds caused by the audience account for a large part of the background sound field in a concert. However, little is known about its spectral composition, room acoustic influences, or even mood-dependent changes. Therefore, we first analyzed audience sounds from eight recordings in five different rooms with regard to its spectral distribution and temporal development. A statistical prediction model was computed to assess the influence of technical background noise, room acoustics, and audience mood. Moreover, statistical analyses revealed a significant association between the audience sound level and the technical background noise on the one side and the number of spectators on the other. Also, two characteristic curves for the A- weighted broadband audience sound level over time were determined. To further investigate the influence of the audience’s mood on the overall sound level, a self-assessment during one concert and a listening test were carried out. As a result, a terminology underlying three factors was developed to describe the perceived atmosphere (e.g., eventfulness, exuberance) and the acoustical properties of audience sounds. The findings can be used for further research on audience sound synthesis and offer valuable insights for room acoustic planning where the predictions regarding audience sound levels are needed.

Bös, Joachim

• Beiträge der Maschinenakustik zu einem Design for Acoustics
  C. Adams, J. Bös and T. Melz
[Abstract]

In der Maschinenakustik werden Methoden entwickelt, mit denen die Geräuschqualität von Maschinen sowohl auf der Komponenten- als auch auf der Systemebene verbessert werden soll. Zum einen müssen akustikrelevante Maschinenrichtlinien eingehalten werden. In der Maschinenakustik werden dazu bevorzugt primäre Schallminderungsmaßnahmen ergriffen, die den Schall bereits an der Quelle reduzieren. Zum anderen sollen die akustischen Eigenschaften von Produkten zunehmend gezielt ausgelegt werden (Design for Acoustics), wobei insbesondere in frühen Phasen der Produktentwicklung Entscheidungen über die akustische Auslegung getroffen werden sollen. Hierzu müssen Modelle entwickelt werden, die die akustischen Eigenschaften bereits in frühen Phasen der Produktentwicklung abbilden können. Gleichzeitig müssen solche Modelle effizient prognostizieren können, wie sich Parameteränderungen auf die akustischen Eigenschaften auswirken. So können Produkte in frühen Phasen der Produktentwicklung akustisch gestaltet werden. Dieser Beitrag zeigt aktuelle Forschungsarbeiten am Fachgebiet SAM der Technischen Universität Darmstadt, die zu einem Design for Acoustics beitragen, beispielsweise durch eine effiziente akustische Modellierung von Fahrzeugstrukturen, die Anwendung von Modellgesetzen oder den Einsatz von Maschinellem Lernen zur Modellierung schwingungsfähiger Systeme. Mehrere praxisnahe Beispiele zeigen, dass die in der Grundlagenforschung entwickelten Methoden auch in der industriellen Praxis angewendet werden können. Abschließend sollen Ideen für zukünftige Forschungsthemen im Kontext Design for Acoustics skizziert und gemeinsam mit dem Auditorium diskutiert werden.

• Low-tone planetary gears – feasibility study for gear noise reduction
  P. Neubauer, J. Bös and T. Melz
[Abstract]

Inequidistant gears are characterized by uneven tooth thicknesses and uneven tooth positions. They are designed to minimize tonal gear noise by rendering the teeths’ meshing irregular. In recent years, the principle of inequidistant gears, developed at the research group SAM at TU Darmstadt, was successfully applied to spur gears and helical gears (see DAGA 2018 and DAGA 2019, for example). However, in many drive train applications, as those in automotive and robotic industry, planetary gears are used. Therefore, this paper evaluates the noise reduction potential of inequidistant planetary gears. The requirements for the design of inequidistant planetary gears are presented and discussed. An exemplary inequidistant planetary gear set and an equivalent conventional planetary gear set with regular toothing are designed. The excitation forces of both planetary gear sets due to the elastic deformation in the mesh are determined by means of numerical simulations. The radiated airborne noise is estimated by calculating the sound radiation of a simplified housing using the fundamental equation of machine acoustics. The results show that the principle of inequidistant gears is also suitable to reduce the noise of planetary gears. Finally, the chances and risks of inequidistant planetary gears regarding their practical application are discussed.

Böswald, Marc

• An Iterative Eigenvalue Solver for Systems with Frequency Dependent Material Properties
  M. Gröhlich, M. Böswald and R. Winter
[Abstract]

An essential requirement of aeronautic structures is their lightweight design. Such a characteristic yields a considerable susceptibility to vibrations, which as a consequence results in an increased cabin-interior noise. In order to reduce structure-borne noise, viscoelastic materials can be integrated as damping layers in the fuselage structure. A special property of viscoelastic materials is the frequency dependence of their material parameters. At different excitation frequencies, both the stiffness and the damping capability of the material can vary significantly. Therefore, to evaluate the influence of local viscoelastic elements on a global structure regarding modal parameters such as eigenfrequencies and damping ratios, it is necessary to solve a frequency dependent, nonlinear eigenvalue problem.

At first, the paper introduces and demonstrates the principle of an iterative eigenvalue solver on a simple spring-mass system. In addition, an approach is provided to use the iterative eigenvalue solver in conjunction with MSC Nastran. Using a finite element model, the modal parameters of the iterative eigenvalue solver are finally compared with parameters identified from a frequency response analysis.

Boethling, Maria

• Monitoring and assessment in regard of technical sound mitigation developments – A perspective from MarinEARS
  C. Juretzek, B. Schmidt and M. Boethling
[Abstract]

Environmental impact assessments in the framework of approval procedures of the Federal Maritime and Hydrographic Agency (BSH) in the German Exclusive Economic Zone (EEZ) anticipate harm to the marine environment due to intensive impulsive noise emissions, as those produced by pile driving during OWP construction. To date 19 OWPs permitted by the BSH in the EEZ are operational, another 6 are under construction.

Since 2011, the implementation of technical noise mitigation measures has been a standard requirement for offshore construction projects permitted by the BSH. Importantly, the application and efficacy of technical mitigation measures is being monitored for each pile driving event.

MarinEARS (Marine Explorer and Registry of Sound), a comprehensive expert information system on underwater noise was established in 2016 at BSH. It provides the backbone of the national noise registry, which BSH has been operating since then in the framework of the Marine Strategy Framework Directive (MSFD) implementation.

On the basis of the broad knowledge base of MarinEARS, we share lessons learned from multiple years of monitoring data and experience with the application of sound mitigation measures. We highlight which significant reduction of sound input is achievable, under the premise that technical sound mitigation concepts are applied successfully.

Bohne, Tobias

• Prediction of long-range propagation of wind turbine noise using the CNPE method
  J. Hörmeyer, T. Bohne and R. Rolfes
[Abstract]

In the atmosphere, prevailing meteorological conditions have a strong influence on the long-range sound propagation. Wind and temperature gradients result in a geometric refraction and atmospheric turbulence leads to a scattering of sound waves. The impact of these effects on the sound propagation increases with the distance. In particular, the prediction of long-range sound propagation and the impact of atmospheric effects are relevant for wind turbine noise. Evaluating these effects, a sound propagation model, which is based on the CNPE (Crank Nicolson Parabolic Equation) method, is developed within the project ”WEA-Akzeptanz”. Besides the geometric effects, this model includes scattering due to turbulence.

In this work, the long-range propagation of wind turbine noise is investigated. Therefore, a rotating sound source is implemented in the CNPE method and the resulting sound propagation is shown. Additionally, the sound propagation of a high-altitude monopole sound source and a rotating sound source are compared. Furthermore, the necessity of a rotating sound source as a representation of a wind turbine is discussed.

• Entfernungsabhängige Refraktionseffekte in der Schallausbreitung von Windenergieanlagen
  S. Martens, T. Bohne and R. Rolfes
[Abstract]

Im Projekt WEA-Akzeptanz werden umfangreiche Messungen im Umkreis von Windenergieanlagen (WEA) durchgeführt. Auf Basis der meteorlogischen und akustischen Messdaten sowie der Anlagenparameter wird der Einfluss atmosphärischer Bedingungen auf die Ausbreitung von WEA-Schall untersucht.

Bereits veröffentlichte Ergebnisse aus einer Messkampagne im Jahr 2018 zeigen, dass die Stärke der Refraktion insbesondere von dem vorherrschenden Schallgeschwindigkeitsgradienten und der Entfernung zur Anlage bestimmt wird. Mit zunehmender Entfernung und stärkeren Schallgeschwindigkeitsgradienten nimmt der Einfluss der Refraktionseffekte auf die WEA-Schallausbreitung zu. Bei Entfernungen von 154 und 249m zur Anlagen ist die Richtwirkung der Anlage dominant. Bei einer Entfernung von 470m sind die Refraktionseffekte hingegen klar sichtbar. Im Vergleich zu stark positiven Schallgeschwindigkeitsgradienten ist der Schalldruckpegel bei stark negativen Gradienten um 6dB geringer.

Aufbauend auf diesen Erkenntnissen werden neue Messdaten, welche in zwei Messkampagnen im Jahr 2019 aufgenommen wurden, hinsichtlich der entfernungsabhängigen Refraktionseffekte in der WEA-Schallausbreitung ausgewertet und beurteilt. In diesem Beitrag werden die Messkampagnen sowie die Auswertungsmethoden vorgestellt und schließlich die Ergebnisse der Untersuchungen präsentiert. In einem Ausblick werden zukünftige Arbeiten dargestellt.

• Modellierung der Schallabstrahlung des Turmes einer Windenergieanlage
  M. Jonkeren, J. Hörmeyer, T. Bohne and R. Rolfes
[Abstract]

Durch den fortschreitenden Ausbau der Windenergie an Land rücken potenzielle Standorte für Windenergieanlagen zunehmend in die Nähe urbaner Gebiete. Die Folge ist eine steigende Schallemission in den menschlichen Wohnraum, was zu zunehmenden Debatten über die Akzeptanz der Bevölkerung gegenüber der Windenergie an Land führt. Die Schallabstrahlung einer Windenergieanlage kann im Entwurfsstadium mit Hilfe eines numerischen Simulationsmodells abgeschätzt werden. Aufgrund der Komplexität ist eine Zerlegung in Teilmodelle unvermeidlich, welche schließlich zu einem Gesamtmodell zusammengefügt werden. Dieses wird im Rahmen des Verbundprojektes ”WEA-Akzeptanz - Von der Schallquelle zur psychoakustischen Bewertung” entwickelt und verknüpft unter realistischen atmosphärischen Bedingungen die physikalische Schallentstehung, -abstrahlung und -ausbreitung mit der psychoakustischen Bewertung am Immissionsort. Das Ziel des vorliegenden Beitrages besteht darin, die Körperschallabstrahlung des Turmes einer Windenergieanlage zu simulieren. Dies stellt die Schnittstelle zwischen strukturdynamischer Simulation und einem Modell zur Berechnung der Schallausbreitung im Fernfeld unter meteorologischen Einflüssen dar. Mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) wird ein Modell zur Berechnung der Körperschallabstrahlung einer realen Turmgeometrie erstellt. Dessen Schwingungen werden mittels eines strukturdynamischen Simulationsmodells gesondert berechnet. Es kann gezeigt werden, dass die vorgegebenen Turmschwingungen als Randbedingung in das FE-Modell importiert und die resultierende Körperschallabstrahlung unter Freifeldbedingungen mithilfe des erarbeiteten FE-Modells berechnet werden kann.

Bollhöfer, Matthias

• Krylov Subspace Model Order Reduction for Aircraft Cabin Noise Investigation
  J. Schultz, C. Blech, U. Römer, M. Bollhöfer and S.C. Langer
[Abstract]

For the development of future aircraft, an analysis of the sound pressure level inside the passenger cabin is one major aim. In this work, a generic aircraft cabin is modelled as a strongly coupled vibroacoustic system excited by a distributed frequency-dependent pressure load on the outer skin. A wave-resolving finite element approach then leads to a large linear system. Solving such a linear system many times to determine frequency response functions or perform parameter studies is computationally challenging.

Hence, in this work moment-matching Model Order Reduction (MOR) methods, specifically, Krylov subspace Model Order Reduction (KMOR) methods are investigated in order to reduce the computational costs. KMOR methods only require a solution of the full order model at certain points in the parameter space to construct a projection subspace that yields a moment-matching property of the full and reduced order transfer function.

The work shows the great potential of KMOR methods by analysing the performance and the accuracy of the algorithm for a plate, a plate coupled with a cavity and a generic aircraft cabin model. In addition, a correlation of the modal density and the ROM size is observed and the extendibility of the approach to parametrised MOR is highlighted.

Bolz, Paul

• Bestimmung des Elastizitätsmoduls zylindrischer Beton-Prüfkörper aus dem Spaltzug-Schwellversuch
  P. Lindner, C. Schulze, J. Hübelt, P. Bolz and F. Wellner
[Abstract]

Beton unterliegt als Baustoff in zahlreichen Anwendungsbereichen nicht nur statischen, sondern auch zeitlich veränderlichen bzw. sich wiederholenden Belastungen. Um die Eignung von Baustoffen in Bezug auf diese zyklischen Beanspruchungen sicherzustellen, existieren Verfahren zur gezielten Ermüdung von Prüfkörpern, wie der Spaltzug-Schwellversuch. Es wird ein Messverfahren vorgestellt, mithilfe dessen die Degradation zylindrischer Beton-Prüfkörper aus dem Spaltzug-Schwellversuch abgeschätzt werden kann, indem der dynamische Elastizitätsmodul in verschiedenen Ermüdungszuständen ermittelt wird. Es werden zwei weitere Verfahren zur Bestimmung des Elastizitätsmoduls hinzugezogen. Die Messergebnisse aus den in unterschiedlichen Frequenzbereichen arbeitenden Verfahren werden vergleichend gegenübergestellt.

Boonen, Rene

• Composing absorption coefficients of sandwiched materials using measured four pole transfer matrices
  R. Boonen
[Abstract]

A transmission tube has been developed to measure the four pole matrix of a sample of absorbing material based on the ISO 10534-2 transfer function method. The electrical analogy of a sample in a transmission tube can be considered as a T-equivalent circuit of three impedances, two in series and one in parallel. As consequence, three measurements with three different closing impedances needs to be carried out. From these measurements, a set of equations will result from which the three impedances of the T-equivalent circuit can be determined in real and imaginary parts in terms of frequency. Once these impedances are known, the transfer matrix of the sample can be set up. These transfer matrices can be kept in a library. For a sandwich material, the sandwich transfer matrix will be determined by multiplication of the transfer matrices of each component in the appearing sequence. Then, the absorption coefficient is determined from the sandwich transfer matrix. Benchmark absorption measurements have been carried out on sandwiched materials in the impedance tube. A good agreement has been established between transmission tube and impedance tube measurements in a range of 40Hz-4kHz.

Bootsveld, Felix

• Correlation of transmission loss of simple representative sidewall to full scale fuselage demonstrator
  P. Joshi, F. Bootsveld, P. Cordes, P. Naujoks and K. Kochan
[Abstract]

Recent developments in advanced material technology such as acoustic metamaterials seem to have potential to replace the traditional glass wool technology for thermal and acoustic insulation in aerospace vehicles. However, due to inherent challenges to derive material properties of metamaterials, small scale measurements to predict vibroacoustic response of material sample are favorable and cost effective. This paper discusses such small scale vibroacoustic measurements to predict transmission loss using p-u probe. A test bench to represent the double wall cavity as seen in a typical aircraft is developed and sound transmission tests are performed using p-u probe inhouse and a p-p probe at acoustic lab of Hamburg University of Applied Sciences. A measurement methodology is being developed to first corelate p-u measurement in alpha chamber and p-p measurement in a full-scale test facility. Subsequently, the goal of this work is to develop correlation between simple transmission loss (or insertion loss) test using p-u probe to full scale A320 fuselage located in acoustic flight lab of ZAL. Furthermore, numerical simulation using finite element method in Actran will be performed to complement the efforts to develop the correlation methodology between small scale and large-scale measurements.

Bräunig, Jan

• Messtechnische Charakterisierung geschlossenzelliger Aluminiumschaumstrukturen
  R. Schmerler, J. Bräunig and E. Hensel
[Abstract]

In zahlreichen Baugruppen bis hin zu Gesamtfahrzeugen sind heutzutage zusätzliche Dämpfungselemente verbaut, um bspw. die akustische Güte zu verbessern. Unter diesem Aspekt sind gerade Metallschaumkomponenten prädestiniert, um bei geringer Masse und hoher Steifigkeit zusätzlich die Systemdämpfung zu erhöhen. Entsprechend gibt es bereits erste Anwendungen von Metallschaumkomponenten in Werkzeugmaschinen, wo solche Strukturen sehr werkzeugnah eingesetzt werden. Durch die Infiltration von Phasenwechselmaterial (PCM) in diese Strukturen lassen sich zusätzlich einstellbare thermische Funktionalitäten abbilden, wie beispielsweise Speicherung überschüssiger Wärmeenergie. Aufgrund der hohen spezifischen Festigkeiten und Steifigkeiten, Dämpfungseigenschaften sowie Energieabsorptionsvermögen der Schaumstrukturen stehen diese aktuell im Fokus der Entwicklung von Elektrofahrzeugkomponenten, wie Batteriegehäusen und Unterbodenbauteilen. Für diese gelten sehr hohe Anforderungen hinsichtlich Crashsicherheit und Thermomanagement. Entsprechend den Spezifikationen, die sich bereits aus den beiden Anwendungsfällen ableiten lassen, ist es sehr wünschenswert, die Eigenschaften des Schaumeswerkstoffs anwendungsgerecht einzustellen. Darauf basierend wurden am IWU Aluminiumschaumproben unterschiedlicher Dichte erstellt, die zum einen aus reinem Schaum und zum anderen aus Schaumsandwichen mit metallischen Decklagen bestehen. Weiterhin wurden Proben mit PCM infiltriert, um weitere Einstellungsmöglichkeiten der Werkstoffparameter aufzuzeigen. Konkret wurden im Rahmen der Untersuchungen Messungen an diesen Proben durchgeführt, die die modalen Unterschiede aufzeigen. Dazu wird auch im Detail auf die Messung und die Durchführung eingegangen.

Brandner, Manuel

• Directivity pattern measurement of a grand piano for augmented acoustic reality
  M. Brandner, N. Meyer-Kahlen and M. Frank
[Abstract]

In augmented reality the plausible and authentic reproduction of sound sources is key to achieve a high level of acceptance by the user. The research interest in sound source and receiver directivity characteristics has increased over the last decades as the availability of equipment and software applications for virtual and augmented audio reproduction in contrast to its price rises. A representation of the directivity characteristics on a full sphere represented as impulse responses in the spherical harmonics domain is beneficial for real-time rendering in augmented reality. To this moment no such directivity data for a grand piano is freely available. Therefore, we present a practical directivity measurement setup for measuring a grand piano under non-anechoic conditions. We use a measurement array consisting of 22 microphones plus a reference microphone. The microphone positions are optimized to be set up easily in practice while providing numerical stability for the conversion into the spherical harmonics domain. The lower measurement points are arranged on the floor and compensated in level in accordance to acoustic theory. As the directivity data is used for augmented acoustic reality the impulse response calculation is investigated on its applicability in regard to low latency and high accuracy.

• Augmented Practice-Room - augmented acoustics in music education
  M. Frank, D. Rudrich and M. Brandner
[Abstract]

The acoustic properties of rooms not only affect the way an instrument is played but also how it is perceived by the audience. In music education, playing in concert halls with suitable acoustics often comes too short and happens rather in a late stage of training. Students then have to quickly adapt to the unfamiliar acoustic properties of the concert hall. The project Augmented Practice-Room brings concert hall acoustics to the practice room. The augmented acoustic reality tool uses open headphones or loudspeakers to play back the virtual acoustics while maintaining the direct sound path of the instrument. It is interactive in terms of location and orientation of the musician within the virtual room and also incorporates the directivity of the instrument. The software implementation is optimized for efficient and true zero-latency processing on standard computers with usual audio equipment. The application is currently installed in six practice rooms of a musical school and has been used in teaching since autumn 2019. An educational study accompanies the musical training for one full year investigating the effects of augmented acoustics in music education.

Braren, Hark

• Perceptual Evaluation of Differences in Anthropometric Parameters
  H. Braren and J. Fels
[Abstract]

Head-related transfer functions (HRTFs) are known to be highly subject-specific, due to vary-ing expressions of anthropometric features, such as the shape and size of head, pinna and tor-so geometries, between humans and especially between children and adults. Modern 3D-scanners capture the shape of these features with a high level of accuracy. Com-bined with well-established simulation methods, e.g. the boundary element method (BEM) it is possible to simulate their effect on the sound field as it is captured by the HRTF. In addi-tion, these 3D-shapes can be manipulated, in order to introduce systematically controlled an-thropometric differences to assess their effect on the HRTF and the resulting perceptual dif-ferences. In this study, the effect of controlled modifications to the head and pinna geometry of a known artificial head geometry on perceptual parameters is evaluated. Shape parameters of the outer ear are modified and the effect on the HRTF is evaluated in a listening test in order to be able to compare the perceptual effects to those exhibited by children, who are known to perceive the same sound field different compared to adults.

• Binaural Receiver Models for Wave-based Simulations in the Low Frequency Range
  P. Schäfer, H. Braren, J. Fels and M. Vorländer
[Abstract]

Today’s wave-based acoustic simulation tools allow to simulate the lower frequency range of complex acoustic scenes, e.g. in small rooms such as car cabins. During their design process, it is of great interest to auralize these rooms. In order to get a spatial impression, binaural receivers can be included in the simulations.

A straightforward approach is to include the geometry of an artificial head. Meshing such a model including fine structures like the pinna leads to a high number of nodes which results in high computational effort. If only considering low frequencies, however, the wavelength is generally larger than those details so that their influence on the sound field can be neglected. This suggests that omitting these details has no significant influence on the performance of the model, while reducing the computational complexity.

Thus, in the course of this work, multiple simplified models for binaural receivers are derived from an artificial head using basic mathematical bodies, e.g. ellipsoids. Then, the head-related transfer functions (HRTFs) of these models are simulated using the boundary element method (BEM) and are compared to the HRTF of the original model in order to investigate their frequency-dependent performance.

Bratz, Benedikt

• Entwicklung, Charakterisierung und Anwendung von Luftschallabsorbern aus Schafwolle zur Verbesserung der Raumakustik eines Institutsgebäudes
  B. Bratz, T.P. Ring, F. Köbberling and S.C. Langer
[Abstract]

Das Ziel der Entwicklung nachhaltiger Produkte wird in den meisten Branchen bereits intensiv verfolgt. Auch die Entwicklung nachhaltiger Luftschallabsorber aus porösem Material ist ein für raumakustische Anwendungen wesentliches Ziel. Aufgrund der für eine effektive Luftschallabsorption erforderlichen komplexen Mikrogeometrie des Materials werden hier vielfach synthetische Materialien verwendet, deren Absorptionswirkung zwar hervorragend, Herstellung und Recycling hingegen jedoch herausfordernd ist.

Ein natürliches Material, dessen Eigenschaften für die Herstellung poröser Absorber geeignet erscheinen, ist Schafwolle. Dieses kostengünstige, natürliche Material fällt bei der Schafhaltung dauerhaft und regelmäßig an. Aufgrund des niedrigen Marktpreises stellt es für die Schafzüchter darüber hinaus zumeist einen Kostenfaktor dar. Eine Weiterverwendung als Absorbermaterial ermöglicht somit eine interessante Alternative.

In diesem Beitrag wird der Einsatz von roher Schafwolle als Grundmaterial zur Herstellung eines porösen Absorbers untersucht. Dazu wird die Wolle zunächst mit dem Modell von Delany & Bazley modelliert und anhand von Strömungswiderstandsmessungen eine möglichst optimale Einstellung der Packungsdichte des Materials erzielt. Die anhand des Modells prognostizierte Absorptionswirkung wird mit Messungen im Impedanzrohr verifiziert. Darauf aufbauend werden anschließend große Absorptionselemente hergestellt, mithilfe derer die Raumakustik eines Seminarraums positiv beeinflusst wird.

Brell-Cockan, Sigrid

• Pedagogical approaches to acoustics for architecture students
  J. Llorca-Bofí, S. Brell-Cockan and M. Vorländer
[Abstract]

The impact of the architect’s design on the acoustics of the environment is taken for granted. It becomes more specific when talking about room acoustics, building acoustics or soundscapes. However, the architecture pedagogic programs devote very little time to the study of acoustics. This work presents the results of an introduction course to the research in architectural acoustics. With the focus in the perception of sound in built spaces, the students conduct their own research on a specific topic. The explanation will cover the results, difficulties, potential paths and limitations of this pedagogical practices.

Brücher, Haiko

• Eine Brückentechnologie zur Kombination von Versuch und Simulation mittels in-situ-TPA
  M. Wegerhoff, R. Sottek and H. Brücher
[Abstract]

Zur Verkürzung von Entwicklungsprozessen und um entscheidende Produkteigenschaften möglichst frühzeitig absichern zu können, sind neue Methoden der Produktentwicklung gefragt. Diese müssen aus der Datenlage zum jeweiligen Entwicklungsschritt das Maximum an Informationen über das zukünftige Produkt generieren können. Der Bereich Computer-Aided Engineering (CAE) gewinnt daher zunehmend an Bedeutung. CAE ermöglicht es, zu einem frühen Zeitpunkt im Entwicklungsprozess Produkteigenschaften vorherzusagen und reale Prototypen zum Teil durch numerische Modelle (virtuelle Prototypen) zu ersetzen. Der Übergang von versuchsbasierten Methoden hin zu numerischen Ansätzen ist allerdings ein großer Schritt. Häufig ist eine rein numerische Betrachtung nur eingeschränkt angesichts folgender Gründe möglich: aufwändige Modellbildung, fehlende Daten bzw. Eingangsdaten mit großen Unsicherheiten, fehlende Expertise oder nicht an numerische Methoden angepasste Entwicklungsprozesse. Daher adressiert diese Arbeit eine ”Brückentechnologie”, die die Vorteile messtechnischer und numerischer Methoden kombiniert und eine optimale Prüfung der Eigenschaften des zu entwickelnden Produktes ermöglicht. Dafür wird ein anregendes Subsystem mit seiner Strukturdynamik, basierend auf gemessenen Beschleunigungen, mittels in-situ TPA durch äquivalente Kräfte (Equivalent Forces: EF) beschrieben. Im Allgemeinen sind die EF unabhängig von der Trägerstruktur (z. B. Prüfstand, Anwendungsumgebung) des Subsystems. Durch die Einkopplung der EF in ein strukturdynamisches Simulationsmodell wird die Abstrahlung der Empfängerstruktur prognostiziert und auralisiert.

Bruhn, Kimberley

• Akustische Eigenschaften einer Flugzeugkabinenwand mit integrierten Helmholtz-Resonatoren in der Glaswolle
  K. Bruhn, H. Hoppen and W. Gleine
[Abstract]

Um wirtschaftlicher Fliegen zu können, werden zunehmend größere Triebwerke mit steigenden Nebenstromverhältnissen entwickelt. Durch ein hohes Nebenstromverhältnis der Triebwerke verändert sich deren Schallemission und damit das Schallspektrum in der Flugzeugkabine, sodass ausgeprägte tieffrequente Töne mit hohen Schallpegeln im Vergleich zu bisher bekannten breitbandigen Schalleinträgen in der Kabine auftreten, die den Komfort für die Passagiere erheblich beeinträchtigen können. Die derzeitige Flugzeugwand, die aus einer Doppelwand mit innenliegender Glaswolle als Absorber besteht, stellt im tiefen Frequenzbereich keine ausreichende Schallisolation dar. Aus der Literatur ist bekamnnt, dass Helmholtz-Resonatoren oft als Absorber im tiefen Frequenzbereich eingesetzt werden. In diesem Beitrag wird experimentell untersucht, ob durch in die Glaswollschicht eingebaute Helmholtz-Resonatoren, die Schallisolation einer konventionellen Flugzeugdoppelwand, speziell im tiefen Frequenzbereich, maßgeblich verbessert werden kann. Dabei soll die Gesamtmasse der Flugzeugwand nahezu identisch bleiben.

Bschorr, Oskar

• Longitudinal One-Way Wave Equation
  O. Bschorr and H.-J. Raida
[Abstract]

Die in der Geoseismik benutzten Wellengleichungen basieren auf einem Kräftegleichgewicht und sind partielle Differentialgleichungen (PDG) 2. Ordnung. Diese enthalten mit dem quadratischen Geschwindigkeitsterm c² = (+/-c)² gleichwertig sowohl die hin- und auch rücklaufende Welle und gelten wegen dieser Doppeldeutigkeit als ”Two-ay wave equation”. Bei der analytischen Rechnung kann über das (+/-c)-Vorzeichen nachträglich die relevante Lösung ausgewählt werden. Dies ist bei der numerischen Rechnung via FE-Finite-Element nicht möglich und es kommt zu irregulären Phantomeffekten. Um diese Schwierigkeiten zu mindern, wurde von den Seismikern unter dem Sammelbegriff ”One-way wave equation” eine Vielzahl von heuristischen Näherungen entwickelt. Bislang konnte sich kein Ansatz durchsetzen. Ein neuerer Versuch benutzt die Antischall-Technik, um die unbrauchbaren Wellenteile auszulöschen. Diese Eingriffe verletzen mehr oder weniger die klassische Grundgleichung und setzen sie mit Verwendung parabolischer Gleichungen gänzlich außer Kraft. - In dieser Arbeit wird die longitudinale Impedanz ohne zusätzliche Annahmen direkt als longitudinale PDG 1. Ordnung mit einer eindeutigen Lösung identifiziert. Die hypothetische Impuls-Bilanz, die den Vorgängerarbeiten der Autoren zugrunde liegt, ist dazu synonym und liefert identische Ergebnisse. Gegenüber der konventionellen, doppeldeutigen PDG 2. Ordnung ist die um eine Differentialstufe reduzierte Wellengleichung analytisch und numerisch wesentlich einfacher.

• Transversal One-Way Wave Equation
  O. Bschorr and H.-J. Raida
[Abstract]

Die in der Geoseismik benutzten Wellengleichungen basieren auf einem Kräftegleichgewicht und sind partielle Differentialgleichungen (PDG) 2. Ordnung. Diese enthalten mit dem quadratischen Geschwindigkeitsterm c² = (+/-c)² gleichwertig sowohl die hin- und auch rücklaufende Welle und gelten egen dieser Doppeldeutigkeit als ”Two-way wave equation”. Bei der analytischen Rechnung kann über das (+/-c)-Vorzeichen nachträglich die relevante Lösung identifiziert werden. Dies ist bei der numerischen Rechnung via FE-Finite-Element nicht möglich und es kommt zu irregulären Phantomeffekten. Um diese Schwierigkeiten zu mindern, wurde von den Seismikern unter dem Sammelbegriff ”One-way wave equation” eine Vielzahl von heuristischen Näherungen entwickelt. Bislang konnte sich kein Ansatz durchsetzen. Ein neuerer Versuch benutzt die Antischall-Technik um die unbrauchbaren Wellenteile auszulöschen. Diese Eingriffe verletzen mehr oder weniger die klassische Grundgleichung und setzen sie mit der Verwendung parabolischer Gleichungen gänzlich außer Kraft. - In dieser Arbeit wird die transversale Impedanz ohne zusätzliche Annahmen direkt als transversale PDG 1. Ordnung mit einer eindeutigen Lösung identifiziert. Gegenüber der konventionellen, doppeldeutigen PDG 2. Ordnung ist die um eine Differentialstufe reduzierte Wellengleichung PDG 1. Ordnung analytisch und numerisch wesentlich einfacher.

• Alternative für Voigtsche Notation
  O. Bschorr
[Abstract]

Im Streit um die Priorität zu dem nach ihm benannten Elastizitätsgesetz brachte Hooke 1675 das Anagramm ceiiinosssttuv und 3 Jahre später die Auflösung: Ut tensio, sic vis. Frei übersetzt: Verformung und Spannung sind proportional. Beim eindimensionalen Zugstab stellt der skalare Elastizitätsmodul den Proportionalitätsfaktor dar. Für den dreidimensionalen, anisotropen Festkörpers verknüpft Voigt die zweistufigen Verformungs- und Spannungstensoren durch eine vierstufige Tetrade mit generell 3x3x3x3 = 81 freien Kennzahlen. Tatsächlich kennt das lineare, elastische Kontinuum nur je 3x3 = 9 lokale Spannungs- und Verformungskomponenten und selbst die allgemeinste 3D-Anisotropie - die triklinische Kristallklasse - ist bereits durch 7 wesentliche Material-Kennzahlen und durch 2 an sich unwesentliche geometrische Orientierungswinkel festgelegt. Der ganz überwiegende Teil der 81 Kennzahlen sind irrelevante Winkelwerte, deshalb wird hier versucht, die Tetrade - hypothetisch - durch eine auf die Hauptachsen ausgerichtete 3x3-Elastizitäts-Matrix zu ersetzen. Die damit berechnete richtungsabhängige, reziproke Wellengeschwindigkeit - die Slowness - liegt für den 3D-anisotropen Festkörper auf einem Ellipsoid, im Gegensatz zu den konventionellen, komplizierteren Slowness-Raumflächen. In Richtung der 3 Hauptachsen zeigen beide Methoden den gleichen Slowness-Wert, also gleiche Wellengeschwindigkeit.

Buck, Markus

• DNN-based Speech Enhancement with Harmonics Regeneration
  P. Preißner, J. Sautter, F. Faubel, M. Buck and W. Minker
[Abstract]

In a hands-free telephony setting for automotive environments, driving noise distorts both the phase and amplitude of acquired speech signals. The aim of noise reduction approaches is to restore clean speech before sending it over the telephone channel. State-of-the-art approaches use DNN-based filters that estimate real or complex-valued filter coefficients in the frequency domain. While real-valued filters can only correct the spectral magnitude, complex-valued filters can also correct the phase. But the latter comes at a significantly higher computational cost.

In this work, we take an alternative approach that re-synthesizes the harmonic structure of speech by using DNN-based pitch trackers and voiced/unvoiced detectors. The re-synthesis concentrates on the frequency band between 0 and 1000Hz as the human hearing system is most sensitive to phase errors in this range. Higher frequency bands of the speech signal are obtained with a real-valued filter whose coefficients are estimated with a DNN.

The perceived speech quality of the processed speech is evaluated in subjective listening tests.

Büttner, Clemens

• Modellierung von Publikumsgeräuschen bei Veranstaltungen mit Sprache und Musik
  S. Böldt, J. Steffens, C. Büttner and S. Weinzierl
[Abstract]

The sounds caused by the audience account for a large part of the background sound field in a concert. However, little is known about its spectral composition, room acoustic influences, or even mood-dependent changes. Therefore, we first analyzed audience sounds from eight recordings in five different rooms with regard to its spectral distribution and temporal development. A statistical prediction model was computed to assess the influence of technical background noise, room acoustics, and audience mood. Moreover, statistical analyses revealed a significant association between the audience sound level and the technical background noise on the one side and the number of spectators on the other. Also, two characteristic curves for the A- weighted broadband audience sound level over time were determined. To further investigate the influence of the audience’s mood on the overall sound level, a self-assessment during one concert and a listening test were carried out. As a result, a terminology underlying three factors was developed to describe the perceived atmosphere (e.g., eventfulness, exuberance) and the acoustical properties of audience sounds. The findings can be used for further research on audience sound synthesis and offer valuable insights for room acoustic planning where the predictions regarding audience sound levels are needed.

Buhl, Mareike

• In-situ Amplitude-Phase Measurements with a Mobile Hearing Aid Prototype for the Mitigation of Comb Filter Effects by Manipulation of the Gain Table
  S. Jacobsen, M. Buhl and M.R. Schädler
[Abstract]

The superposition of direct and processed sound with a hearing aid can lead to comb filtering. Especially for tonal non-speech sources like, e.g., music, the spectral perception can be altered. Depending on the time delay and level differences of direct and processed sound, certain frequencies may be amplified by up to 6 dB or alternatively cancel out completely, which may also be different for individual listeners.

An in-situ psychoacoustic measurement was developed to assess the individual amplitude-phase relation at the eardrum of a listener. The method was implemented in a mobile hearing aid prototype and evaluated with ten listeners with normal hearing. The task consisted in finding the amplitude-phase combination which results in the cancellation of the direct sound.

Unexpectedly, the measured values showed high conformity across listeners, which indicates that a universal mitigation scheme might be feasible. Based on this data, a manipulation of the gain table of the hearing aid prototype was proposed to mitigate the effect of the comb filter.

The mitigation approach could improve music perception for listeners or musicians with mildly impaired hearing. By aiming to preserve the natural sound, e.g., of musical instruments, it might also find application in a so-called ”smart hearing protection”.

Bulla, Lukas

• Realisierung eines Schallprojektors mit verbessertem Abstrahlverhalten im hohen Frequenzbereich
  T. Wühle, F. Beyer, L. Bulla, S. Merchel and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Durch die steigende Verfügbarkeit immersiver akustischer Szenen in Multimedia-, VR- oder AR-Anwendungen für Endverbraucher werden räumliche Audiowiedergabesysteme erforderlich, die effizient und einfach realisierbar sind. Insbesondere im VR- und AR-Bereich, sollten diese Wiedergabesysteme zudem die Umgebung des Hörers möglichst minimal beeinflussen. Eine Methode zur räumlichen Audiowiedergabe, die ohne die Platzierung verteilter Lautsprecher auskommt, ist die Projektion von Schall. Dabei wird Schall gebündelt in gezielte Raumreflexionspfade abgestrahlt um den Hörer aus Richtung dieser Reflexionen zu erreichen. Um auf diese Weise Hörereignisse in den zugehörigen Richtungen zu erzeugen, müssen Schallprojektoren jedoch möglichst wenig Direktschall abstrahlen. Konventionelle Schallprojektoren bestehen daher meist aus linienartig oder flächenmäßig angeordneten, stark richtenden, Lautsprecherarrays. In der Praxis ist die Bündelungsleistung von Lautsprecherarrays jedoch prinzipiell sowohl zu tiefen Frequenzen, als auch zu hohen Frequenzen beschränkt. Einen Lösungsansatz um das gewünschte Abstrahlverhalten möglichst weit zu hohen Frequenzen hin aufrechtzuerhalten, stellt die Verwendung einer großen Anzahl kleiner Lautsprecher dar. Die vorliegende Studie behandelt einen alternativen Lösungsansatz zur Verbesserung des Abstrahlverhaltens bei hohen Frequenzen. Dieser basiert vorranging auf der Nutzung von Schallbarrieren und der teilweise indirekten Platzierung von Lautsprechern am Schallprojektor. Es wird die Realisierung eines entsprechenden Schallprojektors vorgestellt. Seine Effektivität wird schließlich im Hinblick auf physikalische und psychoakustische Aspekte evaluiert.

Bulling, Jannis

• Bestimmung von Materialparametern aus dem dispersiven Verhalten geführter Wellen mittels neuronaler Netze
  M. Lauschkin, J. Bulling, Y. Lugovtsova, P. Wasmer and J. Prager
[Abstract]

Damit eine Simulationsrechnung, beispielsweise mit einer FEM-Software, eine ausreichend hohe Genauigkeit erreicht, muss vorausgesetzt werden, dass die Modellparameter eine sehr hohe Güte aufweisen. Die genaue Kenntnis der Materialparameter ist dabei von besonderer Bedeutung. Um diese Parameter bestimmen zu können, müssen die verwendeten Werkstoffe messtechnisch charakterisiert werden. Neben anderen Ansätzen sind dafür akustische Verfahren im Ultraschallbereich geeignet. Für dünnwandige und plattenförmige Materialien können aus den sich ausbreitenden geführten Wellen messtechnisch Dispersionskurven bestimmt und aus diesen die Materialparameter abgeleitet werden.

Da für die Signalverarbeitung und für Optimierungsaufgaben aktuell zunehmend Machine Learning Tools zum Einsatz kommen, stellt sich die Frage, ob diese Werkzeuge auch für die Ermittlung der Materialparameter aus den gemessenen Dispersionskurven eingesetzt werden können.

In der vorgestellten Untersuchung soll ein Convolutional Neural Network aufgestellt werden, welches aus Dispersionsbildern Muster extrahiert und aus diesen eine Schätzung für die Materialparameter ermittelt. Um die Machbarkeit dieses Ansatzes zu prüfen, werden zunächst nur isotrope Materialien betrachtet. Für das Netz werden mit der Scaled-Boundary-Finite-Element-Methode synthetische Daten für das Trainieren und Validieren generiert. Zusätzlich werden die Hyperparameter des neuronalen Netzes variiert, um ein optimales Model für die Schätzung zu finden. Anschließend kann das Netz mit experimentellen Daten getestet und das Ergebnis hinsichtlich der Genauigkeit bewertet werden.

Burgmayer, Ralf

• Design von Schalldämpfern – der Weg vom CAD-Modell zum Prototypen
  F. Bake, K. Knobloch, A. Schulz, R. Burgmayer, W. Hage, S. Kruck, L. Grizewski and L. Enghardt
[Abstract]

Bei der Entwicklung und Auslegung von Schalldämpfern in Flugtriebwerken, auch Liner genannt, spielt die experimentelle Untersuchung in Strömungskanälen eine entscheidende Rolle. Moderne additive Fertigungsverfahren, wie, z.B. 3D-Druck, bieten hierbei außerdem die Möglichkeit zur Entwicklung innovativer Linerkonzepte mit komplexen Aufbaustrukturen. Zum Vergleich der weltweit existierenden Untersuchungseinrichtungen für überströmte Liner hat das International Forum for Aviation Research (IFAR) eine Benchmark-Aktivität, koordiniert von der NASA, initiiert, bei der alle teilnehmenden Partner, ausgehend von den gleichen digitalen Geometriedaten (CAD), die Fertigung sowie akustische Charakterisierung verschiedener Linertestobjekte miteinander vergleichen und bewerten können. Im Rahmen dieses Beitrags werden die Ergebnisse der entsprechenden Untersuchungen vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) vorgestellt. Hierzu wurden die 3D-gedruckten Liner zunächst in dem Liner-Strömungskanal DUCT-R beim DLR Berlin hinsichtlich ihres Dissipationsverhaltens bei verschieden Strömungsmachzahlen vermessen. In einem weiteren Schritt wurden über Mikrofone innerhalb der Linersektion die axialen Wellenzahlen der sich über dem Liner ausbreitenden, akustischen Moden bestimmt. Aus diesen Wellenzahlen wurde über verschiedene, meist inverse, Verfahren die Impedanz der Lineroberfläche berechnet. Da diese Impedanz eine Linereigenschaft in Verbindung mit der Überströmung ist, lassen sich diese Ergebnisse innerhalb des Benchmarks z.B. mit den Ergebnissen der NASA vergleichen. Dieser Vergleich zeigt für die verschiedene n Testobjekte und Strömungsbedingungen eine gute Übereinstimmung.

Burgschweiger, Ralf

• Verfahren zur Ermittlung abstrahlungsrelevanter Eigenmoden bei der Berücksichtigung von FEM-Schalenelementen
  R. Burgschweiger, I. Schäfer and M. Ochmann
[Abstract]

Ein selbstentwickelter, auf der BEM-basierender, Code zur Ermittlung des rückgestreuten Schalldruckpegels im Fernfeld wurde dahingehend erweitert, dass zusätzlich gekoppelte FEM-Schalenelemente und damit elastische Materialeigenschaften berücksichtigt werden können. Hierfür wird ein zusätzliches FEM-Gleichungssystem aufgebaut und über entsprechende Transformationsmatrizen unmittelbar in das der BEM eingebunden. Eine gängige Variante für den FEM-Anteil besteht in der Verwendung eines auf Eigenwertberechnungen basierenden Lösers, welcher für eine vorgegebene Frequenzobergrenze die entsprechenden Eigenfrequenzen und -vektoren des ungekoppelten FEM-Gleichungssystems zurückliefert. Allerdings zeigt sich, dass nur ein Teil der Moden abstrahlungsfähig und damit relevant ist. Ein Algorithmus ermittelt unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Reduktionsfaktors durch eine schnelle Postprocessing-Routine diese abstrahlungsfähigen Moden und verkleinert das Eigenwert-Gleichungssystem entsprechend. Damit verkürzt sich zum einen die Lösungszeit für das Gesamtsystem, zum anderen wird zusätzlich untersucht, ob sich die Kondition des Gleichungssystems durch das Entfernen der nicht relevanten Moden bei der Verwendung von iterativen Lösungsverfahren verbessert und sich damit die Iterationsanzahl verringert. Dieser Beitrag geht auf den verwendeten Reduktionsalgorithmus ein und stellt die erzielten Resultate an entsprechenden Teststrukturen in Abhängigkeit vom verwendeten ”Reduktionsfaktor” vor.

Burkhardt, Martin

• Bestimmung des dynamischen Übertragungsverhaltens von Elastomerlagern im Frequenzbereich von 2 kHz bis 10 kHz
  J. Troge, W.-G. Drossel, M. Burkhardt, E. Hensel and M. Gnauck
[Abstract]

Die voranschreitende Ablösung klassischer Verbrennungsmotoren durch alternative Antriebskonzepte im Automobilbau wie z.B. Elektroantrieb oder Hybridantrieb hat eine andere akustische Wahrnehmung zur Folge. Elektrische Fahrantriebe zeigen oft sehr hochfrequente Geräuschanteile im Vergleich zum Verbrennungsmotor, die meist einen sehr tonalen Charakter haben und deshalb selbst bei geringen Schalldruckpegeln sehr gut wahrnehmbar sind. Für die akustische Optimierung von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren hat sich die Transferpfadanalyse (TPA) in der Automobilindustrie etabliert. In einem durch die Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen (FVV) finanzierten Forschungsprojekt soll die Eignung der TPA für Fahrzeuge mit Elektromotoren untersucht werden. Damit verbunden sind insbesondere Herausforderungen hinsichtlich des relevanten Frequenzbereichs bei Elektromotoren von f > 5 kHz. Für die Beschreibung von Transferpfaden von elektrischen Antrieben im Fahrzeug ist die Kenntnis des dynamischen Übertragungsverhaltens der verwendeten Elastomerlager von großem Interesse. Aktuelle Lagerprüfstände können bauartbedingt nur einen Frequenzbereich bis maximal 3 kHz abdecken. Dieser Beitrag beschäftigt sich daher mit der Entwicklung eines Prüfverfahrens zur Bestimmung der dynamischen Steifigkeit von Elastomerlagern unter statischer Vorlast im Frequenzbereich von ca. 2-10 kHz. Aufgrund des hohen Frequenzbereichs ergeben sich besondere Anforderungen an die Konstruktion, die überkritische Entkopplung des Prüfaufbaus sowie den dynamischen Anregungsmechanismus. Mit Hilfe des Prüfaufbaus ist es möglich, die vollständige Steifigkeitsmatrix eines Elastomerlagers in Achsenrichtung zu bestimmen.

• Messdatenbasierte Charakterisierung von Körperschallquellen in sechs Freiheitsgraden unter „blocked force“- Randbedingungen
  M. Burkhardt, E. Hensel and W.-G. Drossel
[Abstract]

Für alle Methoden der Transferpfadanalyse (TPA) ist eine Beschreibung des Quelltherms unabdingbar. Die Möglichkeiten der Quellcharakterisierung sind genauso verschieden wie die anwendbaren Verfahren. Für die klassischen Methoden wird die Quelle im Einbauzustand mit Rückwirkung der Fahrzeugstruktur betrachtet, während für die komponentenbasierte TPA die Quelle rückwirkungsfrei von der angekoppelten Struktur beschrieben wird. Neben der TPA wird die Quellcharakterisierung auch im Produktentwicklungsprozess zur Bewertung des aktuellen Baustandes, zum Variantenvergleich oder zur Komponentenfreigabe eingesetzt. Auch in diesen Fällen soll die Quelle rückwirkungsfrei vom Prüfaufbau charakterisiert werden. Die Einhaltung der notwendigen Randbedingungen zur Messung freier Schwingschnellen ist bei den meisten Komponenten praktisch nicht möglich. Basierend auf bisherigen Erfahrungen hat sich in vielen Bereichen eine direkte Kraftmessung zur Quellcharakterisierung etabliert. Die Realisierung eines rückwirkungsfreien Prüfaufbaus zur Messung dynamischer Kräfte birgt jedoch ebenfalls einige Herausforderungen. Im Beitrag wird ein Aufbau vorgestellt, mit dem eine direkte Kraftmessung an einem Punkt in sechs Freiheitsgraden durchgeführt werden kann. Es wird auf die notwendigen Randbedingungen zur Annäherung an die idealisierte ”blocked force”-Annahme eingegangen und die am Prüfaufbau vorzutreffenden Randbedingungen messtechnisch nachgewiesen. Mit den charakterisierten sechs Freiheitsgraden (drei Kräfte und drei Momente) wird die strukturdynamische Antwort an einem Referenzpunkt berechnet und mit Betriebsmessungen gegenübergestellt.

Burkhart, Christian

• Dröhnende Estriche - Einflussfaktoren
  M. Wolf and C. Burkhart
[Abstract]

Immer wieder wird von Bewohnern in Mehrfamilienhäusern ein starkes Dröhnen beim Begehen von schwimmenden Estrichkonstruktionen beklagt. Über die möglichen Ursachen wurde in den vergangenen Jahren viel diskutiert, aber wenig veröffentlicht und es scheint als wäre das Problem unverändert nicht gelöst. Aktuell wird im Fachausschuss Bau- und Raumakustik der DEGA eine Stellungnahme zu diesem Thema bearbeitet. Die möglichen Einflussfaktoren, bzw. beteiligten Bauteile, die ein Dröhnen von Estrichen begünstigen oder eher reduzieren werden aufgezeigt und erläutert. Es wird gezeigt, wie groß der Einfluss der einzelnen Faktoren oder Bauteile tatsächlich ist und welche der beteiligten Personen bei der Planung, Ausführung und Nutzung der Wohnräume diese beeinflussen können.

Busch, Glib

• The use of Fresnel theory to predict attenuator values of attenuators in room acoustics
  C. Van Dijk and G. Busch
[Abstract]

In order to predict the performance of noise mitigation measures a number of rules for calculations apply. The calculation is fed with laboratory results of different elements that are part of the mitigation measures. In reality predictions and results are not fully equal. In an extensive evaluation of measures in practice trends were discovered that could also be derived from a finite element model. In acoustic engineering the application of a finite element model is not practical to combine with an optimization, where too many degrees of freedom apply. In this presentation the Fresnel equation will be combined with Wellington wave propagation to predict angle of incident dependent leakage through splices and acoustic propagation around a pipe opening.

Busse, Thomas

• Experimenteller Aufbau zur akustischen Charakterisierung von Polymerbauteilen
  T. Busse, Y. Aoki and J. Rohlfing
[Abstract]

Polymerwerkstoffe sind leicht, meist preiswert und komplex in 3D formbar, daher besitzen eine Vielzahl von elektrischen Kleingeräten und Werkzeugen Gehäuse aus Polymeren. Viele der heute verwendeten Polymerwerkstoffe sind, auf Grund Ihrer geringen Dichte und geringen inneren Dämpfung, nicht akustisch optimiert. Auch die Auslegung der Gehäusegeometrie erfolgt meist nicht aus akustischer Sicht, sondern überwiegend auf Basis von Design-, Funktionalitäts-, Fertigungs- und Kostengesichtspunkten. Maßgeschneiderte vibroakustisch optimierte Polymerwerkstoffe und Konstruktionsdetails bieten ein großes Potential zur Reduzierung und gezielten Beeinflussung der Geräuschemissionen von elektrischen Geräten. Im Rahmen des Fraunhofer-Eigenforschungsprojektes PolymerAkustik wird hierzu ein umfassendes Technologieangebot erarbeitet. Eine Herausforderung besteht in der vibroakustischen Charakterisierung kleiner Probenkörper bei hohen Frequenzen. Für diesen Zweck wurde ein Versuchsaufbau entwickelt, der es erlaubt, mit geringen Aufwand A-B-Vergleiche durchzuführen, um qualitative Aussagen zu akustischen Eigenschaften abzuleiten. Mit diesem Versuchsaufbau können sowohl einfache plattenförmige Proben als auch Gehäuseschalen mit komplexeren Geometrien untersucht werden. Mittels eines Mikrofon-Arrays werden Nahfeld-Holographien der Proben durchgeführt. Hiermit können zum einen die schalldämmenden Eigenschaften geschlossener Proben bewertet, und zum andern die Schalltransmission durch Gehäuseöffnungen gezielt untersucht werden. Die Entwicklung des Versuchsaufbaus und experimentelle Untersuchungen wurden von FEM-BEM Simulationen begleitet. In diesem Konferenzbeitrag wird der Versuchsaufbau vorgestellt sowie erste experimentelle und numerische Ergebnisse präsentiert.

Bysted, Peter Leer

• Clustering in an array of nonlinear and active oscillators as a model of spontaneous otoacoustic emissions
  L.M. Sřrensen, P.L. Bysted and B. Epp
[Abstract]

Spontaneous otoacoustic emissions (SOAEs) are the phenomenon of sound emitted by the inner ear in the absence of external stimulation. One potential explanation is that coupled, nonlinear oscillators tend to organize into discrete clusters, oscillating with the same period. While the presence of clusters has been verified in various models, the definition did not consider the phase within a cluster but solely the oscillation period. This study quantifies the phase relations of oscillators within a cluster relative to each other. The model was built of an array of van-der-Pol oscillators with a linear gradient in the oscillation period and scaling to result in an identical phase portrait. The simulations show different sizes of clusters, depending on the type of coupling (reactive/dissipative), the coupling strength and the absence and presence of stochastic variations in the parameters of the array. The oscillation periods of each element in the array were more stable in the presence of an external tone compared to the absence of an external tone. The phase showed a systematic gradient along the length of the array. Linking these results to corresponding information in SOAEs will provide information about the coupling, and ultimately about the mechanics in the inner ear.

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

 

Caillet, Arnaud

• Computation of speech clarity indicators in a car accounting for background noise
  A. Caillet, J. Venor, S. Martin, M. Calloni and O. Fatmi
[Abstract]

In the context of the increase of customer requirements for the quality of the audio system in cars and the new regulation regarding emergency calls, evaluating the speech clarity in vehicles has become more important. The background noise around the vehicle is playing an important role to evaluate this parameter. This paper will present a workflow to evaluate the speech clarity indicators using ray tracing method with a realistic background noise computed in a previous step using Statistical Energy Analysis (SEA). On a first step a car SEA model will be excited with realistic loads from powertrain, rolling noise and windnoise to evaluate the sound pressure level in the vehicle. On a second step, a ray tracing model based on the SEA model geometry of the interior of the vehicle is created to evaluate the speech clarity indicators. The influence of the background noise on the speech clarity will be demonstrated. The influence of a design change in the vehicle sound package will be investigated.

Calloni, Massimiliano

• Computation of speech clarity indicators in a car accounting for background noise
  A. Caillet, J. Venor, S. Martin, M. Calloni and O. Fatmi
[Abstract]

In the context of the increase of customer requirements for the quality of the audio system in cars and the new regulation regarding emergency calls, evaluating the speech clarity in vehicles has become more important. The background noise around the vehicle is playing an important role to evaluate this parameter. This paper will present a workflow to evaluate the speech clarity indicators using ray tracing method with a realistic background noise computed in a previous step using Statistical Energy Analysis (SEA). On a first step a car SEA model will be excited with realistic loads from powertrain, rolling noise and windnoise to evaluate the sound pressure level in the vehicle. On a second step, a ray tracing model based on the SEA model geometry of the interior of the vehicle is created to evaluate the speech clarity indicators. The influence of the background noise on the speech clarity will be demonstrated. The influence of a design change in the vehicle sound package will be investigated.

Castro Pinto, Fernando

• Performance Analysis of a Rotating Circular Array for Plane Wave Identification
  F. Heloui De Araujo, F. Castro Pinto and M. Vorländer
[Abstract]

One advantage of a Spherical Microphone Array (SMA) is the possibility to analyze all directions in space with similar efficiency, but it usually requires a high number of microphones, each one associated with a measurement point. This paper shows the development of a rotating circular array with 14 microphones, resulting in a virtual SMA with 98 measurement points. Aiming the identification of direction and time of arrival of plane waves in a reverberant field, this array geometry allows a spherical harmonic expansion up to 6th order. It is presented the comparison between simulations and measurements with the proposed array, evaluating its robustness. At the end, it is showed the applications of the algorithm for plane wave identification in a quasi-diffuse field.

Chandra, Sourav

• Uncertainty analysis in dynamic response of composite structures in thermal environment
  S. Chandra, K.K. Sepahvand and S. Marburg
[Abstract]

Uncertainty analysis of various engineering structures is essential in various manufacturing sector such as aerospace, automobile etc. Application of the composite material are increasing in these sectors over the conventional materials. Moreover, these structures are often experienced rise of temperature during high speed maneuvering. Due to high strength and low coefficient of thermal expansion (CTE) graphite-epoxy, carbon-epoxy, carbon-carbon, and IM7-PEEK composites are generally used as principal structural materials to these vehicles. Therefore, uncertainty analysis of the dynamic response in various thermal environment requires for assessing the reliability of the structure. This study presents the uncertainty to the transient response for various shape of composite structure such as folded plate, stiffened plate and cylindrical shell, etc. at various temperature. The elastic parameters of IM7-PEEK composite material, and applied loading on the composite structures are considered as uncertain at various discrete temperatures. Stochastic finite element method (SFEM) is used for uncertainty analysis of the composite structure. In this study, computationally efficient collocation based generalized polynomial chaos (gPC) expansion method is used to evaluate the stochastic dynamic response of for various shapes of the composite structure. The method show a very accurate results compared with sampling based method with large number of realizations.

Châteauvieux-Hellwig, Camille

• Prognoseverfahren zum Schall- und Schwingungsschutz für BIM-basierte Gebäudeplanung
  C. Châteauvieux-Hellwig, E. Geladze, A. Mayr, U. Schanda and F. Schöpfer
[Abstract]

Die Nachhaltigkeit der Holzbauweise ermutigt immer mehr Architekten und Planer diese Bauweise zu wählen. Im Gegensatz zur Mauerwerks- und Betonbauweise fehlen im Holzbau Software-Werkzeuge zum Nachweis des Schallschutzes und der Gebrauchstauglichkeit bezüglich Schwingungen. Der innovative Ansatz von Building Infromation Modelling (BIM) eröffnet die Möglichkeit, modellbasierte Berechnungsergebnisse für eine vollständige Schallschutzprognose sowie für die Einhaltung der Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit über BIM-kompatible Schnittstellen unmittelbar bereits in den Planungsprozess einfließen zu lassen. Vor diesem Hintergrund wurde an der Technischen Hochschule Rosenheim im Labor für Schallmesstechnik LaSM der Forschungsschwerpunkt ”Prognoseverfahren zum Schall- und Schwingungsschutz für BIM-basierte Gebäudeplanung” initiiert. Dieser beschäftigt sich mit der Einbindung der zu entwickelnden Prognose Werkzeuge in einen mit BIM gestützten Planungsprozess für den Holzbau. Dabei sollen die neu gewonnen Erkenntnisse der letzten Forschungsjahre bezüglich der Berechnungsmodelle, sowie erarbeitete schall- und schwingungstechnische Daten zu Bauteilen und Bauteilverbindungen eingesetzt werden. Die Bedeutung von BIM für den Holzbau hängt von der Formulierung der Datenschnittstellen ab. Ziel des Projekts ist die Entwicklung von Konzepten und Methoden zur Verbesserung des Planungsprozesses im Schall- und Schwingungsschutz im Holzbau.

Chudalla, Michael

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

Das Einwirken mehrerer Lärmquellen (Lärmkumulation) ist nicht nur in urbanen, sondern auch in ländlichen Situationen ein grundlegendes Problem. Das Forschungsprojekt ”Verkehrsträgerübergreifende Lärmkumulation in komplexen Situationen” behandelt insbesondere Bündelungslagen, in denen mindestens zwei Verkehrsträger auf die Immissionssituation einwirken. Diese werden systematisch analysiert und ein einheitlicher Ansatz für eine verkehrsträgerübergreifende Betrachtung der Lärmbelastung wird entwickelt. In einer ersten theoretischen Betrachtung wird der Einfluss des Kreuzungswinkels beziehungsweise des Abstands zweier gleich lauter Quellen auf den Anteil der Gesamtbelastung und den möglichen effektiven Wirkungsbereich einer Minderungsmaßnahme untersucht. Anhand einer vereinfachten tabellarischen Auswertung wird zudem die erzielbare Pegelminderung an einem Immissionsort in Abhängigkeit vom jeweiligen Quellenanteil dargestellt. Zur Einschätzung der praktischen Bedeutung der Lärmkumulationen werden verschiedene Gebiete in Deutschland identifiziert, in denen mehrere Lärmquellen relevant wirken. Im ersten Schritt der Ermittlung wird eine systematische Prüfung von ausgewählten Lärmkartierungen und Lärmaktionsplanungen nach EU-Umgebungslärmrichtlinie durchgeführt. Insgesamt zeigt die Analyse von 13 Städten und 19 Lärmaktionsplanungen, dass nur selten das Thema Gesamtlärm bzw. Mehrfachbelastungen relevant in den Ausführungen betrachtet wird. Für die im Projekt durchgeführten Modellberechnungen wurden daraus verschiedene Gebietstypen abgeleitet. Die Untersuchungen bilden die Grundlage für die Entwicklung eines Verfahrens, das einen systematischen Umgang mit verkehrsträgerübergreifenden Lärmbelastungen bieten soll.

Claaßen, Eike

• Modell zur Detektion und Quantifizierung von zeitlich variablen tonalen Komponenten
  E. Claaßen, A. Oetjen and S. Van De Par
[Abstract]

Gerade durch eine stetig wachsende Bedeutung der Elektromobilität wird die Tonhaltigkeit eines Geräuschs immer mehr zur dominierenden Größe im Bezug auf den Klangkomfort von Fahrzeuggeräuschen. Hier führt ähnlich wie bei Fahrzeugen der Oberklasse ein reduziertes Antriebsgeräusch zu einer geringeren Maskierungswirkung auf Nebenaggregate und Getriebe. Tonhaltige Geräuschkomponenten können in diese Kontext als schmalbandige Rauschsignale und/oder sehr schnell zeitlich veränderliche Signale auftreten. Diese beiden Aspekte werden in der aktuellen DIN 45681 jedoch nicht berücksichtigt. Um eine besseres Verständnis für diese Vorgänge zu erlangen wurde ein Hörversuch entwickelt, dessen Ziel die Bestimmung der Tonhaltigkeit von Schmalbandrauschen war. Hierfür wurde eine Point-of-Subjective-Equality (PSE) Messung durchgeführt. Als Referenz diente bandbegrenztes Rauschen mit 13 Bandpass- und einer Tiefpass- Kondition. Als Testsignal wurde ein Sinus in weißem Rauschen verwendet, bei dem das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) als Anpassungskriterium diente. Basierend unter anderem auf diesen Daten wurde ausgehend vom Detektionsverfahren von Volk et al. (2004) eine Berechnungsmethode für die Tonhaltigkeit entwickelt. Die Detektion der tonhaltigen Komponenten erfolgt bei dieser Methode mittels einer Template-basierten Erkennung von tonale Komponenten innerhalb des Erregungsmusters. Besonderes Augenmerk lag hierbei auf der Verbesserung der Quantifizierung zeitlich variabler tonhaltiger Komponenten. Zur Weiterentwicklung dieses Verfahrens wurde die Anzahl der Vergleichs-Templates erhöht und ein Pattern-Matching mittels des Skalarproduktes implementiert.

Claes, Leander

• Analoge Klangsynthese zur Vermittlung von Grundkenntnissen der Signalverarbeitung an Studierende nicht-technischer Fachrichtungen
  M. Krumme, M. Webersen, L. Claes and Y. Webersen
[Abstract]

Der Studiengang ”Populäre Musik und Medien” an der Universität Paderborn vermittelt den Studierenden unter anderem Grundlagen in den Bereichen Musikwissenschaft und Musikproduktion und ist in seiner Form deutschlandweit einzigartig. Signalverarbeitende Audiotechnik stellt einen wichtigen Bestandteil der Musikproduktion und -wiedergabe dar und wird im Rahmen des Studiengangs vielfältig eingesetzt. Der technische Hintergrund dieser Technologie ist den meisten Studierenden jedoch nicht bekannt, bzw. kann in seiner Komplexität im Rahmen des Studiengangs nicht vermittelt werden. Hier setzt die neu konzipierte Lehrveranstaltung ”Klanganalyse- und Synthese” an, die eine Brücke zwischen der eher kulturwissenschaftlichen Sicht auf Musikproduktion einerseits und der ingenieurtechnischen Sicht andererseits schlägt. Dabei stellen die fehlenden physikalisch-technischen Grundlagen der Studierenden eine besondere Herausforderung dar. Aus diesem Grund ist die für Ingenieursstudiengänge übliche theorie- und mathematikfokussierte Herangehensweise ungeeignet, sodass sich der vorzustellende Ansatz auf stark anwendungsbezogene Beispiele stützt. Den Kern bilden dabei modulare Analogsynthesizer, mit deren Hilfe grundlegende Konzepte der Signalverarbeitung (z.B. Filter oder Amplituden- und Frequenzmodulation) mit bekannten Arbeitsschritten der Musikproduktion verknüpft werden können. Insbesondere können die Studierenden in praktischen Übungssituationen selbst erfahren, wie einzelne Signalverarbeitungsschritte den Klang formen.

• Reduction of systematic measurement deviation in acoustic absorption measurement systems
  L. Claes, E. Baumhögger, T. Rüther, J. Gierse, T. Tröster and B. Henning
[Abstract]

Bei der Realisierung eines Messverfahrens für die akustische Absorption tritt häufig das Problem auf, dass der eigentliche Messeffekt, die Schwächung des akustischen Signals durch die Absorption im Medium, durch andere dissipative Effekte überlagert wird. Dies sind zum Beispiel Beugungseffekte aufgrund der endlichen Abmessung der akustischen Quelle, nicht- ideale Reflektoren oder Störsignale im Messsystem, deren Einfluss als systematische Messabweichung beschrieben werden kann. Der Einfluss dieser Effekte ist besonders dann problematisch, wenn die messtechnisch zu bestimmende akustische Absorption, wie etwa bei der Charakterisierung reiner Fluide, sehr gering ist.

Während es prinzipiell möglich ist, die durch die Schallausbreitung in der Messordnung hervorgerufene systematische Messabweichung rechnerisch zu kompensieren, soll in diesem Beitrag vor allem auf konstruktive Maßnahmen bei der Auslegung einer Messordnung eingegangen werden, durch die die systematische Messabweichung verringert werden kann. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Verwendung additiver Fertigungsmethoden, welche unter anderem eingesetzt werden können, um Oberflächen im Messsystem so zu gestalten, dass diffuse oder speziell gerichtete Reflexion von akustischen Wellen erzielt wird. Weitere Freiheitsgrade ergeben sich aus der Wahl des Schallwandlers und des Frequenzbereichs, in dem die Messungen durchgeführt werden.

Colella Gomes, Otavio

• Spatial Energy Analysis for Room Acoustical Evaluation
  O. Colella Gomes, W. Lachenmayr and E. Mommertz
[Abstract]

Spatial distribution of early sound reflections and reverberation in rooms is known to influence sound perception significantly. It has been shown that the spatial decomposition method (SDM) is well suitable for spatial analysis (Tervo et al., 2013).

In this paper, SDM is used for a simplified spatial assessment of early sound reflections and reverberation. For exemplary rooms of different size, shape and/or surface treatment, spherical room impulse responses were simulated or measured. These were used to evaluate the horizontal plane of spherical early and late energy. It will be shown that this evaluation gives interesting insights in spatial sound field attributes and may be used for room acoustical assessment and optimizations. Outlook of future research includes a systematic evaluation on primary and secondary structures of small concert halls.

This work has been performed within the project VRACE (Virtual Reality Audio for Cyber Environments) which has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation program under the Marie Skłodowska Curie actions (grant agreement number 812719.)

Cordes, Patrick

• Correlation of transmission loss of simple representative sidewall to full scale fuselage demonstrator
  P. Joshi, F. Bootsveld, P. Cordes, P. Naujoks and K. Kochan
[Abstract]

Recent developments in advanced material technology such as acoustic metamaterials seem to have potential to replace the traditional glass wool technology for thermal and acoustic insulation in aerospace vehicles. However, due to inherent challenges to derive material properties of metamaterials, small scale measurements to predict vibroacoustic response of material sample are favorable and cost effective. This paper discusses such small scale vibroacoustic measurements to predict transmission loss using p-u probe. A test bench to represent the double wall cavity as seen in a typical aircraft is developed and sound transmission tests are performed using p-u probe inhouse and a p-p probe at acoustic lab of Hamburg University of Applied Sciences. A measurement methodology is being developed to first corelate p-u measurement in alpha chamber and p-p measurement in a full-scale test facility. Subsequently, the goal of this work is to develop correlation between simple transmission loss (or insertion loss) test using p-u probe to full scale A320 fuselage located in acoustic flight lab of ZAL. Furthermore, numerical simulation using finite element method in Actran will be performed to complement the efforts to develop the correlation methodology between small scale and large-scale measurements.

Cretti, Sean - Patrik

• Untersuchung eines neuronenbasierten Vocoders hinsichtlich der Fähigkeit virtuelle Kanäle zu simulieren
  S.P. Cretti, L. Lajmi and K.M. Blum
[Abstract]

Untersuchungen zur Hörwahrnehmung von Cochlea-Implantat (CI)-Trägern werden meist durch subjektive Tests an Patienten durchgeführt. Forschungen in Institutionen, in denen keine Patienten zur Verfügung stehen, greifen meist auf Normalhörende zurück. Dafür müssen die elektrischen Impulse, die von einem CI ausgegeben werden, zu einem Audiosignal synthetisiert werden. Die sinusoidale Synthese ist die am Häufigsten verwendete Methode. Allerdings erzeugt diese Synthese ein zu gutes Audiosignal, weshalb das Hörerlebnis von CI-Trägern und Normalhörenden nur schwer vergleichbar ist. Ergebnisse aus Tests mit Normalhörenden sind somit nur bedingt auf CI-Träger übertragbar. Um diesem Problem entgegen zu wirken, wurde in der Universität Zürich ein neuronenbasierter Vocoder entwickelt. Durch diesen Vocoder werden einige Effekte die im menschlichen Gehör auftreten simuliert. Beispiele hierfür sind die Refraktärzeit der Nervenzellen und das Übersprechen der Impulse auf benachbarte Kanäle. Virtuelle Kanäle werden in Sprachcodierungsstrategien eingesetzt, um die wahrnehmbaren Töne für CI-Träger zu erhöhen. Dafür werden zwei Elektroden gleichzeitig aktiviert, wodurch es zu einer Überlagerung der elektrischen Felder kommt. Dieser Effekt sollte durch den neuronenbasierten Vocoder simuliert werden können. In dieser Arbeit wurde daher der Vocoder hinsichtlich der Simulation virtueller Kanäle untersucht und angepasst.

Czedik-Eysenberg, Isabella

• Das merkwürdige Verhalten von Flötenteiltönen bei der Schallabstrahlung
  C. Reuter, J. Delisle, I. Czedik-Eysenberg, S. Siddiq and M. Eder
[Abstract]

Hintergrund: Flöteninstrumente werden in ihrer Abstrahlcharakteristik meist als Dipolstrahler beschrieben, die am Anblasloch und am jeweils ersten offenen Griffloch abstrahlen (Meyer 2015). Bei mehreren geöffneten Grifflöchern und in höheren Registern ist die Abstrahlung weitaus komplexer (z.B. Coltman 1979; Fletcher et al. 1998). Mit Hilfe von Mikrofonarrays ist es möglich das Abstrahlverhalten von Musikinstrumenten genauer zu beobachten (z.B. Hohl 2009; Grothe, Kob 2013) und auch Einblicke in die Abstrahlung einzelner Teiltöne zu erhalten.

Fragestellung: Lassen sich typische Muster bei der Abstrahlung von Flötenklängen und ihren Teiltönen beobachten?

Methode: Im Reflexionsarmen Raum des Musikwissenschaftlichen Institut der Universität Wien wurden die Klänge von Piccoloflöte, Querflöte, Altflöte, Bassflöte und Traversflöte in jeweils allen erreichbaren Tonhöhen mit einer akustischen Kamera (gfai Mikado) aufgenommen und auf die Abstrahlung ihrer ersten 10 Teiltöne hin analysiert.

Ergebnisse: Während die Abstrahlungsmuster der Teiltöne pro Ton und Instrument sehr individuell ausgeprägt sind, zeigt sich mit ansteigender Teiltonnummer eine immer konzentriertere Abstrahlung am Anblasloch. Darüber hinaus wurden Frequenzbereiche erkennbar, an denen die Teiltöne stets an gleichen Positionen abgestrahlt wurden (z.B. Querflöte: 698-988Hz und 1480-1864Hz). Während der Tagung wird es am Poster die Gelegenheit geben virtuell auf den verschiedenen Flöten zu spielen und die Abstrahlung der einzelnen Teiltöne dabei zu beobachten.

• Zwischen psychoakustischen Ähnlichkeiten und mentalen Konzepten: Ein Experiment zur Gruppierung von Instrumentalklängen
  S. Siddiq, C. Reuter, I. Czedik-Eysenberg and D. Knauf
[Abstract]

Vorangegangene Studien zur Klangfarbenwahrnehmung legen nahe, dass die kategoriale Zuordnung von Musikinstrumentenklängen nicht nur aufgrund von klanglichen Eigenschaften geschieht, sondern auch von weiteren, vermutlich semantischen Vorstellungen, die das Konzept ”Musikinstrument” begleiten (schon Stumpf 1926; Siedenburg et al. 2016; Siddiq et al. 2018). Die vorgestellte Studie geht der Frage nach, inwieweit die Entstehung der perzeptiven Identität von Musikinstrumenten durch psychoakustische Merkmale gebildet bzw. behindert wird. Außerdem wird untersucht, ob die Präzision des Konzepts ”Musikinstrument” von der musikalischen Kompetenz abhängt. In einer Gruppierungsaufgabe sollten 42 Instrumentenklänge von sechs Instrumenten gemäß ihrer Instrumentenzugehörigkeit, allein anhand klanglicher Merkmale gruppiert werden. Davon abgesehen unterlag die Gruppierung keinen Einschränkungen (free sorting task). Anschließend sollten die gebildeten Gruppen benannt werden. Die individuellen Gruppierungsmatrizen wurden einer Clusteranalyse unterzogen um etwaige Ausreißer zu identifizieren und systematische Schichtungen der Stichprobe zu ermitteln (v.a. Musiker/Nichtmusiker). Alle Matrizen wurden anschließend zu einer Gesamtmatrix aggregiert, aus der wahrnehmungsbasierte Cluster ermittelt wurden. Zusammenhänge (Korrelationen) zwischen den Clustern und akustischen Klangmerkmalen wurden untersucht. Die Ergebnisse zeigen eine deutlich bessere Instrumentengruppierung als bei paarweisen Klangvergleichen. Der Schluss liegt nahe, dass Musikinstrumente nicht allein reizbasiert erfasst werden, sondern dass auch mentale Konzepte auf die Klangperzeption rückkoppeln. Der Einfluss musikalischer Bildung war hingegen geringer als erwartet.

Czwielong, Felix

• Sensibilitätsanalyse verschiedener Wärmeübertragerparameter und deren Einfluss auf die Schallabstrahlung von Axialventilatoren
  F. Czwielong and S. Becker
[Abstract]

Axialventilatoren kennzeichnen sich dadurch aus, dass sie im Vergleich zu anderen Turbomaschinen einen hohen Volumenstrom bei einem moderaten Drucksprung erzeugen. Im Bereich der Kühlungs- und Klimatisierungstechnik werden oftmals diese großen Volumenströme benötigt, um die entstandene Prozesswärme aus den Systemen abführen zu können. Damit die Abfuhr der Prozesswäre möglichst effizient durchgeführt werden kann, werden in solchen Systemen Wärmeübertrager saugseitig vom Axialventilator verwendet. Aufgrund dieser Anordnung beeinflusst der Wärmeübertrager die Zuströmung zum Axialventilator. Die Störung des saugseitigen Strömungsfeldes induziert in den meisten Fällen eine erhöhte Schallabstrahlung des Axialventilators. Eine erhöhte Schallabstrahlung führt einerseits zur Beeinträchtigung der Menschen in der Umgebung und stellt anderseits Ventilatorhersteller vor die Problematik die gesetzlichen Schallemissionen einzuhalten. Bisher sind die strömungsakustischen Wechselwirkungen zwischen saugseitigem Wärmeübertrager und Axialventilator noch nicht vollständig verstanden. Im Zuge dieser Sensibilitätsanalyse wurde herausgefunden, welche Parameter des Wärmeübertragers einen wesentlichen Einfluss auf die Schallabstrahlung des Axialventilators ausüben. Dabei wurde der Fokus auf die Wärmeübertragergeometrie und -fläche, die Anzahl der Kühlmittelrohrreihen, die Kühlmittelrohrkonfiguration, den Abstand der Kühllamellen, die Art der Kühllamellen und dem Konturverlauf der Wärmeübertragerhutze gelegt.

• Optimierte Schallreduktion in Axialventilatorsystemen durch mikroperforierte Absorber
  F. Czwielong, S. Floss, M. Kaltenbacher and S. Becker
[Abstract]

Axialventilatoren werden in einer großen Anzahl von Systemen für die Bereitstellung eines hohen Volumenstroms verwendet. So kommen diese Turbomaschinen beispielsweise in der Kühlungs- und Klimatisierungstechnik zum Einsatz. Da sich diese Anlagen oftmals in der Nähe von Personen befinden, werden vor allem die akustischen Emissionen mit einzuhaltenden Grenzwerten belegt. Dies soll vermeiden, dass umgebende Menschen von zu hohen Geräuschkulissen belästigt oder gestört werden. Neben den Schallreduktionsmaßnahmen am Axialventilator, wie zum Beispiel Ventilatorsichelung oder Schaufelblattmodifikationen, können Belüftungsanlagen auch mit passiven Schallabsorbern ausgestattet werden, welche zu einer Verringerung des emittierten Schalldruckpegels führen. Eine solche Maßnahme ist die Verwendung von mikroperforierten Absorbern, welche in das Rohrsystem des Ventilators intrigiert werden. In diesem Anwendungsfall werden die Absorber von dem Fördermedium direkt überströmt. Die Funktionsweise solcher überströmten Absorber in direkter Nähe zu den Ventilatorschaufeln ist noch nicht verstanden und wurde bislang nur geringfügig untersucht. Im Zuge dieser experimentellen Studie wurde die Schallreduktion von kommerziell erwerblichen mikroperforierten Absorber auf den Anwendungsfall von Axialventilatoren optimiert. Dabei wurden verschiedene Parameter wie axiale Position der Absorber, Art des Rückvolumens und Unterteilung des Rückvolumens berücksichtigt. Zudem war eine Variation der Zuströmbedingungen zum Axialventilator Teil der Untersuchungen.

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

 

Daniel, Christian

• Untersuchung des Einflusses von Randbedingungen auf die Vergleichbarkeit von numerischer und experimenteller Modalanalyse
  F. Duvigneau, F. Hähnlein, C. Daniel, P. Schrader, E. Woschke and D. Juhre
[Abstract]

Im Rahmen der Bewertung von Simulationsmodellen kommt der Validierung der dynamischen Systemeigenschaften mittels experimenteller Modalanalyse eine sehr große Bedeutung zu. Zentraler Punkt ist dabei der Abgleich der Eigenfrequenzen und der Eigenformen. Im Gegensatz dazu gestaltet sich eine zuverlässige Bestimmung der Dämpfung meist schwierig. Diese wird signifikant durch die Randbedingungen beeinflusst, die diesbezüglich häufig nur unzureichend charakterisiert sind. Im Rahmen dieses Beitrags wird der Einfluss unterschiedlicher Randbedingungen hinsichtlich der Vergleichbarkeit von numerischer und experimenteller Modalanalyse untersucht. Dafür werden verschiedene Randbedingungen, die aus mechanischer Modellsicht identisch sind, bezüglich der resultierenden Messergebnisse verglichen und hinsichtlich ihrer Eignung für Validierungszwecke bewertet. Als Probekörper dienen eine Rechteckplatte und eine Ölwanne aus Aluminiumguss. Letztere wird auch bezüglich realistischer Montagebedingungen an einem Zylinderkurbelgehäuse untersucht. Für die experimentelle Modalanalyse wird ein Laser-Scanning-Doppler-Vibrometer verwendet. Die numerischen Analysen werden mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) durchgeführt. Es werden mögliche Fehlerquellen und weitere Einflussfaktoren auf das Ergebnis der experimentellen Modalanalyse sowie das Potential einer beliebigen Umlenkung diskutiert. Diese hat das Ziel, optisch nicht direkt zugängliche Oberflächenbereiche mit dem Laserstrahl zu erreichen und erfolgreich vermessen zu können.

David, Marion

• Hörstrom Segregation von Vokalen basierend auf konkurrierenden F0 und Timbre Merkmalen
  V. Kies, M. David and S. Van De Par
[Abstract]

Pitch has been shown to be a key parameter for stream segregation of speech sounds. In a task promoting integration, it has been shown that F0 differences contribute to obligatory stream segregation of vowels. Besides, spectral differences are known to influence stream segregation of frozen noise bursts. The present study assessed stream segregation of naturally uttered vowels when both pitch and spectral differences associated with timbre vary. Sequences of vowels were combined in interleaved sequences that alternated in F0 and timbre. In three tasks, the listeners were asked to report the order of the vowels. At first, no special instruction was given. Then, the listeners’ perception was biased towards segregation based on F0 or based on timbre. Two speakers were used to assess the timbre differences and 7 DF0s were tested. In all the tasks, F0-based segregation increased as the DF0 increased. More interestingly, the timbre-based segregation decreased as DF0 increased. This result indicated that at low DF0, the segregation based on timbre prevailed over the segregation based on F0. At high DF0, F0-segregation prevailed and timbre cues were progressively suppressed. The crossing point, where F0 and timbre differences equally influence the segregation, varied based on the task.

De Leeuw, Dick

• Normgerechte induktive Vollversorgung von Hallen mit variablen Tribünen
  K.-H. Lorenz-Kierakiewitz and D. De Leeuw
[Abstract]

Gemäß DIN 18040-1:2010-10 sind öffentlich zugängliche Gebäude grundsätzlich barraierefrei zu gestalten. Für Menschen mit Beeinträchtigungen des Gehörsinns ist dabei eine gemäß DIN EN IEC 60118-4 geplante und errichtete Induktionsanlage mit einer derartigen Schleifenform, dass der Wirkungsbereich normgerecht versorgt wird, trotz neuer Eintwicklungen noch stets und auf absehbare Zeit das Mittel der Wahl, um das Hören und damit Teilhaben in öffentlich zugänglichen Auditorien zu unterstützen, zumal diese Weise der Unterstützung Schwerhöriger nicht stigmatisierend ist, da keine Geräte ausgegeben werden müssen, anhand derer Schwerhörige als solche erkennbar sind. Dies gilt auch für große Hallen wie z. B. öffentliche Sporthallen, sowohl für die Spielfläche, als auch für etwaige Tribünen. Bei diesen wiederum gibt es neben den baulich fixen auch solche, die je nach Nutzung eingeschoben (Nutzung einer vergrößerten Fläche) oder heausgezogen werden können (für Wettkämpfe etwa). In diesem Beitrag soll veranschaulicht werden, wie es zu bewerkstelligen ist, eine fest verlegbare Schleifenform zu planen, die in der Lage ist, beide Situationen vollflächig normgerecht induktiv zu versorgen, ohne die Notwendigkeit der Anwendung von Schleifenkabeln in den verschiebbaren Abschnitten der Tribüne, was in der Praxis schwierig und störanfällig ist. Wichtigstes Hilfsmittel dabei ist eine Möglichkeit der Simulation der elektromagnetischen Feldstärke von schief im Raum liegenden Empfangsflächen.

Delfs, Jan W.

• Zur Längenskalenanisotropie in der Modellierung des Kopfspaltgeräusches von Axialventilatoren
  L. Liberson, M. Lummer, M. Mößner, N. Reiche, R. Ewert and J.W. Delfs
[Abstract]

Günstige akustische Eigenschaften sind ein entscheidendes Wettbewerbskriterium bei modernen Ventilatoren. Für eine erfolgreiche Auslegung ist die akustische Vorhersagefähigkeit bereits in der Entwurfsphase zwingend erforderlich. An einem Axialventilator verursacht der Kopfspalt zwischen Schaufel und Mantelring eine markante Schallquelle, deren Ausprägung stark von den lokalen Strömungsbedingungen abhängt. Diese wiederum ergeben sich aus der Geometrie der Spaltregion. Die Physik der konvergenten Kopfspaltströmung ist durch eine starke konvektive Beschleunigung der turbulenten Wirbelstrukturen geprägt, die gemäß der ”Rapid Distortion Theory” durch große Werte des verjüngten Scherratentensors charakterisiert ist. Dieser Effekt führt zu einer starken Anisotropie in den Ein- und Zweipunktstatistiken der Wirbelstörungen, welche der maßgeblichen Wirbelschallquelle zugrunde liegen. Diese müssen in einem qualitativen sowie quantitativen spektralen Modell des Kopfspaltgeräusches abgebildet werden. In einer fortlaufenden Untersuchung wird die Schallentstehung und Ausreitung am Kopfspalt mittels Akustischer Störungsgleichungen (APE) und stochastisch generierter Wirbelschallquellen innerhalb einer hybriden aeroakustischen Simulationsmethode berechnet. Dabei kommt der, auf der Discontinuous Galerkin Verfahren basierende, Propagationscode DISCO++ gekoppelt mit der Fast Random Particle Mesh Methode (FRPM) zur instationären, stochastischen Quellgenerierung zum Einsatz. Eine erweiterte Modellierung der anisotropen Wirbelschallquellen wird anhand des ummantelt eingebauten, fünfblättrigen Axialventilators ”USI-7” diskutiert, wobei eine Gegenüberstellung mit experimentell ermittelten Daten sowie quell-isotropen Simulationsergebnissen erfolgt.

• High-fidelity sound propagation methods for evaluating engine tones of a business jet
  M. Mößner, J.W. Delfs and S.-M. Pott-Pollenske
[Abstract]

Fluglärm ist von hoher Bedeutung für die Entwicklung leiser Flugzeuge. So kann eine frühe Vorhersage der erwarteten Schallabstrahlung den Entwicklungsprozess erleichtern. Genaue Lärmberechnungen werden jedoch schnell sehr aufwändig, so dass vorzugsweise auf vereinfachte Methoden zurückgegriffen wird. Oft ist dabei nicht klar, wie stark die Vereinfachungen die Ergebnisse beeinflussen. Der Vergleich mit Messdaten kann helfen, einen Einblick zu bekommen, welcher Simulationsaufwand betrieben werden muss, um realitätsnahe Ergebnisse zu erhalten.

Der Beitrag gibt einen Einblick in die Bemühungen, Überflugsmessdaten eines Businessjets (Gulfstream G550) mit volumenaufgelösten sowie oberflächenbasierenden Simulationsverfahren zu vergleichen. Der Vergleich beschränkt sich dabei auf die vom Triebwerk abgestrahlten Töne. Dabei werden Schwierigkeiten und Lösungsansätze vorgestellt, um die Simulationsverfahren in Zukunft für Flugzeugdesign einsetzen zu können.

• Effect of Porous Materials on the Acoustic Emissions of a Circulation-Control High-Lift Airfoil
  K.-S. Rossignol, L. Rossian, A. Suryadi, M. Herr, R. Ewert and J.W. Delfs
[Abstract]

Mit Reduktion des an Verkehrsflugzeugen durch die Treibwerke erzeugten Geräuschs treten vor allem im Landeanflug andere Schallquellen hervor. Neben der Umströmung des Fahrwerks stellt das Hochauftriebssystem des Flügels eine dominante Quelle dar. Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs ”SFB880 - Grundlagen des Hochauftriebs künftiger Verkehrsflugzeuge” wurden daher experimentelle und numerische Untersuchungen an einem neuartigen Hochauftriebssystem mit aktiver Strömungskontrolle durchgeführt. Dabei wird auf den konventionellen Aufbau aus mehreren Elementen (Vorflügel, Hauptelement und Fowlerklappe) verzichtet. Stattdessen kommen eine spaltlose Droopnose und eine stark ausgeschlagene, spaltlose Klappe an der Hinterkante zum Einsatz. Da die Spalte zwischen den Elementen einer konventionellen Konfiguration starke akustische Quellen darstellen, wird erwartet dass das neue System Vorteile aus aeroakustischer Perspektive bietet.

Die durchgeführten aeroakustischen Analysen zeigen, dass für die Schallabstrahlung nach unten vor allem zwei Quellmechanismen dominant sind. Zum einen kommt es zu starker lokaler Beschleunigung der turbulenten Strömung auf der Saugseite des Profils am Klappenansatz. Zum anderen entsteht Schall aus der Interaktion der turbulenten Grenzschicht mit der Hinterkante der Klappe. Aus vorangegangenen Untersuchungen ist bekannt, dass poröse Materialien zur Reduktion des Hinterkantengeräuschs an einem einfachen Tragflügelprofil genutzt werden können. Die durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass dies auch am Hochauftriebsprofil der Fall ist.

Delisle, Julie

• Das merkwürdige Verhalten von Flötenteiltönen bei der Schallabstrahlung
  C. Reuter, J. Delisle, I. Czedik-Eysenberg, S. Siddiq and M. Eder
[Abstract]

Hintergrund: Flöteninstrumente werden in ihrer Abstrahlcharakteristik meist als Dipolstrahler beschrieben, die am Anblasloch und am jeweils ersten offenen Griffloch abstrahlen (Meyer 2015). Bei mehreren geöffneten Grifflöchern und in höheren Registern ist die Abstrahlung weitaus komplexer (z.B. Coltman 1979; Fletcher et al. 1998). Mit Hilfe von Mikrofonarrays ist es möglich das Abstrahlverhalten von Musikinstrumenten genauer zu beobachten (z.B. Hohl 2009; Grothe, Kob 2013) und auch Einblicke in die Abstrahlung einzelner Teiltöne zu erhalten.

Fragestellung: Lassen sich typische Muster bei der Abstrahlung von Flötenklängen und ihren Teiltönen beobachten?

Methode: Im Reflexionsarmen Raum des Musikwissenschaftlichen Institut der Universität Wien wurden die Klänge von Piccoloflöte, Querflöte, Altflöte, Bassflöte und Traversflöte in jeweils allen erreichbaren Tonhöhen mit einer akustischen Kamera (gfai Mikado) aufgenommen und auf die Abstrahlung ihrer ersten 10 Teiltöne hin analysiert.

Ergebnisse: Während die Abstrahlungsmuster der Teiltöne pro Ton und Instrument sehr individuell ausgeprägt sind, zeigt sich mit ansteigender Teiltonnummer eine immer konzentriertere Abstrahlung am Anblasloch. Darüber hinaus wurden Frequenzbereiche erkennbar, an denen die Teiltöne stets an gleichen Positionen abgestrahlt wurden (z.B. Querflöte: 698-988Hz und 1480-1864Hz). Während der Tagung wird es am Poster die Gelegenheit geben virtuell auf den verschiedenen Flöten zu spielen und die Abstrahlung der einzelnen Teiltöne dabei zu beobachten.

Dernbach, Gabriel

• Acoustic Identification of Flat Spots on Wheels Using Different Machine Learning Techniques
  G. Dernbach, A. Lykartsis, L. Sievers and S. Weinzierl
[Abstract]

Continuous, non-invasive monitoring can free companies from unnecessary routine controls. We consider the case of the acoustic detection of flat spots, a sign of wear on the wheels of rail vehicles. We show that it is possible to detect the resulting acoustic signals in the field by means of audio recordings of passing trains, even with simple microphone techniques. We discuss practical considerations for data set creation and validation and investigate the use of different feature representations such as raw audio data, Mel Frequency Cepstral Coefficients (MFCCs), scatter transformation. Building upon a baseline model with Support Vector Machines (SVM) with MFCCs as input, we develop a semisupervised classifier (Efficient Net with unsupervised pre-training) and compare it to framing the problem as a segmentation task (using the U-Net architecture). Finally, we identify desirable representative invariances and implement the corresponding acoustic transformations. The results show that the detection of flat spots can be performed reliably and robustly even with comparably simple models.

Diemert, Jan

• Messtechnische Charakterisierung und dynamische Simulation von Kunststoffbauteilen
  T. Georgi, J. Troge, B. Kranz and J. Diemert
[Abstract]

Die Betriebsgeräusche von Elektrogeräten und elektrischen Kleinantrieben sind häufig unangenehm und laut. Klassische Maßnahmen für eine verbesserte Akustik sind vor allem aufgrund des eingeschränkten Bauraums oft nicht voll-umfänglich umsetzbar. Bei den meisten dieser Produkte sind zahlreiche Kunststoffbauteile integriert, deren Auslegung und Konstruktion gegenwärtig vor allem auf Funktionalität und Design beruht. Kunststoffe besitzen im Vergleich mit vielen anderen Materialien eine höhere innere Dämpfung und eine geringere dynamische Steifigkeit. Sie bieten daher hohes Potential hinsichtlich der Lärm- und Schwingungsminderung entsprechender Produkte sowie für deren gezielte vibro-akustische Auslegung. Im Rahmen des Fraunhofer-Eigenforschungsprojektes PolymerAkustik der Fraunhofer-Institute IBP, ICT, IWM und IWU werden u.a. verschiedene Kunststoffmaterialien hinsichtlich ihres Dämpfungsverhaltens und ihrer elastischen Materialparameter charakterisiert. Die messtechnischen Untersuchungen erfolgen frequenzabhängig anhand von einfachen Probengeometrien und unter Variation des Feuchtegehalts der jeweiligen Materialien. Die Ergebnisse dienen anschließend als Materialparameter für dynamische Simulationsrechnungen von komplexeren Kunststoffbauteilen. In diesem Beitrag werden der messtechnische Aufbau zur Charakterisierung von Kunststoffmaterialien und die entsprechenden Ergebnisse vorgestellt. Hierbei wird insbesondere der Einfluss des Feuchtegehalts auf die innere Dämpfung betrachtet. Die Ergebnisse der Simulationsrechnungen von Kunststoffbauteilen werden mit Messergebnissen vergleichend gegenübergestellt und bewertet.

Dietrich, Philipp

• Lokalisierung von Schallquellen aus numerischen Daten
  P. Dietrich, M. Dörr and M. Schneider
[Abstract]

Bei der Entwicklung neuer Ventilatoren ist neben den aerodynamischen Eigenschaften das erzeugte Geräusch von großer Bedeutung. Zur Optimierung des emittierten Geräusches spielt das Verständnis der Schallerzeugungsmechanismen als auch die Lokalisierung der Schallquellen eine bedeutende Rolle. Zur Lokalisierung von Schallquellen wird im Experiment häufig ein Mikrophon-Array verwendet. Neben der experimentellen Untersuchung der Akustik von Ventilatoren gewinnen numerische Verfahren (CAA - Computational Aero Acoustics) zunehmend an Bedeutung. Auf Basis der numerischen Daten kann ebenfalls ein Mikrophon-Array erzeugt und mit dem Beamforming-Verfahren Schallquellen lokalisiert werden. Zwar können mit numerischen Verfahren, aufgrund des hohen Rechenaufwands, typischerweise nur sehr kurze Zeitreihen untersucht werden; allerdings haben bestimmte experimentelle Randbedingungen einen untergeordneten bzw. vernachlässigbaren Einfluss. So können beispielsweise sehr große Arrays mit einer Vielzahl an Mikrophonen oder auch mit dem Ventilator mitrotierende Arrays realisiert werden. Dadurch lassen sich unterschiedliche Arrays einfach vergleichen und auch kombinieren. Neben der Anordnung der Mikrophone lassen sich auch die akustisch aktiven Oberflächen beeinflussen. So wurde eine Ventilatorschaufel in mehrere Teilflächen unterteilt und die Spektren sowie das Beamforming-Ergebnis einzeln ausgewertet. Über diese Methode können die Qualität des verwendeten Mikrophon-Arrays getestet und Schallentstehungsmechanismen analysiert werden.

Ding, Yuchen

• Experimental investigation of novel, low-noise turbine blade tip designs
  T. Geyer, D. Moreau, T. Zhang, E. Schneehagen and Y. Ding
[Abstract]

The vortex that is generated at the tip of wind turbine blades is a significant source of flow-induced noise and as such a major limitation to the expansion of wind power. In order to better understand the noise generation at the blade tip, an extensive wind tunnel study was performed on model blades with different tip geometries (for example flat or rounded tips). This was done both for the case of natural transition as well as for a forced transition of the boundary layer. In a second step, additional experiments were performed on a set of novel blade tips, which were modified with either perforations, serrations or side plates. The aim of this project is to empirically determine tip designs that lead to a notable noise reduction while maintaining the aerodynamic performance of an unmodified tip. In addition to acoustic microphone array measurements, hot-wire measurements were conducted to help analysing the effect of the modifcations on the flow field around the blade tips. In the presentation, an overview of the extensive experimental study and the resulting large dataset will be given, with several examples to demonstrate important results. The presentation will be given in German.

Djukic, Mirko

• Zur Tonhöhe als Syntheseparameter für die empfundene Geschwindigkeit bei der aktiven Klanggestaltung im Fahrzeug
  M. Djukic and A. Herweg
[Abstract]

Das Themengebiet ”Active Sound Design” (folgend: ASD) gewinnt in der Fahrzeugentwicklung an stetig wachsender Bedeutung. Gleichermaßen steigen dabei die Anforderungen bei der Gestaltung, Parametrisierung und Applikation synthetischer Geräusche. AVAS (Acoustic Vehicle Alerting System) als ASD-Anwendung ist mittlerweile gesetzlich vorgegeben, sodass synthetische Außengeräusche für elektrifizierte Fahrzeuge Warn- und Hinweisfunktionen erfüllen müssen. Synthetische Geräusche und Klangdefinitionen können zusätzlich die wahrgenommene Produktqualität des Fahrzeugs im Fahrzeuginnenraum verbessern. Insgesamt ergibt sich dadurch großes Potential, die Mensch-Maschine-Kommunikation zu optimieren. Unter Rücksichtnahme psychoakustischer Erkenntnisse kann eine Klanggestaltung unternommen werden, die im Fokus der menschlichen Wahrnehmung und Intuition steht. Modellierung von Empfindungsgrößen kann dabei unterstützen, eine zielorientierte Gestaltung zu unternehmen. In Hinblick auf elektrifizierte Fahrzeuge wurden bereits in der Vergangenheit Untersuchungen durchgeführt, die sich mit der Wechselwirkung der Tonhöhe von verschiedenen Signalformen und der empfundenen Geschwindigkeit auseinandergesetzt haben. Unter Laborbedingungen zeigten sich signifikante Zusammenhänge für den benötigten Grad der Tonhöhenänderung für verschiedene Signalarten und Grundtonhöhen in Abhängigkeit verschiedener Geschwindigkeiten. Dieser Untersuchungsgegenstand wurde in weiteren Studien verfolgt. Dabei wurde ein aktives Versuchsdesign umgesetzt, indem Versuchspersonen die empfundene Geschwindigkeitszunahme und -Abnahme interaktiv steuern und dabei die passende Tonhöhe einstellen und beurteilen können. Im Rahmen des Beitrags erfolgt eine Einordnung der Themenstellung, sowie die Vorstellung aktueller Ergebnisse und Erkenntnisse.

Doclo, Simon

• Localization Performance in the Absence of Visual Cues for Binaural Renderings generated with a Virtual Artificial Head
  M. Fallahi, M. Hansen, S. Van De Par, S. Doclo, D. Püschel and M. Blau
[Abstract]

The ability to quickly and reliably detect sources in realistic environments is believed to play a key role in many applications of interactive virtual environments, e.g. in the psychotherapy of social anxiety. One way of creating convincing virtual acoustic environments is to record actual scenes using the Virtual Artificial Head (VAH) technology [Rasumow et al. JAES 2017]. Previously, the VAH was evaluated as perceptually convincing in a dynamic (head-tracked) binaural scenario and in direct comparison to the real sound source in the room with respect to different aspects including the source position [Fallahi et al. ICA 2019]. Since the listeners were able to see the sound source in those experiments, the presence of visual cues could have promoted the localization ratings. In the present study, the VAH was evaluated in a subjective listening test in which the subjects had to localize actual (loudspeaker) and virtual sources, without supplying them with any visual information about the source position. The virtual sources were dynamically rendered using the VAH technology with individual and KEMAR HRTFs in the same way as the previous experiment. The listening test results allowed to evaluate the impact of missing visual cues on localization accuracy.

Döbler, Dirk

• Akustische Verfahren zur Ermittlung der Dichtheit an Gebäuden
  N. Bader, P. Holstein, H.-J. Münch, S. Moeck, D. Döbler and A. Jahnke
[Abstract]

Die bauliche Dichtheit von Fenstern, Türen, Dachbereichen, Luken, Kabeldurchführungen u. ä. kann mit akustischen Verfahren geprüft werden. Die Prüfbarkeit hängt dabei vom Verhältnis der konstruktiven Gegebenheiten und der Schallfeldeigenschaften ab. In vielen praktischen Anwendungen müssen geschlossene Volumina für die Dichtheitsprüfung vorliegen, um den erforderlichen Überdruck für die Prüfung entsprechender Räume, Gehäuse oder geschlossener Bauteile zu gewährleisten. Bei der im Beitrag dargestellten akustischen Methode ist dies nicht notwendig. Die zu prüfenden Flächen werden beschallt. Je nach Prüfsituation werden dabei verschiedene Wellenlängen und unterschiedlich komplexe Technik eingesetzt. Im Beitrag werden etablierte Ultraschallverfahren und die Anwendungsmöglichkeiten von akustischen Kameras verglichen. Demonstriert wird dies an einem denkmalgeschützten Gebäude im Kontext der Vermeidung von Wärmeverlusten.

• Schallfeldextrapolation mit Mikrofonarrays
  V. Becker, C. Puhle and D. Döbler
[Abstract]

Für die Ortung von Schallquellen und die Bestimmung von deren Quellpegeln mittels Beamforming oder Nahfeldholografie ist der Einsatz von Mikrofonarrays seit vielen Jahren Stand der Technik. Typischerweise befindet sich hier das Untersuchungsobjekt vor einem Mikrofonarray und das gemessene Schallfeld wird auf das Objekt zurückgerechnet. Für einige Anwendungen ist aber auch die Entwicklung und Ausbreitung des Schallfeldes hinter dem Array von Interesse. In einem Artikel von Puhle zur Internoise 2019 wurden hierzu theoretische Grundlagen und Methoden in Form des Algorithmus ”Spherical Integration Farfield Acoustic Holographie) (SIFAH) vorgestellt. In diesem Beitrag stellen wir erste Messungen mit einem sowohl für Beamforming als auch für SIFAH optimierten Mikrofonarray vor. Schallquellen an unterschiedlichen Positionen vor dem Array wurden aufgenommen, das Schallfeld hinter dem Array extrapoliert und mit Messungen realer, dort an verschiedenen Positionen aufgestellten Mikrofonen verglichen. Der Einfluss und die Behandlung von Bodenreflexionen werden diskutiert sowie die erreichte Genauigkeit anhand von Pegelverläufen dargestellt.

Döring, Jakob

• A Study of Feature Selection Algorithms for the Detection of Gear Damage in Vibration Data
  A. Beering, J. Döring and K.-L. Krieger
[Abstract]

Nowadays, classification algorithms are used in a variety of areas, for example in the field of condition monitoring to detect machine damage. In this context, features are often extracted from measurement data in order to use them for classification. Due to increasing amounts of data and large feature sets, the resulting computational cost is tremendous and usually cannot be handled by low-cost embedded hardware. To reduce this, algorithms for feature selection can be used. These algorithms reduce the number of features and thus the computing effort significantly. In addition, due to the curse of dimensionality, it is possible to achieve better classification performance by reducing the number of features. In this paper, a study of feature selection algorithms for vibration data of damaged gears is carried out. For this purpose, labelled data for the feature selection is produced in a laboratory setup using a piezoelectric vibration transducer. Based on the data set, feature selection methods like sequential forward selection (SFS), sequential forward float selection (SFFS), sequential backward selection (SBS) and sequential backward floating selection (SBFS) are compared. The feature selection algorithms reduce the number of features with at least the same classifier performance.

Dörr, Marius

• Lokalisierung von Schallquellen aus numerischen Daten
  P. Dietrich, M. Dörr and M. Schneider
[Abstract]

Bei der Entwicklung neuer Ventilatoren ist neben den aerodynamischen Eigenschaften das erzeugte Geräusch von großer Bedeutung. Zur Optimierung des emittierten Geräusches spielt das Verständnis der Schallerzeugungsmechanismen als auch die Lokalisierung der Schallquellen eine bedeutende Rolle. Zur Lokalisierung von Schallquellen wird im Experiment häufig ein Mikrophon-Array verwendet. Neben der experimentellen Untersuchung der Akustik von Ventilatoren gewinnen numerische Verfahren (CAA - Computational Aero Acoustics) zunehmend an Bedeutung. Auf Basis der numerischen Daten kann ebenfalls ein Mikrophon-Array erzeugt und mit dem Beamforming-Verfahren Schallquellen lokalisiert werden. Zwar können mit numerischen Verfahren, aufgrund des hohen Rechenaufwands, typischerweise nur sehr kurze Zeitreihen untersucht werden; allerdings haben bestimmte experimentelle Randbedingungen einen untergeordneten bzw. vernachlässigbaren Einfluss. So können beispielsweise sehr große Arrays mit einer Vielzahl an Mikrophonen oder auch mit dem Ventilator mitrotierende Arrays realisiert werden. Dadurch lassen sich unterschiedliche Arrays einfach vergleichen und auch kombinieren. Neben der Anordnung der Mikrophone lassen sich auch die akustisch aktiven Oberflächen beeinflussen. So wurde eine Ventilatorschaufel in mehrere Teilflächen unterteilt und die Spektren sowie das Beamforming-Ergebnis einzeln ausgewertet. Über diese Methode können die Qualität des verwendeten Mikrophon-Arrays getestet und Schallentstehungsmechanismen analysiert werden.

Doleschal, Florian

• Dröhnen im Fahrzeuginneren
  F. Doleschal, G.T. Badel and J. Verhey
[Abstract]

Zur perzeptiven Charakterisierung von Fahrzeuginnengeräuschen müssen mehrere Empfindungsgrößen herangezogen werden. Der vorliegende Beitrag betrachtet die Empfindungsgröße ”Dröhnen”. Hierzu wurden den Versuchspersonen im Fahrzeuginnenraum aufgenommene Geräusche dargeboten, die diese sowohl kategorial, als auch im vollständigen Paarvergleich bewerten sollten. Da sich in der Praxis häufig große Diskrepanzen zwischen den Bewertungen von Experten und Nichtexperten, als auch zwischen den einzelnen Versuchspersonen ergeben, ist ein übereinstimmendes Verständnis der zu bewertenden Größe erforderlich. Hierzu wurde einer Nichtexpertengruppe vor Versuchsbeginn ein synthetisches Einführungsgeräusch präsentiert. Die Versuchsergebnisse zeigen, dass zwischen den Ergebnissen der Kategorialskalierung und des Paarvergleichs eine hohe Übereinstimmung vorliegt, d.h., dass die Versuchspersonen konsistent bei dieser Empfindungsgröße geantwortet haben. Ein Vergleich mit der Bewertung der Geräusche durch eine Expertengruppe zeigt darüber hinaus eine hohe Übereinstimmung der Bewertung dieser beiden Versuchspersonengruppen. Dieses Ergebnis deutet darauf hin, dass das hier gewählte Versuchsdesign zu einem gemeinsamen Verständnis von Experten und Nichtexperten bezüglich der Empfindungsgröße Dröhnen geführt hat.

• Spektro-temporale Geräuschmanipulationen als Grundlage zur Erforschung der Empfindungsgröße Wummern
  G.T. Badel, F. Doleschal and J. Verhey
[Abstract]

Die Empfindungsgröße Wummern kann in bestimmten Fahrsituationen im Innenraum eines Fahrzeuges auftreten. Um eine detaillierte Charakterisierung dieser Empfindungsgröße zu erreichen, sind Hörversuche mit einer hohen Anzahl an Stimuli unerlässlich. Zudem sollte der Stimuluskorpus so gewählt werden, dass ein möglichst großer Dynamikbereich für die Empfindungsgröße gewährleistet ist. In diesem Projekt wurden daher reale Fahrzeuginnengeräusche mithilfe spektro-temporaler Manipulationen verändert. Die Signale wurden von Nichtexperten in Hörversuchen bezüglich der Empfindungsgröße Wummern bewertet. Daneben wurden im Experiment auch Daten zur Angenehmheit der Signale erhoben. Die Ergebnisse erlauben Rückschlüsse auf die Gewichtung einzelner Frequenzbänder, sowie auf den Einfluss der Modulationsfrequenzen auf die Empfindung Wummern. Sie sollen als Grundlage für eine zukünftige modellhafte Beschreibung dieser Empfindungsgröße dienen. Zudem erlaubt dieser Beitrag eine Aussage über den Zusammenhang zwischen der Stärke des Wummerns und der Angenehmheit des Signals.

• Benchmark-Analyse verschiedener Tonhaltigkeitsmodelle anhand von Luftschallmessungen an aktuellen Fahrzeug-Elektromotoren
  S. Schneider, F. Doleschal, J. Hots, A. Oetjen, H. Rottengruber and J. Verhey
[Abstract]

Der akustische Qualitätseindruck eines Fahrzeugantriebstrangs wird beim Kauf eines Pkw stetig relevanter. Dabei nimmt die wahrgenommene Geräuschqualität des Motoraggregates eine Schlüsselrolle ein. Doch nicht nur der Verbrennungsmotor besitzt eine eigene Charakteristik seiner Haupt- und Nebengeräusche, sondern ebenfalls der immer häufiger thematisierte Elektromotor. Gerade mit der weiter voranschreitenden Elektrifizierung der Fahrzeugantriebe wird die Geräuschabstrahlcharakteristik jener Antriebskonfigurationen ebenfalls immer wichtiger. Um die Angenehmheit von Geräuschen zu bewerten, werden psychoakustische Größen verwendet. Sind es bei der Bewertung von Verbrennungsmotoren noch vor allem die Kenngrößen Impulshaftigkeit, Rauigkeit oder Schärfe, so ist die relevante Größe bei der Geräuschbewertung von Elektromotoren die Tonhaltigkeit. Hierbei gibt es neben der DIN-normierten Tonhaltigkeit verschiedene Modellansätze zur Beschreibung dieser Kenngröße. Eine Benchmark-Analyse dieser Modelle mit Messdaten aktueller Elektromotoren wäre hinsichtlich der Untersuchung der Vor- und Nachteile der einzelnen Modelle äußerst hilfreich für die weitere Entwicklung akustisch optimierter Elektromotoraggregate. Außerdem kann dadurch abgeschätzt werden, welche Tonhaltigkeitsmodelle am besten geeignet sind, um eine Aussage über die Geräuschqualität im Fahrzeuginnenraum zu tätigen. Die Untersuchungen beinhalten stationäre Motorbetriebspunkte sowie transientes Betriebsverhalten in einem akustisch relevanten Drehzahl-Last- Bereich für eine umfassende Analyse aller verfügbaren Modelle.

Doma, Shaima'A

• Effect of subject misalignment during HRTF measurements on spatial acoustic resonances
  S. Doma and J. Fels
[Abstract]

Acoustical measurement setups for head-related transfer functions (HRTFs) are often evaluated by means of artificial heads or simple spherical shapes. Previously performed measurements or simulations on these geometrical objects, as well as the known analytical solution in case of the sphere, can be used for comparison, allowing the use of multiple distance metrics in the time, frequency and spatial domain. A new measurement object is analyzed, consisting of a sphere with cylindrical cavity resonator extensions. In contrast to the complex spectral and spatial variations in HRTFs, as well as to the comparatively flat spherical transfer functions (STFs), the newly designed shapes produce defined spectral features, that can be more easily traced over space. This promises better insight into the preservation of specific resonances by the HRTF measurement system and allows an investigation into the underlying distortion mechanisms, e.g. due to the subject’s misalignment with the target position, i.e. the center of the measurement setup.

Domke, Matthias

• Der Klang alter Zweitakt-Motorräder - Teil 1
  U. Wagner, M. Domke, P. Holstein, J. Kleemann and J. Neugärtner
[Abstract]

Die DAGA wird 50 Jahre alt. Wir wollen altersmäßig nicht nachstehen und etwas noch älteres zum Klingen bringen. Die Motorräder, die uns akustisch interessiert haben und deren Klang unverwechselbar ist, sind zum Teil älter als die Autoren selbst. Der Beitrag ist nicht rein wissenschaftlich ausgelegt sondern dient auch dazu, den Klang alter Technik geeignet zu beschreiben und zu ”konservieren”. Da die Messungen im Standbetrieb durchgeführt wurden, haben wir uns auf Klangprobleme an den Auspuffanlagen von 2-Takt-Oldtimern konzentriert.

Drechsler, Andreas

• Untersuchungen zur Schallleistung und -dämmung eines dezentralen Lüftungsgerätes
  A. Ruff, A. Drechsler and B. Zeitler
[Abstract]

Bei Gebäudesanierungen und auch Neubauten werden sehr häufig dezentrale Lüftungsgeräte zur Sicherstellung eines ausreichenden Luftwechsels in die Außenfassade eingebaut. Aufgrund der Durchdringung der Gebäudehülle kann dabei die Schalldämmung der Fassade deutlich vermindert werden. Neben dem Einfluss auf die Schalldämmung gibt es aber noch eine weitere wichtige Fragestellung: wie viel Schallleistung wird vom Gerät bei einem gewünschten oder notwendigen Luftdurchsatz in den Innenraum, z.B. ein Schlafzimmer, abgestrahlt. Im Rahmen eines Forschungsprojektes wurde in zwei verschiedenen Prüfständen die Schallleistung und die Schalldämmung eines dezentralen Lüftungsgerätes mit mehreren Leistungsstufen messtechnisch untersucht und der Einbau variiert. Aus den Messergebnissen sollen neue Ansätze zur schalltechnischen Optimierung des Lüftungsgerätes abgeleitet und, soweit konstruktiv umsetzbar, messtechnisch überprüft werden. Im Beitrag werden die bisherigen Ergebnisse vorgestellt und diskutiert.

• Würde als zentrale Kategorie zur Ableitung von Lärmschutzzielen
  H.-M. Fischer and A. Drechsler
[Abstract]

Ausgehend von dem Beitrag ”Schallschutz und Menschenbild” auf der DAGA 2019 in Rostock, wird der Versuch gewagt, das dort vorgeschlagene methodische Vorgehen zu vertiefen und zu verfeinern. Die Würde des Menschen dient dabei als zentrale Kategorie zur Ableitung von Lärmschutzzielen.

Zunächst soll die Würde im Kontext der Akustik und des Lärmschutzes genauer betrachtet werden. In einem weiteren Schritt wird untersucht, inwieweit in gängigen akustischen Richtlinien die Würde des Menschen Berücksichtigung findet. Abschließend wird versucht Vorschläge zu machen, wie Würde als zentrale Kategorie für die Formulierung von Anforderungen an den Lärmschutz stärker verankert werden kann.

Dreier, Christian

• Auralization of Aircraft Noise by Means of Numerical and Analytical Description of Partial Sound Sources
  C. Dreier and M. Vorländer
[Abstract]

In order to optimize concept studies of aircraft already in the development phase not only with regard to their expected loudness, but also with regard to their acoustic quality, auralization can be a suitable approach. Various concepts for the auralization of aircraft noise exist: In addition to the resynthesis of microphone recordings, analytical and numerical calculations can form the basis of the modeling of partial sound sources. Basically, there are compromises regarding the flexibility of auralisation of different scenarios and complexity of data preparation in advance. The talk shows how suitable source descriptions and their emission behavior can be extracted from numerical simulations and how their results compare to classical analytical ones from the literature. In addition, an overview on various implementation methods is given, their advantages and disadvantages discussed and system applications based on current projects presented.

Drossel, Welf-Guntram

• Bestimmung des dynamischen Übertragungsverhaltens von Elastomerlagern im Frequenzbereich von 2 kHz bis 10 kHz
  J. Troge, W.-G. Drossel, M. Burkhardt, E. Hensel and M. Gnauck
[Abstract]

Die voranschreitende Ablösung klassischer Verbrennungsmotoren durch alternative Antriebskonzepte im Automobilbau wie z.B. Elektroantrieb oder Hybridantrieb hat eine andere akustische Wahrnehmung zur Folge. Elektrische Fahrantriebe zeigen oft sehr hochfrequente Geräuschanteile im Vergleich zum Verbrennungsmotor, die meist einen sehr tonalen Charakter haben und deshalb selbst bei geringen Schalldruckpegeln sehr gut wahrnehmbar sind. Für die akustische Optimierung von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren hat sich die Transferpfadanalyse (TPA) in der Automobilindustrie etabliert. In einem durch die Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen (FVV) finanzierten Forschungsprojekt soll die Eignung der TPA für Fahrzeuge mit Elektromotoren untersucht werden. Damit verbunden sind insbesondere Herausforderungen hinsichtlich des relevanten Frequenzbereichs bei Elektromotoren von f > 5 kHz. Für die Beschreibung von Transferpfaden von elektrischen Antrieben im Fahrzeug ist die Kenntnis des dynamischen Übertragungsverhaltens der verwendeten Elastomerlager von großem Interesse. Aktuelle Lagerprüfstände können bauartbedingt nur einen Frequenzbereich bis maximal 3 kHz abdecken. Dieser Beitrag beschäftigt sich daher mit der Entwicklung eines Prüfverfahrens zur Bestimmung der dynamischen Steifigkeit von Elastomerlagern unter statischer Vorlast im Frequenzbereich von ca. 2-10 kHz. Aufgrund des hohen Frequenzbereichs ergeben sich besondere Anforderungen an die Konstruktion, die überkritische Entkopplung des Prüfaufbaus sowie den dynamischen Anregungsmechanismus. Mit Hilfe des Prüfaufbaus ist es möglich, die vollständige Steifigkeitsmatrix eines Elastomerlagers in Achsenrichtung zu bestimmen.

• Messdatenbasierte Charakterisierung von Körperschallquellen in sechs Freiheitsgraden unter „blocked force“- Randbedingungen
  M. Burkhardt, E. Hensel and W.-G. Drossel
[Abstract]

Für alle Methoden der Transferpfadanalyse (TPA) ist eine Beschreibung des Quelltherms unabdingbar. Die Möglichkeiten der Quellcharakterisierung sind genauso verschieden wie die anwendbaren Verfahren. Für die klassischen Methoden wird die Quelle im Einbauzustand mit Rückwirkung der Fahrzeugstruktur betrachtet, während für die komponentenbasierte TPA die Quelle rückwirkungsfrei von der angekoppelten Struktur beschrieben wird. Neben der TPA wird die Quellcharakterisierung auch im Produktentwicklungsprozess zur Bewertung des aktuellen Baustandes, zum Variantenvergleich oder zur Komponentenfreigabe eingesetzt. Auch in diesen Fällen soll die Quelle rückwirkungsfrei vom Prüfaufbau charakterisiert werden. Die Einhaltung der notwendigen Randbedingungen zur Messung freier Schwingschnellen ist bei den meisten Komponenten praktisch nicht möglich. Basierend auf bisherigen Erfahrungen hat sich in vielen Bereichen eine direkte Kraftmessung zur Quellcharakterisierung etabliert. Die Realisierung eines rückwirkungsfreien Prüfaufbaus zur Messung dynamischer Kräfte birgt jedoch ebenfalls einige Herausforderungen. Im Beitrag wird ein Aufbau vorgestellt, mit dem eine direkte Kraftmessung an einem Punkt in sechs Freiheitsgraden durchgeführt werden kann. Es wird auf die notwendigen Randbedingungen zur Annäherung an die idealisierte ”blocked force”-Annahme eingegangen und die am Prüfaufbau vorzutreffenden Randbedingungen messtechnisch nachgewiesen. Mit den charakterisierten sechs Freiheitsgraden (drei Kräfte und drei Momente) wird die strukturdynamische Antwort an einem Referenzpunkt berechnet und mit Betriebsmessungen gegenübergestellt.

Du, Bokai

• Design and directivity measurement of variable-directivity loudspeaker
  B. Du, G. Behler, M. Kohnen, M. Vorländer and X. Zeng
[Abstract]

Sound field reproduction is usually conducted by omnidirectional or fixed directivity loudspeaker arrays. Preceeding investigations show that better reproduction performance can be achieved in the listening area when variable-directivity loudspeakers are used, while at the same time the sound field outside of the array can be controlled. Therefore, this study presents the design of a variable directivity loudspeaker using a combination of a monopole and a dipole. Directivities of the dipole part, monopole part and the whole loudspeaker are measured independently in a hemi-anechoic room using a turntable. Directivity control settings were measured and compared against theoretical expectations. Furthermore, the performance of a 32 loudspeaker array is evaluated.

Duvigneau, Fabian

• Untersuchung des Einflusses von Randbedingungen auf die Vergleichbarkeit von numerischer und experimenteller Modalanalyse
  F. Duvigneau, F. Hähnlein, C. Daniel, P. Schrader, E. Woschke and D. Juhre
[Abstract]

Im Rahmen der Bewertung von Simulationsmodellen kommt der Validierung der dynamischen Systemeigenschaften mittels experimenteller Modalanalyse eine sehr große Bedeutung zu. Zentraler Punkt ist dabei der Abgleich der Eigenfrequenzen und der Eigenformen. Im Gegensatz dazu gestaltet sich eine zuverlässige Bestimmung der Dämpfung meist schwierig. Diese wird signifikant durch die Randbedingungen beeinflusst, die diesbezüglich häufig nur unzureichend charakterisiert sind. Im Rahmen dieses Beitrags wird der Einfluss unterschiedlicher Randbedingungen hinsichtlich der Vergleichbarkeit von numerischer und experimenteller Modalanalyse untersucht. Dafür werden verschiedene Randbedingungen, die aus mechanischer Modellsicht identisch sind, bezüglich der resultierenden Messergebnisse verglichen und hinsichtlich ihrer Eignung für Validierungszwecke bewertet. Als Probekörper dienen eine Rechteckplatte und eine Ölwanne aus Aluminiumguss. Letztere wird auch bezüglich realistischer Montagebedingungen an einem Zylinderkurbelgehäuse untersucht. Für die experimentelle Modalanalyse wird ein Laser-Scanning-Doppler-Vibrometer verwendet. Die numerischen Analysen werden mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) durchgeführt. Es werden mögliche Fehlerquellen und weitere Einflussfaktoren auf das Ergebnis der experimentellen Modalanalyse sowie das Potential einer beliebigen Umlenkung diskutiert. Diese hat das Ziel, optisch nicht direkt zugängliche Oberflächenbereiche mit dem Laserstrahl zu erreichen und erfolgreich vermessen zu können.

• Strukturberuhigung eines spiralförmigen Akustischen Schwarzen Lochs (ASL)
  P. Schrader, C. Heinrichs, F. Duvigneau and H. Rottengruber
[Abstract]

Neben akustischen Metamaterialien gehören Akustische Schwarze Löcher (ASL) zu denjenigen passiv wirkenden Strukturen, bei denen eine Verminderung der hörakustisch relevanten Schwingungen eines Bauteils durch Strukturschwächung erzielt werden kann. Anders als die meisten Metamaterialien, deren Wirkung sich auf eingegrenzte Frequenzbänder beschränkt, entfalten ASL ihre Wirkung oberhalb einer Grenzfrequenz, welche hauptsächlich von der Länge des ASL-Profils abhängt. Dies zeigt die Theorie der ASL und die bisher publizierte Literatur zu dem Thema. Vor diesem Hintergrund wird in diesem Beitrag ein bereits bei tiefen Frequenzen wirksames spiralförmiges ASL mit einer Profillänge von über einem Meter und mit minimaler Steigung quadratisch abfallender Profildicke entworfen. Darüber hinaus wird dessen Wirkung mit Hilfe der Finiten Elemente Methode (FEM) prädiktiert und die Effekte von Modifikationen im entscheidenden Bereich minimaler Profildicke untersucht. Das entworfene ASL wird im additiven Fertigungsverfahren hergestellt und mittels Laser-Doppler-Vibrometrie hinsichtlich seiner Mobilität experimentell untersucht, wobei eine einfache Spirale aus identischem Material, gleicher Masse und gleicher Länge, aber ohne ASL-Geometrie als Referenz dient. Die essentielle, dissipativ wirkende Schicht am möglichst dünn gestalteten Profilende wird im Rahmen einer vergleichenden Studie variiert. Schließlich wird die Wirkung der optimierten ASL - Spirale auf die Strukturschwingung und Schallabstrahlung einer Motorölwanne untersucht und damit das akustische Potential gezeigt.

• Design of test specimen for wind turbines to evaluate passive vibration reduction concepts based on granular materials
  B.B. Prasad, F. Duvigneau, D. Juhre and E. Woschke
[Abstract]

Mit zunehmendem Fokus auf CO2-neutrale Energieerzeugung bieten Windkraftanlagen eine effektive Möglichkeit, emissionsfrei Strom zu produzieren. Die Schallemissionen stellen eines der Haupthindernisse für den weiteren Ausbau von Onshore-Windenergieanlagen dar. Eine mögliche Quelle stellt der Generator dar, weil sich Vibrationen aus dem Generator über die Generatorstruktur in die gesamte Windenergieanlage ausbreiten können und schließlich als Schall abgestrahlt werden. Im vorliegenden Beitrag wird ein Konzept zur passiven Schwingungsdämpfung vorgestellt, das im Wesentlichen die hohe innere Reibung granularer Medien als Dissipationsquelle ausnutzt. Zur Demonstration werden unterschiedliche granulare Materialien untersucht. Die hohe Wirksamkeit der granularen Medien wird experimentell mit Hilfe von Schwingungsmessungen der abstrahlenden Oberflächen nachgewiesen. Für die experimentelle Schwingungsanalyse der partikelgefüllten sowie der ungefüllten Probekörper wird ein Laser-Scanning-Doppler-Vibrometer verwendet. Die Entwicklung der dazu erforderlichen Probekörper wird durch Simulationen auf Basis der Finite-Elemente-Methode unterstützt, um unterschiedliche Designvarianten vorab bewerten zu können. Ziel ist es, Probekörper für den Laborbetrieb zu entwerfen, die eine reale Windenergieanlage bzw. deren Komponenten in ihren wesentlichen vibroakustischen Eigenschaften möglichst gut widerspiegeln. Mit Hilfe dieser Probekörper soll im weiteren Projektverlauf ein Vergleich der berechneten und gemessenen Oberflächenschwingungen mit und ohne Füllung durchgeführt werden. Das schlussendliche Ziel ist es, die Konzepte auf reale Windenergieanlagen zu übertragen und hinsichtlich einer möglichen Industrialisierbarkeit zu bewerten.

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

 

Ebner, Andrea

• Was haben das Ingenieurwesen und die Philosophie gemeinsam?
  A. Ebner, D. Podszuweit and M. Gatt
[Abstract]

Seit dem zunehmenden Einsatz von sogenannter Künstlicher Intelligenz haben philosophische Themen wie die Ethik und die Suche nach dem, was den Menschen als Mensch ausmacht (Sprachassistenten, humanoide Roboter, uvm.), wieder einen Aufschwung erfahren. Doch warum und wofür muss ich mich heutzutage immer noch rechtfertigen, wenn ich mich als Studentin der Elektrotechnik mit philosophischen Fragestellungen auseinandersetze?

Vor über hundert Jahren waren Ingenieure und Naturwissenschaftler noch gleichzeitig als Philosophen anerkannt. Wittgenstein etwa war als Flugzeugingenieur tätig und machte sich zusätzlich einen Namen als bedeutender Sprachphilosoph. In der Tradition bezeichnete man sogar Künstler, Philosophen und Ingenieure allesamt als Universalgelehrte, wie Leonardo da Vinci und Leibniz.

Woher also kommt die Distanzierung der Disziplinen? Wie sehen die inhaltlichen Gemeinsamkeiten aus? Weshalb sollte man sich über die abstrakt erscheinenden Gedankengänge der Philosophie auch als Nicht-Philosoph den Kopf zerbrechen?

Nach einer kurzen historischen Analyse über die Gründe des schlechten Images der Philosophie wird der Vortrag einen Überblick über verschiedene, ”klassisch” philosophische Ansätze wie beispielsweise Metaphysik, Logik und Sprachphilosophie geben. Weiterhin werden Gemeinsamkeiten und Unterschiede in den Herangehensweisen der Philosophie und des Ingenieurwesens betrachtet. Abschließend wird der Zusammenhang und die Einsetzbarkeit von Methoden und Denkansätzen aus der Philosophie auf das Ingenieurwesen (und die Akustik im Besonderen) diskutiert.

Eckert, Lucas

• Schallimmissionsprognose bei tieffrequenten Geräuschen
  C. Fritzsche, L. Eckert, C. Schulze and J. Hübelt
[Abstract]

Das Sächsische Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie hat eine Untersuchung beauftragt mit dem Ziel, ein Verfahren für die Ermittlung der höchstzulässigen tieffrequenten Schallemissionen einer Anlage zu finden, für welche die Einhaltung der Anhaltswerte gemäß Beiblatt 1 zu DIN 45680:1997-03 mit angemessener Sicherheit zu erwarten ist. Bislang gibt es kein genormtes Prognoseverfahren für tieffrequente Schallimmissionen, da diese gemäß DIN 45680 innerhalb von geschlossenen Räumen zu beurteilen sind und genormte Verfahren für die Schallimmissionsprognose die Schallimmissionen nur außen prognostizieren. Das Konzept der Untersuchung besteht darin, aus Messungen der Schallpegeldifferenzen zwischen außen und innen für repräsentative Räume Mittelwerte und Standardabweichungen der Pegeldifferenzen für tiefe Frequenzen zu gewinnen und daraus ein Prognoseverfahren abzuleiten. Konzept und Ergebnisse werden vorgestellt.

Eden, Wolfgang

• Erhöhung des E-Moduls und damit der Schalldämmung von KS-Mauerwerk durch Optimierung von Zuschlagsstoffen und des Herstellungsprozesses
  M. Schneider, B. Zeitler, M. Schäfers, W. Eden and W. Grethe
[Abstract]

Die Schalldämmung von Mauerwerk wird in aller Regel aus der flächenbezogenen Masse des Bauteils berechnet. Allerdings zeigen sich aufgrund des Steinmaterials auch Unterschiede in der Schalldämmung bei gleicher flächenbezogener Masse. So sind in DIN 4109-32 für unterschiedliche Materialien (Kalksandstein, Leichtbeton, Porenbeton) unterschiedliche Massekurven festgelegt. Hintergrund hierfür ist die Abhängigkeit des Schalldämm-Maßes von der Biegesteifigkeit des Bauteils, die wiederum auch von der Materialeigenschaft E-Modul beeinflusst wird. In einem von der Forschungsvereinigung Kalk-Sand e. V. initiierten Forschungsvorhaben wird daran gearbeitet, durch die Wahl entsprechender Zuschlagsstoffe und deren Korngrößenverteilung sowie die Optimierung der Herstellparameter bei gleichbleibender Rohdichte einen möglichst hohen E-Modul des Steinmaterials zu erzielen. Im ersten Teil des Forschungsvorhabens wurden im Labor Proben hergestellt, an denen der E-Modul mittels akustischer Prüfung ermittelt wurde. Mit den daraus gewonnenen Erkenntnissen wurden dann in einem zweiten Schritt in verschiedenen Kalksandsteinwerken optimierte Steine hergestellt, deren Schalldämm-Maß im Wandprüfstand ermittelt wurde. Über die Durchführung und erste Ergebnisse dieser Untersuchungen wird berichtet.

Eder, Daniel

• Ultraschallbasierte Messung und tomographische Rekonstruktion von Temperaturverteilungen
  M. Schwarz, M. Reisinger, D. Eder and B.G. Zagar
[Abstract]

Dieser Beitrag behandelt die hochgenaue Temperaturmessung mittels Ultraschall sowie Möglichkeiten zur tomographischen Rekonstruktion von Temperaturverteilungen bei Messungen entlang mehrerer Messstrecken. Da die Schallgeschwindigkeit eines Mediums von seiner Temperatur abhängt, kann die Temperatur bei bekannter Länge des Ausbreitungswegs aus der Laufzeit von Ultraschallpulsen bestimmt werden. Der Zusammenhang zwischen Schallgeschwindigkeit und Temperatur ist beispielsweise für Wasser nichtlinear, es existieren allerdings verschiedene empirische Zusammenhänge für relevante Temperaturbereiche. Durch hochaufgelöste Messung der Laufzeit mit einer Standardabweichung von weniger als 500 ps ist es somit möglich, die mittlere Schallgeschwindigkeit entlang des Ausbreitungspfads und daraus die Temperatur mit einer Auflösung von wenigen Tausendstel Kelvin zu ermitteln. Durch Messung der Laufzeit in beiden Richtungen können zudem Strömungseinflüsse korrigiert werden. Wir gehen in diesem Beitrag auf verschiedene Einflussfaktoren ein, die für Messungen mit dieser Auflösung berücksichtigt werden müssen und präsentieren einen Versuchsaufbau, bei dem die Temperatur entlang mehrerer übereinanderliegender Pfade ultraschallbasiert gemessen wird. Dies ermöglicht unter anderem aufsteigende Wärme zeitlich zu verfolgen. Wird die Temperatur über mehrere Pfade in einer Ebene gemessen, ist außerdem die Rekonstruktion einer Temperaturverteilung möglich. Dies erfordert die Lösung eines inversen Problems. Wir zeigen Herausforderungen und mögliche Lösungsansätze für die Rekonstruktion der Temperaturverteilung aus Messungen mit hochfrequentem Ultraschall in Wasser.

Eder, Matthias

• Das merkwürdige Verhalten von Flötenteiltönen bei der Schallabstrahlung
  C. Reuter, J. Delisle, I. Czedik-Eysenberg, S. Siddiq and M. Eder
[Abstract]

Hintergrund: Flöteninstrumente werden in ihrer Abstrahlcharakteristik meist als Dipolstrahler beschrieben, die am Anblasloch und am jeweils ersten offenen Griffloch abstrahlen (Meyer 2015). Bei mehreren geöffneten Grifflöchern und in höheren Registern ist die Abstrahlung weitaus komplexer (z.B. Coltman 1979; Fletcher et al. 1998). Mit Hilfe von Mikrofonarrays ist es möglich das Abstrahlverhalten von Musikinstrumenten genauer zu beobachten (z.B. Hohl 2009; Grothe, Kob 2013) und auch Einblicke in die Abstrahlung einzelner Teiltöne zu erhalten.

Fragestellung: Lassen sich typische Muster bei der Abstrahlung von Flötenklängen und ihren Teiltönen beobachten?

Methode: Im Reflexionsarmen Raum des Musikwissenschaftlichen Institut der Universität Wien wurden die Klänge von Piccoloflöte, Querflöte, Altflöte, Bassflöte und Traversflöte in jeweils allen erreichbaren Tonhöhen mit einer akustischen Kamera (gfai Mikado) aufgenommen und auf die Abstrahlung ihrer ersten 10 Teiltöne hin analysiert.

Ergebnisse: Während die Abstrahlungsmuster der Teiltöne pro Ton und Instrument sehr individuell ausgeprägt sind, zeigt sich mit ansteigender Teiltonnummer eine immer konzentriertere Abstrahlung am Anblasloch. Darüber hinaus wurden Frequenzbereiche erkennbar, an denen die Teiltöne stets an gleichen Positionen abgestrahlt wurden (z.B. Querflöte: 698-988Hz und 1480-1864Hz). Während der Tagung wird es am Poster die Gelegenheit geben virtuell auf den verschiedenen Flöten zu spielen und die Abstrahlung der einzelnen Teiltöne dabei zu beobachten.

Edner, Falco

• FPGA basierte Plattform zur akustischen Zeitumkehrfokussierung
  F. Edner, M. Tornow and U. Steinmann
[Abstract]

Die hochaufgelöste örtliche und zeitliche Fokussierung elastischer Wellen, bspw. zur Erzeugung eines haptischen Feedbacks auf dünnen Plattenstrukturen, kann mittels Zeitumkehrakustik realisiert werden. Dafür ist die synchrone Anregung mittels der im Randbereich der Platte angebrachten Wandler mit zeitinvertierten, auf den jeweiligen Fokuspunkt kalibrierten Signalen erforderlich. Im Beitrag wird die technologische Umsetzung zur Anregung und Fokussierung transienter elastischer Körperschallwellen auf einer ebenen Platte (720x920x3 mm³, PMMA) mit Hilfe einer eigenentwickelten FPGA-basierten Plattform vorgestellt. Diese ist hinsichtlich der Kanalanzahl (bis zu 32), der maximalen Verstärkung und Samplingrate (bis 2 MS/s) konfigurierbar. Die Güte der Fokussierung des fühlbaren Feedbacks wird im Hinblick auf eine hohe Auflösung und Dynamik sowie ein hohes Kontrastverhältnis der Refokussierung vergleichend zu einem kommerziellen Gerät (National Instruments, 8-kanalig) bewertet. Anhand beider Systeme soll weiterhin die Generierung simultaner Feedbacks (≥ 2) und die Entstehung unerwünschter Störimpulse außerhalb der Fokuspunkte analysiert werden. Zur weiteren Charakterisierung der transienten Schwingungen am/ im Bereich des Fokus wird ein Scanning Laser Doppler Vibrometer (Polytec PSV 500) verwendet.

Eggers, Sebastian

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

Das Einwirken mehrerer Lärmquellen (Lärmkumulation) ist nicht nur in urbanen, sondern auch in ländlichen Situationen ein grundlegendes Problem. Das Forschungsprojekt ”Verkehrsträgerübergreifende Lärmkumulation in komplexen Situationen” behandelt insbesondere Bündelungslagen, in denen mindestens zwei Verkehrsträger auf die Immissionssituation einwirken. Diese werden systematisch analysiert und ein einheitlicher Ansatz für eine verkehrsträgerübergreifende Betrachtung der Lärmbelastung wird entwickelt. In einer ersten theoretischen Betrachtung wird der Einfluss des Kreuzungswinkels beziehungsweise des Abstands zweier gleich lauter Quellen auf den Anteil der Gesamtbelastung und den möglichen effektiven Wirkungsbereich einer Minderungsmaßnahme untersucht. Anhand einer vereinfachten tabellarischen Auswertung wird zudem die erzielbare Pegelminderung an einem Immissionsort in Abhängigkeit vom jeweiligen Quellenanteil dargestellt. Zur Einschätzung der praktischen Bedeutung der Lärmkumulationen werden verschiedene Gebiete in Deutschland identifiziert, in denen mehrere Lärmquellen relevant wirken. Im ersten Schritt der Ermittlung wird eine systematische Prüfung von ausgewählten Lärmkartierungen und Lärmaktionsplanungen nach EU-Umgebungslärmrichtlinie durchgeführt. Insgesamt zeigt die Analyse von 13 Städten und 19 Lärmaktionsplanungen, dass nur selten das Thema Gesamtlärm bzw. Mehrfachbelastungen relevant in den Ausführungen betrachtet wird. Für die im Projekt durchgeführten Modellberechnungen wurden daraus verschiedene Gebietstypen abgeleitet. Die Untersuchungen bilden die Grundlage für die Entwicklung eines Verfahrens, das einen systematischen Umgang mit verkehrsträgerübergreifenden Lärmbelastungen bieten soll.

Elsen, Katharina

• Zur Detektierbarkeit der Geräusche einer Windenergieanlage unter verschiedenen meteorologischen Bedingungen
  A. Schady and K. Elsen
[Abstract]

Die Messung der Lärmemission von Windenergieanlagen ist geregelt nach DIN EN 61400-11. Die Überwachung der Lärmimmission ist dennoch schwierig, da der lokale Lärmpegel von einer Vielzahl von Einflüssen bestimmt wird. Zum einen ist das der sehr variable Emissionspegel, abhängig von den Anströmbedingungen und von der Drehzahl der Anlage. Zum anderen ist eine konkrete Zuordnung der Geräusche zu der Quelle schwierig, weil der Immissionspegel, oft auf dem Level der Fremdgeräusche ist. Zur Verbesserung des Verständnisses der Schallübertragung unter verschiedenen meteorologischen Bedingungen ist eine solche Zuordnung der Quellgeräusche jedoch essentiell. Ziel dieses Vortrages ist es darzustellen, mit welchen Mitteln genügend hoch aufgelöste (zeitlich und spektral) Langzeitmessdaten ausgewertet werden können, um Informationen zu Lärmemission, Drehzahl, Hintergrundgeräuschen, Amplitudenmodulation und der lokalen Lärmbelastung durch eine WEA zu erlangen. Dazu werden Daten genutzt, die über einen Zeitraum von 40 Tagen mit einer Auflösung von 10Hz gespeichert wurden und an fünf Standorten in unterschiedlichem Abstand von der WEA in komplexem Gelände bei gleichzeitiger sehr genauer Dokumentation der Strömungsbedingungen und Meteorologie. Durch die Langzeitmessungen werden verschiedene meteorologische Bedingungen gegenübergestellt und die Einflüsse des Wetters auf die Detektierbarkeit der WEA-Geräusche dargestellt. Diese Untersuchungen ermöglichen Aussagen über die nötigen Analysezeiträume, zur Berücksichtigung meteorologischer Informationen und zu Lärmmetriken in der Lärmüberwachung.

• Schallausbreitung einer Windenergieanlage im komplexen Gelände unter Berücksichtigung verschiedener meteorologischer Bedingungen
  K. Elsen and A. Schady
[Abstract]

Im Rahmen der Energiewende leistet Windenergie als regenerativer Energieträger einen wichtigen Beitrag. Dem gegenüber stehen die teils schlechte Akzeptanz aufgrund von Lärmbelastung sowie die Verknappung guter Standorte. Die Installation von Windenergieanlagen im komplexen Gelände wird daher immer wichtiger und damit auch das Wissen um Effizienz und Lärmbelastung der Anlagen in diesem Gelände. Im Rahmen des NEWA Projektes werden Einflüsse der atmosphärischen Bedingungen, der Umgebung und des Bodens auf die Schallausbreitung untersucht. Die physikalischen Prozesse, die hierbei eine Rolle spielen (z.B. Absorption, Reflexion, Refraktion), sind komplex, frequenzabhängig und treten in Kombination auf. Der Einfluss der wechselnden atmosphärischen Bedingungen bewirkt Änderungen der Pegeldämpfung im Ausbreitungsweg, die bei Entfernungen größer 500m bis zu 15 dB oder mehr betragen können. Durch Langzeitmessungen in topografisch gegliedertem Gelände werden die Messungen und verschiedene meteorologische Bedingungen gegenübergestellt. Dabei spielt die Meteorologie auch in der Schallentstehung eine große Rolle. Dies wurde im Messaufbau berücksichtig.

Im Rahmen des Vortrages soll dargestellt werden, wie der Einfluss verschiedener meteorologischer Bedingungen in Kombination mit komplexem Gelände auf die Schallausbreitung analysiert und damit besonders extreme Situationen identifiziert werden können. Mit Hilfe hochaufgelöster Daten kann darüber hinaus der Einfluss der verschiedenen meteorologischen Parameter quantifiziert werden.

Enge, Kajetan

• Listening experiment on the plausibility of acoustic modeling in virtual reality.
  K. Enge, M. Frank and R. Höldrich
[Abstract]

Dreidimensionaler Klang spielt bei der Plausibilität virtueller Umgebungen eine bedeutende Rolle, bereits aus dem Grund, dass realer Raum vom Menschen maßgeblich über seinen Klang charakterisiert wird. Im Rahmen dieses Beitrags wurde ein Hörversuch in virtueller Umgebung durchgeführt, mit dem Ziel verschiedene akustische Modellierungen auf deren Plausibilität zu untersuchen. Dazu wurde ein realer Studioraum virtualisiert, in dessen Mitte ein Lautsprecher zu sehen und zu hören war. Im Hörversuch wurden den Versuchspersonen verschiedene akustische Modellierungen über offene Kopfhörer und der echte Lautsprecher im Studioraum präsentiert, die sie auf einer Skala von 1 (= völlig unplausibel) bis 7 (= völlig plausibel) entsprechend ihrer Plausibilität in Kombination mit dem visuellen Eindruck bewerten sollten. Die akustischen Modellierungen verwendeten eine Kombination aus Spiegelquellenmodell für frühe Reflexionen und Rückkopplungsnetzwerk für späten Nachhall oder alternativ die gemessene binaurale Raumimpulsantwort des Studios. Der Direktschall wurde in 1., 3. oder 7. Ordnung Ambisonics wiedergegeben und die Richtcharakteristik des Lautsprechers wurde entweder berücksichtigt oder vernachlässigt. Der Hörversuch wurde sowohl mit der visuellen Studiovirtualisierung, als auch blind durchgeführt und die Freiheitsgrade der Bewegung der Versuchspersonen wurden variiert: (a) statisch, (b) nur Kopfdrehungen und (c) Translation im Raum.

Engeln, Lars

• Faszination sprechende Maschinen: Technologischer Wandel der Sprachsynthese über zwei Jahrhunderte
  L. Engeln, R. Groh, F. Gabriel, P. Birkholz, R. Jäckel, R. Hoffmann, J. Felten, R. Bergmann, J. Scharloth, L. Lüneburg, J. Krzywinski, J. Neumann and P. Plaßmeyer
[Abstract]

Über die historische akustisch-phonetische Sammlung (HAPS) der TU Dresden ist auf den historischen Sitzungen der DAGA regelmäßig berichtet worden. Im Jahre 2019 konnte ihr 20. Gründungsjubiläum begangen werden. Nach einer Generalsanierung des Gebäudes wird sie in einer weitgehend neu gestalteten Ausstellung präsentiert. Im gleichen Jahr konnte das BMBF-Projekt mit dem in der Überschrift angegebenen Thema (Kurztitel ”Sprechmaschine”) abgeschlossen werden, über das in diesem Beitrag berichtet wird. In einem Verbund aus sechs Einrichtungen der TU Dresden und dem Mathematisch-Physikalischen Salon der Staatlichen Kunstsammlungen Dresden wurde nicht nur an der weiteren Erschließung der Sammlung gearbeitet, sondern es wurde anhand des konkreten Beispiels der Frage nachgegangen, auf welche Weise historische Universitätssammlungen Beiträge für die aktuelle Forschung und Lehre leisten können. Dabei wurde neben einer multi-kontextuellen virtuellen Ausstellung zur Entwicklung der Sprachsynthese im Verlauf von mehr als zwei Jahrhunderten auch ein moderner artikulatorischer Sprechapparat als Forschungsplattform erforscht und entwickelt.

Enghardt, Lars

• Sensitivitätsanalyse der experimentellen Bestimmung von Flammentransferfunktionen
  F. Kohlenberg, A. Fischer, C. Lahiri, L. Enghardt and F. Bake
[Abstract]

Im Kontext der Thermoakustik ist der Zusammenhang zwischen Wärmefreisetzungsrate und Schallschnelle (Flammentransferfunktion) ein essentieller Bestandteil zur Vorhersage für Instabilitäten. Diese wurde über Transfermatrixbeziehungen einer turbulenten Diffusionsflamme bei Flugbedingungen (erhöhtes Druck- und Tempertaturniveau) experimentell bestimmt. Diese Messung enthält Unsicherheiten, welche sich auf die Flammentransferfunktion übertragen. Obwohl sich die Berechnung hauptsächlich aus einfachen Matrixoperationen zusammensetzt, erwies sich die analytische Herangehensweise zur Unsicherheitsfortpflanzung als impraktikabel und es wurde ein Monte-Carlo Ansatz gewählt. Die betrachteten Eingangsunsicherheiten setzten sich aus der gemessenen statischen Temperatur, Druck und Massenstrom, sowie den Mikrophonsignalen und zufälligen Abweichungen in den Mikrophonpositionen zusammen. Die Einschätzung der Streubereiche beruht auf Erfahrungswerte von industriellen Brennertests. Es konnte gezeigt werden, dass die gemessenen Flammentransferfunktionen insbesondere unter 150 Hz sowie zwischen 600 Hz und 1000 Hz die größten Unsicherheiten aufweist. Die Sensitivitätsanalyse zeigt, dass insbesondere Einflüsse der Mikrophondaten sowie deren Positionen zu höheren Frequenzen dominieren und der Einfluss der statischen Größen bis auf die Temperatur in der Einlaufsektion vernachlässigbar ist. Mithilfe numerisch bestimmter Sensitivitätskoeffizienten können diese Ergebnisse für abweichende Eingangsunsicherheiten ohne wiederholte Monte-Carlo Simulationen neu bestimmt werden. Zukünftig sollen mithilfe der Implementierung auch andere Schallkanalgrößen wie zum Beispiel Streumatrixkomponenten und abgeleitete Größen wie die Dissipation und Impedanzen an anderen Prüfständen in ihrer Unsicherheit abgeschätzt werden.

• Messtechnische Analyse von Schallmoden in Strömungen mit Umfangsinhomogenitäten
  L. Klähn, M. Behn and L. Enghardt
[Abstract]

Im Kontext neuer Flugzeugkonzepte werden alternative Positionen der Triebwerke, etwa eingelassen in den Rumpf, diskutiert. Ein in Hinsicht auf die aerodynamische Effizienz vielversprechendes Konzept sieht das Einsaugen der Rumpfgrenzschicht (Boundary Layer Ingestion - BLI) durch das Triebwerk vor, wodurch es zu einer über den Triebwerksquerschnitt, insbesondere nicht umfangssysmmetrischen, ungleichmäßigen Strömung kommt. Bisherige Studien zeigen, dass die durch die Rotor-Stator-Interaktion angeregten Schallmoden unter diesen Zuströmungsbedingungen Schallenergie in andere Modenordnungen streuen. Diese Streuung zieht die Notwendigkeit der kompakten mathematischen Beschreibung durch eine Modenbasis nach sich, deren Umfangsmoden bedingt durch die gestörte Symmetrie der Hintergrundströmung nicht mehr rein harmonisch sind und deren radiale Formfunktionen sich mathematisch nicht nur aus Besselfunktionen zusammensetzen lassen. Solch ein alternatives Modenmodell, das auf der regulären Störungsrechnung basiert, wird vorgestellt und auf die praktische Anwendbarkeit bei Schallfeldmessungen mit Mikrofonringen untersucht.

• Design von Schalldämpfern – der Weg vom CAD-Modell zum Prototypen
  F. Bake, K. Knobloch, A. Schulz, R. Burgmayer, W. Hage, S. Kruck, L. Grizewski and L. Enghardt
[Abstract]

Bei der Entwicklung und Auslegung von Schalldämpfern in Flugtriebwerken, auch Liner genannt, spielt die experimentelle Untersuchung in Strömungskanälen eine entscheidende Rolle. Moderne additive Fertigungsverfahren, wie, z.B. 3D-Druck, bieten hierbei außerdem die Möglichkeit zur Entwicklung innovativer Linerkonzepte mit komplexen Aufbaustrukturen. Zum Vergleich der weltweit existierenden Untersuchungseinrichtungen für überströmte Liner hat das International Forum for Aviation Research (IFAR) eine Benchmark-Aktivität, koordiniert von der NASA, initiiert, bei der alle teilnehmenden Partner, ausgehend von den gleichen digitalen Geometriedaten (CAD), die Fertigung sowie akustische Charakterisierung verschiedener Linertestobjekte miteinander vergleichen und bewerten können. Im Rahmen dieses Beitrags werden die Ergebnisse der entsprechenden Untersuchungen vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) vorgestellt. Hierzu wurden die 3D-gedruckten Liner zunächst in dem Liner-Strömungskanal DUCT-R beim DLR Berlin hinsichtlich ihres Dissipationsverhaltens bei verschieden Strömungsmachzahlen vermessen. In einem weiteren Schritt wurden über Mikrofone innerhalb der Linersektion die axialen Wellenzahlen der sich über dem Liner ausbreitenden, akustischen Moden bestimmt. Aus diesen Wellenzahlen wurde über verschiedene, meist inverse, Verfahren die Impedanz der Lineroberfläche berechnet. Da diese Impedanz eine Linereigenschaft in Verbindung mit der Überströmung ist, lassen sich diese Ergebnisse innerhalb des Benchmarks z.B. mit den Ergebnissen der NASA vergleichen. Dieser Vergleich zeigt für die verschiedene n Testobjekte und Strömungsbedingungen eine gute Übereinstimmung.

Epe, Christian

• Wi-Fi IEM – In-Ear Monitoring über WLAN
  S. Thielen, D. Leckschat and C. Epe
[Abstract]

Durch WLAN sind drahtlose Netzwerkverbindungen keine Seltenheit mehr. In der professionellen Audiodomäne, insbesondere im Niedriglatenzbereich (bspw. In-Ear Monitoring) findet es hingegen kaum Anwendung. Konventionelle Systeme für In-Ear Monitoring sind meist teuer und daher bei Künstler*innen mit geringem Budget weniger verbreitet.

Wi-Fi IEM ist der Prototyp eines kostengünstigen WLAN In-Ear Monitoring Systems auf Basis von Raspberry Pi Einplatinencomputern und Freier Software. Eine große Herausforderung stellt die unterbrechungsfreie Audioübertragung bei minimaler Latenz dar. Das System arbeitet bereits im Bereich von 8 ms und wird fortlaufend in der Übertragungsqualität optimiert.

• Vergleich unterschiedlicher Ton-Wiedergabesysteme von Virtual Reality-Brillen
  J. Kitanovic, D. Leckschat and C. Epe
[Abstract]

Während die visuelle Qualität bei VR-Anwendungen in den letzten Jahren kontinuierlich gestiegen ist, wurde der Ton und dessen Wiedergabe als zweitrangig behandelt. Bei den meisten Head-Mounted-Displays sind Kopfhörer oder Lautsprecher verbaut, die für die Wiedergabe von 3D- Audio ungeeignet sind. In diesem Beitrag geht es um die Konzeption, Vorbereitung, Durchführung und Auswertung eines Hörversuchs, bei dem der Einfluss verschiedener Kopfhörer-Typen auf die Ortung virtueller Schallquellen in einer VR- Umgebung untersucht wurde. Zum Einsatz kamen dabei extraaurale Kopfhörer, sowie herkömmliche In-Ear-Hörer und circumaurale Kopfhörer.

Epp, Bastian

• Clustering in an array of nonlinear and active oscillators as a model of spontaneous otoacoustic emissions
  L.M. Sřrensen, P.L. Bysted and B. Epp
[Abstract]

Spontaneous otoacoustic emissions (SOAEs) are the phenomenon of sound emitted by the inner ear in the absence of external stimulation. One potential explanation is that coupled, nonlinear oscillators tend to organize into discrete clusters, oscillating with the same period. While the presence of clusters has been verified in various models, the definition did not consider the phase within a cluster but solely the oscillation period. This study quantifies the phase relations of oscillators within a cluster relative to each other. The model was built of an array of van-der-Pol oscillators with a linear gradient in the oscillation period and scaling to result in an identical phase portrait. The simulations show different sizes of clusters, depending on the type of coupling (reactive/dissipative), the coupling strength and the absence and presence of stochastic variations in the parameters of the array. The oscillation periods of each element in the array were more stable in the presence of an external tone compared to the absence of an external tone. The phase showed a systematic gradient along the length of the array. Linking these results to corresponding information in SOAEs will provide information about the coupling, and ultimately about the mechanics in the inner ear.

Erbes, Vera

• Concept and Realization of Open Educational Resources using Jupyter
  S. Spors, F. Schultz, V. Erbes and M. Schröder
[Abstract]

Open Educational Resources (OERs) provide teaching material under an open license for free access, usage, modification and redistribution. OpenCourseWare is a prominent representative of OER. In this contribution we report on the concept and realization of OERs in the field of acoustics and (digital) signal processing utilizing Jupyter notebooks. This concept features many favorable properties for technical education. Among others, it is very convenient to combine text, math, illustrations and implementations into one homogeneous document. Furthermore, code in these documents can be executed so that the results of the implementation are aligned, too. We discuss the conception of a series of Jupyter notebooks constituting the lecture notes to various bachelor and master modules. We furthermore, discuss the tools and processes used for authoring and sustainable provisioning following data literacy principles.

Ewert, Roland

• Charakterisierung eines aktiven Backscatter Modells in VLES anhand der Vorflügel-Schallabstrahlung bei einem 3-Element-Hochauftriebsflügel
  D. Heitmann and R. Ewert
[Abstract]

Ein aktives Backscatter Modell zur Verwendung in VLES wurde entwickelt. Die VLES wird mittels eines hybriden Ansatzes basierend auf RANS und CAA mit stochastischen Quellen realisiert. Das aktive Backscatter Modell zielt darauf ab, mehr physikalische Effekte als ein rein dissipatives Subfiltermodell zu berücksichtigen, indem die turbulente Produktion von nicht aufgelösten Skalen sowie deren Interaktion mit aufgelösten Skalen berücksichtigt werden. Dies könnte eine Reduzierung der notwendigen Gitterauflösung ermöglichen.

In dieser Arbeit wird das Backscatter Modell anhand der Strömungstopologie und Schallabstrahlung bei einem 3-Element Hochauftriebsflügels charakterisiert. Dazu werden Simulationen mit und ohne Backscatter Modell vorgestellt. Auch auf den Effekt eines verfeinerten Gitters wird eingegangen. Die Ergebnisse werden mit diversen veröffentlichten numerischen und experimentellen Untersuchungen an der gleichen Geometrie verglichen. Dies ermöglicht die Charakterisierung des Subfiltermodells hinsichtlich möglicher Vorteile und vorhandener Limitierungen.

• Strahlgeräuschvorhersagen mittels Forced Eddy Simulation für flache Rechteckdüse
  A. Neifeld, S. Proskurov and R. Ewert
[Abstract]

Bei dem Vortrag werden Akustikvorhersagen für einen Einfachstrahl mit rechteckiger Düsengeometrie und einer Machzahl von 0.85 diskutiert. Zur direkten Geräuschvorhersage wird eine skalenauflösende Methode, die sogenannte ”Forced Eddy Simulation” (FES), eingesetzt, wo die Navier-Stokes Gleichungen in Form nichtlinearer Störungsgleichungen (NLDE) auf strukturierten Gittern gelöst werden. Der aufgelöste FES-Bereich beschränkt sich auf ein kleineres Teilgebiet der RANS Lösung, die eine zeitgemittelte Hintergrundströmung vorgibt. Daher kann dieser Ansatz zu den zonalen RANS/LES Verfahren zugeordnet werden. Zusätzlich wird bei dem Verfahren die Fast Random Particle Mesh Methode (FRPM) eingesetzt, die durch den ”Backscatter”-Mechanismus ein aktives ”Subgridscale” (SGS) Modell realisiert. Dabei wird von FRPM der Anteil der turbulenten Produktion nichtaufgelöster Skalen mittels stochastischer Anregung in den Energiegehalt des aufgelösten Bereichs eingebracht.

Mit der oben beschriebenen Methode lassen sich skalenauflösende Rechnungen auf vergleichsweise groben Gittern durchführen. Um die offenen Fragestellungen bezüglich des Konvergenzverhaltens in Abhängigkeit von der Gitterauflösung zu untersuchen, wird für diese Konfiguration die Auflösung sukzessiv verfeinert. Dabei soll auch ermittelt werden bis zur welchen Auflösungsgrenze das aktive SGS Modell vom Vorteil ist und ab welcher Auflösung rein dissipatives SGS Modell ausreichend ist. In dieser Hinsicht ist eine isolierte rechteckige Düsengeometrie gut geeignet, da die Variation der Auflösung relativ einfach angepasst werden kann.

• Exakte gekoppelte akustisch-inkompressible Lösung der kompressiblen Navier-Stokes Gleichungen
  J. Kreuzinger and R. Ewert
[Abstract]

Hybride strömungsakustische Zweischritt-Verfahren basierend auf skalenauflösender inkompressibler Navier-Stokes Simulation (CFD) und akustischer Störungssimulation (CAA) stellen eine gut validierte Methodik für das breitbandige Umströmungsgeräuschproblem bei kleiner Machzahl dar. Als akustischer Quellterm wird zumeist die substantielle Zeitableitung des inkompressiblen Drucks verwendet. Hybride Verfahren sind jedoch nicht in der Lage, tonale Quellen aus strömungsakustischer Rückkopplung zu beschreiben. Ausgehend von den kompressiblen Navier-Stokes Gleichungen wird in dieser Arbeit eine exakte Aufspaltung in zwei gekoppelte Gleichungssysteme für Strömung und Akustik aufgezeigt, welche die strömungsakustische Rückkopplung berücksichtigt. Die akustische Propagation wird durch akustische Störungsgleichungen (APE) über der instationären Hintergrundströmung beschrieben, der strömungsmechanische Teil über eine den inkompressiblen Navier-Stokes Gleichungen equivalente Form mit zusätzlichem CAA-nach-CFD Kopplungstermen. Das gekoppelte Gleichungssystem ist nicht in der Machzahl beschränkt und kann z.B. im gesamten subsonischen Strömungsbereich eingesetzt werden. Die gekoppelte Simulation liefert eine alternative Methodik zur Lösung der kompressiblen Navier-Stokes Gleichungen. Die quasi-inkompressible Behandlung des Strömungsproblems bietet eine effiziente zeitgenaue Simulationsmethodik, die mit optimalen numerischen Verfahren für jeden Gleichungstyp auf unterschiedlichen Netzen für Strömung und Akustik realisiert werden kann. Die neue Methode wurde zur Simulation von zwei Fällen mit strömungsakustischer Rückkopplung eingesetzt (Parker-Mode im Kanal und Orgelpfeife). Die Ergebnisse werden mit Messungen bzw. der Lösung der kompressiblen Navier-Stokes Gleichungen verglichen.

• Akustische Black-Hole-Analogie mit exakter Raumzeitrepräsentation
  R. Ewert and S. Proskurov
[Abstract]

Beginnend mit der Arbeit von W. Unruh 1981 wird im Rahmen von Analogiemodellen der intrinsische Zusammenhang zwischen der Schallausbreitung in einem inhomogenen strömenden Medium und der durch die Allgemeinen Relativitätstheorie (ART) beschriebenen Wellenausbreitung in der gekrümmten Raumzeit genutzt, um wechselseitig physikalische Phänomene zu untersuchen. Einerseits, in einem Antritt, um mit den Methoden der ART akustische Problemstellungen zu lösen. Andererseits, um mit den Methoden der Strömungsmechanik und Akustik komplexere Fragestellungen der ART zu beleuchten. Obwohl die Strömungsakustik auf klassisch nicht-relativistischer Newtonscher Physik in flacher Raumzeit basiert, kann die Ausbreitung von Schallwellen im strömenden Medium durch eine effektive akustische Metrik in einer 3+1-dimensionalen Lorentz Raumzeit beschrieben werden, aus der eine tiefgehende Analogie zwischen Schwarzen Löchern (Black-Holes) mit Schwarzschild-Metrik und einer einfachen Überschall-Senken-Strömung (Sonic Black-Hole) hergeleitet werden kann. Es werden die theoretischen Grundlagen und die Grenzen des akustischen Analogiemodells diskutiert. Der Zusammenhang von d’Alembert Operator in der Lorentz Raumzeit und Pierce’scher Wellengleichung im strömenden Medium erzwingt Nebenbedingungen, die nur eine qualitative Entsprechung von akustischer und Schwarzschild Metrik zulassen. Die Erweiterung des akustischen Analogmodells mittels ”Acoustic Perturbation Equations” (APE) zur exakten Repräsentation der Schwarzschild Metrik wird aufgezeigt. Es werden Simulationsergebnisse für ein akustisches Black-Hole mittels Methoden der ”Computational Aeroacoustics” zur Lösung der APE vorgestellt.

• Zur Längenskalenanisotropie in der Modellierung des Kopfspaltgeräusches von Axialventilatoren
  L. Liberson, M. Lummer, M. Mößner, N. Reiche, R. Ewert and J.W. Delfs
[Abstract]

Günstige akustische Eigenschaften sind ein entscheidendes Wettbewerbskriterium bei modernen Ventilatoren. Für eine erfolgreiche Auslegung ist die akustische Vorhersagefähigkeit bereits in der Entwurfsphase zwingend erforderlich. An einem Axialventilator verursacht der Kopfspalt zwischen Schaufel und Mantelring eine markante Schallquelle, deren Ausprägung stark von den lokalen Strömungsbedingungen abhängt. Diese wiederum ergeben sich aus der Geometrie der Spaltregion. Die Physik der konvergenten Kopfspaltströmung ist durch eine starke konvektive Beschleunigung der turbulenten Wirbelstrukturen geprägt, die gemäß der ”Rapid Distortion Theory” durch große Werte des verjüngten Scherratentensors charakterisiert ist. Dieser Effekt führt zu einer starken Anisotropie in den Ein- und Zweipunktstatistiken der Wirbelstörungen, welche der maßgeblichen Wirbelschallquelle zugrunde liegen. Diese müssen in einem qualitativen sowie quantitativen spektralen Modell des Kopfspaltgeräusches abgebildet werden. In einer fortlaufenden Untersuchung wird die Schallentstehung und Ausreitung am Kopfspalt mittels Akustischer Störungsgleichungen (APE) und stochastisch generierter Wirbelschallquellen innerhalb einer hybriden aeroakustischen Simulationsmethode berechnet. Dabei kommt der, auf der Discontinuous Galerkin Verfahren basierende, Propagationscode DISCO++ gekoppelt mit der Fast Random Particle Mesh Methode (FRPM) zur instationären, stochastischen Quellgenerierung zum Einsatz. Eine erweiterte Modellierung der anisotropen Wirbelschallquellen wird anhand des ummantelt eingebauten, fünfblättrigen Axialventilators ”USI-7” diskutiert, wobei eine Gegenüberstellung mit experimentell ermittelten Daten sowie quell-isotropen Simulationsergebnissen erfolgt.

• Effect of Porous Materials on the Acoustic Emissions of a Circulation-Control High-Lift Airfoil
  K.-S. Rossignol, L. Rossian, A. Suryadi, M. Herr, R. Ewert and J.W. Delfs
[Abstract]

Mit Reduktion des an Verkehrsflugzeugen durch die Treibwerke erzeugten Geräuschs treten vor allem im Landeanflug andere Schallquellen hervor. Neben der Umströmung des Fahrwerks stellt das Hochauftriebssystem des Flügels eine dominante Quelle dar. Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs ”SFB880 - Grundlagen des Hochauftriebs künftiger Verkehrsflugzeuge” wurden daher experimentelle und numerische Untersuchungen an einem neuartigen Hochauftriebssystem mit aktiver Strömungskontrolle durchgeführt. Dabei wird auf den konventionellen Aufbau aus mehreren Elementen (Vorflügel, Hauptelement und Fowlerklappe) verzichtet. Stattdessen kommen eine spaltlose Droopnose und eine stark ausgeschlagene, spaltlose Klappe an der Hinterkante zum Einsatz. Da die Spalte zwischen den Elementen einer konventionellen Konfiguration starke akustische Quellen darstellen, wird erwartet dass das neue System Vorteile aus aeroakustischer Perspektive bietet.

Die durchgeführten aeroakustischen Analysen zeigen, dass für die Schallabstrahlung nach unten vor allem zwei Quellmechanismen dominant sind. Zum einen kommt es zu starker lokaler Beschleunigung der turbulenten Strömung auf der Saugseite des Profils am Klappenansatz. Zum anderen entsteht Schall aus der Interaktion der turbulenten Grenzschicht mit der Hinterkante der Klappe. Aus vorangegangenen Untersuchungen ist bekannt, dass poröse Materialien zur Reduktion des Hinterkantengeräuschs an einem einfachen Tragflügelprofil genutzt werden können. Die durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass dies auch am Hochauftriebsprofil der Fall ist.

Ewert, Stephan D.

• Perzeptuelle Interaktion zwischen akustischen Modulationen und Ganzkörpervibrationen
  L. Krause, A. Oetjen, S. Van De Par and S.D. Ewert
[Abstract]

Zeitliche Modulationen eines Geräuschs liefern wichtige Informationen in Bezug auf den Geräuschcharakter. Unter anderem wird die wahrgenommene Rauigkeit durch die Ausgeprägtheit und die Frequenz von Modulationen bestimmt. In realen Situationen, wie z.B. in Fahrzeuginnenräumen, treten Geräusche oft im Zusammenspiel mit Vibrationen auf. Die Wahrnehmung von akustischen Reizen durch das auditorische System kann durch sogenannte auditorische Filter beschrieben werden. Auch bei der Wahrnehmung von Amplitudenmodulation kann gezeigt werden, dass sich die Modulationsfrequenzselektivität durch bandpassförmige Modulationsfilter beschreiben lässt. Es stellt sich die Frage welchen Einfluss die Interaktion zwischen Modulation und Ganzkörpervibration auf die frequenzselektive Wahrnehmung beider Größen hat. In Wahrnehmungsexperimenten wird untersucht ob die zusätzliche Darbietung von Vibrationen einen Einfluss auf die Maskierung von Modulationen hat. Es wird geprüft ob Ganzkörpervibrationen im Bereich von 20 Hz bis 50 Hz die Detektionsschwelle von Amplitudenmodulationen im gleichen Frequenzbereich beeinflusst oder ob Ganzkörpervibrationen durch ein amplitudenmoduliertes Audiosignal maskiert werden. Darüber hinaus wird der Einfluss der Vibrationsstärke und Vibrationsfrequenz auf die Ausgeprägtheit der wahrgenommenen Rauigkeit eines amplitudenmodulierten Audiosignals untersucht. Anhand dieser Daten kann gezeigt werden, dass eine rein akustische Analyse eines Umgebungsgeräuschs nicht zwingend die Wahrnehmung in der realen Situation nachbilden kann. Durch eine integrierte Betrachtung zusammen mit auftretenden Vibrationen könnte eine solche Analyse verbessert werden.

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

 

Falkhofen, Judith

• Systementwicklung und -evaluation für die Kalibrierung von Kondensator- Messmikrofonen mit der Substitutionsmethode im Vergleich zu Messungen im Halbfreifeldraum
  J. Falkhofen
[Abstract]

Für die Erfassung des richtigen absoluten Schalldruckpegels mit Kondensator- Messmikrofonen werden die Abweichungen von ihren ideal linearen Übertragungsfunktionen und ihre Sensitivitäten benötigt. Die Messmikrofone werden frequenzabhängig in jährlichen Intervallen mit der Substitutionsmethode kalibriert. Als Alternative zu der Kalibrierung im Halbfreifeldraum wird ein kostengünstiger Aufbau eines Rohrs mit eingebautem Lautsprecher, einer Endstufe und einer Mikrofonhalterung untersucht (mobile Kalibrierbox). Auf der dem Lautsprecher gegenüberliegenden Seite können nacheinander Referenz- und Prüfmikrofon eingesetzt werden. Für die Kalibrierbox werden zwei Softwaresysteme zur Bestimmung der Pegeldifferenzen von Übertragungsfunktionen verglichen, eines auf Basis der Entfaltung eines exponentiellen Sinus- Sweeps und eines über die Übertragungsfunktionsschätzung mit rosa Rauschen. Zusätzlich werden diese abhängig von Umgebungsbedingungen wie Temperatur und Luftfeuchte getestet. Auch das Aufheizen des Lautsprechers, die Position des Mikrofons und der Pegel mitsamt möglicher Nichtlinearitäten werden untersucht. Zudem werden die Ergebnisse der Langzeitmessungen vorgestellt, um etwaige Messunsicherheiten der Kalibrierbox im normalen Betrieb aufzuzeigen. Weiterhin werden verschiedene Algorithmen für die Bestimmung des Übertragungskoeffizienten eingesetzt. Die Arbeit evaluiert somit Kalibrierungen im Halbfreifeldraum und deren Problemstellungen im Vergleich zu einer neu entwickelten Kalibrierbox. Die größten Vorteile sind dabei eine bessere Reproduzierbarkeit und ein zeitsparender Messaufbau.

Fallahi, Mina

• Localization Performance in the Absence of Visual Cues for Binaural Renderings generated with a Virtual Artificial Head
  M. Fallahi, M. Hansen, S. Van De Par, S. Doclo, D. Püschel and M. Blau
[Abstract]

The ability to quickly and reliably detect sources in realistic environments is believed to play a key role in many applications of interactive virtual environments, e.g. in the psychotherapy of social anxiety. One way of creating convincing virtual acoustic environments is to record actual scenes using the Virtual Artificial Head (VAH) technology [Rasumow et al. JAES 2017]. Previously, the VAH was evaluated as perceptually convincing in a dynamic (head-tracked) binaural scenario and in direct comparison to the real sound source in the room with respect to different aspects including the source position [Fallahi et al. ICA 2019]. Since the listeners were able to see the sound source in those experiments, the presence of visual cues could have promoted the localization ratings. In the present study, the VAH was evaluated in a subjective listening test in which the subjects had to localize actual (loudspeaker) and virtual sources, without supplying them with any visual information about the source position. The virtual sources were dynamically rendered using the VAH technology with individual and KEMAR HRTFs in the same way as the previous experiment. The listening test results allowed to evaluate the impact of missing visual cues on localization accuracy.

Fassmann, Benjamin

• CAA-basierte Schallvorhersage für Windkraftanlagen
  C. Appel, B. Fassmann, S.-Y. Lin and M. Herr
[Abstract]

Im Rahmen des IEA Wind TCP Task 39 (Quiet Wind Turbine Technology) wurde ein Benchmark für die Schallvorhersage von Windenergieanlagen (Turbine Noise Code Benchmark) initiiert. An diesen Arbeiten ist das DLR über das HGF-finanzierte Projekt ViSion (Validierung von Simulationswerkzeugen zur Beschreibung von Windenergieanlagen) beteiligt. Ziel ist zunächst die Vorhersage des die Gesamtschallabstrahlung dominierenden Hinterkantengeräuschs für eine 2,3MW NM80 Windkraftanlage und Vergleich mit Messungen, die im EU-Projekt DANAERO MW stattgefunden haben. Der geplante Beitrag zeigt erste Vorhersageergebnisse für die zeitlich und räumlich variierende Schallsignatur am Boden. Eingesetzt wird dabei eine Prozesskette, die den Rotor in einzelne Segmente zerlegt, für die dann jeweils 2D CAA-Simulationen (computational aeroacoustics) mittels des finite Differenzen Codes PIANO und dem stochastischen Quellmodell FRPM durchgeführt werden. In einem weiteren Berechnungsschritt werden die Drehung des Rotors, die damit verbundene Amplitudenmodulation und die Variation des Abstands zum Auswertepunkt für die einzelnen Rotorblattabschnitte berücksichtigt. Die einzelnen Beiträge der Blattsegmente des gesamten Rotors werden abschließend summiert und über den Rotorumlauf gemittelt. Als Auswertepositionen lassen sich neben beispielsweise der Zertifizierungsposition gemäß IEC-64100-11-Standard auch beliebige im Raum verteilte Positionen spezifizieren, um Geräuschsignaturen auszuwerten.

Fatmi, Oussama

• Computation of speech clarity indicators in a car accounting for background noise
  A. Caillet, J. Venor, S. Martin, M. Calloni and O. Fatmi
[Abstract]

In the context of the increase of customer requirements for the quality of the audio system in cars and the new regulation regarding emergency calls, evaluating the speech clarity in vehicles has become more important. The background noise around the vehicle is playing an important role to evaluate this parameter. This paper will present a workflow to evaluate the speech clarity indicators using ray tracing method with a realistic background noise computed in a previous step using Statistical Energy Analysis (SEA). On a first step a car SEA model will be excited with realistic loads from powertrain, rolling noise and windnoise to evaluate the sound pressure level in the vehicle. On a second step, a ray tracing model based on the SEA model geometry of the interior of the vehicle is created to evaluate the speech clarity indicators. The influence of the background noise on the speech clarity will be demonstrated. The influence of a design change in the vehicle sound package will be investigated.

Faubel, Friedrich

• DNN-based Speech Enhancement with Harmonics Regeneration
  P. Preißner, J. Sautter, F. Faubel, M. Buck and W. Minker
[Abstract]

In a hands-free telephony setting for automotive environments, driving noise distorts both the phase and amplitude of acquired speech signals. The aim of noise reduction approaches is to restore clean speech before sending it over the telephone channel. State-of-the-art approaches use DNN-based filters that estimate real or complex-valued filter coefficients in the frequency domain. While real-valued filters can only correct the spectral magnitude, complex-valued filters can also correct the phase. But the latter comes at a significantly higher computational cost.

In this work, we take an alternative approach that re-synthesizes the harmonic structure of speech by using DNN-based pitch trackers and voiced/unvoiced detectors. The re-synthesis concentrates on the frequency band between 0 and 1000Hz as the human hearing system is most sensitive to phase errors in this range. Higher frequency bands of the speech signal are obtained with a real-valued filter whose coefficients are estimated with a DNN.

The perceived speech quality of the processed speech is evaluated in subjective listening tests.

Fedtke, Thomas

• Detektionsschwellen von Infraschall-Tonkomplexen
  B. Friedrich, H. Joost, T. Fedtke and J. Verhey
[Abstract]

Aufgrund einer stetig zunehmenden Anzahl an Infraschallquellen in unserer Umgebung stellt die Infraschall-Exposition ein immer wichtiger werdendes gesellschaftliches Problem dar. Obwohl Infraschall-Frequenzen außerhalb des klassischen Hörfrequenzbereiches liegen, berichten mehrere Veröffentlichungen über eine Hörwahrnehmung bis hinunter zu 2 Hz. Die zugrundeliegenden Messungen werden üblicherweise mit monofrequenten Stimuli (Reintönen) durchgeführt und lassen keine direkten Rückschlüsse darauf zu, wie sich die Wahrnehmung ändert, wenn mehr als eine Infraschall- Frequenzkomponente vorhanden ist. In der vorliegenden Studie sind wir dieser Frage nachgegangen, indem Detektionsschwellen von Infraschall-Stimuli mit ein, zwei oder drei Sinuskomponenten gemessen wurden. Die Darbietung erfolgte mittels eines kompakten und verzerrungsarmen Infraschall- Reproduktionssystems. Die Pegel der Komponenten im Tonkomplex wurden so gewählt, dass alle Komponenten den gleichen Pegel relativ zu ihrer Ruhehörschwelle hatten. Im Mittel über alle am Experiment teilnehmenden normalhörenden Versuchsperson war der Pegel an der Schwelle für jede Komponente eines Infraschall-Zweitonkomplexes um 3 dB niedriger als der Pegel an der Schwelle dieser Komponente. Dieses Ergebnis steht im Einklang mit der Hypothese einer (perzeptiv gewichteten) Intensitätsintegration des Gehörs. Die Ergebnisse für den Dreitonkomplex deuten jedoch darauf hin, dass diese Integration nur sehr begrenzt möglich ist.

Feldmann, Nadine

• Solving piezoelectric inverse problems using Algorithmic Differentiation
  N. Feldmann, V. Schulze, B. Jurgelucks and B. Henning
[Abstract]

Die Bestimmung piezoelektrischer Materialparameter kann mathematisch als ein inverses Problem formuliert werden. Seine Lösung basiert auf einer Optimierung der Eingangsparameter eines physikalischen Modells, welches die durchgeführten Messungen im Sinne einer Kostenfunktion möglichst gut abbilden soll. Als Messgröße wird die elektrische Impedanz einer piezokeramischen Scheibe genutzt. Bei dem hier beschriebenen Problem finden Ableitungsinformationen an unterschiedlichen Stellen Beachtung. Zum einen wird eine angepasste Elektrodenstruktur genutzt, um die Sensitivität der Messgröße zu steigern. Zum anderen benutzen die verwendeten lokalen Optimierungsalgorithmen zur Prädiktion des nächsten Optimierungsschrittes Ableitungsinformationen der Kostenfunktion nach den zu optimierenden Materialparametern. Häufig wird in diesen Fällen auf die Approximation der Ableitung durch Finite Differenzen zurückgegriffen, was zu numerischen Fehlern führen kann. Alternativ kann zur Ableitungsbestimmung mit Rechnergenauigkeit Algorithmisches Differenzieren zum Einsatz kommen. Exemplarisch sollen beide Verfahren am Beispiel der Charakterisierung von Piezokeramiken untersucht werden. Dabei ergeben sich unterschiedliche Vor- und Nachteile, je nachdem ob die Ableitung zur Sensitivitätssteigerung oder zur Parameteroptimierung genutzt werden.

Fels, Janina

• Effect of subject misalignment during HRTF measurements on spatial acoustic resonances
  S. Doma and J. Fels
[Abstract]

Acoustical measurement setups for head-related transfer functions (HRTFs) are often evaluated by means of artificial heads or simple spherical shapes. Previously performed measurements or simulations on these geometrical objects, as well as the known analytical solution in case of the sphere, can be used for comparison, allowing the use of multiple distance metrics in the time, frequency and spatial domain. A new measurement object is analyzed, consisting of a sphere with cylindrical cavity resonator extensions. In contrast to the complex spectral and spatial variations in HRTFs, as well as to the comparatively flat spherical transfer functions (STFs), the newly designed shapes produce defined spectral features, that can be more easily traced over space. This promises better insight into the preservation of specific resonances by the HRTF measurement system and allows an investigation into the underlying distortion mechanisms, e.g. due to the subject’s misalignment with the target position, i.e. the center of the measurement setup.

• Child-appropriate experiment on auditory selective attention in a virtual acoustic environment
  K. Loh, C. Hoog Antink, L. Mayer and J. Fels
[Abstract]

Auditory selective attention enables the extraction of relevant sound sources from distracting sounds or background noise. In the context of primary and preschool life, children are typically exposed to noisy and complex acoustic scenes. To ensure a proper development of children’s communicative and cognitive skills, their perception of the acoustic environments need to be addressed and understood. Hence, it is important to understand to what extent children’s auditory selective attention is developed and affected under the influence of noise or disturbing acoustic features. This work introduces a child-appropriate paradigm on auditory selective attention, in which the categorization task was subsequently extended from a ”two choices task” to a ”four choices task”. This extension provides both more information on the inhibition of irrelevant information and the possibility to include room acoustic effects. This work presents the paradigm and an implementation in a virtual acoustic environment to show its practical feasibility. Then, the results of a pilot-study are presented and discussed.

• Examining Different Cue Types in a Listening Test on Auditory Selective Attention
  J. Oberem, I. Koch and J. Fels
[Abstract]

To attract a participant’s attention to an up-coming event, visual and acoustical cues can be used. These cues can be exogenous or endogenous and therefore require different degrees of abstraction to draw attention to a certain direction in space. Using a well-established binaural-listening paradigm, the ability to intentionally switch auditory selective attention was examined investigating exogenous vs. endogenous and visual vs. acoustical cues. In this paradigm two speakers simultaneously present spoken word pairs from two of four azimuth positions. Hence, the cue was used to indicating the position of the target speaker prior to actual stimulus onset. The stimuli were word pairs that consisted of a single number word (i.e., 1 to 9) followed by either the German direction ”UP” or ”DOWN”. Young, normal-hearing participants were asked to identify whether the target number was numerically smaller or greater than five and to categorize the direction of the second word. Switch costs (i.e. reaction time differences between a position switch of the target relative to a position repetition) and error rates were analyzed with regard to the type of cue.

• Perceptual Evaluation of Differences in Anthropometric Parameters
  H. Braren and J. Fels
[Abstract]

Head-related transfer functions (HRTFs) are known to be highly subject-specific, due to vary-ing expressions of anthropometric features, such as the shape and size of head, pinna and tor-so geometries, between humans and especially between children and adults. Modern 3D-scanners capture the shape of these features with a high level of accuracy. Com-bined with well-established simulation methods, e.g. the boundary element method (BEM) it is possible to simulate their effect on the sound field as it is captured by the HRTF. In addi-tion, these 3D-shapes can be manipulated, in order to introduce systematically controlled an-thropometric differences to assess their effect on the HRTF and the resulting perceptual dif-ferences. In this study, the effect of controlled modifications to the head and pinna geometry of a known artificial head geometry on perceptual parameters is evaluated. Shape parameters of the outer ear are modified and the effect on the HRTF is evaluated in a listening test in order to be able to compare the perceptual effects to those exhibited by children, who are known to perceive the same sound field different compared to adults.

• Binaural Receiver Models for Wave-based Simulations in the Low Frequency Range
  P. Schäfer, H. Braren, J. Fels and M. Vorländer
[Abstract]

Today’s wave-based acoustic simulation tools allow to simulate the lower frequency range of complex acoustic scenes, e.g. in small rooms such as car cabins. During their design process, it is of great interest to auralize these rooms. In order to get a spatial impression, binaural receivers can be included in the simulations.

A straightforward approach is to include the geometry of an artificial head. Meshing such a model including fine structures like the pinna leads to a high number of nodes which results in high computational effort. If only considering low frequencies, however, the wavelength is generally larger than those details so that their influence on the sound field can be neglected. This suggests that omitting these details has no significant influence on the performance of the model, while reducing the computational complexity.

Thus, in the course of this work, multiple simplified models for binaural receivers are derived from an artificial head using basic mathematical bodies, e.g. ellipsoids. Then, the head-related transfer functions (HRTFs) of these models are simulated using the boundary element method (BEM) and are compared to the HRTF of the original model in order to investigate their frequency-dependent performance.

Felten, Judith

• Faszination sprechende Maschinen: Technologischer Wandel der Sprachsynthese über zwei Jahrhunderte
  L. Engeln, R. Groh, F. Gabriel, P. Birkholz, R. Jäckel, R. Hoffmann, J. Felten, R. Bergmann, J. Scharloth, L. Lüneburg, J. Krzywinski, J. Neumann and P. Plaßmeyer
[Abstract]

Über die historische akustisch-phonetische Sammlung (HAPS) der TU Dresden ist auf den historischen Sitzungen der DAGA regelmäßig berichtet worden. Im Jahre 2019 konnte ihr 20. Gründungsjubiläum begangen werden. Nach einer Generalsanierung des Gebäudes wird sie in einer weitgehend neu gestalteten Ausstellung präsentiert. Im gleichen Jahr konnte das BMBF-Projekt mit dem in der Überschrift angegebenen Thema (Kurztitel ”Sprechmaschine”) abgeschlossen werden, über das in diesem Beitrag berichtet wird. In einem Verbund aus sechs Einrichtungen der TU Dresden und dem Mathematisch-Physikalischen Salon der Staatlichen Kunstsammlungen Dresden wurde nicht nur an der weiteren Erschließung der Sammlung gearbeitet, sondern es wurde anhand des konkreten Beispiels der Frage nachgegangen, auf welche Weise historische Universitätssammlungen Beiträge für die aktuelle Forschung und Lehre leisten können. Dabei wurde neben einer multi-kontextuellen virtuellen Ausstellung zur Entwicklung der Sprachsynthese im Verlauf von mehr als zwei Jahrhunderten auch ein moderner artikulatorischer Sprechapparat als Forschungsplattform erforscht und entwickelt.

Fennel, Florian

• Richtungs- und Entfernungsabhängigkeit der Amplitudenmodulation (AM) bei Windenergieanlagen
  S. Martinez, K. Pies, F. Fennel and A.-K. Ferreira
[Abstract]

In Rahmen der DAGA 2017 und DAGA 2018 wurde ein Verfahren zur Ermittlung und Quantifizierung der AM bei Windenergieanlagen (WEA) vorgestellt. Zur Analyse wurden Geräuschmessungen sowohl von WEA als Einzelanlagen als auch von Windparks herangezogen. Mit Hilfe der dabei ermittelten Kennwerte lassen sich die von WEA ausgehenden Geräuschimmissionen in der Nachbarschaft ergänzend beurteilen. Bei der Untersuchung der Wirkungen werden häufig hilfsweise synthetische Auralisationen (Verfahren zur Hörbarmachung) zur Simulation verwendet. Vorteilhafter sind jedoch echte Messungen im Nahfeld von Einzelanlagen oder bei Windparks in Abständen von ca. 600 m bis über 1.000 m an den Wohnbebauungen. Hierzu haben wir eigene, ausgewählte, kurzzeitige Geräuschstichproben (2 Minuten bis 4 Minuten Dauer) aus Feldmessungen entnommen und sie als Kombination von Schmalbandanalysen und AM-Bestimmung im Bereich von 25 Hz bis ca. 5 kHz analysiert. Ziel der Untersuchungen ist es, Erkenntnisse zur Entfernungs- und Richtungsabhängigkeit der AM herauszuarbeiten, um sie u.a. mit den aktuellen Modellen zur Geräuschabstrahlung der WEA in Einklang bringen zu können. Solche Schritte sind für die Praxis des Immissionsschutzes unerlässlich. Die bisherigen Untersuchungen zeigten, dass die AM bei Windparks zu einer Erhöhung der Störwirkung führt und damit das Schallminderungspotential der Einflussgröße ”Entfernung” kompensiert wird.

Ferreira, Anne-Kathrin

• Richtungs- und Entfernungsabhängigkeit der Amplitudenmodulation (AM) bei Windenergieanlagen
  S. Martinez, K. Pies, F. Fennel and A.-K. Ferreira
[Abstract]

In Rahmen der DAGA 2017 und DAGA 2018 wurde ein Verfahren zur Ermittlung und Quantifizierung der AM bei Windenergieanlagen (WEA) vorgestellt. Zur Analyse wurden Geräuschmessungen sowohl von WEA als Einzelanlagen als auch von Windparks herangezogen. Mit Hilfe der dabei ermittelten Kennwerte lassen sich die von WEA ausgehenden Geräuschimmissionen in der Nachbarschaft ergänzend beurteilen. Bei der Untersuchung der Wirkungen werden häufig hilfsweise synthetische Auralisationen (Verfahren zur Hörbarmachung) zur Simulation verwendet. Vorteilhafter sind jedoch echte Messungen im Nahfeld von Einzelanlagen oder bei Windparks in Abständen von ca. 600 m bis über 1.000 m an den Wohnbebauungen. Hierzu haben wir eigene, ausgewählte, kurzzeitige Geräuschstichproben (2 Minuten bis 4 Minuten Dauer) aus Feldmessungen entnommen und sie als Kombination von Schmalbandanalysen und AM-Bestimmung im Bereich von 25 Hz bis ca. 5 kHz analysiert. Ziel der Untersuchungen ist es, Erkenntnisse zur Entfernungs- und Richtungsabhängigkeit der AM herauszuarbeiten, um sie u.a. mit den aktuellen Modellen zur Geräuschabstrahlung der WEA in Einklang bringen zu können. Solche Schritte sind für die Praxis des Immissionsschutzes unerlässlich. Die bisherigen Untersuchungen zeigten, dass die AM bei Windparks zu einer Erhöhung der Störwirkung führt und damit das Schallminderungspotential der Einflussgröße ”Entfernung” kompensiert wird.

Fiebig, Andre

• Psychoakustische Untersuchung von Güterverkehrszügen im Mittelrheintal
  M. Heroldt and A. Fiebig
[Abstract]

Die Belästigung durch Güterzugverkehrsgeräusche ist besonders an stark frequentierten Trassen wie der Strecke Rotterdam-Genua ein Problem, das sich in Zukunft noch verstärken wird. Aufgrund des steigenden Güterzugaufkommens sowie der Tatsache, dass viele Güterwaggons mit alten Bremssystemen sehr hohe Schalldruckpegelspitzen mit mehr als 100 dB(A) verursachen können, wurde in dieser Studie die Lästigkeit von Güterzuggeräuschen in einem psychoakustischen Hörversuch untersucht. Als Stimuli wurden Geräuschaufnahmen von Güterzugdurchfahrten verwendet, die in zwei Nächten in Rüdesheim (Rhein) mit einem Kunstkopfmesssystem in Anlehnung an die DIN EN ISO 3095 gemessen wurden. In dem Hörversuch bewerteten 78 ProbandInnen die Lästigkeit von Güterzugvorbeifahrten, bei denen die zeitliche Position eines lauten Waggons innerhalb einer Zugdurchfahrt variierte. Dabei wurden 21 Güterzugvorbeifahrten nach ihrer Lästigkeit auf einer 9-stufigen Kategorialskala bewertet. Nach dem Hörversuch wurden weitere Faktoren wie die ”selbsteingeschätzte Lärmempfindlichkeit”, die ”Entfernung des Wohnortes zum nächsten Bahngleis” oder die ”Häufigkeit der Nutzung des ÖPV auf der Schiene” in einem Fragebogen erfasst und bezüglich der Relevanz für die Geräuschbewertungen evaluiert. Ziel dieser Studie war es, die Auswirkung eines lauten Waggons an unterschiedlichen Positionen einer Güterzugvorbeifahrt auf die Gesamtbewertung der Lästigkeit dieser Güterzugvorbeifahrt zu untersuchen. Außerdem wurde der Einfluss nicht-akustischer Faktoren auf die Bewertung der Lästigkeit von Güterzugvorbeifahrten exploriert.

• Die Wirksamkeit von Maßnahmen zur Lärmbekämpfung aus psychoakustischer Sicht
  A. Fiebig
[Abstract]

Die aktuell von der WHO veröffentlichten Leitlinien für Umgebungslärm für die Europäische Region fordern aufgrund der systematischen Bewertung neuester Lärmwirkungsbefunde ein höheres Niveau zum Schutz der menschlichen Gesundheit vor Belastungen durch Umgebungslärm, wie es durch geltende nationale Richt- und Grenzwerte bislang nicht eingefordert wird. Bei Einhaltung der definierten Leitlinienwerte der WHO sollen erhebliche Risikoanstiege negativer Gesundheitswirkungen vermieden werden. Neben der Veröffentlichung der neuen Erkenntnisse zu Dosis-Wirkungszusammenhängen für spezifische Geräuschquellen werden auch geeignete Maßnahmen zur Verringerung der Belastung diskutiert und Interventionsmöglichkeiten empfohlen. Zur Bewertung der tatsächlichen Eignung von Maßnahmen zur Bekämpfung von Umgebungslärm müssen auch wahrnehmungsorientierte Aspekte aus Sicht der Psychoakustik diskutiert werden. Um das von der WHO geforderte hohe Schutzniveau zu erreichen, gilt es, Maßnahmen zur Lärmminderung in deren perzeptiven Wirkung und Nachhaltigkeit zu evaluieren. Der Beitrag setzt sich mit aktuellen Erkenntnissen der wahrnehmungsbezogenen Wirkung von Maßnahmen zur Lärmbekämpfung auseinander und stellt die zukünftigen Aufgaben der Psychoakustik im Kontext der Leitlinien für Umgebungslärm heraus. Dies gilt im Besonderen für die Identifikation und Erhaltung von ruhigen Gebieten in urbanen Kontexten, die ein neues Verständnis von Dosis-Wirkungsrelationen erfordern.

Fiedler, Lorenz

• Brain Signatures of Auditory Attention in Real-Life Listening Scenarios
  M. Wöstmann, L. Fiedler, M. Orf and J. Obleser
[Abstract]

Selective attention to relevant acoustic stimuli is critical for scene analysis and communication. In the laboratory, two oscillatory brain processes index auditory attention. First, slow neural oscillations (∼4 Hz) reveal the brain’s tracking of relevant acoustic stimuli. Second, the power of alpha oscillations (∼10 Hz) indexes attention deployment to overcome listening challenges. In recent years, we found that investigation of these brain processes in more real-life listening scenarios significantly advances auditory attention research. Portable Electroencephalography (EEG), recorded inside the ear canal, reveals which sound source a listener attends to and is thus relevant for development of future hearing aids. Furthermore, EEG recordings differentiate a listener’s attentional suppression of stationary versus moving distractor sounds in a 360^∘ loudspeaker array. While previous spatial attention studies often used rather unrealistic dichotic listening setups with competing sounds on the left versus right ear, we have recently shown that hemispheric lateralization of alpha power differentially signifies auditory target selection versus distractor suppression in case one sound source is presented in the free field in front of the listener, while another sound source systematically varies between left and right. Our findings enrich the development of realistic scenarios, such as virtual reality (VR), to study auditory attention.

Fingscheidt, Tim

• Baby Cry Recognition in Vehicles
  J. Baumann, T. Lohrenz, J. Franzen and T. Fingscheidt
[Abstract]

In an automotive environment the driver’s attention to traffic and the surrounding environment is a safety-critical aspect. Distracting situations and events around the driver can significantly decrease his/her focus and increase the risk of driving mistakes and accidents. Therefore, it is desirable to prevent an unfocussed state of the driver. Various systems are designed to alert the driver in such situations and thereby prevent possible damage. While these systems often rely on visual input, usually requiring high computational power, it is also possible to obtain information from acoustic signals as they are acquired via the already existing hands-free microphone. Recent systems for automatic sound event detection can be used to detect and classify various types of sound events, even when high-level background noise is present. When it comes to sound events diverting the attention of the driver, high-power sound events with rare occurrences can often be observed as the cause: Such as a baby crying in the backseat. For this use case we propose a neural network-based detector for baby cries in vehicles. The method detects baby cries in the presence of typical vehicle noise, and in consequence triggers an increased support from driver assistance systems or autonomous driving functions.

Fintor, Edina

• Erinnerungsleistung für Landmarks in virtuellen Labyrinthen: Stört ein Hintergrundsprecher mehr, wenn seine räumliche Position variiert?
  S. Schlittmeier and E. Fintor
[Abstract]

Ob ein bestimmter Hintergrundschall kognitive Leistungen stört, hängt davon ab, ob Schallverarbeitung und Aufgabenbearbeitung auf denselben kognitiven Prozessen oder Funktionen fußen. Dieses so genannte Interference-by-Process Principle (z.B. Marsh et al., 2009) wird zwar grundsätzlich nicht in Frage gestellt, ist aber noch nicht vollständig empirisch getestet. In den letzten Jahren konzentrierte sich die Forschung zu kognitiven Lärmeffekten auf die Störwirkung von Hintergrundsprache auf verbale Aufgaben (z.B. verbales Kurzzeitgedächtnis, Lesen, Schreiben), sowie auf die Rolle von Sprachverständlichkeit, Semantik und temporal-spektraler Variabilität für die Störwirkung. Entsprechend dem Interference-by-Process Principle sollten jedoch bei visuell-räumlichen Aufgaben die räumlichen Eigenschaften eines Hintergrundschalls für seine Störwirkung ausschlaggebend sein.

Wir stellen eine Serie von Experimenten vor, in der die Wirkung von Hintergrundsprache auf die Kapazität des visuell-räumlichen Kurzzeitgedächtnisses geprüft wurde, wobei der Hintergrundsprecher entweder immer von derselben räumlichen Position oder nacheinander von verschiedenen Positionen sprach. Wayfindung und Orientierung als alltägliche visuell-räumliche Aufgabe wurden mittels virtueller Labyrinthe mit Landmarks (z.B. eine Bäckerei, ein Park) operationalisiert. Die Versuchsteilnehmer sollten den Weg durch diese virtuellen Labyrinthe finden und danach die räumliche Position der Landmarks erinnern. Es zeigte sich, dass sich die beiden Sprachschallbedingungen in ihrer Wirkung auf das visuell-räumliche Kurzzeitgedächtnis unterscheiden. Dieser Befund wird bezüglich seiner kognitionspsychologischen Implikationen diskutiert.

Fischenich, Alexander

• Räumliche Gewichtung bei der Lautheitswahrnehmung
  J. Hots, D. Oberfeld-Twistel, A. Fischenich and J. Verhey
[Abstract]

Lautheit ist die empfundene Intensität des Schalls. Die Empfindungsgröße hängt neben der physikalischen Schallintensität auch von anderen Signaleigenschaften wie dem spektralen Gehalt oder der Signaldauer ab. Die Abhängigkeit von diesen (monauralen) physikalischen Einflussgrößen wird in aktuellen Lautheitsberechnungsverfahren bereits erfolgreich modelliert. Noch wenig verstanden ist der Einfluss der räumlichen Position der Schallquelle auf die Wahrnehmung des Schalls. Der vorliegende Beitrag untersucht, ob unterschiedliche räumliche Positionen der Schallquellen unterschiedliche Gewichte bei der Bewertung der Lautheit haben. Hierbei wird ein Ansatz verwendet, der bereits erfolgreich dazu genutzt wurde, eine spektrale oder zeitliche Gewichtung bei der Lautheitswahrnehmung zu quantifizieren. Es werden fünf verschiedene Rauschbänder aus fünf verschiedenen Lautsprechern präsentiert, die sich vor, hinter, links, rechts und über der Versuchsperson befinden. Zunächst werden die einzelnen Rauschbänder aus jeder Richtung in einem adaptiven Verfahren in ihrer Lautheit individuell ausgeglichen. Anschließend werden zufällige Kombinationen der in ihrer Lautheit ausgeglichenen fünf Rauschbänder und fünf Richtungen mit zufälligen Pegelvariationen versehen. Die Versuchspersonen bewerten jeweils das gesamte räumliche Schallfeld in seiner Lautheit. Die Bewertungen werden durch eine multiple logistische Regression in relative Gewichte der einzelnen Richtungen überführt. Für eine realistische Lautheitsvorhersage in alltäglichen Umgebungen mit räumlich verteilten Schallquellen sollten zukünftige Verfahren zur Berechnung der Lautheit diese Gewichte berücksichtigten

Fischer, André

• Sensitivitätsanalyse der experimentellen Bestimmung von Flammentransferfunktionen
  F. Kohlenberg, A. Fischer, C. Lahiri, L. Enghardt and F. Bake
[Abstract]

Im Kontext der Thermoakustik ist der Zusammenhang zwischen Wärmefreisetzungsrate und Schallschnelle (Flammentransferfunktion) ein essentieller Bestandteil zur Vorhersage für Instabilitäten. Diese wurde über Transfermatrixbeziehungen einer turbulenten Diffusionsflamme bei Flugbedingungen (erhöhtes Druck- und Tempertaturniveau) experimentell bestimmt. Diese Messung enthält Unsicherheiten, welche sich auf die Flammentransferfunktion übertragen. Obwohl sich die Berechnung hauptsächlich aus einfachen Matrixoperationen zusammensetzt, erwies sich die analytische Herangehensweise zur Unsicherheitsfortpflanzung als impraktikabel und es wurde ein Monte-Carlo Ansatz gewählt. Die betrachteten Eingangsunsicherheiten setzten sich aus der gemessenen statischen Temperatur, Druck und Massenstrom, sowie den Mikrophonsignalen und zufälligen Abweichungen in den Mikrophonpositionen zusammen. Die Einschätzung der Streubereiche beruht auf Erfahrungswerte von industriellen Brennertests. Es konnte gezeigt werden, dass die gemessenen Flammentransferfunktionen insbesondere unter 150 Hz sowie zwischen 600 Hz und 1000 Hz die größten Unsicherheiten aufweist. Die Sensitivitätsanalyse zeigt, dass insbesondere Einflüsse der Mikrophondaten sowie deren Positionen zu höheren Frequenzen dominieren und der Einfluss der statischen Größen bis auf die Temperatur in der Einlaufsektion vernachlässigbar ist. Mithilfe numerisch bestimmter Sensitivitätskoeffizienten können diese Ergebnisse für abweichende Eingangsunsicherheiten ohne wiederholte Monte-Carlo Simulationen neu bestimmt werden. Zukünftig sollen mithilfe der Implementierung auch andere Schallkanalgrößen wie zum Beispiel Streumatrixkomponenten und abgeleitete Größen wie die Dissipation und Impedanzen an anderen Prüfständen in ihrer Unsicherheit abgeschätzt werden.

Fischer, Georg

• Input-Output Linearization of a MEMS Loudspeaker Using a Hammerstein Model
  E. Belgradskaia, G. Fischer, A. Zhykhar and T. Fritsch
[Abstract]

In this article, the use of a Hammerstein model to predict the linear and nonlinear behavior of a MEMS loudspeaker is discussed. The MEMS loudspeaker under investigation is based on an electrostatic drive system. Apart from that, the underlying physical structure is very complex. That is why a purely data driven black box approach was chosen to model its behavior. The resulting model is parameterized in a way, that it takes into account at least the weak second order nonlinearities resulting from the electrostatic principle. The goal of modeling the linear and nonlinear behavior of the loudspeaker is to perform input-output linearization in a feedforward controller. By reducing the harmonic and intermodulation distortions high sound quality at high sound pressure levels is guaranteed. The principle of the MEMS loudspeaker as well as the modeling procedure and the tasks for linearization are described. Based on simulated and measured total harmonic and intermodulation distortion the feedforward controller is evaluated.

Fischer, Heinz-Martin

• Würde als zentrale Kategorie zur Ableitung von Lärmschutzzielen
  H.-M. Fischer and A. Drechsler
[Abstract]

Ausgehend von dem Beitrag ”Schallschutz und Menschenbild” auf der DAGA 2019 in Rostock, wird der Versuch gewagt, das dort vorgeschlagene methodische Vorgehen zu vertiefen und zu verfeinern. Die Würde des Menschen dient dabei als zentrale Kategorie zur Ableitung von Lärmschutzzielen.

Zunächst soll die Würde im Kontext der Akustik und des Lärmschutzes genauer betrachtet werden. In einem weiteren Schritt wird untersucht, inwieweit in gängigen akustischen Richtlinien die Würde des Menschen Berücksichtigung findet. Abschließend wird versucht Vorschläge zu machen, wie Würde als zentrale Kategorie für die Formulierung von Anforderungen an den Lärmschutz stärker verankert werden kann.

Fleischer, Mario

• Numerische Modellierung der Schallausbreitung im menschlichen Vokaltrakt
  P. Hahn, M. Fleischer and S. Retka
[Abstract]

Die Ausbreitung des Schalls im menschlichen Vokaltrakt wird maßgeblich von dessen Geometrie und vorhandenen Randbedingungen beeinflusst. Dabei spielt die lokale Verteilung von verschiedenen akustischen Impedanzen im Vokaltrakt eine wichtige Rolle. So unterscheidet sich die Schallimpedanz im Rachenraum deutlich von der in der Mundhöhle. Ausgehend von diesen Beobachtungen geht es in diesem Beitrag um die Formulierung einer akustischen Impedanz, die eine Funktion vom Ort in einem geschlossenen Gebiet darstellt. Ziel ist es, mit Hilfe der Ortsabhängigkeit der Impedanz, das Auftreten bestimmter Eigenfrequenzen abzuschwächen bzw. zu unterdrücken. Die Berechnung der Schallausbreitung erfolgt unter Anwendung der Helmholtz-Gleichung und eines zunächst stark vereinfachten FEM - Modells des Vokaltrakts in Python, welches mit Hilfe der Python Akustik Bibliothek FEniCS numerisch umgesetzt wird. Für die Formulierung der Impedanz Z in Abhängigkeit des Ortes, wird eine Geometrie in verschiedene Gebiete unterteilt und das Medium Luft an einem Punkt mit konstantem Schalldruck angeregt. Der Schallwiderstand unterscheidet sich in jedem Gebiet, wobei ein Gebiet eine Impedanz Z aufweist und die anderen Gebiete schallhart sind. Es zeigt sich, dass sich der Schalldruck beim Auftreten der gleichen Eigenfrequenzen, um 65 % unterscheiden kann in Abhängigkeit des Ortes der Impedanz. Ebenfalls führt der Ort der Impedanz zu unterschiedlichen Abschwächungen der auftretenden Eigenfrequenzen.

Floss, Sebastian

• Optimierte Schallreduktion in Axialventilatorsystemen durch mikroperforierte Absorber
  F. Czwielong, S. Floss, M. Kaltenbacher and S. Becker
[Abstract]

Axialventilatoren werden in einer großen Anzahl von Systemen für die Bereitstellung eines hohen Volumenstroms verwendet. So kommen diese Turbomaschinen beispielsweise in der Kühlungs- und Klimatisierungstechnik zum Einsatz. Da sich diese Anlagen oftmals in der Nähe von Personen befinden, werden vor allem die akustischen Emissionen mit einzuhaltenden Grenzwerten belegt. Dies soll vermeiden, dass umgebende Menschen von zu hohen Geräuschkulissen belästigt oder gestört werden. Neben den Schallreduktionsmaßnahmen am Axialventilator, wie zum Beispiel Ventilatorsichelung oder Schaufelblattmodifikationen, können Belüftungsanlagen auch mit passiven Schallabsorbern ausgestattet werden, welche zu einer Verringerung des emittierten Schalldruckpegels führen. Eine solche Maßnahme ist die Verwendung von mikroperforierten Absorbern, welche in das Rohrsystem des Ventilators intrigiert werden. In diesem Anwendungsfall werden die Absorber von dem Fördermedium direkt überströmt. Die Funktionsweise solcher überströmten Absorber in direkter Nähe zu den Ventilatorschaufeln ist noch nicht verstanden und wurde bislang nur geringfügig untersucht. Im Zuge dieser experimentellen Studie wurde die Schallreduktion von kommerziell erwerblichen mikroperforierten Absorber auf den Anwendungsfall von Axialventilatoren optimiert. Dabei wurden verschiedene Parameter wie axiale Position der Absorber, Art des Rückvolumens und Unterteilung des Rückvolumens berücksichtigt. Zudem war eine Variation der Zuströmbedingungen zum Axialventilator Teil der Untersuchungen.

• Acoustical Characterization of different Micro-perforated Absorbers in Confined Spaces under Moderate Mach Number Flow Condition
  S. Floss, A. Mutschlechner and M. Kaltenbacher
[Abstract]

The application of micro-perforated absorbers (MPA) under flow conditions offers the possibility to use them as flow influencing structures, e.g. as guiding vanes, in baffles and as covering for cavities, in a wave guiding HVAC channel. In that case the sound absorbing effect results in the combination of MPP and the channel structure, as the extended back volume. The acoustical behavior can be simulated by using an equivalent fluid model in combination with Finite Elements . However, the effects of different micro-perforated plates and absorber structures on the flow field (static pressure loss) and vice versa can be investigated experimentally (acoustical two-port theory). The used open loop test bench can provide mean flow up to Ma = 0.2 in two directions. To address the distinction between aerodynamic and sound pressure fluctuations, special precautions must be taken. The microphones can either be recessed and covered by a protective screen or one uses correlation techniques. The test bench also allows to compare the two sources method with the usage of two different end pieces. Various MPA structures are under investigation as well as the influence of the flow field on the measurement microphones and how this influence can be further reduced.

Forssén, Jens

• Urban Sound Planning
  W. Kropp, J. Forssén and L.E. Mauriz
[Abstract]

In any development project we have a unique chance to do everything right from the very beginning. This also is true for the design of our acoustic environment in urban development projects. However, often we fail to take this very first chance due to different reasons. First, the complexity to handle the sound environment in our cities demands a transdisciplinary approach to master the planning process of an urban acoustic environment with all its related aspects. Second, a key issue for such holistic urban planning is the successful communication between all people involved in the process, whereby tools and methods for communication are needed beyond todays state of the art. Third, one rarely finds acoustic experts mastering the whole spectrum of knowledge and tools inside the field of acoustic sound planning needed for such a task. The paper presents experiences and results from SONORUS, a European Training Network for young researches. The paper demonstrates methodologies and tools that could help to reach a state where the acoustic environment is part of the urban planning from the very beginning.

Frank, Matthias

• Listening experiment on the plausibility of acoustic modeling in virtual reality.
  K. Enge, M. Frank and R. Höldrich
[Abstract]

Dreidimensionaler Klang spielt bei der Plausibilität virtueller Umgebungen eine bedeutende Rolle, bereits aus dem Grund, dass realer Raum vom Menschen maßgeblich über seinen Klang charakterisiert wird. Im Rahmen dieses Beitrags wurde ein Hörversuch in virtueller Umgebung durchgeführt, mit dem Ziel verschiedene akustische Modellierungen auf deren Plausibilität zu untersuchen. Dazu wurde ein realer Studioraum virtualisiert, in dessen Mitte ein Lautsprecher zu sehen und zu hören war. Im Hörversuch wurden den Versuchspersonen verschiedene akustische Modellierungen über offene Kopfhörer und der echte Lautsprecher im Studioraum präsentiert, die sie auf einer Skala von 1 (= völlig unplausibel) bis 7 (= völlig plausibel) entsprechend ihrer Plausibilität in Kombination mit dem visuellen Eindruck bewerten sollten. Die akustischen Modellierungen verwendeten eine Kombination aus Spiegelquellenmodell für frühe Reflexionen und Rückkopplungsnetzwerk für späten Nachhall oder alternativ die gemessene binaurale Raumimpulsantwort des Studios. Der Direktschall wurde in 1., 3. oder 7. Ordnung Ambisonics wiedergegeben und die Richtcharakteristik des Lautsprechers wurde entweder berücksichtigt oder vernachlässigt. Der Hörversuch wurde sowohl mit der visuellen Studiovirtualisierung, als auch blind durchgeführt und die Freiheitsgrade der Bewegung der Versuchspersonen wurden variiert: (a) statisch, (b) nur Kopfdrehungen und (c) Translation im Raum.

• Signal-independent approach to variable-perspective (6DoF) audio rendering from simultaneous surround recordings taken at multiple perspectives
  F. Zotter, M. Frank, C. Schörkhuber and R. Höldrich
[Abstract]

Six-Degrees-of-Freedom audio recording and rendering approaches have been recently proposed to enable a variable- perspective playback for a virtual listener. We assume that a distributed sound scene is simultaneously recorded by various main microphone arrays positioned at multiple perspectives. Variable-perspective rendering enables the virtual subject to freely move within the sound scene. To avoid annoying artifacts that signal and position excraction of a complex recorded scene can entail, this contribution presents a simple and signal-independent strategy. For each recording perspective, playback is accomplished by several loudspeaker objects of a virtual surround setup whose center is collocated with the physical recording perspective. Each of the loudspeaker signals is rendered by directional placement relative to the listener and by weighting with 1/r of the relative distance. To avoid poor imaging, additional gains are applied on every virtual loudspeaker signal to suppress its signal whenever the virtual listener either gets too close, or stands far behind the virtual loudspeaker. To avoid boundary effects, consistent additional surround perspectives are simulated by the image source method, with regard to virtual room walls.

• Directivity pattern measurement of a grand piano for augmented acoustic reality
  M. Brandner, N. Meyer-Kahlen and M. Frank
[Abstract]

In augmented reality the plausible and authentic reproduction of sound sources is key to achieve a high level of acceptance by the user. The research interest in sound source and receiver directivity characteristics has increased over the last decades as the availability of equipment and software applications for virtual and augmented audio reproduction in contrast to its price rises. A representation of the directivity characteristics on a full sphere represented as impulse responses in the spherical harmonics domain is beneficial for real-time rendering in augmented reality. To this moment no such directivity data for a grand piano is freely available. Therefore, we present a practical directivity measurement setup for measuring a grand piano under non-anechoic conditions. We use a measurement array consisting of 22 microphones plus a reference microphone. The microphone positions are optimized to be set up easily in practice while providing numerical stability for the conversion into the spherical harmonics domain. The lower measurement points are arranged on the floor and compensated in level in accordance to acoustic theory. As the directivity data is used for augmented acoustic reality the impulse response calculation is investigated on its applicability in regard to low latency and high accuracy.

• Augmented Practice-Room - augmented acoustics in music education
  M. Frank, D. Rudrich and M. Brandner
[Abstract]

The acoustic properties of rooms not only affect the way an instrument is played but also how it is perceived by the audience. In music education, playing in concert halls with suitable acoustics often comes too short and happens rather in a late stage of training. Students then have to quickly adapt to the unfamiliar acoustic properties of the concert hall. The project Augmented Practice-Room brings concert hall acoustics to the practice room. The augmented acoustic reality tool uses open headphones or loudspeakers to play back the virtual acoustics while maintaining the direct sound path of the instrument. It is interactive in terms of location and orientation of the musician within the virtual room and also incorporates the directivity of the instrument. The software implementation is optimized for efficient and true zero-latency processing on standard computers with usual audio equipment. The application is currently installed in six practice rooms of a musical school and has been used in teaching since autumn 2019. An educational study accompanies the musical training for one full year investigating the effects of augmented acoustics in music education.

Franke, Markus

• Detailanalyse von DE-Rollenaktoren für Lautsprecherantriebe
  P. Bakardjiev, M. Franke, U. Marschner, A. Richter and M.E. Altinsoy
[Abstract]

In der vorliegenden Arbeit werden weiterführende Untersuchungen zur Entwicklung eines innovativen magnetfreien Lautsprecherantriebs vorgestellt. Dieser wurde bereits in Form eines Funktionsdemonstrators präsentiert (DAGA 2016) und basiert auf einem mehrlagigen, kernlosen zylindrischen Aktor aus dielektrischem Elastomer (DEA), welcher als Antrieb einer konventionellen Lautsprechermembran verwendet wird. Bereits im Frühstadium der Entwicklung ließen sich mögliche Vorzüge hinsichtlich Gewichts-, Bauraum- und Kostenreduktion im Vergleich zu herkömmlichen elektrodynamischen Antrieben erkennen. Anhand eines umfassenden computergestützten Entwurfsprozess auf Grundlage materialtechnischer, konstruktiver und funktioneller Randbedingungen konnten extensive Parameterstudien durchgeführt werden. Die dazu entwickelten Modelle sind durch Abgleich zahlreicher messtechnischer Analysen exemplarischer Aktoren weiterentwickelt und validiert worden. Unter anderem war dazu die Entwicklung einer speziellen Ansteuerschaltung notwendig, die es erlaubt die notwendige Bias- und Signalspannung im Hochspannungsbereich unabhängig einzustellen. Die Untersuchungen zeigten, dass die mechanischen Schnittstellen des Aktors einen kritischen Einfluss auf das dynamische und modale Verhalten des Aktors und somit auf das resultierende akustische Frequenzverhalten haben. Darüber hinaus ermöglichen die erarbeiteten Modelle sowohl eine gute allgemeine Abschätzung des technologischen Einsatz- und Leistungspotenzials, als auch die Selektion von Parametersätzen für Vorzugslösungen in Bezug auf konkrete Leistungsanforderungen.

Franzen, Jan

• Baby Cry Recognition in Vehicles
  J. Baumann, T. Lohrenz, J. Franzen and T. Fingscheidt
[Abstract]

In an automotive environment the driver’s attention to traffic and the surrounding environment is a safety-critical aspect. Distracting situations and events around the driver can significantly decrease his/her focus and increase the risk of driving mistakes and accidents. Therefore, it is desirable to prevent an unfocussed state of the driver. Various systems are designed to alert the driver in such situations and thereby prevent possible damage. While these systems often rely on visual input, usually requiring high computational power, it is also possible to obtain information from acoustic signals as they are acquired via the already existing hands-free microphone. Recent systems for automatic sound event detection can be used to detect and classify various types of sound events, even when high-level background noise is present. When it comes to sound events diverting the attention of the driver, high-power sound events with rare occurrences can often be observed as the cause: Such as a baby crying in the backseat. For this use case we propose a neural network-based detector for baby cries in vehicles. The method detects baby cries in the presence of typical vehicle noise, and in consequence triggers an increased support from driver assistance systems or autonomous driving functions.

Freidhager, Clemens

• The Influence of Temporal Discretization Regarding Lighthill's Source Terms of an Automotive Turbocharger Compressor
  C. Freidhager, S. Schoder and M. Kaltenbacher
[Abstract]

Due to improvements regarding electric engine injection, the noise generated by a combustion engine has been significantly decreased over the last years. Consequently, a major remaining noise source is the turbocharger. A direct numerical simulation resolving both the vortical flow structures and the propagating acoustic waves is computational too demanding. Therefore, a hybrid aeroacoustics method, considering Lightill’s analogy, is applied for coupling the flow and the acoustic field. In doing so, the compressible flow simulation is restricted to the relevant domain of the flow, where Lighthill’s source terms are computed and then propagated by the wave equation to the whole acoustic domain. Thereby, the influence of all three parts of Lighthill’s tensor are investigated: (1) the Reynolds stress term, (2) the excess term and the (3) viscosity term. The investigation will be performed both in time and frequency domain, and in addition their propagation via the wave equation will be analyzed.

Friedrich, Björn

• Detektionsschwellen von Infraschall-Tonkomplexen
  B. Friedrich, H. Joost, T. Fedtke and J. Verhey
[Abstract]

Aufgrund einer stetig zunehmenden Anzahl an Infraschallquellen in unserer Umgebung stellt die Infraschall-Exposition ein immer wichtiger werdendes gesellschaftliches Problem dar. Obwohl Infraschall-Frequenzen außerhalb des klassischen Hörfrequenzbereiches liegen, berichten mehrere Veröffentlichungen über eine Hörwahrnehmung bis hinunter zu 2 Hz. Die zugrundeliegenden Messungen werden üblicherweise mit monofrequenten Stimuli (Reintönen) durchgeführt und lassen keine direkten Rückschlüsse darauf zu, wie sich die Wahrnehmung ändert, wenn mehr als eine Infraschall- Frequenzkomponente vorhanden ist. In der vorliegenden Studie sind wir dieser Frage nachgegangen, indem Detektionsschwellen von Infraschall-Stimuli mit ein, zwei oder drei Sinuskomponenten gemessen wurden. Die Darbietung erfolgte mittels eines kompakten und verzerrungsarmen Infraschall- Reproduktionssystems. Die Pegel der Komponenten im Tonkomplex wurden so gewählt, dass alle Komponenten den gleichen Pegel relativ zu ihrer Ruhehörschwelle hatten. Im Mittel über alle am Experiment teilnehmenden normalhörenden Versuchsperson war der Pegel an der Schwelle für jede Komponente eines Infraschall-Zweitonkomplexes um 3 dB niedriger als der Pegel an der Schwelle dieser Komponente. Dieses Ergebnis steht im Einklang mit der Hypothese einer (perzeptiv gewichteten) Intensitätsintegration des Gehörs. Die Ergebnisse für den Dreitonkomplex deuten jedoch darauf hin, dass diese Integration nur sehr begrenzt möglich ist.

Fritsch, Tobias

• Input-Output Linearization of a MEMS Loudspeaker Using a Hammerstein Model
  E. Belgradskaia, G. Fischer, A. Zhykhar and T. Fritsch
[Abstract]

In this article, the use of a Hammerstein model to predict the linear and nonlinear behavior of a MEMS loudspeaker is discussed. The MEMS loudspeaker under investigation is based on an electrostatic drive system. Apart from that, the underlying physical structure is very complex. That is why a purely data driven black box approach was chosen to model its behavior. The resulting model is parameterized in a way, that it takes into account at least the weak second order nonlinearities resulting from the electrostatic principle. The goal of modeling the linear and nonlinear behavior of the loudspeaker is to perform input-output linearization in a feedforward controller. By reducing the harmonic and intermodulation distortions high sound quality at high sound pressure levels is guaranteed. The principle of the MEMS loudspeaker as well as the modeling procedure and the tasks for linearization are described. Based on simulated and measured total harmonic and intermodulation distortion the feedforward controller is evaluated.

Fritzsche, Christoph

• Schallimmissionsprognose bei tieffrequenten Geräuschen
  C. Fritzsche, L. Eckert, C. Schulze and J. Hübelt
[Abstract]

Das Sächsische Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie hat eine Untersuchung beauftragt mit dem Ziel, ein Verfahren für die Ermittlung der höchstzulässigen tieffrequenten Schallemissionen einer Anlage zu finden, für welche die Einhaltung der Anhaltswerte gemäß Beiblatt 1 zu DIN 45680:1997-03 mit angemessener Sicherheit zu erwarten ist. Bislang gibt es kein genormtes Prognoseverfahren für tieffrequente Schallimmissionen, da diese gemäß DIN 45680 innerhalb von geschlossenen Räumen zu beurteilen sind und genormte Verfahren für die Schallimmissionsprognose die Schallimmissionen nur außen prognostizieren. Das Konzept der Untersuchung besteht darin, aus Messungen der Schallpegeldifferenzen zwischen außen und innen für repräsentative Räume Mittelwerte und Standardabweichungen der Pegeldifferenzen für tiefe Frequenzen zu gewinnen und daraus ein Prognoseverfahren abzuleiten. Konzept und Ergebnisse werden vorgestellt.

Fuchs, Andreas

• Machine-learning-Ansätze zur Vorhersage von Rollgeräuschemissionen
  R. Wehr and A. Fuchs
[Abstract]

Mit zunehmenden Verkehrsmengen wird der Bedarf an dauerhaften lärmmindernden Straßendeckschichten deutlich. Um dabei die Entstehungsmechanismen des Rollgeräusches besser zu verstehen, müssen die Lärmemissionen mit den Oberflächentexturen der Fahrbahnen, die als Anregungsfunktionen der Reifenschwingungen wirken, gemeinsam betrachtet werden. Dabei können neben einem physikalischen Simulationsansatz Methoden des maschinellen Lernens eingesetzt werden. Im vorliegenden Paper sollen verschiedene Ansätze zur Modellierung des Rollgeräusches mittels Machine Learning miteinander verglichen werden. Es wird dabei eine Unterscheidung gezogen, ob in erster Linie eine hohe Vorhersagegenauigkeit gesucht wird, oder ob eine physikalische Interpretierbarkeit der Zusammenhänge zwischen Rollgeräusch und Fahrbahntextur im Vordergrund steht. Als Eingangsfunktion, d.h. als Texturkenngrößen, werden verschiedene Parameter-Auswertungen einer mehrere Kilometer umfassenden Datenbasis an hochaufgelösten 3D-Texturdaten verwendet. Zur Bewertung der Schallemissionen werden diesen gekoppelte CPX-Messungen gegenübergestellt.

Fuchs, Helmut V.

• Flexibel installierbare Breitband-Schallabsorber für Kommunikationsräume
  H.V. Fuchs, B. Alexander and S. Weinzierl
[Abstract]

Als breitbandig wirksame Absorber mit einem Frequenzbereich von bis zu 50 Hz haben sich in Kommunikationsräumen sowohl Verbundplatten-Resonatoren als auch kompakte Kanten-Absorber in Trockenbauweise bewährt, die i.d.R. an Decken und Wänden fest installiert werden. Bisher fehlte es aber an leicht handhabbaren Absorbern, die flexibel und bevorzugt nahe den Raumkanten im gesamten für Musik und Sprache relevanten Frequenzbereich wirksam werden. Der vorliegende Beitrag stellt ein neuartiges, komplett vorgefertigtes Absorber-Modul vor, das allseitig stabil von einem nur teilweise perforierten Metallgehäuse umschlossen ist. Hallraum-Messungen und akustische Sanierungen in einem kleineren Kommunikationsraum sowie einer größeren Werkhalle machen praktisch wertvolle Kanteneffekte deutlich. Weitere Anwendungen z.B. in Speise-, Küchen- sowie anderen Reinräumen, für die sich empfindlichere Decken- und Wandpaneele weniger eignen, werden diskutiert. Mit ihrem geringen Gewicht und ihrer robusten Bauweise lassen sich diese neuartigen Breitband-Kompaktabsorber für akustische Sanierungen nachträglich bequem sowohl von Decken abhängen als auch vor Raumkanten installieren.

Fuchs, Karsten

• Akustik von Entladungen
  P. Holstein, K. Fuchs, S. Seitz, F. Berger, S. Moeck and S. Uziel
[Abstract]

Eine Methode, Teilentladungen in elektrischen Anlagen und Komponenten zu lokalisieren und zu bewerten, beruht auf der Detektion der akustischen Emissionen. Die auf dem Markt verfügbare Prüftechnik (z.B. Ultraschallgeräte) arbeitet auf der Basis eines relativ einfachen Prinzips, das neben der reinen Detektionsfunktion die Ultraschallsignale auch hörbar macht. Erfahrene Prüfer können mittels der in den Hörbereich transformierten Signale die Intensität der elektrischen Teilentladungen unterscheiden und klassifizieren. Der direkt hörbare Bereich wird dabei ausgeblendet, um im industriellen Umfeld von Störgeräuschen unabhängig zu sein. Im Beitrag wird der Versuch unternommen, die akustischen Auswirkungen der Teilentladungen an unterschiedlichen grundlegenden Elektrodenanordnungen mittels geeigneten Signalverarbeitungsverfahren zu klassifizieren. Durch diese Anordnungen können alle praxisrelevanten Fälle im Labor nachgebildet werden. Die Experimente beruhen auf der systematischen Variation der elektrischen Feldstärke, Elektrodenanordnungen und der Schlagweite zwischen den beiden Elektroden. Durch die dadurch unterschiedliche resultierende Feldinhomogenität kann die akustische Abstrahlung der entstehenden Teilentladungen gezielt beeinflusst und messtechnisch erfasst werden. Das Ziel der Untersuchungen liegt auf der Erhöhung der Aussagefähigkeit der Ultraschallprüfungen und einer darauf beruhenden Unterstützung von Prüfvorgängen durch untrainierte Prüfer.

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

 

Gaal, Mate

• Luftgekoppelte Ultraschallwandler für zerstörungsfreie Prüfung
  M. Gaal, D. Hufschläger and K. Bente
[Abstract]

Handelsübliche Luftultraschallwandler für zerstörungsfreie Prüfung bestehen aus Piezokompositen und Anpassschichten zur Verringerung des Impedanzsprungs zwischen den Piezokompositen und der Luft. Dieser Beitrag ist eine Übersicht von anderweitigen Ansätzen zur Ultraschallerzeugung und - messung in Luft. Es werden neue piezoelektrische Materialien und selten verwendete physikalische Prinzipien der Erzeugung und Messung von Ultraschall in Luft dargestellt. Der Schwerpunkt wird auf Ferroelektrete, thermoakustische Wandler und plasma-basierte Wandler gelegt. Ferroelektrete sind polarisierte zelluläre Polymere mit piezoelektrischen Eigenschaften und weisen eine sehr geringe akustische Impedanz auf, welche eine gute Anpassung an das Transportmedium ermöglicht. Ferroelektret-Wandler erreichen dabei ungefähr dieselbe Bandbreite wie handelsübliche Luftultraschall-Wandler, aber eine höhere Empfindlichkeit. Thermoakustische Wandler wandeln thermische Energie in die akustische um und erreichen Bandbreiten weit über den Ultraschallbereich hinaus. Die neuesten Luftultraschall-Wandler basieren auf Plasma. Plasma-akustische Sender arbeiten auch nach dem thermoakustischen Prinzip, aber erzeugen durch die Auslenkung von Ionen ebenfalls eine akustische Welle. Das breitbandige Spektrum von thermoakustischen und plasma- basierten Wandlern eröffnet neue Möglichkeiten für kontaktfreie Ultraschallspektroskopie.

Gabriel, Falk

• Faszination sprechende Maschinen: Technologischer Wandel der Sprachsynthese über zwei Jahrhunderte
  L. Engeln, R. Groh, F. Gabriel, P. Birkholz, R. Jäckel, R. Hoffmann, J. Felten, R. Bergmann, J. Scharloth, L. Lüneburg, J. Krzywinski, J. Neumann and P. Plaßmeyer
[Abstract]

Über die historische akustisch-phonetische Sammlung (HAPS) der TU Dresden ist auf den historischen Sitzungen der DAGA regelmäßig berichtet worden. Im Jahre 2019 konnte ihr 20. Gründungsjubiläum begangen werden. Nach einer Generalsanierung des Gebäudes wird sie in einer weitgehend neu gestalteten Ausstellung präsentiert. Im gleichen Jahr konnte das BMBF-Projekt mit dem in der Überschrift angegebenen Thema (Kurztitel ”Sprechmaschine”) abgeschlossen werden, über das in diesem Beitrag berichtet wird. In einem Verbund aus sechs Einrichtungen der TU Dresden und dem Mathematisch-Physikalischen Salon der Staatlichen Kunstsammlungen Dresden wurde nicht nur an der weiteren Erschließung der Sammlung gearbeitet, sondern es wurde anhand des konkreten Beispiels der Frage nachgegangen, auf welche Weise historische Universitätssammlungen Beiträge für die aktuelle Forschung und Lehre leisten können. Dabei wurde neben einer multi-kontextuellen virtuellen Ausstellung zur Entwicklung der Sprachsynthese im Verlauf von mehr als zwei Jahrhunderten auch ein moderner artikulatorischer Sprechapparat als Forschungsplattform erforscht und entwickelt.

Galka, Andreas

• Parametrische Kurzzeit-Leistungsspektren für die Charakterisierung von Wasserschallquellen
  A. Galka
[Abstract]

Die Schallabstrahlung von Schiffen zeigt oft ausgeprägte Richtungsabhängigkeit. Bei Relativbewegung zwischen Schiff und Hydrophon ergibt sich dadurch Nichtstationarität, und die Charakterisierung von Wasserschallquellen muss auf der Grundlage kurzer Zeitreihensegmente erfolgen. In solchen Situationen können schwache Quellen oftmals nicht durch nicht-parametrische Spektralschätzer, wie etwa FFT, identifiziert werden. In diesem Beitrag wird daher die Identifizierung und Charakterisierung von Wasserschallquellen mittels parametrischer Spektralschätzer, basierend auf Zustandsraum-Modellierung, diskutiert. Eine Anwendung auf Wasserschallquellen, die durch Luftschall-Anregung in einem fahrenden Schiff erzeugt wurden, wird vorgestellt.

Garí, Sebastià V. Amengual

• Updates on the Real-Time Spherical Array Renderer (ReTiSAR)
  H. Helmholz, T. Lübeck, J. Ahrens, S.V.A. Garí, D.L. Alon and R. Mehra
[Abstract]

We recently presented ReTiSAR, a framework for binaural rendering of spherical microphone array data in real-time. The array signals and the employed head-related transfer functions are processed in the spherical harmonics domain to compute the resulting ear signals and virtually place a listener into the captured sound field. In this contribution, we present the latest additions to the Python software package. These comprise, among others, an interface to the Spatially Oriented Format for Acoustics (SOFA), the ability of switching between different spherical harmonics rendering orders, as well as performance optimizations enabling real-time rendering up to 12th order. Furthermore, we integrated diverse enhancements recently proposed in the literature for the upper frequency range where spatial aliasing occurs.

Gatt, Monika

• Freiheit
  M. Gatt, M. Maeder and S. Marburg
[Abstract]

Menschlich am Menschen ist die Freude an der Schönheit des Lebens und die Begabung, das Leben in Freiheit zu erfassen. Philosophie ist die Lehre von der menschlichen Freiheit. Philosophie im 21. Jahrhundert zu lehren heißt, diese Freiheit mit Liebe zu betrachten, verbunden mit dem Lehrauftrag, sie zwar in gewissen Sinne vorzuleben - aber eben nur soweit, bis die junge, nachfolgende Generation ihre Freiheit selbst frei definiert und ihre Zukunft selbst frei verantwortet. In der Philosophie unterscheidet man die Freiheit, etwas zu tun von der Freiheit, am Tun nicht gehindert zu werden und bettet beides in die Freiheit als Gleichheit. Menschen sind gleich an Freiheit. Sie sind gleich an der Freiheit, ihre Meinung auszusprechen und den Worten der Mitmenschen zuzuhören. Jeder professionellen Bewertung eines Klanges kann nur persönliche Freiheit zugrunde liegen, anderenfalls würde man das Ergebnis wegen mangelnder Objektivität vermutlich ablehnen. Auch das Produzieren von Tönen kann nur auf der Basis von Freiheit zustande kommen, denn man kann sich nur zwischen Alternativen entscheiden, wenn man Wahlmöglichkeiten hat. Wie sich die philosophische Herangehensweise als Freiheit in der Akustik ausdifferenziert wird Gegenstand dieses Vortrags sein.

• Was haben das Ingenieurwesen und die Philosophie gemeinsam?
  A. Ebner, D. Podszuweit and M. Gatt
[Abstract]

Seit dem zunehmenden Einsatz von sogenannter Künstlicher Intelligenz haben philosophische Themen wie die Ethik und die Suche nach dem, was den Menschen als Mensch ausmacht (Sprachassistenten, humanoide Roboter, uvm.), wieder einen Aufschwung erfahren. Doch warum und wofür muss ich mich heutzutage immer noch rechtfertigen, wenn ich mich als Studentin der Elektrotechnik mit philosophischen Fragestellungen auseinandersetze?

Vor über hundert Jahren waren Ingenieure und Naturwissenschaftler noch gleichzeitig als Philosophen anerkannt. Wittgenstein etwa war als Flugzeugingenieur tätig und machte sich zusätzlich einen Namen als bedeutender Sprachphilosoph. In der Tradition bezeichnete man sogar Künstler, Philosophen und Ingenieure allesamt als Universalgelehrte, wie Leonardo da Vinci und Leibniz.

Woher also kommt die Distanzierung der Disziplinen? Wie sehen die inhaltlichen Gemeinsamkeiten aus? Weshalb sollte man sich über die abstrakt erscheinenden Gedankengänge der Philosophie auch als Nicht-Philosoph den Kopf zerbrechen?

Nach einer kurzen historischen Analyse über die Gründe des schlechten Images der Philosophie wird der Vortrag einen Überblick über verschiedene, ”klassisch” philosophische Ansätze wie beispielsweise Metaphysik, Logik und Sprachphilosophie geben. Weiterhin werden Gemeinsamkeiten und Unterschiede in den Herangehensweisen der Philosophie und des Ingenieurwesens betrachtet. Abschließend wird der Zusammenhang und die Einsetzbarkeit von Methoden und Denkansätzen aus der Philosophie auf das Ingenieurwesen (und die Akustik im Besonderen) diskutiert.

Gebhardt, Roman

• Eine qualitative Untersuchung des Generalisierungsverhaltens von CNNs zur Instrumentenerkennung
  R. Gebhardt, A. Lykartsis and S. Weinzierl
[Abstract]

Künstliche neuronale Netze (ANNs) haben sich im Bereich des maschinellen Lernens für Audiodaten als erfolgreichstes Werkzeug mit hoher Klassifikationsrate etabliert. Ein bedeutender Nachteil besteht aus wissenschaftlicher Sicht jedoch in der schweren Interpretierbarkeit des von ANNs tatsächlich gelernten Inhalts.

Um dieses Problem anzugehen untersuchen wir in dieser Arbeit den Lern- und Generalisierungsprozess eines Convolutional Neural Networks (CNNs) für Multi-Label Instrumentenerkennung in den Hidden Layers des Netzwerks. Wir betrachten die unterschiedlichen Aktivierungen aller Layers durch unterschiedliche Instrumentenklassen um nachzuvollziehen, ab welcher Tiefe das Netzwerk in der Lage ist, zwei von der gleichen Klasse stammenden Inputs als ähnlich zu erkennen.

Wir zeigen über verschiedene Distanzmaße, dass unser Netzwerk in zunehmender Tiefe besser zu generalisieren lernt, was der Intuition folgt. Unsere Ergebnisse lassen darauf schließen, dass lokale Strukturen der Feature Maps zwischen der dritten und vierten von vier Convolutional Layers irrelevant werden, was für die Robustheit des Systems entscheidend ist. Ebenso stellen wir dar, dass der Generalisierungsprozess bei der ersten Dense Layer weitestgehend abgeschlossen ist, was in Übereinstimmung mit gegenwärtigen Forschungsergebnissen steht. Ziel unserer Arbeit ist neben der Dechiffrierung der Black-Box Struktur von DNNs auch der praktische Aspekt, ein nachvollziehbares Regelwerk für die Wahl der Systemarchitektur, insbesondere der Tiefe von DNNs.

Geladze, Ekaterine

• Prognoseverfahren zum Schall- und Schwingungsschutz für BIM-basierte Gebäudeplanung
  C. Châteauvieux-Hellwig, E. Geladze, A. Mayr, U. Schanda and F. Schöpfer
[Abstract]

Die Nachhaltigkeit der Holzbauweise ermutigt immer mehr Architekten und Planer diese Bauweise zu wählen. Im Gegensatz zur Mauerwerks- und Betonbauweise fehlen im Holzbau Software-Werkzeuge zum Nachweis des Schallschutzes und der Gebrauchstauglichkeit bezüglich Schwingungen. Der innovative Ansatz von Building Infromation Modelling (BIM) eröffnet die Möglichkeit, modellbasierte Berechnungsergebnisse für eine vollständige Schallschutzprognose sowie für die Einhaltung der Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit über BIM-kompatible Schnittstellen unmittelbar bereits in den Planungsprozess einfließen zu lassen. Vor diesem Hintergrund wurde an der Technischen Hochschule Rosenheim im Labor für Schallmesstechnik LaSM der Forschungsschwerpunkt ”Prognoseverfahren zum Schall- und Schwingungsschutz für BIM-basierte Gebäudeplanung” initiiert. Dieser beschäftigt sich mit der Einbindung der zu entwickelnden Prognose Werkzeuge in einen mit BIM gestützten Planungsprozess für den Holzbau. Dabei sollen die neu gewonnen Erkenntnisse der letzten Forschungsjahre bezüglich der Berechnungsmodelle, sowie erarbeitete schall- und schwingungstechnische Daten zu Bauteilen und Bauteilverbindungen eingesetzt werden. Die Bedeutung von BIM für den Holzbau hängt von der Formulierung der Datenschnittstellen ab. Ziel des Projekts ist die Entwicklung von Konzepten und Methoden zur Verbesserung des Planungsprozesses im Schall- und Schwingungsschutz im Holzbau.

Georgi, Tom

• Messtechnische Charakterisierung und dynamische Simulation von Kunststoffbauteilen
  T. Georgi, J. Troge, B. Kranz and J. Diemert
[Abstract]

Die Betriebsgeräusche von Elektrogeräten und elektrischen Kleinantrieben sind häufig unangenehm und laut. Klassische Maßnahmen für eine verbesserte Akustik sind vor allem aufgrund des eingeschränkten Bauraums oft nicht voll-umfänglich umsetzbar. Bei den meisten dieser Produkte sind zahlreiche Kunststoffbauteile integriert, deren Auslegung und Konstruktion gegenwärtig vor allem auf Funktionalität und Design beruht. Kunststoffe besitzen im Vergleich mit vielen anderen Materialien eine höhere innere Dämpfung und eine geringere dynamische Steifigkeit. Sie bieten daher hohes Potential hinsichtlich der Lärm- und Schwingungsminderung entsprechender Produkte sowie für deren gezielte vibro-akustische Auslegung. Im Rahmen des Fraunhofer-Eigenforschungsprojektes PolymerAkustik der Fraunhofer-Institute IBP, ICT, IWM und IWU werden u.a. verschiedene Kunststoffmaterialien hinsichtlich ihres Dämpfungsverhaltens und ihrer elastischen Materialparameter charakterisiert. Die messtechnischen Untersuchungen erfolgen frequenzabhängig anhand von einfachen Probengeometrien und unter Variation des Feuchtegehalts der jeweiligen Materialien. Die Ergebnisse dienen anschließend als Materialparameter für dynamische Simulationsrechnungen von komplexeren Kunststoffbauteilen. In diesem Beitrag werden der messtechnische Aufbau zur Charakterisierung von Kunststoffmaterialien und die entsprechenden Ergebnisse vorgestellt. Hierbei wird insbesondere der Einfluss des Feuchtegehalts auf die innere Dämpfung betrachtet. Die Ergebnisse der Simulationsrechnungen von Kunststoffbauteilen werden mit Messergebnissen vergleichend gegenübergestellt und bewertet.

Gerken, Merle

• Evaluation of Real-time Implementation of 3D Multichannel Audio Rendering Methods
  M. Gerken, G. Grimm and V. Hohmann
[Abstract]

For the evaluation of hearing devices, virtual reality with 3D multichannel audio rendering is increasingly applied. In this study, real-time implementations of 3D rendering methods such as Vector Base Amplitude Panning (VBAP) and Higher Order Ambisonics (HOA), with different decoder settings known from literature are presented and evaluated in an interactive environment. These rendering methods were implemented in the Toolbox for Acoustic Scene Creation and Rendering (TASCAR) [1]. The performance was assessed using instrumental measures such as rE direction error and subjective measures in normal-hearing listeners of source localization as well as the minimal audible angle, using noise and speech stimuli. The localization experiment was conducted at central and off-central listening positions in a loudspeaker array.

[1] Grimm, Giso; Luberadzka, Joanna; Hohmann, Volker. A Toolbox for Rendering Virtual Acoustic Environments in the Context of Audiology. Acta Acustica united with Acustica, Volume 105, Number 3, May/June 2019, pp. 566-578(13), doi:10.3813/AAA.919337

Getzmann, Stephan

• Audiovisuelles Sprachverstehen in dynamischen Cocktailparty-Situationen bei jüngeren und älteren Erwachsenen
  A. Begau and S. Getzmann
[Abstract]

Sprachverstehen in Gegenwart konkurrierender Schallreize stellt eine große Herausforderung für das auditive System dar. Vor allem ältere Menschen haben Schwierigkeiten einem Sprecher zu folgen und Störreize zu unterdrücken. Bisherige Befunde zur auditiven Szenenanalyse in Cocktailparty-Situationen basieren jedoch zum größten Teil auf Studien mit unimodal auditiven Sprachreizen. Dabei kommt es in realen komplexen Hörsituationen häufig zu einer vermehrten Nutzung visueller Sprachinformation, durch die altersbedingte Defizite im Hören zum Teil kompensiert werden können. Wir berichten Ergebnisse einer aktuellen Studie, die untersucht, inwieweit audio-visuelle Sprachinformation gegenüber rein auditiver Sprache in dynamischen Cocktailparty-Situationen überlegen ist. Dabei werden jüngeren und älteren Teilnehmern aus drei unterschiedlichen Raumrichtungen kurze audio-visuelle Sprachreize präsentiert, die aus Zielwörtern und konkurrierenden Wörtern bestehen. Dargeboten werden Videosequenzen realer Sprecher, wobei die Menge an visueller Information experimentell variiert wird. Die Ergebnisse deuten auf einen Vorteil audio-visueller Sprache gegenüber rein visueller Sprache sowie unspezifischer visueller Information bei statischer Zielreizposition. Bei rasch wechselnder Zielreizposition stellt sich audio-visuelle Sprachinformation jedoch als nachteilig heraus. Die Analyse der ereigniskorrelierten Hirnpotenziale deutet auf altersspezifische Unterschiede in der Verarbeitung der audio-visuellen Sprachreize hin. In zukünftigen Studien sollten die vorliegenden Befunde in Hinblick auf noch natürlichere Sprechszenarien überprüft werden, beispielsweise mit längeren Sprachsequenzen oder innerhalb von VR-Umgebungen.

• Speaker Change Detection Based on Event-Related Potentials with a Consumer Brain-Computer Interface
  D. Neudek, A. Nagathil, S. Getzmann and R. Martin
[Abstract]

A crucial problem for speech separation algorithms is to distinguish between different speakers, especially in a cocktail party situation. While normal-hearing listeners can easily identify speaker changes and effortlessly switch their focus between different target speakers, approaches for assisted hearing typically require prior information or trained models to achieve a similar performance. For this reason, future speech enhancement algorithms can benefit from the extrac- tion of brain signals in form of event-related potentials (ERP). In this work, we investigate if speaker turns can be detected based on the Mismatch Negativity (MMN) and the P3 component in ERP signals. We present an online noise reduction for single-trial ERPs and a detector based on the MMN and the P3.

Geyer, Thomas

• Experimental investigation of novel, low-noise turbine blade tip designs
  T. Geyer, D. Moreau, T. Zhang, E. Schneehagen and Y. Ding
[Abstract]

The vortex that is generated at the tip of wind turbine blades is a significant source of flow-induced noise and as such a major limitation to the expansion of wind power. In order to better understand the noise generation at the blade tip, an extensive wind tunnel study was performed on model blades with different tip geometries (for example flat or rounded tips). This was done both for the case of natural transition as well as for a forced transition of the boundary layer. In a second step, additional experiments were performed on a set of novel blade tips, which were modified with either perforations, serrations or side plates. The aim of this project is to empirically determine tip designs that lead to a notable noise reduction while maintaining the aerodynamic performance of an unmodified tip. In addition to acoustic microphone array measurements, hot-wire measurements were conducted to help analysing the effect of the modifcations on the flow field around the blade tips. In the presentation, an overview of the extensive experimental study and the resulting large dataset will be given, with several examples to demonstrate important results. The presentation will be given in German.

• Numerische Untersuchung der Schalldämpfung von Absorptionsschalldämpfern unterschiedlicher Querschnittsform
  C. Mai, A.-S. Henke and T. Geyer
[Abstract]

Absorptionsschalldämpfer sind Kanäle oder Kanalstücke, deren Wände mit einem absorbierenden Material voll- oder teilweise ausgekleidet sind. Das der dabei entstehenden Schalldruckpegelminderung zu Grunde liegende Wirkungsprinzip ist die dissipative Umwandlung von Schallenergie in Wärmeenergie im Inneren des Absorbers. Unter anderen hat die Kanalquerschnittsform Einfluss auf die Schalldämpfung. In der Praxis sind fast ausschließlich kreisförmige oder rechteckige Kanäle vorzufinden. Ziel dieser Arbeit war es herauszufinden, wie stark die Schalldämpfung von der Querschnittsform abhängig ist. Daher wurde die Schalldämpfung mittels der Finiten Elementen Methode (FEM) für ausgewählte Schalldämpfer, deren Querschnittsfläche aus regelmäßigen Polygonen bestand, berechnet. Die freie Querschnittsfläche sowie die Absorbereigenschaften blieben dabei für jedes Modell stets identisch. Die Ergebnisse zeigen, dass sowohl der Wert als auch der Frequenzbereich der maximalen Dämpfung von der Form der Querschnittsfläche abhängen. In Übereinstimmung mit der Abschätzformel von Piening ergaben sich die besten Dämpfungswerte für den Schalldämpfer mit dreieckiger Querschnittsfläche. Für eine größere Anzahl der Ecken (ab m = 10) ergab sich jedoch keine signifikante Änderung gegenüber der Dämpfungskurve eines Rohrschalldämpfers.

Gierse, Jan

• Reduction of systematic measurement deviation in acoustic absorption measurement systems
  L. Claes, E. Baumhögger, T. Rüther, J. Gierse, T. Tröster and B. Henning
[Abstract]

Bei der Realisierung eines Messverfahrens für die akustische Absorption tritt häufig das Problem auf, dass der eigentliche Messeffekt, die Schwächung des akustischen Signals durch die Absorption im Medium, durch andere dissipative Effekte überlagert wird. Dies sind zum Beispiel Beugungseffekte aufgrund der endlichen Abmessung der akustischen Quelle, nicht- ideale Reflektoren oder Störsignale im Messsystem, deren Einfluss als systematische Messabweichung beschrieben werden kann. Der Einfluss dieser Effekte ist besonders dann problematisch, wenn die messtechnisch zu bestimmende akustische Absorption, wie etwa bei der Charakterisierung reiner Fluide, sehr gering ist.

Während es prinzipiell möglich ist, die durch die Schallausbreitung in der Messordnung hervorgerufene systematische Messabweichung rechnerisch zu kompensieren, soll in diesem Beitrag vor allem auf konstruktive Maßnahmen bei der Auslegung einer Messordnung eingegangen werden, durch die die systematische Messabweichung verringert werden kann. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Verwendung additiver Fertigungsmethoden, welche unter anderem eingesetzt werden können, um Oberflächen im Messsystem so zu gestalten, dass diffuse oder speziell gerichtete Reflexion von akustischen Wellen erzielt wird. Weitere Freiheitsgrade ergeben sich aus der Wahl des Schallwandlers und des Frequenzbereichs, in dem die Messungen durchgeführt werden.

Gill, Christian

• Machine Learning basierte Klassifikation von Außenschallszenen für Lärmmessungen an Windenergieanlagen
  N. Poschadel, C. Gill, S. Preihs, S. Martens, J. Bergner, R. Rolfes and J. Peissig
[Abstract]

Im Rahmen des Projektes WEA-Akzeptanz werden an der Leibniz Universität Hannover Langzeitmessungen der Schallemission von Windenergieanlagen durchgeführt. Durch die Umgebung, das Wetter oder die Vegetation kommt es zu Störkomponenten (Wind, Regen, Vogelgezwitscher, Verkehr, ...) in den aufgenommenen Signalen, welche einen Einfluss auf die nachgeschalteten Signalauswertungen haben könnten. Aufgrund der Menge an Daten ist eine händische Identifikation von Störungen auf den Audiosignalen nicht praktikabel, sodass eine automatisierte Klassifikation der Schallszenen erforderlich ist. Wir stellen einen Machine-Learning-Ansatz für die Klassifikation monophoner Mikrofonsignale auf Basis eines auf Spektrogrammen trainierten Convolutional Neural Networks vor. Hiermit ist es möglich, bis zu 11 Klassen automatisiert zu erkennen. Das Neuronale Netz wurde sowohl mit frei verfügbaren Audiosignalen der verschiedenen Klassen als auch mit manuell gelabelten Daten unserer Messkampagnen trainiert. Die Auswertung der Klassifikationsergebnisse erfolgt auf Basis einer Konfusionsmatrix sowie durch Abgleich mit parallel zu den Audiosignalen aufgezeichneten Metadaten (Windgeschwindigkeit, Generatordrehzahl, ...). Der Ansatz liefert dabei erste vielversprechende Ergebnisse, die stark mit den Resultaten einer manuellen Klassifikation korrelieren.

Gleine, Wolfgang

• Akustische Eigenschaften einer Flugzeugkabinenwand mit integrierten Helmholtz-Resonatoren in der Glaswolle
  K. Bruhn, H. Hoppen and W. Gleine
[Abstract]

Um wirtschaftlicher Fliegen zu können, werden zunehmend größere Triebwerke mit steigenden Nebenstromverhältnissen entwickelt. Durch ein hohes Nebenstromverhältnis der Triebwerke verändert sich deren Schallemission und damit das Schallspektrum in der Flugzeugkabine, sodass ausgeprägte tieffrequente Töne mit hohen Schallpegeln im Vergleich zu bisher bekannten breitbandigen Schalleinträgen in der Kabine auftreten, die den Komfort für die Passagiere erheblich beeinträchtigen können. Die derzeitige Flugzeugwand, die aus einer Doppelwand mit innenliegender Glaswolle als Absorber besteht, stellt im tiefen Frequenzbereich keine ausreichende Schallisolation dar. Aus der Literatur ist bekamnnt, dass Helmholtz-Resonatoren oft als Absorber im tiefen Frequenzbereich eingesetzt werden. In diesem Beitrag wird experimentell untersucht, ob durch in die Glaswollschicht eingebaute Helmholtz-Resonatoren, die Schallisolation einer konventionellen Flugzeugdoppelwand, speziell im tiefen Frequenzbereich, maßgeblich verbessert werden kann. Dabei soll die Gesamtmasse der Flugzeugwand nahezu identisch bleiben.

• Application of the Johnson-Champoux-Allard model for the calculation of the sound absorption coefficient of aerogel granules based on inverse characterization for the determination of the granules parameters
  Y. Abawi, F. Langfeldt, H. Hoppen, W. Gleine and B. Milow
[Abstract]

Ein wichtiges Kriterium für die Wahl einer Schallisolierung ist unter anderem der Absorptionsgrad eines Materials. Um diesen zu bestimmen, werden akustische Messungen durchgeführt, deren Ergebnisse mit theoretischen Betrachtungen verglichen werden. Eine Berechnungsmethode ist das Johnson-Champoux-Allard (JCA) Modell, welches für die Bestimmung des Absorptionsgrads poröser Materialien entwickelt wurde. Dieses halb- empirische Modell liefert für poröse Materialien (z.B. Glaswolle) Schallabsorptionsgrad-Werte, die eine große Übereinstimmung mit den Messwerten vorweisen. In diesem Beitrag wird eine Untersuchung der Anwendbarkeit des JCA-Modells auf Aerogelgranulate vorgestellt. Die Kernfragen lauten dabei, ob bzw. für welche Granulatgrößen das JCA-Modell verwertbare Ergebnisse liefert, die mit den Werten aus akustischen Messungen gleichkommen, und ob Parameter der Granulate (wie z.B. die Porosität, die Tortuosität etc.), die durch eine inverse Charakterisierung bestimmt werden, realistisch sind.

• Optimierung eines Helmholtz-Resonators mit integriertem Biegebalken für Anwendungen in Doppelwänden
  H. Hoppen, F. Langfeldt, W. Gleine and O. Von Estorff
[Abstract]

Um effizienteres Fliegen zu ermöglichen, tendiert die derzeitige Entwicklung der Flugzeugtriebwerke zu größer werdenden Nebenstromverhältnissen. Einhergehend mit dieser Veränderung treten ausgeprägte tieffrequente Töne mit hohen Schallpegeln im Vergleich zum Hintergrundrauschen im Schallspektrum in der Kabine auf. Um den Komfort der Passagiere zu verbessern, können Resonanzabsorber, wie z. B. Helmholtz-Resonatoren, in die Flugzeugseitenwand eingebaut werden. Da diese Absorber aber nur in einem schmalen Frequenzband um die Resonanzfrequenz herum wirksam sind, ist ihre Anwendbarkeit auf tonale oder schmalbandige Spektralbereiche beschränkt. In einem Beitrag der Autoren zur DAGA 2019 wurde ein neuartiges Konzept für einen Helmholtz-Resonator mit erhöhter Bandbreite vorgestellt. Dazu wurde ein U-förmiger Schlitz als Hals des Helmholtz-Resonators gewählt, sodass ein Biegebalken innerhalb des Schlitzes entsteht. Dieser Biegebalken sorgt für einen zweiten Resonanzmechanismus. Im gegenwärtigen Beitrag wird die Auswirkung der Modifikation verschiedener Parameter hinsichtlich einer Optimierung für die Anwendung im Flugzeug analysiert. Der Resonator soll so ausgelegt werden, dass die Schallisolation einer damit ausgestatteten Flugzeugkabinenwand gegengenüber einer dem heutigen Stand der Technik entsprechenden Kabinenwand in einem möglichst breiten Frequenzband unter 700 Hz deutlich erhöht ist.

Gnauck, Marco

• Bestimmung des dynamischen Übertragungsverhaltens von Elastomerlagern im Frequenzbereich von 2 kHz bis 10 kHz
  J. Troge, W.-G. Drossel, M. Burkhardt, E. Hensel and M. Gnauck
[Abstract]

Die voranschreitende Ablösung klassischer Verbrennungsmotoren durch alternative Antriebskonzepte im Automobilbau wie z.B. Elektroantrieb oder Hybridantrieb hat eine andere akustische Wahrnehmung zur Folge. Elektrische Fahrantriebe zeigen oft sehr hochfrequente Geräuschanteile im Vergleich zum Verbrennungsmotor, die meist einen sehr tonalen Charakter haben und deshalb selbst bei geringen Schalldruckpegeln sehr gut wahrnehmbar sind. Für die akustische Optimierung von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren hat sich die Transferpfadanalyse (TPA) in der Automobilindustrie etabliert. In einem durch die Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen (FVV) finanzierten Forschungsprojekt soll die Eignung der TPA für Fahrzeuge mit Elektromotoren untersucht werden. Damit verbunden sind insbesondere Herausforderungen hinsichtlich des relevanten Frequenzbereichs bei Elektromotoren von f > 5 kHz. Für die Beschreibung von Transferpfaden von elektrischen Antrieben im Fahrzeug ist die Kenntnis des dynamischen Übertragungsverhaltens der verwendeten Elastomerlager von großem Interesse. Aktuelle Lagerprüfstände können bauartbedingt nur einen Frequenzbereich bis maximal 3 kHz abdecken. Dieser Beitrag beschäftigt sich daher mit der Entwicklung eines Prüfverfahrens zur Bestimmung der dynamischen Steifigkeit von Elastomerlagern unter statischer Vorlast im Frequenzbereich von ca. 2-10 kHz. Aufgrund des hohen Frequenzbereichs ergeben sich besondere Anforderungen an die Konstruktion, die überkritische Entkopplung des Prüfaufbaus sowie den dynamischen Anregungsmechanismus. Mit Hilfe des Prüfaufbaus ist es möglich, die vollständige Steifigkeitsmatrix eines Elastomerlagers in Achsenrichtung zu bestimmen.

Görlach, Matthias

• Analyse der Geräusche von Publikum in Musikaufführungen
  M. Görlach and S. Weinzierl
[Abstract]

Die Geräusche des anwesenden Publikums sind einerseits ein wichtiges Element der Live-Atmosphäre bei der Aufführung von Musik; andererseits begrenzen sie die wahrnehmbare dynamische Bandbreite der musikalischen Aufführung nach unten. Gleichzeitig können sie technische Hintergrundgeräusche etwa durch Klima-, Licht- und Medientechnik maskieren, deren Vermeidung häufig mit hohen Kosten verbunden ist. Um für die Berücksichtigung dieser Geräusche eine bessere empirische Grundlage zu schaffen, wurde daher zum einen die Schallleistung von Publikumsgeräuschen unterschiedlicher Intensität, von reinen Atemgeräuschen bis zu Geräuschen von Bewegungen auf typischem Konzertsaal-Gestühl nach ISO 3741 im Hallraum messtechnisch bestimmt. Zum anderen wurde bei Konzerten in der Berliner Philharmonie der Schalldruck im Diffusfeld an den Stellen ausgewertet, an denen, kurz vor dem Einsetzen der Musik oder in einer Generalpause während des Stücks, nur die Publikumsgeräusche hörbar sind. Anhand dieser Referenzdaten wurde schließlich ein Klangsynthesemodell entwickelt, mit dem etwa für virtuelle akustische Szenen die Live-Atmosphäre bei der Aufführung von Musik synthetisch hergestellt werden kann.

Goetze, Stefan

• Single-ended Prediction of Listening Effort for English Speech
  R. Huber, H. Baumgartner, V.N. Krishnan, S. Goetze and J. Rennies-Hochmuth
[Abstract]

The single-ended (i.e. reference-free) method for the prediction of listening effort (LE) presented by Huber et al. at the DAGA 2019 has been extended to the English language. The original method employs a deep neural network-based automatic speech recognition (ASR) system that was trained on German speech. The uncertainty of the ASR system in recognizing phonemes, which can be observed by ”smeared” phoneme posterior probability representations (or ”posteriorgrams”) is quantified by the M-Measure proposed by Hermansky et al. The M-Measure has been found to correlate well with mean subjective ratings of perceived LE. For the German language, a mapping function from the M-Measure to the LE ratings has been derived using the results of several listening tests with more than 400 test items in total. In order to extend the method to English speech, a new listening test was conducted with 17 native English speakers, who rated the perceived LE of 146 speech items mixed with various background sounds taken from English and American movies. Again, the M-Measure shows a high correlation with mean subjective LE ratings, but a different mapping function f:M -> LE was found.

Gombots, Stefan

• Inverse scheme for sound localization
  J. Nowak, S. Gombots, M. Kaltenbacher and B. Kaltenbacher
[Abstract]

Methods that are using microphone arrays for acoustic source localization have become well known as ”acoustic beamforming” and are used e.g. for noise reduction tasks. Although improvements to the standard beamforming method (like CLEAN-SC, DAMAS, Orthogonal Beamforming etc.) have been developed, drawbacks in beamforming are that no phase information of the acoustic sources can be recovered, applicability in the low frequency range is limited and that the assumed free field radiation is not realistic in most practical cases. The method presented in this talk uses a different approach for acoustic source localization. The underlying acoustic PDE is solved by use of the Finite Element Method considering the actual boundary conditions present in the measurement setup. Then the inverse problem of matching the measured acoustic pressure to the simulated pressure at the microphone positions is solved in order to identify the source locations with corresponding amplitudes and phases. Thereby, we either assume monopole sources in the volume or we identify the particle velocity on the surface.

Gorenflo, Norbert

• Fluiddynamische Berechnung von Schallfeldern an Helmholtzresonatoren
  N. Gorenflo, T. Merkel and J. Stein
[Abstract]

Es werden numerische Ergebnisse präsentiert, die im Rahmen eines Projekts zur Entwicklung von Kühlern für elektronische Bauelemente erzielt wurden. Die Kühlung erfolgt dabei durch eine gerichtete Luftströmung, welche durch resonante Anregung mit Ultraschall großer Amplitude durch ein Array aus Helmholtzresonatoren erzeugt wird. Das hierbei entstehende Strömungsfeld wurde in der Entwicklungsumgebung COMSOL Multiphysics durch die Navier-Stokes-Gleichungen modelliert. In einer früheren Projektphase wurde diese Implementierung durch den Vergleich der für kleine Amplitude erhaltenen Navier-Stokes-Lösungen mit entsprechenden Lösungen der linearen Wellenakustik verifiziert. Bei größerer Amplitude der anregenden Schallwelle macht sich die Nichtlinearität der Navier-Stokes-Gleichungen in den Lösungen stärker bemerkbar. Hier nun werden solche durch größere Amplitude entstehende Strömungen dargestellt und analysiert.

Gottschalk, Martin

• Investigation of the influence of standing waves on distant speech emotion recognition
  J. Höbel-Müller, I. Siegert, M. Gottschalk, R. Heinemann and A. Wendemuth
[Abstract]

In distant speech emotion recognition, similar training and test conditions should be ensured. Otherwise, the recognition performance can decrease significantly. One influencing factor is room acoustics. We focused on standing waves in rooms as an essential factor in distant speech emotion recognition. Previous studies limited its investigation to certain speech features or compared bundled feature groups. In this study, the influence of standing waves on extracted emobase Low Level Descriptors and a distant speech emotion recognition system were investigated.

We used EMO-DB, a database with high qualitative and emotionally coloured speech. To obtain signals influenced by standing waves and preferably little reverberation, EMO-DB was re-recorded in a small voice recording cabin. Signals for the baseline condition were re-recorded in an anechoic hall. Both room impulse responses, acoustic descriptors (T30, EDT, C50, D50) and cumulative spectra were analysed. Statistics were calculated to quantify the Low Level Descriptors’ value differences between the ”anechoic hall” and cabin. Results of statistical analysis of the Low Level Descriptors were linked to room acoustic analysis. The baseline distant speech emotion recognition performance was obtained and compared to the recognition performance in the cabin.

Goudarzi, Armin

• Coherence based Reflection Coefficient Estimation
  A. Goudarzi
[Abstract]

A new method to measure the reflection coefficient of surfaces is presented. It only relies on a single noise source and a single microphone. The method is robust to inaccuracies in the experimental setup and does not require high end measurement equipment. It is derived from the blind source separation problem where the direct and reflected sound are reconstructed from their mixed signal. To do so, an analytical solution to the mixing matrix is presented. It is based on a short window Welch coherence estimation of the measured signal and a by the reflection time shifted version of the signal. The method is validated with simulated and real experimental data.

Gramowski, Christoph

• Experimentelle Analyse von Schwingungsdämpfern für Eisenbahn-Stahlbrücken
  S.F.T. Hanisch, J. Böhm, C. Gramowski and M. Hecht
[Abstract]

Bei Zugfahrten über Eisenbahn-Stahlbrücken tritt in vielen Fällen störender, tieffrequenter Luftschall, sogenanntes Brückendröhnen, auf. Ursächlich sind größtenteils schwingende Längsträger-Stegbleche der Brücke, die infolge der Überfahrt des Zuges angeregt werden. Zur Minderung dieser Schwingungen werden unter anderem Brückendämpfer angebracht. Die Brückendämpfer bestehen in der Regel aus einer Vielzahl einseitig eingespannter, gedämpfter Balken. In diesem Beitrag wird ein Prüfstand zur Untersuchung der Wirkungsweise von Schwingungsdämpfern auf einer zu dämpfenden Struktur vorgestellt. Der Prüfstand besteht aus einer Plattenkonstruktion, die an den Aufbau der Längsträger-Stegbleche einer Brücke angelehnt ist. Mit den Ergebnissen können die Erwartungen aus der Theorie bestätigt werden. Innerhalb des Arbeitsbereichs des Dämpfers werden Schwingungen stark gemindert. Unterhalb des Frequenz-Arbeitsbereichs der Schwingungsdämpfer ist der dämpfende Effekt gering, während er oberhalb dessen stärker ist. Zudem wurde der Einfluss verschiedener Variationen auf die Verlustfaktoren und Schwingungsantworten der Platte untersucht. Die Variationen beinhalten unterschiedliche Plattenarten, Ausführungen des Schwingungsdämpfers sowie Befestigungspositionen. Es wird deutlich, dass der Schwingungsdämpfer die größte schwingungsmindernde Wirkung an der Position hat, wo keine Schwingungsknoten der zu dämpfenden Platteneigenformen liegen. Des Weiteren wurde die Ausrichtung und die Masse des Schwingungsdämpfers untersucht. Diese haben einen geringeren Einfluss. Aus den Ergebnissen können Möglichkeiten eines optimierten Dämpfer-Einsatzes abgeleitet werden.

Greif, Jakob

• Kann man die Form eines Konzertsaales hören? Ein audiovisueller Test in simulierten 3D-Umgebungen
  J. Greif, D. Ackermann, O. Kokabi and S. Weinzierl
[Abstract]

Den klassischen architektonischen Typen musikalischer Aufführungsräume wird traditionell auch ein charakteristischer Klang zugeschrieben, der durch die Raumform und damit der zeitlichen und räumlichen Verteilung früher Reflexionen bedingt sei. Wie leicht aber sind ein ”Weinberg”, ein ”Fächer”, ein ”Hufeisen” oder eine ”Schuhschachtel” tatsächlich akustisch unterscheidbar, wenn das Raumvolumen, die Nachhallzeit und der Streugrad jeweils identisch sind? Um dies zu ermitteln, wurde in der vorliegenden Arbeit untersucht, ob Menschen die Form von Konzertsälen anhand ihrer Akustik identifizieren können. In einem Experiment konnten die Teilnehmer den optischen Eindruck verschiedener virtueller Räume durch ein stereoskopisches Display und den akustischen Eindruck durch dynamische Binauralsynthese erleben und waren aufgefordert, den Klangeindruck der Raumform korrekt zuzuordnen. Gleichzeitig wurde untersucht, welchen Einfluss das Raumvolumen, die Nachhallzeit und der Streugrad der Wände auf die Erkennbarkeit der Formen haben. Die Untersuchung konnte zeigen, dass es, auch mit einer vorangehenden Trainingsphase, überraschend schwerfällt, die Form der Säle verlässlich zu erkennen, wobei insbesondere das Streuverhalten der Wände einen großen Einfluss auf die Lösbarkeit dieser Aufgabe hat.

Grethe, Wiebke

• Erhöhung des E-Moduls und damit der Schalldämmung von KS-Mauerwerk durch Optimierung von Zuschlagsstoffen und des Herstellungsprozesses
  M. Schneider, B. Zeitler, M. Schäfers, W. Eden and W. Grethe
[Abstract]

Die Schalldämmung von Mauerwerk wird in aller Regel aus der flächenbezogenen Masse des Bauteils berechnet. Allerdings zeigen sich aufgrund des Steinmaterials auch Unterschiede in der Schalldämmung bei gleicher flächenbezogener Masse. So sind in DIN 4109-32 für unterschiedliche Materialien (Kalksandstein, Leichtbeton, Porenbeton) unterschiedliche Massekurven festgelegt. Hintergrund hierfür ist die Abhängigkeit des Schalldämm-Maßes von der Biegesteifigkeit des Bauteils, die wiederum auch von der Materialeigenschaft E-Modul beeinflusst wird. In einem von der Forschungsvereinigung Kalk-Sand e. V. initiierten Forschungsvorhaben wird daran gearbeitet, durch die Wahl entsprechender Zuschlagsstoffe und deren Korngrößenverteilung sowie die Optimierung der Herstellparameter bei gleichbleibender Rohdichte einen möglichst hohen E-Modul des Steinmaterials zu erzielen. Im ersten Teil des Forschungsvorhabens wurden im Labor Proben hergestellt, an denen der E-Modul mittels akustischer Prüfung ermittelt wurde. Mit den daraus gewonnenen Erkenntnissen wurden dann in einem zweiten Schritt in verschiedenen Kalksandsteinwerken optimierte Steine hergestellt, deren Schalldämm-Maß im Wandprüfstand ermittelt wurde. Über die Durchführung und erste Ergebnisse dieser Untersuchungen wird berichtet.

Grimm, Giso

• Evaluation of Real-time Implementation of 3D Multichannel Audio Rendering Methods
  M. Gerken, G. Grimm and V. Hohmann
[Abstract]

For the evaluation of hearing devices, virtual reality with 3D multichannel audio rendering is increasingly applied. In this study, real-time implementations of 3D rendering methods such as Vector Base Amplitude Panning (VBAP) and Higher Order Ambisonics (HOA), with different decoder settings known from literature are presented and evaluated in an interactive environment. These rendering methods were implemented in the Toolbox for Acoustic Scene Creation and Rendering (TASCAR) [1]. The performance was assessed using instrumental measures such as rE direction error and subjective measures in normal-hearing listeners of source localization as well as the minimal audible angle, using noise and speech stimuli. The localization experiment was conducted at central and off-central listening positions in a loudspeaker array.

[1] Grimm, Giso; Luberadzka, Joanna; Hohmann, Volker. A Toolbox for Rendering Virtual Acoustic Environments in the Context of Audiology. Acta Acustica united with Acustica, Volume 105, Number 3, May/June 2019, pp. 566-578(13), doi:10.3813/AAA.919337

Grizewski, Larisa

• Design von Schalldämpfern – der Weg vom CAD-Modell zum Prototypen
  F. Bake, K. Knobloch, A. Schulz, R. Burgmayer, W. Hage, S. Kruck, L. Grizewski and L. Enghardt
[Abstract]

Bei der Entwicklung und Auslegung von Schalldämpfern in Flugtriebwerken, auch Liner genannt, spielt die experimentelle Untersuchung in Strömungskanälen eine entscheidende Rolle. Moderne additive Fertigungsverfahren, wie, z.B. 3D-Druck, bieten hierbei außerdem die Möglichkeit zur Entwicklung innovativer Linerkonzepte mit komplexen Aufbaustrukturen. Zum Vergleich der weltweit existierenden Untersuchungseinrichtungen für überströmte Liner hat das International Forum for Aviation Research (IFAR) eine Benchmark-Aktivität, koordiniert von der NASA, initiiert, bei der alle teilnehmenden Partner, ausgehend von den gleichen digitalen Geometriedaten (CAD), die Fertigung sowie akustische Charakterisierung verschiedener Linertestobjekte miteinander vergleichen und bewerten können. Im Rahmen dieses Beitrags werden die Ergebnisse der entsprechenden Untersuchungen vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) vorgestellt. Hierzu wurden die 3D-gedruckten Liner zunächst in dem Liner-Strömungskanal DUCT-R beim DLR Berlin hinsichtlich ihres Dissipationsverhaltens bei verschieden Strömungsmachzahlen vermessen. In einem weiteren Schritt wurden über Mikrofone innerhalb der Linersektion die axialen Wellenzahlen der sich über dem Liner ausbreitenden, akustischen Moden bestimmt. Aus diesen Wellenzahlen wurde über verschiedene, meist inverse, Verfahren die Impedanz der Lineroberfläche berechnet. Da diese Impedanz eine Linereigenschaft in Verbindung mit der Überströmung ist, lassen sich diese Ergebnisse innerhalb des Benchmarks z.B. mit den Ergebnissen der NASA vergleichen. Dieser Vergleich zeigt für die verschiedene n Testobjekte und Strömungsbedingungen eine gute Übereinstimmung.

Gröhlich, Martin

• An Iterative Eigenvalue Solver for Systems with Frequency Dependent Material Properties
  M. Gröhlich, M. Böswald and R. Winter
[Abstract]

An essential requirement of aeronautic structures is their lightweight design. Such a characteristic yields a considerable susceptibility to vibrations, which as a consequence results in an increased cabin-interior noise. In order to reduce structure-borne noise, viscoelastic materials can be integrated as damping layers in the fuselage structure. A special property of viscoelastic materials is the frequency dependence of their material parameters. At different excitation frequencies, both the stiffness and the damping capability of the material can vary significantly. Therefore, to evaluate the influence of local viscoelastic elements on a global structure regarding modal parameters such as eigenfrequencies and damping ratios, it is necessary to solve a frequency dependent, nonlinear eigenvalue problem.

At first, the paper introduces and demonstrates the principle of an iterative eigenvalue solver on a simple spring-mass system. In addition, an approach is provided to use the iterative eigenvalue solver in conjunction with MSC Nastran. Using a finite element model, the modal parameters of the iterative eigenvalue solver are finally compared with parameters identified from a frequency response analysis.

Groh, Rainer

• Faszination sprechende Maschinen: Technologischer Wandel der Sprachsynthese über zwei Jahrhunderte
  L. Engeln, R. Groh, F. Gabriel, P. Birkholz, R. Jäckel, R. Hoffmann, J. Felten, R. Bergmann, J. Scharloth, L. Lüneburg, J. Krzywinski, J. Neumann and P. Plaßmeyer
[Abstract]

Über die historische akustisch-phonetische Sammlung (HAPS) der TU Dresden ist auf den historischen Sitzungen der DAGA regelmäßig berichtet worden. Im Jahre 2019 konnte ihr 20. Gründungsjubiläum begangen werden. Nach einer Generalsanierung des Gebäudes wird sie in einer weitgehend neu gestalteten Ausstellung präsentiert. Im gleichen Jahr konnte das BMBF-Projekt mit dem in der Überschrift angegebenen Thema (Kurztitel ”Sprechmaschine”) abgeschlossen werden, über das in diesem Beitrag berichtet wird. In einem Verbund aus sechs Einrichtungen der TU Dresden und dem Mathematisch-Physikalischen Salon der Staatlichen Kunstsammlungen Dresden wurde nicht nur an der weiteren Erschließung der Sammlung gearbeitet, sondern es wurde anhand des konkreten Beispiels der Frage nachgegangen, auf welche Weise historische Universitätssammlungen Beiträge für die aktuelle Forschung und Lehre leisten können. Dabei wurde neben einer multi-kontextuellen virtuellen Ausstellung zur Entwicklung der Sprachsynthese im Verlauf von mehr als zwei Jahrhunderten auch ein moderner artikulatorischer Sprechapparat als Forschungsplattform erforscht und entwickelt.

Günther, Andreas

• Akustische Diagnose an Straßenbahnen
  M. Wolf, P. Holstein, J. Köllner, H.-J. Münch, D. Zschocke, A. Günther and M. Rudolph
[Abstract]

Straßenbahnen gehören zu den wichtigsten Verkehrsmitteln im öffentlichen Nahverkehr. Die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit der Technik ist für einen effektiven Betrieb der Fahrzeugflotten von großer Bedeutung. Im Projekt SmartTram wurden wichtige Fragestellungen zur technischen Diagnose und darauf beruhende Aussagen zu Prognose von Instandhaltungsmaßnahmen bearbeitet. Sowohl Luftschall- als auch Körperschallmessungen (Hörschall- und Ultraschallbereich) wurden genutzt, um (instandhaltungsbezogen) auffällige Fahrzeuge zu erkennen und die technischen Ursachen dafür zu hinterfragen. Dabei zeigte sich, dass technischer Zustand und Lärmerzeugung direkt (wenn auch nicht immer in einfacher Weise) einander bedingen. Typische Beispiele sind die Entstehung von Polygonen an den Rädern und deren Auswirkung und die Bewertung lauter Drehgestelle. Dafür wurden verschiedene messtechnische und sensorische Zugänge entwickelt.

Guérin, Sébastien

• Einfluss der Schaufelzahlpaarung auf den Rotor-Stator-Interaktionslärm unter Berücksichtigung einer Lärmbewertungsmethode
  S. Schade, R. Jaron and S. Guérin
[Abstract]

Die Arbeit ist motiviert durch die Forschung an leisen, ummantelten Fanstufen für hybrid-elektrisch betriebene Kleinflugzeuge, bei denen der Fanlärm die dominante Lärmquelle darstellt. Im Rahmen einer ”design-to-noise” Auslegung einer Fanstufe werden in der akustischen Vorentwicklung Parameterstudien, unter anderem zum Einfluss der Schaufelzahlpaarung auf die Schallleistungspegel des tonalen Interaktionslärms, durchgeführt. Ziel der Studien ist das Identifizieren akustisch günstiger Bereiche im Designraum. Lärmarme Schaufelzahlpaarungen sollen ermittelt werden. Der tonale Interaktionslärm wird mit einem Verfahren berechnet, bei dem die Geometrie und Strömung, basierend auf einem Mittelschnittansatz, semi-analytisch modelliert und die Akustik rein analytisch berechnet wird. Bisher werden zur Bewertung die Schallleistungspegel innerhalb des Strömungskanals herangezogen. Das langfristige Ziel ist, die für die Zertifizierung relevante Vorhersage des Lärmteppichs am Boden zu ermöglichen. In einem ersten Schritt werden die atmosphärische Dämpfung und eine für die Zertifizierung übliche Lärmbewertungsmethode berücksichtigt. Beides hat eine frequenzabhängige Gewichtung der Pegel zur Folge. Diese Art der Bewertung ist insbesondere relevant für die Auswahl akustisch günstiger Schaufelzahlpaarungen, da eine Variation der Anzahl der Rotorschaufeln die Blattfolgefrequenz des Rotors verschiebt. Dadurch könnte der Bereich der geringsten Schallemission zu anderen Schaufelzahlpaarungen verlagert werden.

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

 

Haase, Elke

• Charakterisierung von flächigem Schallabsorber auf Basis von natürlichen Vliesstoffstrukturen
  A.E. Ramos Ruiz, M. Klochkova-Schiefer, T. Natzschka, S. Merchel, E. Haase, S. Krzywinski and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Zur Reduktion von Lärm und Störschall in Bürosituationen werden Akustikelementen zum Einsatz gebracht. Die Heimtextilbranche hat vielfältige Akustiktextilien aus Polyester-Vliesstoffen, klassische Filze in Kombination mit schallharten Strukturen (z. B. Kunststoffplatten) bzw. Melaminharzschäume entwickelt. Sie werden in Form von akustisch wirksamen Wand- und Deckenpaneelen oder als Raumteiler eingesetzt. Diese Aufbauten sind meist schwer, kostenintensiv und ggf. umweltschädlich. Dieser Beitrag untersucht ob eine kostengünstigere und nachhaltigere Lösung anhand textiler Verbundstoffe aus Naturfasern erreicht werden kann. Flachsfasern lassen sich durch mechanische Vernadelung (Needle-Punch-Verfahren) oder Wasserstrahlverfestigung (Spunlace-Verfahren) zu Vliesstoffen verarbeiten. Die resultierenden Faserstrukturen ermöglichen eine relativ hohe Porosität und bilden damit hocheffiziente Schallabsorbersysteme. Durch die Kombination von Vliesstoffmatten mit dichten Schichten (z. B. thermo-komprimierter Vliesstoff) ist es möglich, leistungsfähige Systeme mit breitbandiger Schallabsorption herzustellen. Dies basiert auf der Kombination von poröser Absorption im hochfrequenten Bereich und Plattenresonatoren im niederfrequenten Bereich. Die akustischen Dämpfungseigenschaften verschiedener Strukturen werden messtechnisch mit Hilfe eines Kundt’schen Rohres sowie im Hallraum vermessen. (DIN EN ISO 10534-2, DIN EN ISO 354). Die physischen Eigenschaften des Materials werden durch bildgebende Verfahren geprüft. Mechanische Parameter und akustische Wirkung werden gegenübergestellt.

Habets, Emanuël A. P.

• Sensorimotor Coupling in Virtual Audio: Psychoacoustic Studies on the Minimum Audible Angle with 6 DoF Movement
  O.S. Rummukainen and E.A.P. Habets
[Abstract]

Virtual reality systems with 6-degrees-of-freedom tracking enable sensory information to be rendered in real time in response to the listener’s motor actions. The minimum audible angle (MAA) has been studied with a stationary listener and a stationary or a moving sound source. The studies at hand focus on a scenario where the angle is induced by listener self-translation in relation to a stationary sound source. First, the classic stationary listener minimum audible angle experiment is replicated using a headphone-based reproduction system. This experiment confirms that the reproduction system is able to produce a localization cue resolution comparable to loudspeaker reproduction. Next, the self-translation minimum audible angle (ST-MAA) is shown to be 3.3^∘ in the horizontal plane in front of the listener. Furthermore, in contrast to stationary listener MAA, the ST-MAA is shown to be unaffected by an additional visual cue.

Hähnlein, Frederik

• Untersuchung des Einflusses von Randbedingungen auf die Vergleichbarkeit von numerischer und experimenteller Modalanalyse
  F. Duvigneau, F. Hähnlein, C. Daniel, P. Schrader, E. Woschke and D. Juhre
[Abstract]

Im Rahmen der Bewertung von Simulationsmodellen kommt der Validierung der dynamischen Systemeigenschaften mittels experimenteller Modalanalyse eine sehr große Bedeutung zu. Zentraler Punkt ist dabei der Abgleich der Eigenfrequenzen und der Eigenformen. Im Gegensatz dazu gestaltet sich eine zuverlässige Bestimmung der Dämpfung meist schwierig. Diese wird signifikant durch die Randbedingungen beeinflusst, die diesbezüglich häufig nur unzureichend charakterisiert sind. Im Rahmen dieses Beitrags wird der Einfluss unterschiedlicher Randbedingungen hinsichtlich der Vergleichbarkeit von numerischer und experimenteller Modalanalyse untersucht. Dafür werden verschiedene Randbedingungen, die aus mechanischer Modellsicht identisch sind, bezüglich der resultierenden Messergebnisse verglichen und hinsichtlich ihrer Eignung für Validierungszwecke bewertet. Als Probekörper dienen eine Rechteckplatte und eine Ölwanne aus Aluminiumguss. Letztere wird auch bezüglich realistischer Montagebedingungen an einem Zylinderkurbelgehäuse untersucht. Für die experimentelle Modalanalyse wird ein Laser-Scanning-Doppler-Vibrometer verwendet. Die numerischen Analysen werden mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) durchgeführt. Es werden mögliche Fehlerquellen und weitere Einflussfaktoren auf das Ergebnis der experimentellen Modalanalyse sowie das Potential einer beliebigen Umlenkung diskutiert. Diese hat das Ziel, optisch nicht direkt zugängliche Oberflächenbereiche mit dem Laserstrahl zu erreichen und erfolgreich vermessen zu können.

Hage, Wolfram

• Design von Schalldämpfern – der Weg vom CAD-Modell zum Prototypen
  F. Bake, K. Knobloch, A. Schulz, R. Burgmayer, W. Hage, S. Kruck, L. Grizewski and L. Enghardt
[Abstract]

Bei der Entwicklung und Auslegung von Schalldämpfern in Flugtriebwerken, auch Liner genannt, spielt die experimentelle Untersuchung in Strömungskanälen eine entscheidende Rolle. Moderne additive Fertigungsverfahren, wie, z.B. 3D-Druck, bieten hierbei außerdem die Möglichkeit zur Entwicklung innovativer Linerkonzepte mit komplexen Aufbaustrukturen. Zum Vergleich der weltweit existierenden Untersuchungseinrichtungen für überströmte Liner hat das International Forum for Aviation Research (IFAR) eine Benchmark-Aktivität, koordiniert von der NASA, initiiert, bei der alle teilnehmenden Partner, ausgehend von den gleichen digitalen Geometriedaten (CAD), die Fertigung sowie akustische Charakterisierung verschiedener Linertestobjekte miteinander vergleichen und bewerten können. Im Rahmen dieses Beitrags werden die Ergebnisse der entsprechenden Untersuchungen vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) vorgestellt. Hierzu wurden die 3D-gedruckten Liner zunächst in dem Liner-Strömungskanal DUCT-R beim DLR Berlin hinsichtlich ihres Dissipationsverhaltens bei verschieden Strömungsmachzahlen vermessen. In einem weiteren Schritt wurden über Mikrofone innerhalb der Linersektion die axialen Wellenzahlen der sich über dem Liner ausbreitenden, akustischen Moden bestimmt. Aus diesen Wellenzahlen wurde über verschiedene, meist inverse, Verfahren die Impedanz der Lineroberfläche berechnet. Da diese Impedanz eine Linereigenschaft in Verbindung mit der Überströmung ist, lassen sich diese Ergebnisse innerhalb des Benchmarks z.B. mit den Ergebnissen der NASA vergleichen. Dieser Vergleich zeigt für die verschiedene n Testobjekte und Strömungsbedingungen eine gute Übereinstimmung.

Hahn, Nara

• Discrete Time Modeling of Spherical Harmonic Expansion by Using Band-Limited Step Functions
  N. Hahn and S. Spors
[Abstract]

In the spherical harmonics expansion of a homogeneous sound field, the radial components are described by the spherical Bessel functions. The time-domain counterparts are the Legendre polynomials windowed by a rectangular pulse, thus forming an orthogonal basis set in the finite interval. Since the discontinuity occurring at the edge of the rectangular window exhibits an infinite bandwidth, a discrete-time signal obtained by trivial time discretization typically suffers from aliasing. For an aliasing-free sampling, the discontinuities need to be smoothed so that the bandwidth of the signal is limited. In this paper, the so called band-limited step (BLEP) function is adopted which was primarily proposed for digital synthesis of analog synthesizer sounds such as square waves and sawtooth waves. By superimposing two delayed BLEP functions with opposite sign, a band-limited rectangular pulse can be generated, which corresponds to the zeroth-order basis signal. The basis signals for higher orders are then computed efficiently by exploiting the recurrence relation of the Legendre polynomials. Finally, the band-limited signals can be sampled with substantially reduced aliasing. The temporal and spectral properties of the proposed discrete-time spherical harmonics expansion will be discussed.

Hahn, Pascal

• Numerische Modellierung der Schallausbreitung im menschlichen Vokaltrakt
  P. Hahn, M. Fleischer and S. Retka
[Abstract]

Die Ausbreitung des Schalls im menschlichen Vokaltrakt wird maßgeblich von dessen Geometrie und vorhandenen Randbedingungen beeinflusst. Dabei spielt die lokale Verteilung von verschiedenen akustischen Impedanzen im Vokaltrakt eine wichtige Rolle. So unterscheidet sich die Schallimpedanz im Rachenraum deutlich von der in der Mundhöhle. Ausgehend von diesen Beobachtungen geht es in diesem Beitrag um die Formulierung einer akustischen Impedanz, die eine Funktion vom Ort in einem geschlossenen Gebiet darstellt. Ziel ist es, mit Hilfe der Ortsabhängigkeit der Impedanz, das Auftreten bestimmter Eigenfrequenzen abzuschwächen bzw. zu unterdrücken. Die Berechnung der Schallausbreitung erfolgt unter Anwendung der Helmholtz-Gleichung und eines zunächst stark vereinfachten FEM - Modells des Vokaltrakts in Python, welches mit Hilfe der Python Akustik Bibliothek FEniCS numerisch umgesetzt wird. Für die Formulierung der Impedanz Z in Abhängigkeit des Ortes, wird eine Geometrie in verschiedene Gebiete unterteilt und das Medium Luft an einem Punkt mit konstantem Schalldruck angeregt. Der Schallwiderstand unterscheidet sich in jedem Gebiet, wobei ein Gebiet eine Impedanz Z aufweist und die anderen Gebiete schallhart sind. Es zeigt sich, dass sich der Schalldruck beim Auftreten der gleichen Eigenfrequenzen, um 65 % unterscheiden kann in Abhängigkeit des Ortes der Impedanz. Ebenfalls führt der Ort der Impedanz zu unterschiedlichen Abschwächungen der auftretenden Eigenfrequenzen.

Hamilton, Brian

• Modelling and Optimizing Acoustic Diffusers Using Finite-Difference Time-Domain Method
  Y. Li and B. Hamilton
[Abstract]

In room acoustics design, the use of acoustic diffusers for scattering sound reflections in an enclosed space is essential in terms of reducing artefacts and improving acoustic quality. The scattering performance of a diffuser is largely determined by its surface geometry, and optimizing the geometrical pattern for diffusers to produce maximum diffusion has been a significant concern of acousticians. Compared to traditional sound scattering experiments which are often restricted by physical limitations in space and time, numerical room acoustics modelling techniques, such as the Finite-Difference Time-Domain (FDTD) method, offer an opportunity for fast and accurate measurement and optimization processes.

The objective of this project is (1) to investigate the scattering effect of sound diffusers through numerical room acoustics simulations, and (2) to look for optimal diffuser geometry based on existing diffuser design theories. A 2-D room acoustics model for simulation and measurement of sound diffusion is built using FDTD. Numerical optimization algorithms are developed, tested and applied. Finally, the optimization results are displayed and interpreted.

Hammelmann, Frank

• Cmet - Was Behörden wirklich dürfen
  K.-W. Hirsch, C. Kleinhenrich and F. Hammelmann
[Abstract]

Das Cmet dient in der TA Lärm bzw. DIN ISO 9613-2 dazu, die nach dem Schema der Norm ermittelten Langzeit-Mittelungspegel für Mitwind auf Langzeitmittelungspegel für alle Ausbreitungssituationen zu korrigieren. Das Cmet wird abstands- und höhenabhängig über ein winkelabhängiges C0 bestimmt. In der Regel geben die Länder das Berechnungsverfahren für das C0 vor. Sie erwarten dann vom Gutachter, dass er die verfahrensrelevanten Wetterdaten einholt, um mit diesen Angaben über das vorgegebene C0-Verfahren das Cmet für die konkrete Ausbreitungssituation zu berechnen. In diesem Beitrag wird festgestellt und begründet, dass diese Vorgehensweise nicht TA-Lärm-konform ist, weil die Länder zur Vorgabe des C0 keine Rechtsgrundlage haben. Nach DIN ISO 9613-2 ist es genau umgekehrt: Die Behörden können das Wetter vorgeben, der Normenanwender wendet sein Verfahren zur Bestimmung des C0 an. Dies stellten schon KURZE und SCHIRMACHER in einer grundsätzlichen Betrachtung zum Cmet vor mehr als 20 Jahren fest. Im vorliegenden Beitrag wird keineswegs dafür plädiert, endlich TA-Lärm-konform vorzugehen und jedem Gutachter zu überlassen, wie er aus den behördlichen Wetterangaben das C0 und das Cmet bestimmt. Es wird vielmehr vorgeschlagen, dass zuständigkeitshalber die LAI, z. B. in einem Leitfaden, bundesweit eine Vorgehensweise der C0-Bestimmung empfiehlt und damit rechtssicher die Lücke in der Norm schließt.

Hanisch, Sören Franz Thilo

• Experimentelle Analyse von Schwingungsdämpfern für Eisenbahn-Stahlbrücken
  S.F.T. Hanisch, J. Böhm, C. Gramowski and M. Hecht
[Abstract]

Bei Zugfahrten über Eisenbahn-Stahlbrücken tritt in vielen Fällen störender, tieffrequenter Luftschall, sogenanntes Brückendröhnen, auf. Ursächlich sind größtenteils schwingende Längsträger-Stegbleche der Brücke, die infolge der Überfahrt des Zuges angeregt werden. Zur Minderung dieser Schwingungen werden unter anderem Brückendämpfer angebracht. Die Brückendämpfer bestehen in der Regel aus einer Vielzahl einseitig eingespannter, gedämpfter Balken. In diesem Beitrag wird ein Prüfstand zur Untersuchung der Wirkungsweise von Schwingungsdämpfern auf einer zu dämpfenden Struktur vorgestellt. Der Prüfstand besteht aus einer Plattenkonstruktion, die an den Aufbau der Längsträger-Stegbleche einer Brücke angelehnt ist. Mit den Ergebnissen können die Erwartungen aus der Theorie bestätigt werden. Innerhalb des Arbeitsbereichs des Dämpfers werden Schwingungen stark gemindert. Unterhalb des Frequenz-Arbeitsbereichs der Schwingungsdämpfer ist der dämpfende Effekt gering, während er oberhalb dessen stärker ist. Zudem wurde der Einfluss verschiedener Variationen auf die Verlustfaktoren und Schwingungsantworten der Platte untersucht. Die Variationen beinhalten unterschiedliche Plattenarten, Ausführungen des Schwingungsdämpfers sowie Befestigungspositionen. Es wird deutlich, dass der Schwingungsdämpfer die größte schwingungsmindernde Wirkung an der Position hat, wo keine Schwingungsknoten der zu dämpfenden Platteneigenformen liegen. Des Weiteren wurde die Ausrichtung und die Masse des Schwingungsdämpfers untersucht. Diese haben einen geringeren Einfluss. Aus den Ergebnissen können Möglichkeiten eines optimierten Dämpfer-Einsatzes abgeleitet werden.

Hansen, Martin

• Localization Performance in the Absence of Visual Cues for Binaural Renderings generated with a Virtual Artificial Head
  M. Fallahi, M. Hansen, S. Van De Par, S. Doclo, D. Püschel and M. Blau
[Abstract]

The ability to quickly and reliably detect sources in realistic environments is believed to play a key role in many applications of interactive virtual environments, e.g. in the psychotherapy of social anxiety. One way of creating convincing virtual acoustic environments is to record actual scenes using the Virtual Artificial Head (VAH) technology [Rasumow et al. JAES 2017]. Previously, the VAH was evaluated as perceptually convincing in a dynamic (head-tracked) binaural scenario and in direct comparison to the real sound source in the room with respect to different aspects including the source position [Fallahi et al. ICA 2019]. Since the listeners were able to see the sound source in those experiments, the presence of visual cues could have promoted the localization ratings. In the present study, the VAH was evaluated in a subjective listening test in which the subjects had to localize actual (loudspeaker) and virtual sources, without supplying them with any visual information about the source position. The virtual sources were dynamically rendered using the VAH technology with individual and KEMAR HRTFs in the same way as the previous experiment. The listening test results allowed to evaluate the impact of missing visual cues on localization accuracy.

Hartmann, Michael

• Simulation von Automobilglasscheiben unter realistischen Lasten
  A. Rotermund, C. Blech, M. Hartmann and S.C. Langer
[Abstract]

Die Innenraumakustik von Automobilen bekommt eine immer größere Bedeutung. Wellenauflösende mechanische Modelle zur Prognose der Schalltransmission verschiedener Quellen in den Innenraum bieten einen guten Zugang für das Verständnis von akustischen Phänomenen und der Optimierung des akustischen Gesamtsystems. Die Anregung der Fahrzeugscheiben durch Turbulenzen und von der Strömung erzeugten akustischen Feldern führt zu Scheibenvibrationen, welche in der gekoppelten Fluidkavität (Fahrgastzelle) Schalldrücke induziert. Verbundglasscheiben können als akustische Maßnahme helfen, die Schalltransmission und damit den Schalldruckpegel in der Fahrgastzelle zu reduzieren. In diesem Beitrag werden mechanische Modelle von Einfach- und Verbundglasscheiben mit Hilfe der Finite Elemente Methode (FEM) gelöst und untereinander verglichen. Dabei ist das Ziel ein validiertes parametrisiertes Modell für Verbundglasscheiben mit visko-elastischer Zwischenschicht aus Polyvinylbutyral (PVB) zu erstellen. Solch ein Modell erlaubt die Entwicklung optimaler Seitenscheibenkonfigurationen unter realistischen Lasten. Es werden 2D und 3D Modelle angewendet und ein Vergleich untereinander sowie gegen Messdaten gezeigt. Für die Berücksichtigung von Zwischenschichten im Verbundglas wird der Ansatz von Ross-Kerwin-Ungar untersucht und mit einem voll aufgelösten 3D Kontinuum validiert. Die Homogenisierung der drei Schichten auf Materialparameter einer visko-elastischen Mindlinplatte führt zu keinem signifikanten Fehler, sodass eine effiziente Simulation möglich ist.

Hasener, Jörg

• Aussagefähigkeit von Fehlstellenimitaten in der ZfP
  A.S. Schmelt, Z. Li, T. Marhenke, J. Hasener and J. Twiefel
[Abstract]

In der zerstörungsfreien Prüftechnik für plattenförmige Werkstoffe werden laufend neue Transmitter-Receiver Einheiten entwickelt und auf dem Markt gebracht. Um die Qualität dieser Systeme zu evaluieren werden Fehlstellenimitate eingesetzt. Diese Imitate werden auf der Oberfläche der Platte platziert und durch den so entstandenen Impedanzsprung eine Fehlstelle im Material imitiert. Jedoch wurde bis heute die Qualität des Fehlstellenimitats nicht überprüft. Die Antwort auf diese Frage wurde in dieser Arbeit mit Simulationen und Experimenten herausgearbeitet. Dafür wurden 2D-Simulationen mit der MATLAB toolbox k-Wave durchgeführt. Dabei wurden zwei Platten untersucht. Die eine mit einem Lufteinschluss und die andere mit einem Imitat auf der Oberfläche. Die Experimente werden als Durchschallungsversuche im C-Scan Verfahren durchgeführt. Dafür wurde eine Platte verwendet, die maschinell mit Fehlstellen unterschiedlicher Durchmesser produziert wurde. Eine weitere, fehlerfreie Platte, wird mit Imitaten belegt und auf identische Weise untersucht. Das gemessene Signal wird jeweils mit Hilfe des Rayleigh-Sommerfeld Beugungsintegrals zurück auf die Oberfläche gerechnet. In Bereichen mit niedrigerem Schalldruck sind dann die Fehlstellen/-imitate zu finden. Wir zeigen in dieser Arbeit das Fehlstellenimitate einige Arten von Fehlstellen qualitativ imitieren können und einige nicht. Damit wird erstmals gezeigt, wann dieses Vorgehen geeignet ist, die Qualität der Systeme zu beschreiben.

Hauth, Christopher

• Simulating Spatial Speech Recognition Performance with an Automatic-Speech-Recognition-based Model
  M.R. Schädler, P. Kranzusch, C. Hauth and A. Warzybok
[Abstract]

The individual speech recognition performance of listeners with aided impaired hearing could recently be predicted with high accuracy in monaural noisy listening conditions. Those predictions were based on simulations of speech recognition experiments with a modified automatic speech recognition system, where the loss of information due to the hearing impairment was implemented in the feature extraction stage. In realistic listening conditions, however, the signals are presented binaurally and encode spatial information. For predictions of benefits due to using a hearing device in realistic listening conditions an extension of the speech recognition system to exploit advantages of binaural listening is required. Two extensions of the model are considered: 1) The concatenation of the separable Gabor filter bank feature vectors from the left and the right signal channel, and 2) the additional concatenation of the difference of the feature vectors. The two model variants are used to simulate the binaural masking level difference (BMLD) and speech recognition thresholds. Only the second variant shows a binaural speech recognition performance improvement beyond better ear listening. This model was found to simulate human recognition performance in anechoic and realistic room acoustics. Further, the same model could also predict the psychoacustic BMLD data.

Haverkamp, Michael

• Auditive Wahrnehmung und die subjektive Repräsentation der Zeit
  M. Haverkamp
[Abstract]

Der Kurzvortrag verfolgt das Ziel einer ersten Annäherung an die Phänomenologie der Zeitwahrnehmung, soweit sie für die auditive Wahrnehmung bedeutsam erscheint. In diesem ersten Schritt ist die Entwicklung präziser Fragen zu leisten.

Eine Frage betrifft die Existenz einer subjektiven Raumzeit als Wahrnehmungsphänomen der auditiven Signalverarbeitung. Welchen Einfluss übt die subjektive und möglicherweise idiosynkratische Zeitwahrnehmung auf die Bildung auditiver Gestalten, die Dekodierung nonverbaler Information und die psychische Belastung aus, die von störenden Geräuschen ausgeht? In welchen Aspekten korreliert die subjektive Repräsentation der Zeit überhaupt mit objektiven Gegebenheiten einer physikalischen Zeit?

Die subjektive Raumzeit ist deshalb von höchster Bedeutung, da sich im Bewusstsein Umwandlungen zeitlicher Aspekte in räumliche Konfigurationen ereignen. Dabei finden Transformationen von Koordinatensystemen und Umskalierungen statt. Dies wird mit Beispielen illustriert.

Die perzeptive und/oder kognitive Etablierung der subjektiven Raumzeit hat weitreichende Folgen für die Interpretation von Feedbacksignalen, für das Verständnis musikalischer Prozesse sowie für die Detektion des Bewegungsgehaltes von Geräuschen und Musik. Dies ist auch von wesentlicher Bedeutung für die Beurteilung der psychischen und emotionalen Wirkungen, die Geräusche auf die Hörenden ausüben.

Hecht, Markus

• Experimentelle Analyse von Schwingungsdämpfern für Eisenbahn-Stahlbrücken
  S.F.T. Hanisch, J. Böhm, C. Gramowski and M. Hecht
[Abstract]

Bei Zugfahrten über Eisenbahn-Stahlbrücken tritt in vielen Fällen störender, tieffrequenter Luftschall, sogenanntes Brückendröhnen, auf. Ursächlich sind größtenteils schwingende Längsträger-Stegbleche der Brücke, die infolge der Überfahrt des Zuges angeregt werden. Zur Minderung dieser Schwingungen werden unter anderem Brückendämpfer angebracht. Die Brückendämpfer bestehen in der Regel aus einer Vielzahl einseitig eingespannter, gedämpfter Balken. In diesem Beitrag wird ein Prüfstand zur Untersuchung der Wirkungsweise von Schwingungsdämpfern auf einer zu dämpfenden Struktur vorgestellt. Der Prüfstand besteht aus einer Plattenkonstruktion, die an den Aufbau der Längsträger-Stegbleche einer Brücke angelehnt ist. Mit den Ergebnissen können die Erwartungen aus der Theorie bestätigt werden. Innerhalb des Arbeitsbereichs des Dämpfers werden Schwingungen stark gemindert. Unterhalb des Frequenz-Arbeitsbereichs der Schwingungsdämpfer ist der dämpfende Effekt gering, während er oberhalb dessen stärker ist. Zudem wurde der Einfluss verschiedener Variationen auf die Verlustfaktoren und Schwingungsantworten der Platte untersucht. Die Variationen beinhalten unterschiedliche Plattenarten, Ausführungen des Schwingungsdämpfers sowie Befestigungspositionen. Es wird deutlich, dass der Schwingungsdämpfer die größte schwingungsmindernde Wirkung an der Position hat, wo keine Schwingungsknoten der zu dämpfenden Platteneigenformen liegen. Des Weiteren wurde die Ausrichtung und die Masse des Schwingungsdämpfers untersucht. Diese haben einen geringeren Einfluss. Aus den Ergebnissen können Möglichkeiten eines optimierten Dämpfer-Einsatzes abgeleitet werden.

Heid, Ulrich

• Personalisierte Sprachdialogsysteme für Kinder im Fahrzeug
  Y. Behrens, U. Heid and T. Rohdenburg
[Abstract]

Sprachassistenten halten immer mehr Einzug in deutsche Haushalte, wodurch Kinder immer öfter mit diesen in Berührung kommen. Dabei lassen sich häufig Kommunikationsprobleme beobachten, da kommerzielle Systeme mehrheitlich von Erwachsenen für Erwachsene konzipiert sind. Kinder haben jedoch abweichende Kommunikationsstrategien und Ansprüche an Inhalte. Die Eingabemodalität der Sprache macht Sprachdialogsysteme für Kinder barrierefrei und ermöglicht ihnen Zugang zu Informationen, Bildung und Unterhaltung. Eine Implementierung von Sprachdialogsystemen für Kinder im Fahrzeug ist dabei ein weiterer Schritt, diese in ihren Alltag zu integrieren und mit Langeweile verbundene Autofahrten für sie angenehmer zu gestalten. Studien zeigen, dass die Personalisierung eines Sprachdialogsystems durch individuelle Inhalte und Dialoge die Nutzerzufriedenheit bei Kindern verbessern kann. Zudem lässt sich durch angepasste akustische Modelle und Grammatiken die Spracherkennung optimieren. Ziel des Projektes ist ein Empfehlungskatalog für die Entwicklung eines personalisierten Sprachdialogsystems für Kinder im Fahrzeug. Dazu werden aktuelle Studienergebnisse mit eigenen Daten verglichen und erweitert, welche mittels einer Umfrage sowie Interviews mit Kindern der Zielgruppe erhoben wurden. Im Fokus der Arbeit stehen Kinder im Alter von 5-11 Jahren. Diese Altersgruppe ist besonders interessant, da Kinder in dieser Zeit große Entwicklungsschritte durchlaufen, Lesen und Schreiben lernen und beginnen sich von ihren Eltern zu emanzipieren.

Heidebrunn, Frank

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

Das Einwirken mehrerer Lärmquellen (Lärmkumulation) ist nicht nur in urbanen, sondern auch in ländlichen Situationen ein grundlegendes Problem. Das Forschungsprojekt ”Verkehrsträgerübergreifende Lärmkumulation in komplexen Situationen” behandelt insbesondere Bündelungslagen, in denen mindestens zwei Verkehrsträger auf die Immissionssituation einwirken. Diese werden systematisch analysiert und ein einheitlicher Ansatz für eine verkehrsträgerübergreifende Betrachtung der Lärmbelastung wird entwickelt. In einer ersten theoretischen Betrachtung wird der Einfluss des Kreuzungswinkels beziehungsweise des Abstands zweier gleich lauter Quellen auf den Anteil der Gesamtbelastung und den möglichen effektiven Wirkungsbereich einer Minderungsmaßnahme untersucht. Anhand einer vereinfachten tabellarischen Auswertung wird zudem die erzielbare Pegelminderung an einem Immissionsort in Abhängigkeit vom jeweiligen Quellenanteil dargestellt. Zur Einschätzung der praktischen Bedeutung der Lärmkumulationen werden verschiedene Gebiete in Deutschland identifiziert, in denen mehrere Lärmquellen relevant wirken. Im ersten Schritt der Ermittlung wird eine systematische Prüfung von ausgewählten Lärmkartierungen und Lärmaktionsplanungen nach EU-Umgebungslärmrichtlinie durchgeführt. Insgesamt zeigt die Analyse von 13 Städten und 19 Lärmaktionsplanungen, dass nur selten das Thema Gesamtlärm bzw. Mehrfachbelastungen relevant in den Ausführungen betrachtet wird. Für die im Projekt durchgeführten Modellberechnungen wurden daraus verschiedene Gebietstypen abgeleitet. Die Untersuchungen bilden die Grundlage für die Entwicklung eines Verfahrens, das einen systematischen Umgang mit verkehrsträgerübergreifenden Lärmbelastungen bieten soll.

Heidemann, Lucas

• Trittschalldämmung von thermisch getrennten Balkonplatten
  L. Heidemann, J. Scheck and B. Zeitler
[Abstract]

Für die thermische Trennung von Balkonen und Laubengängen sind tragende Isolationselemente Stand der Technik. Die schalltechnischen Eigenschaften dieser Elemente erfahren zunehmend an Bedeutung, um steigende Erwartungen an die Trittschalldämmung zu erfüllen. Die Dämmwirkung von diversen Entkopplungselementen wurde an realitätsnahen Aufbauten im Labor untersucht und der Einfluss konstruktiver Parameter auf die Trittschalldämmung beurteilt.

Heimes, Anne

• Real-time sound insulation auralization framework for virtual environments for indoor and outdoor sources
  A. Heimes, I. Muhammad and M. Vorländer
[Abstract]

In last decades, the introduction of new building technologies and new powerful sound sources in and outside the dwellings have contributed to an increased awareness of noise. Along the progress in modelling methods, the development of sound insulation auralization can contribute to studies of noise effects. Important parts of this development are the technical descriptions and solutions to various auralization methods for simulating sound insulation between adjacent rooms and for facades in virtual reality (VR) environments. In this context, a real-time building acoustic auralization framework in 3D audio-visual technology is developed which introduces more realism and contextual features into psychoacoustic experiments. The framework relies on up-to-date implementation of building acoustic prediction models and enables a perceptually plausible airborne sound insulation auralization in virtual environments. All features are evaluated by investigating both, the overall accuracy of the building acoustics flters and the computational performance of implemented algorithms.

Heinemann, Ralph

• Investigation of the influence of standing waves on distant speech emotion recognition
  J. Höbel-Müller, I. Siegert, M. Gottschalk, R. Heinemann and A. Wendemuth
[Abstract]

In distant speech emotion recognition, similar training and test conditions should be ensured. Otherwise, the recognition performance can decrease significantly. One influencing factor is room acoustics. We focused on standing waves in rooms as an essential factor in distant speech emotion recognition. Previous studies limited its investigation to certain speech features or compared bundled feature groups. In this study, the influence of standing waves on extracted emobase Low Level Descriptors and a distant speech emotion recognition system were investigated.

We used EMO-DB, a database with high qualitative and emotionally coloured speech. To obtain signals influenced by standing waves and preferably little reverberation, EMO-DB was re-recorded in a small voice recording cabin. Signals for the baseline condition were re-recorded in an anechoic hall. Both room impulse responses, acoustic descriptors (T30, EDT, C50, D50) and cumulative spectra were analysed. Statistics were calculated to quantify the Low Level Descriptors’ value differences between the ”anechoic hall” and cabin. Results of statistical analysis of the Low Level Descriptors were linked to room acoustic analysis. The baseline distant speech emotion recognition performance was obtained and compared to the recognition performance in the cabin.

Heinrichs, Christian

• Strukturberuhigung eines spiralförmigen Akustischen Schwarzen Lochs (ASL)
  P. Schrader, C. Heinrichs, F. Duvigneau and H. Rottengruber
[Abstract]

Neben akustischen Metamaterialien gehören Akustische Schwarze Löcher (ASL) zu denjenigen passiv wirkenden Strukturen, bei denen eine Verminderung der hörakustisch relevanten Schwingungen eines Bauteils durch Strukturschwächung erzielt werden kann. Anders als die meisten Metamaterialien, deren Wirkung sich auf eingegrenzte Frequenzbänder beschränkt, entfalten ASL ihre Wirkung oberhalb einer Grenzfrequenz, welche hauptsächlich von der Länge des ASL-Profils abhängt. Dies zeigt die Theorie der ASL und die bisher publizierte Literatur zu dem Thema. Vor diesem Hintergrund wird in diesem Beitrag ein bereits bei tiefen Frequenzen wirksames spiralförmiges ASL mit einer Profillänge von über einem Meter und mit minimaler Steigung quadratisch abfallender Profildicke entworfen. Darüber hinaus wird dessen Wirkung mit Hilfe der Finiten Elemente Methode (FEM) prädiktiert und die Effekte von Modifikationen im entscheidenden Bereich minimaler Profildicke untersucht. Das entworfene ASL wird im additiven Fertigungsverfahren hergestellt und mittels Laser-Doppler-Vibrometrie hinsichtlich seiner Mobilität experimentell untersucht, wobei eine einfache Spirale aus identischem Material, gleicher Masse und gleicher Länge, aber ohne ASL-Geometrie als Referenz dient. Die essentielle, dissipativ wirkende Schicht am möglichst dünn gestalteten Profilende wird im Rahmen einer vergleichenden Studie variiert. Schließlich wird die Wirkung der optimierten ASL - Spirale auf die Strukturschwingung und Schallabstrahlung einer Motorölwanne untersucht und damit das akustische Potential gezeigt.

Heinrichs, Eckhart

• Maßnahmen zum verhaltensbedingten Lärm
  B. Lehming and E. Heinrichs
[Abstract]

Das individuelle Verhalten im Kfz-Verkehr hat Einfluss auf die Lärmbelastung. Unnötiger Lärm entsteht vor allem durch das Fahren mit hoher Drehzahl und das Überschreiten der zulässigen Höchstgeschwindigkeit. Aber auch das Parken und Halten in zweiter Reihe erzeugt häufig Lärm. Hinzu kommt die Behinderung der lärmarmen Verkehrsarten Radfahren und Zufußgehen. Zugeparkte Radfahrstreifen machen das Radfahren unattraktiver und der Fußverkehr leidet oft unter mangelnden Sichtbeziehungen und fehlender Barrierefreiheit an ordnungswidrig beparkten Querungen. Schließlich können Verhaltensänderungen auch zur Lärmminderung bei besonders lauten Fahrzeugarten wie Motorrädern und Lkw führen. Es ist daher sinnvoll auch Strategien zu den derzeit ungenutzten Potenzialen durch ein geändertes Verkehrshalten der Kfz-Führenden zu entwickeln.

Heitmann, Dirk

• Charakterisierung eines aktiven Backscatter Modells in VLES anhand der Vorflügel-Schallabstrahlung bei einem 3-Element-Hochauftriebsflügel
  D. Heitmann and R. Ewert
[Abstract]

Ein aktives Backscatter Modell zur Verwendung in VLES wurde entwickelt. Die VLES wird mittels eines hybriden Ansatzes basierend auf RANS und CAA mit stochastischen Quellen realisiert. Das aktive Backscatter Modell zielt darauf ab, mehr physikalische Effekte als ein rein dissipatives Subfiltermodell zu berücksichtigen, indem die turbulente Produktion von nicht aufgelösten Skalen sowie deren Interaktion mit aufgelösten Skalen berücksichtigt werden. Dies könnte eine Reduzierung der notwendigen Gitterauflösung ermöglichen.

In dieser Arbeit wird das Backscatter Modell anhand der Strömungstopologie und Schallabstrahlung bei einem 3-Element Hochauftriebsflügels charakterisiert. Dazu werden Simulationen mit und ohne Backscatter Modell vorgestellt. Auch auf den Effekt eines verfeinerten Gitters wird eingegangen. Die Ergebnisse werden mit diversen veröffentlichten numerischen und experimentellen Untersuchungen an der gleichen Geometrie verglichen. Dies ermöglicht die Charakterisierung des Subfiltermodells hinsichtlich möglicher Vorteile und vorhandener Limitierungen.

Helmholz, Hannes

• Comparison of Mitigation Approaches of Spatial Undersampling Artifacts in Spherical Microphone Array Data Auralizations
  T. Lübeck, J.M. Arend, H. Helmholz, J. Ahrens and C. Pörschmann
[Abstract]

Spherical Microphone Arrays (SMAs) are widely used to capture spatial sound fields, that can then be rendered in various virtual acoustic environment (VAE) formats including binaural synthesis. However, some practical limitations have significant impact on the accuracy of the rendered VAE. On the one hand, the limited number of microphone capsules leads to spatial undersampling of the surrounding sound field, inducing spatial aliasing artifacts on the capturing side. On the other hand, the order-limited spherical harmonics representation results in truncation errors on the rendering side. Several approaches have been presented in research to mitigate these impairments. To our knowledge, there is no study available that compares the different methods directly in terms of their effectiveness. In this work, we present a comprehensive comparison of state-of-the-art undersampling mitigation algorithms, with a focus on binaural reproduction of SMA data. We give an overview of the fundamental concepts of the different approaches and based on a technical evaluation we discuss their influence on the binaural reproduction.

• Updates on the Real-Time Spherical Array Renderer (ReTiSAR)
  H. Helmholz, T. Lübeck, J. Ahrens, S.V.A. Garí, D.L. Alon and R. Mehra
[Abstract]

We recently presented ReTiSAR, a framework for binaural rendering of spherical microphone array data in real-time. The array signals and the employed head-related transfer functions are processed in the spherical harmonics domain to compute the resulting ear signals and virtually place a listener into the captured sound field. In this contribution, we present the latest additions to the Python software package. These comprise, among others, an interface to the Spatially Oriented Format for Acoustics (SOFA), the ability of switching between different spherical harmonics rendering orders, as well as performance optimizations enabling real-time rendering up to 12th order. Furthermore, we integrated diverse enhancements recently proposed in the literature for the upper frequency range where spatial aliasing occurs.

Heloui De Araujo, Frederico

• Performance Analysis of a Rotating Circular Array for Plane Wave Identification
  F. Heloui De Araujo, F. Castro Pinto and M. Vorländer
[Abstract]

One advantage of a Spherical Microphone Array (SMA) is the possibility to analyze all directions in space with similar efficiency, but it usually requires a high number of microphones, each one associated with a measurement point. This paper shows the development of a rotating circular array with 14 microphones, resulting in a virtual SMA with 98 measurement points. Aiming the identification of direction and time of arrival of plane waves in a reverberant field, this array geometry allows a spherical harmonic expansion up to 6th order. It is presented the comparison between simulations and measurements with the proposed array, evaluating its robustness. At the end, it is showed the applications of the algorithm for plane wave identification in a quasi-diffuse field.

Hendrikse, Maartje

• A pilot study of realistic communication in a simulated restaurant acoustic environment
  J. Schütze, M. Yadav, M. Hendrikse, B. Kollmeier and K.C. Wagener
[Abstract]

Wird im Labor der Benefit von Hörgeräten gemessen, ist die alltägliche Kommunikationssituation von Hörgeschädigten kaum repräsentiert. Freifeldmessungen im Alltag sind zwar maximal ökologisch valide, aber schwer verlässlich reproduzierbar, da es kaum möglich ist systematisch alle Variablen zu bestimmen. Der im Labor über die gemessene Sprachverständlichkeit in Ruhe und Störgeräusch bestimmte Benefit unterscheidet sich stark von der Alltagskommunikation, die auch inhaltliches Verständnis erfordert. Durch die interaktive Diapix-Kommunikationsaufgabe soll eine alltägliche Kommunikationssituation in das Labor transferiert werden: Zwei Probanden lösen eine ëFinde-den-Unterschiedë-Aufgabe, bei der im Gespräch Unterschiede zwischen Variationen eines Bildes gefunden werden. Die Diapix-Kommunikationsaufgabe wird auf Grundlage des ins Deutsche übertragenen Bildmaterials mit normalhörenden Probanden in Restaurant-Störgeräuschumgebungen untersucht. Das Störgeräusch wurde mit einem Hybridansatz bestehend aus Simulationen erster Ordnung aus TASCAR und späteren Reflexionen basierend auf den im realen Restaurant gemessenen Raumimpulsantworten virtuell erzeugt. Die Diapix-Kommunikationsaufgabe und als Basismessung die Sprachverständlichkeit mittels Oldenburger Satztest wurden in Ruhe und vier realitätsnahen Restaurantstörgeräuschpegeln (50, 60, 70, 80 dB(A)) durchgeführt. Zusätzlich wurden kognitive Tests (Stroop, CTMT) und ein Persönlichkeitstest (NEO Big Five) durchgeführt. Der Dialog des Diapix-Kommunikationstask wurde mit individuellen Kopf-Mikrofonen aufgenommen und analysiert, um akustische und phonetische Größen als Outcome-Daten zu erhalten. Mit einem Fragebogen wurden die subjektiven Parameter Hör- und Sprachanstrengung erhoben.

Hengst, Klaudius

• Acoustic Scattering from a Suspended Ceiling with Perforated Facing
  Y. Aoki and K. Hengst
[Abstract]

This paper focuses on the scattering effect of a finite perforated plate suspended from a rigid backing. In the considered frequency range up to 5 kHz, the period of the perforation is much shorter than the trace wavelength of the incident wave on the structure. Therefore a perforated plate behaves as a flat homogeneous plate with uniform porosity. Thus only the specular reflected wave is transmitted from the perforated plate to far field, while the others exponentially decay. As a result the scattering effect is caused by the finiteness of the structure. It indicates that as the length of the specimen increases, the scattering coefficient approaches zero. Nevertheless, the perforated plate modifies the directional distribution of the reflected sound pressure by its absorption. It is well-known that, when the quarter wavelength of the sound wave is equal to the suspension height of the perforated plate, the absorption of the perforated plate is maximized. As the absorber efficiently removes energy from the specular reflection direction, the scattering coefficient rises. Finally, the peak and dip frequencies of the scattering coefficient well agree with those of the absorption coefficient.

• Schallabsorption einer gelochten Akustikdecke bei winkelabhängigem Schalleinfall
  K. Hengst, Y. Aoki, M. Späh and X. Zhou
[Abstract]

Ein als Klassenzimmer ausgebildeter Testraum wurde mit Möblierung und Wandabsorbern ausgestattet. Wenn eine Akustikdecke eingebracht wurde, war es trotz Besetzung mit Personen nicht möglich ein dem Hallraum vergleichbares diffuses Schallfeld zu erzeugen. Infolgedessen konnten keine signifikanten Unterschiede der resultierenden Nachhallzeit zwischen einer nach DIN EN ISO 11654 bewerteten höchstabsorbierenden Mineralfaserdecke (alpha_w = 1,0; A-Absorber) und einer hochabsorbierenden Gipskarton-Lochdecke mit Mineralwolleauflage (alpha_w = 0,6; C-Absorber) festgestellt werden. Diese Ergebnisse konnten in einem weiteren Testraum bestätigt werden. Zudem stellten sich hierin mit der perforierten C-Absorber Decke teilweise signifikant niedrigere Nachhallzeiten als mit der homogenen A-Absorber Decke ein. Eine durch das Fraunhofer Institut Stuttgart durchgeführte FEM-Simulation beider Deckensysteme zeigt bei streifendem Schalleinfall höhere Absorptionseigenschaften bei einer periodisch gelochten als bei einer homogenen Struktur. Das ist ein Hinweis darauf, dass bei begrenzt diffusem Schallfeld mit höherem Anteil an streifendem Schalleinfall eine perforierte Oberfläche Schall effektiver absorbiert, als im ideal diffusen Schallfeld des Hallraums nach DIN EN ISO 354 gemessen.

Henke, Anna-Sophia

• Numerische Untersuchung der Schalldämpfung von Absorptionsschalldämpfern unterschiedlicher Querschnittsform
  C. Mai, A.-S. Henke and T. Geyer
[Abstract]

Absorptionsschalldämpfer sind Kanäle oder Kanalstücke, deren Wände mit einem absorbierenden Material voll- oder teilweise ausgekleidet sind. Das der dabei entstehenden Schalldruckpegelminderung zu Grunde liegende Wirkungsprinzip ist die dissipative Umwandlung von Schallenergie in Wärmeenergie im Inneren des Absorbers. Unter anderen hat die Kanalquerschnittsform Einfluss auf die Schalldämpfung. In der Praxis sind fast ausschließlich kreisförmige oder rechteckige Kanäle vorzufinden. Ziel dieser Arbeit war es herauszufinden, wie stark die Schalldämpfung von der Querschnittsform abhängig ist. Daher wurde die Schalldämpfung mittels der Finiten Elementen Methode (FEM) für ausgewählte Schalldämpfer, deren Querschnittsfläche aus regelmäßigen Polygonen bestand, berechnet. Die freie Querschnittsfläche sowie die Absorbereigenschaften blieben dabei für jedes Modell stets identisch. Die Ergebnisse zeigen, dass sowohl der Wert als auch der Frequenzbereich der maximalen Dämpfung von der Form der Querschnittsfläche abhängen. In Übereinstimmung mit der Abschätzformel von Piening ergaben sich die besten Dämpfungswerte für den Schalldämpfer mit dreieckiger Querschnittsfläche. Für eine größere Anzahl der Ecken (ab m = 10) ergab sich jedoch keine signifikante Änderung gegenüber der Dämpfungskurve eines Rohrschalldämpfers.

Henning, Bernd

• Reduction of systematic measurement deviation in acoustic absorption measurement systems
  L. Claes, E. Baumhögger, T. Rüther, J. Gierse, T. Tröster and B. Henning
[Abstract]

Bei der Realisierung eines Messverfahrens für die akustische Absorption tritt häufig das Problem auf, dass der eigentliche Messeffekt, die Schwächung des akustischen Signals durch die Absorption im Medium, durch andere dissipative Effekte überlagert wird. Dies sind zum Beispiel Beugungseffekte aufgrund der endlichen Abmessung der akustischen Quelle, nicht- ideale Reflektoren oder Störsignale im Messsystem, deren Einfluss als systematische Messabweichung beschrieben werden kann. Der Einfluss dieser Effekte ist besonders dann problematisch, wenn die messtechnisch zu bestimmende akustische Absorption, wie etwa bei der Charakterisierung reiner Fluide, sehr gering ist.

Während es prinzipiell möglich ist, die durch die Schallausbreitung in der Messordnung hervorgerufene systematische Messabweichung rechnerisch zu kompensieren, soll in diesem Beitrag vor allem auf konstruktive Maßnahmen bei der Auslegung einer Messordnung eingegangen werden, durch die die systematische Messabweichung verringert werden kann. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Verwendung additiver Fertigungsmethoden, welche unter anderem eingesetzt werden können, um Oberflächen im Messsystem so zu gestalten, dass diffuse oder speziell gerichtete Reflexion von akustischen Wellen erzielt wird. Weitere Freiheitsgrade ergeben sich aus der Wahl des Schallwandlers und des Frequenzbereichs, in dem die Messungen durchgeführt werden.

• Solving piezoelectric inverse problems using Algorithmic Differentiation
  N. Feldmann, V. Schulze, B. Jurgelucks and B. Henning
[Abstract]

Die Bestimmung piezoelektrischer Materialparameter kann mathematisch als ein inverses Problem formuliert werden. Seine Lösung basiert auf einer Optimierung der Eingangsparameter eines physikalischen Modells, welches die durchgeführten Messungen im Sinne einer Kostenfunktion möglichst gut abbilden soll. Als Messgröße wird die elektrische Impedanz einer piezokeramischen Scheibe genutzt. Bei dem hier beschriebenen Problem finden Ableitungsinformationen an unterschiedlichen Stellen Beachtung. Zum einen wird eine angepasste Elektrodenstruktur genutzt, um die Sensitivität der Messgröße zu steigern. Zum anderen benutzen die verwendeten lokalen Optimierungsalgorithmen zur Prädiktion des nächsten Optimierungsschrittes Ableitungsinformationen der Kostenfunktion nach den zu optimierenden Materialparametern. Häufig wird in diesen Fällen auf die Approximation der Ableitung durch Finite Differenzen zurückgegriffen, was zu numerischen Fehlern führen kann. Alternativ kann zur Ableitungsbestimmung mit Rechnergenauigkeit Algorithmisches Differenzieren zum Einsatz kommen. Exemplarisch sollen beide Verfahren am Beispiel der Charakterisierung von Piezokeramiken untersucht werden. Dabei ergeben sich unterschiedliche Vor- und Nachteile, je nachdem ob die Ableitung zur Sensitivitätssteigerung oder zur Parameteroptimierung genutzt werden.

Hensel, Eric

• Bestimmung des dynamischen Übertragungsverhaltens von Elastomerlagern im Frequenzbereich von 2 kHz bis 10 kHz
  J. Troge, W.-G. Drossel, M. Burkhardt, E. Hensel and M. Gnauck
[Abstract]

Die voranschreitende Ablösung klassischer Verbrennungsmotoren durch alternative Antriebskonzepte im Automobilbau wie z.B. Elektroantrieb oder Hybridantrieb hat eine andere akustische Wahrnehmung zur Folge. Elektrische Fahrantriebe zeigen oft sehr hochfrequente Geräuschanteile im Vergleich zum Verbrennungsmotor, die meist einen sehr tonalen Charakter haben und deshalb selbst bei geringen Schalldruckpegeln sehr gut wahrnehmbar sind. Für die akustische Optimierung von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren hat sich die Transferpfadanalyse (TPA) in der Automobilindustrie etabliert. In einem durch die Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen (FVV) finanzierten Forschungsprojekt soll die Eignung der TPA für Fahrzeuge mit Elektromotoren untersucht werden. Damit verbunden sind insbesondere Herausforderungen hinsichtlich des relevanten Frequenzbereichs bei Elektromotoren von f > 5 kHz. Für die Beschreibung von Transferpfaden von elektrischen Antrieben im Fahrzeug ist die Kenntnis des dynamischen Übertragungsverhaltens der verwendeten Elastomerlager von großem Interesse. Aktuelle Lagerprüfstände können bauartbedingt nur einen Frequenzbereich bis maximal 3 kHz abdecken. Dieser Beitrag beschäftigt sich daher mit der Entwicklung eines Prüfverfahrens zur Bestimmung der dynamischen Steifigkeit von Elastomerlagern unter statischer Vorlast im Frequenzbereich von ca. 2-10 kHz. Aufgrund des hohen Frequenzbereichs ergeben sich besondere Anforderungen an die Konstruktion, die überkritische Entkopplung des Prüfaufbaus sowie den dynamischen Anregungsmechanismus. Mit Hilfe des Prüfaufbaus ist es möglich, die vollständige Steifigkeitsmatrix eines Elastomerlagers in Achsenrichtung zu bestimmen.

• Messdatenbasierte Charakterisierung von Körperschallquellen in sechs Freiheitsgraden unter „blocked force“- Randbedingungen
  M. Burkhardt, E. Hensel and W.-G. Drossel
[Abstract]

Für alle Methoden der Transferpfadanalyse (TPA) ist eine Beschreibung des Quelltherms unabdingbar. Die Möglichkeiten der Quellcharakterisierung sind genauso verschieden wie die anwendbaren Verfahren. Für die klassischen Methoden wird die Quelle im Einbauzustand mit Rückwirkung der Fahrzeugstruktur betrachtet, während für die komponentenbasierte TPA die Quelle rückwirkungsfrei von der angekoppelten Struktur beschrieben wird. Neben der TPA wird die Quellcharakterisierung auch im Produktentwicklungsprozess zur Bewertung des aktuellen Baustandes, zum Variantenvergleich oder zur Komponentenfreigabe eingesetzt. Auch in diesen Fällen soll die Quelle rückwirkungsfrei vom Prüfaufbau charakterisiert werden. Die Einhaltung der notwendigen Randbedingungen zur Messung freier Schwingschnellen ist bei den meisten Komponenten praktisch nicht möglich. Basierend auf bisherigen Erfahrungen hat sich in vielen Bereichen eine direkte Kraftmessung zur Quellcharakterisierung etabliert. Die Realisierung eines rückwirkungsfreien Prüfaufbaus zur Messung dynamischer Kräfte birgt jedoch ebenfalls einige Herausforderungen. Im Beitrag wird ein Aufbau vorgestellt, mit dem eine direkte Kraftmessung an einem Punkt in sechs Freiheitsgraden durchgeführt werden kann. Es wird auf die notwendigen Randbedingungen zur Annäherung an die idealisierte ”blocked force”-Annahme eingegangen und die am Prüfaufbau vorzutreffenden Randbedingungen messtechnisch nachgewiesen. Mit den charakterisierten sechs Freiheitsgraden (drei Kräfte und drei Momente) wird die strukturdynamische Antwort an einem Referenzpunkt berechnet und mit Betriebsmessungen gegenübergestellt.

• Messtechnische Charakterisierung geschlossenzelliger Aluminiumschaumstrukturen
  R. Schmerler, J. Bräunig and E. Hensel
[Abstract]

In zahlreichen Baugruppen bis hin zu Gesamtfahrzeugen sind heutzutage zusätzliche Dämpfungselemente verbaut, um bspw. die akustische Güte zu verbessern. Unter diesem Aspekt sind gerade Metallschaumkomponenten prädestiniert, um bei geringer Masse und hoher Steifigkeit zusätzlich die Systemdämpfung zu erhöhen. Entsprechend gibt es bereits erste Anwendungen von Metallschaumkomponenten in Werkzeugmaschinen, wo solche Strukturen sehr werkzeugnah eingesetzt werden. Durch die Infiltration von Phasenwechselmaterial (PCM) in diese Strukturen lassen sich zusätzlich einstellbare thermische Funktionalitäten abbilden, wie beispielsweise Speicherung überschüssiger Wärmeenergie. Aufgrund der hohen spezifischen Festigkeiten und Steifigkeiten, Dämpfungseigenschaften sowie Energieabsorptionsvermögen der Schaumstrukturen stehen diese aktuell im Fokus der Entwicklung von Elektrofahrzeugkomponenten, wie Batteriegehäusen und Unterbodenbauteilen. Für diese gelten sehr hohe Anforderungen hinsichtlich Crashsicherheit und Thermomanagement. Entsprechend den Spezifikationen, die sich bereits aus den beiden Anwendungsfällen ableiten lassen, ist es sehr wünschenswert, die Eigenschaften des Schaumeswerkstoffs anwendungsgerecht einzustellen. Darauf basierend wurden am IWU Aluminiumschaumproben unterschiedlicher Dichte erstellt, die zum einen aus reinem Schaum und zum anderen aus Schaumsandwichen mit metallischen Decklagen bestehen. Weiterhin wurden Proben mit PCM infiltriert, um weitere Einstellungsmöglichkeiten der Werkstoffparameter aufzuzeigen. Konkret wurden im Rahmen der Untersuchungen Messungen an diesen Proben durchgeführt, die die modalen Unterschiede aufzeigen. Dazu wird auch im Detail auf die Messung und die Durchführung eingegangen.

Herold, Gert

• Bestimmung des winkelabhängigen Absorptiongsgrades mit einem Mikrofonarray-Verfahren
  A. Paszkiewicz, G. Herold and E. Sarradj
[Abstract]

Ein Mikrofonarray-Verfahren zur in-situ-Messung des winkelabhängigen Absorptiongrades wird vorgestellt. Das Verfahren bestimmt den Absorptionsgrad durch Ermittlung des einfallenden und reflektierenden Schallanteils auf Basis eines Array-Algorithmus. Dieser beruht auf dem Konzept des Beamformings. Zur präzisen Ermittlung des Einfallswinkels der Schallwelle wird zunächst ein Delay-and-Sum Beamformer verwendet. Das dargestellte Verfahren wird anhand einer Simulation des Schallfeldes über einem Absorber validiert. Das Schallfeld wird hierbei mit dem Spiegelschallquellenmodel generiert. Ebenfalls wird eine experimentelle Untersuchung zum Einfluss der Probengröße des Materials, der Mikrofonanzahl und -anordnung auf das Verfahren durchgeführt. Hierfür wird eine in-situ-Messung im Reflexionsarmen Raum durchgeführt. Die Ergebnisse der Untersuchung werden mit standardisierten Verfahren zur Absorptionsgradbestimmung verglichen.

Heroldt, Martin

• Psychoakustische Untersuchung von Güterverkehrszügen im Mittelrheintal
  M. Heroldt and A. Fiebig
[Abstract]

Die Belästigung durch Güterzugverkehrsgeräusche ist besonders an stark frequentierten Trassen wie der Strecke Rotterdam-Genua ein Problem, das sich in Zukunft noch verstärken wird. Aufgrund des steigenden Güterzugaufkommens sowie der Tatsache, dass viele Güterwaggons mit alten Bremssystemen sehr hohe Schalldruckpegelspitzen mit mehr als 100 dB(A) verursachen können, wurde in dieser Studie die Lästigkeit von Güterzuggeräuschen in einem psychoakustischen Hörversuch untersucht. Als Stimuli wurden Geräuschaufnahmen von Güterzugdurchfahrten verwendet, die in zwei Nächten in Rüdesheim (Rhein) mit einem Kunstkopfmesssystem in Anlehnung an die DIN EN ISO 3095 gemessen wurden. In dem Hörversuch bewerteten 78 ProbandInnen die Lästigkeit von Güterzugvorbeifahrten, bei denen die zeitliche Position eines lauten Waggons innerhalb einer Zugdurchfahrt variierte. Dabei wurden 21 Güterzugvorbeifahrten nach ihrer Lästigkeit auf einer 9-stufigen Kategorialskala bewertet. Nach dem Hörversuch wurden weitere Faktoren wie die ”selbsteingeschätzte Lärmempfindlichkeit”, die ”Entfernung des Wohnortes zum nächsten Bahngleis” oder die ”Häufigkeit der Nutzung des ÖPV auf der Schiene” in einem Fragebogen erfasst und bezüglich der Relevanz für die Geräuschbewertungen evaluiert. Ziel dieser Studie war es, die Auswirkung eines lauten Waggons an unterschiedlichen Positionen einer Güterzugvorbeifahrt auf die Gesamtbewertung der Lästigkeit dieser Güterzugvorbeifahrt zu untersuchen. Außerdem wurde der Einfluss nicht-akustischer Faktoren auf die Bewertung der Lästigkeit von Güterzugvorbeifahrten exploriert.

Herr, Michaela

• CAA-basierte Schallvorhersage für Windkraftanlagen
  C. Appel, B. Fassmann, S.-Y. Lin and M. Herr
[Abstract]

Im Rahmen des IEA Wind TCP Task 39 (Quiet Wind Turbine Technology) wurde ein Benchmark für die Schallvorhersage von Windenergieanlagen (Turbine Noise Code Benchmark) initiiert. An diesen Arbeiten ist das DLR über das HGF-finanzierte Projekt ViSion (Validierung von Simulationswerkzeugen zur Beschreibung von Windenergieanlagen) beteiligt. Ziel ist zunächst die Vorhersage des die Gesamtschallabstrahlung dominierenden Hinterkantengeräuschs für eine 2,3MW NM80 Windkraftanlage und Vergleich mit Messungen, die im EU-Projekt DANAERO MW stattgefunden haben. Der geplante Beitrag zeigt erste Vorhersageergebnisse für die zeitlich und räumlich variierende Schallsignatur am Boden. Eingesetzt wird dabei eine Prozesskette, die den Rotor in einzelne Segmente zerlegt, für die dann jeweils 2D CAA-Simulationen (computational aeroacoustics) mittels des finite Differenzen Codes PIANO und dem stochastischen Quellmodell FRPM durchgeführt werden. In einem weiteren Berechnungsschritt werden die Drehung des Rotors, die damit verbundene Amplitudenmodulation und die Variation des Abstands zum Auswertepunkt für die einzelnen Rotorblattabschnitte berücksichtigt. Die einzelnen Beiträge der Blattsegmente des gesamten Rotors werden abschließend summiert und über den Rotorumlauf gemittelt. Als Auswertepositionen lassen sich neben beispielsweise der Zertifizierungsposition gemäß IEC-64100-11-Standard auch beliebige im Raum verteilte Positionen spezifizieren, um Geräuschsignaturen auszuwerten.

• Effect of Porous Materials on the Acoustic Emissions of a Circulation-Control High-Lift Airfoil
  K.-S. Rossignol, L. Rossian, A. Suryadi, M. Herr, R. Ewert and J.W. Delfs
[Abstract]

Mit Reduktion des an Verkehrsflugzeugen durch die Treibwerke erzeugten Geräuschs treten vor allem im Landeanflug andere Schallquellen hervor. Neben der Umströmung des Fahrwerks stellt das Hochauftriebssystem des Flügels eine dominante Quelle dar. Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs ”SFB880 - Grundlagen des Hochauftriebs künftiger Verkehrsflugzeuge” wurden daher experimentelle und numerische Untersuchungen an einem neuartigen Hochauftriebssystem mit aktiver Strömungskontrolle durchgeführt. Dabei wird auf den konventionellen Aufbau aus mehreren Elementen (Vorflügel, Hauptelement und Fowlerklappe) verzichtet. Stattdessen kommen eine spaltlose Droopnose und eine stark ausgeschlagene, spaltlose Klappe an der Hinterkante zum Einsatz. Da die Spalte zwischen den Elementen einer konventionellen Konfiguration starke akustische Quellen darstellen, wird erwartet dass das neue System Vorteile aus aeroakustischer Perspektive bietet.

Die durchgeführten aeroakustischen Analysen zeigen, dass für die Schallabstrahlung nach unten vor allem zwei Quellmechanismen dominant sind. Zum einen kommt es zu starker lokaler Beschleunigung der turbulenten Strömung auf der Saugseite des Profils am Klappenansatz. Zum anderen entsteht Schall aus der Interaktion der turbulenten Grenzschicht mit der Hinterkante der Klappe. Aus vorangegangenen Untersuchungen ist bekannt, dass poröse Materialien zur Reduktion des Hinterkantengeräuschs an einem einfachen Tragflügelprofil genutzt werden können. Die durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass dies auch am Hochauftriebsprofil der Fall ist.

Herrnberger, Maximilian

• Identifikation des vibroakustischen Verhaltens von Leiterplatten
  M. Hülsebrock, M. Herrnberger, H. Atzrodt, C. Adams and R. Lichtinger
[Abstract]

Der digitale Entwurf von Leistungselektronikkomponenten stellt einen Schlüssel zur Beschleunigung des Entwicklungsprozesses und zur Beherrschung von Entwicklungsrisiken für elektrisch angetriebene Fahrzeuge dar. Insbesondere die numerische Simulation des strukturdynamischen und vibroakustischen Verhaltens von Leiterplatten erweist sich aufgrund der komplexen geometrischen und funktionalen Zusammenhänge, wie zum Beispiel die Beschreibung des Einflusses von Leiterbahnen, als ein schwieriges Simulationsproblem. Darüber hinaus kommt es aufgrund von Parameterunsicherheit häufig zu signifikanten Unterschieden zwischen Simulations- und Messergebnissen, was einen Modellabgleich erforderlich macht. Die Untersuchungen innerhalb dieses Beitrags konzentrieren sich daher zunächst auf die experimentelle Analyse von Leiterplatten. Es werden vier verschiedene Leiterplattenkonfigurationen mit derselben Geometrie aber unterschiedlich gezogenen Leiterbahnen betrachtet. Die Leiterplatten werden mit einem Lautsprecher im Frequenzbereich von 50 Hz bis 9000 Hz angeregt und die modalen Parameter über eine operationale Modalanalyse ermittelt. Die identifizierten modalen Parameter dienen als Grundlage für den Abgleich mit der numerischen Simulation. Das Ziel ist es, den Einfluss der Leiterbahnen auf das Schwingungsverhalten zu quantifizieren und anschließend numerisch zu simulieren. Die Simulations- und Messergebnisse stimmen nach Anpassung der Modellparameter gut überein und bilden damit eine Grundlage für weitere Untersuchungen.

Herweg, Andreas

• Zur Tonhöhe als Syntheseparameter für die empfundene Geschwindigkeit bei der aktiven Klanggestaltung im Fahrzeug
  M. Djukic and A. Herweg
[Abstract]

Das Themengebiet ”Active Sound Design” (folgend: ASD) gewinnt in der Fahrzeugentwicklung an stetig wachsender Bedeutung. Gleichermaßen steigen dabei die Anforderungen bei der Gestaltung, Parametrisierung und Applikation synthetischer Geräusche. AVAS (Acoustic Vehicle Alerting System) als ASD-Anwendung ist mittlerweile gesetzlich vorgegeben, sodass synthetische Außengeräusche für elektrifizierte Fahrzeuge Warn- und Hinweisfunktionen erfüllen müssen. Synthetische Geräusche und Klangdefinitionen können zusätzlich die wahrgenommene Produktqualität des Fahrzeugs im Fahrzeuginnenraum verbessern. Insgesamt ergibt sich dadurch großes Potential, die Mensch-Maschine-Kommunikation zu optimieren. Unter Rücksichtnahme psychoakustischer Erkenntnisse kann eine Klanggestaltung unternommen werden, die im Fokus der menschlichen Wahrnehmung und Intuition steht. Modellierung von Empfindungsgrößen kann dabei unterstützen, eine zielorientierte Gestaltung zu unternehmen. In Hinblick auf elektrifizierte Fahrzeuge wurden bereits in der Vergangenheit Untersuchungen durchgeführt, die sich mit der Wechselwirkung der Tonhöhe von verschiedenen Signalformen und der empfundenen Geschwindigkeit auseinandergesetzt haben. Unter Laborbedingungen zeigten sich signifikante Zusammenhänge für den benötigten Grad der Tonhöhenänderung für verschiedene Signalarten und Grundtonhöhen in Abhängigkeit verschiedener Geschwindigkeiten. Dieser Untersuchungsgegenstand wurde in weiteren Studien verfolgt. Dabei wurde ein aktives Versuchsdesign umgesetzt, indem Versuchspersonen die empfundene Geschwindigkeitszunahme und -Abnahme interaktiv steuern und dabei die passende Tonhöhe einstellen und beurteilen können. Im Rahmen des Beitrags erfolgt eine Einordnung der Themenstellung, sowie die Vorstellung aktueller Ergebnisse und Erkenntnisse.

Herzog, Stephan

• Messverfahren für Zeilenlautsprecher mit optimalen Multitonsignalen und Schmalbandanalysen
  A. Potchinkov and S. Herzog
[Abstract]

Wegen der mittlerweile in beträchtlicher Anzahl angebotener und installierter Zeilenlautsprecher mit digitaler Signalverarbeitung zur Einstellung einer gewünschten Richtcharakteristik ist eine Messtechnik zur Erfassung der frequenzabhängigen Richtcharakteristik notwendig. Da auch Zeilen mit Längen mehrerer Meter gestapelt werden können, sind Nahfeldmessungen mit ernfeldextrapolation an auf dem Boden liegenden und nach oben abstrahlenden Lautsprechern naheliegend. Über der Zeile und nah am Lautsprecher werden schrittmotorgeführte Mikrophone längs der Zeile bewegt, was automatisierte Messabläufe erlaubt.So wird ein sehr gutes Signal-/Störverhältnis erreicht, da Direktschallpegel sich deutlich von Raumreflexionen abheben. Ein spezieller Messraum ist nicht notwendig. Es werden zwei Messverfahren vorgeschlagen, ein iteratives Verfahren mit schrittweiser Fortbewegung einer Mikrophonzeile und ein gleitendes Verfahren mit einem Einzelmikrophon. Die Messignale sind Multitonsignale mit wahlweiser Terz-/Oktav-Skala oder dekadischer Frequenzskala. Da diese Skalen exponentiell sind,müssen die Phasen der Töne für einen geringen Crestfaktors mit nichtlinearer Optimierung gewonnen werden. Zur Berechnung der Fourierkoeffizienten auf dem dichten Messraster werden zwei hochselektive Schmalbandanalysetechniken vorgeschlagen. Bei der iterativen Messung mit nichtparametrischer Analyse wird ein gleitendes Görtzelverfahren mit Resonatorbank und komplexen Steady-State-Detektoren verwendet. Beim gleitenden Verfahren mit parametrischer Analyse wird eine überlappende gleitende Zeitfenstertechnik, ein Sinus-Modell mit fixen Frequenzen und nichtlinearer Parameterschätzung verwendet.

• Fourierbasierte eindimensionale akustische Holographie zur Berechnung des Schallfelds von Lautsprechern
  S. Herzog
[Abstract]

In diesem Artikel stellen wir die Anwendung der Fourier-basierten akustischen Holographie in der Berechnung des zweidimensionalen Schallfelds von Zeilenlautsprechern vor. Grundlage der Berechnung ist die Messung des komplexen Schalldrucks auf einer Linie vor dem Lautsprecher im Nahfeld. Eine Messung im Nahfeld bietet einen sehr guten Signal-/Störabstand und es kann in vielen Fällen auf spezielle akustische Umgebungen verzichtet werden. Die Messung erfolgt mit Hilfe eines motorisiert positionierbaren Mikrofons vor dem Zeilenlautsprecher während der Bewegung des Mikrofons. Räumliche Messpunkte werden durch zeitliche Integration über das Messsignal gebildet, was eine variable räumliche Auflösung und bei gleichzeitig schneller Messung erlaubt.

Ausgehend vom komplexen Schalldruck in den Messpunkten wird nach einer Vorverarbeitung der Messdaten mittels eines Ansatzes der Fourier-basierten akustischen Holografie das zweidimensionale Schallfeld des Lautsprechers in einer Ebene vor dem Lautsprecher berechnet. Die Implementierung mittels der FFT macht die Berechnung sehr effizient, wodurch der Rechenaufwand und somit die Berechnungszeit der vorgestellten Methode gegenüber Methoden wie der Überlagerung von Punktquellen oder Ansätzen aus dem Gebiet der Wellenfeldsynthese deutlich reduziert wird.

Hesse, Christian

• Versuchsträger zur Experimentellen Aktiven Minderung der Schalleinstrahlung Zylindrischer Strukturen
  B.-C. Hölscher, S. Algermissen, C. Hesse and M. Sinapius
[Abstract]

Aktive Systeme sind effektive Lösungen für tieffrequente Problemstellungen der Schwingungsdämpfung, sowohl zur Unterdrückung von Strukturschwingungen als auch für Probleme der Schallab- und -einstrahlung. Insbesondere für gekoppelte Systeme aus Struktur und Fluid, bei denen unter Verwendung struktureller Fehlersensoren eine globale Reduktion des Schallfeldes erreicht werden soll, ist die Implementierung derartiger Lösungen allerdings häufig sehr ineffizient. Bei der oft verwendeten Behandlung der Schallabstrahlung mittels Singulärwertzerlegung entstehen frequenzabhängige Schallstrahlungsmoden, die daraus resultierende hohe Modellordnung des benötigten Reglers ist durch heutige Signalverarbeitungssysteme kaum leistbar. Für Phänomene der Schalleinstrahlung in Innenräume erlauben die Fluidmoden jedoch die Formulierung frequenzunabhängiger Moden des gekoppelten Systems. Mit den frequenzabhängigen Schallstrahlungseffizienzen ermöglichen diese eine erhebliche Ordnungsreduktion des Reglers. Der Nachweis der Umsetzbarkeit eines solchen Ansatzes ist durch Vorarbeiten analytisch für generische Kavitätsgeometrien (Quader und Zylinder) erbracht. Für komplexere Geometrien muss dieser Nachweis numerisch und insbesondere experimentell erfolgen. In diesem Beitrag wird ein hierzu geeigneter Versuchsträger vorgestellt. Der Versuchsträger besteht aus einer zylindrischen CFK-Struktur, Randabschlüssen zum Abschluss des Innenraums sowie Vorrichtungen für vibroakustische Vermessung und Lagerung von Struktur und Randabschlüssen. Im Beitrag wird zum einen auf die konstruktiven Aspekte des Versuchsträgers eingegangen, zum anderen werden Ergebnisse der Messungen sowie ein Ausblick auf zukünftige Untersuchungen vorgestellt.

Hirsch, Karl-Wilhelm

• Cmet - Was Behörden wirklich dürfen
  K.-W. Hirsch, C. Kleinhenrich and F. Hammelmann
[Abstract]

Das Cmet dient in der TA Lärm bzw. DIN ISO 9613-2 dazu, die nach dem Schema der Norm ermittelten Langzeit-Mittelungspegel für Mitwind auf Langzeitmittelungspegel für alle Ausbreitungssituationen zu korrigieren. Das Cmet wird abstands- und höhenabhängig über ein winkelabhängiges C0 bestimmt. In der Regel geben die Länder das Berechnungsverfahren für das C0 vor. Sie erwarten dann vom Gutachter, dass er die verfahrensrelevanten Wetterdaten einholt, um mit diesen Angaben über das vorgegebene C0-Verfahren das Cmet für die konkrete Ausbreitungssituation zu berechnen. In diesem Beitrag wird festgestellt und begründet, dass diese Vorgehensweise nicht TA-Lärm-konform ist, weil die Länder zur Vorgabe des C0 keine Rechtsgrundlage haben. Nach DIN ISO 9613-2 ist es genau umgekehrt: Die Behörden können das Wetter vorgeben, der Normenanwender wendet sein Verfahren zur Bestimmung des C0 an. Dies stellten schon KURZE und SCHIRMACHER in einer grundsätzlichen Betrachtung zum Cmet vor mehr als 20 Jahren fest. Im vorliegenden Beitrag wird keineswegs dafür plädiert, endlich TA-Lärm-konform vorzugehen und jedem Gutachter zu überlassen, wie er aus den behördlichen Wetterangaben das C0 und das Cmet bestimmt. Es wird vielmehr vorgeschlagen, dass zuständigkeitshalber die LAI, z. B. in einem Leitfaden, bundesweit eine Vorgehensweise der C0-Bestimmung empfiehlt und damit rechtssicher die Lücke in der Norm schließt.

• Das Pfander-Kriterium im Vergleich zum Gehörgefährdungsindex des AHAAH-Modells
  C. Hudasch, P. Bechtel, K.-W. Hirsch, C. Kleinhenrich and T. Langenbucher
[Abstract]

Zur Einschätzung des Gefährdungsrisikos von Impulsschall für das menschliche Gehör stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung. Das Pfander-Kriterium ermittelt zulässige Expositionen auf der Basis von Spitzenschalldruck und Wirkzeit eines Signalverlaufs. Dagegen führt das vom amerikanischen Army Research Laborator (ARL) entwickelte AHAAH-Modell (Auditory Hazard Assessment Algorithm for Humans) eine Risikobewertung mit Hilfe eines elektro-akustischen Modells des menschlichen Gehörs durch. Es wurde im Jahr 2015 in den militärischen Standard MIL-STD-1474E integriert. Neben dem US-Militär wird das AHAAH-Modell auch von anderen Streitkräften eingesetzt sowie bei zivilen Anwendungen zur Risikobewertung von Impulsschall genutzt.

In einem Beitrag auf der DAGA 2019 konnte gezeigt werden, dass der Gehörschadenindex des AHAAH-Modells nicht mit Einzahlwerten wie der im Arbeitsschutz gebräuchlichen Spitzen- oder Energiepegeln korreliert. Vielmehr wurde dabei deutlich, dass es unter bestimmten Umständen sogar zu einer Abnahme des Gefährdungsindexes trotz zunehmender Pegel kommen kann. Diese Umkehr wurde zuletzt auch von Zagadou et al. beobachtet. Auch Pfander hat diesen Effekt 1994 auf Grundlage empirischer Untersuchungen beschrieben.

In diesem Beitrag wird der Frage nachgegangen, inwieweit eine Korrelation zwischen den Ergebnissen des AHAAH-Modells und der Bewertungsmethode nach Pfander besteht. Dazu werden praxisrelevante Signale als Eingangsgrößen verwendet.

Hladek, Lubos

• The effect of self-orienting on speech perception in an acoustically complex audiovisual scene
  L. Hladek and B. Seeber
[Abstract]

In real life, people often move during conversations, which affects speech intelligibility, but the established speech measures do not reflect the natural behavior. Here were present a listening experiment in which people were standing and could orient to speech sounds coming from different directions indicated by a virtual visual character of life-like size. The acoustic simulation interactively adapted according to the current orientation of the participant at the beginning of each trial. Besides having to report the words understood, participants received no instructions to reduce possible effects on behavior. The target speech material was taken from the standard OLSA test, convolved with a simulated room impulse response generated for one of four possible directions: front, two at the side, and the back. The interfering sound, six female co-located talkers asynchronously speaking OSLA sentences, came from the front. The results showed that participants oriented towards the targets during the target presentation. This put them in an acoustically more favorable condition at the end of the test sentence but this has not been reflected to the possible extent in the increase of speech intelligibility. The performance is discussed with respect to predictions of a speech intelligibility model (Jelfs et al., 2011).

Höbel-Müller, Juliane

• Investigation of the influence of standing waves on distant speech emotion recognition
  J. Höbel-Müller, I. Siegert, M. Gottschalk, R. Heinemann and A. Wendemuth
[Abstract]

In distant speech emotion recognition, similar training and test conditions should be ensured. Otherwise, the recognition performance can decrease significantly. One influencing factor is room acoustics. We focused on standing waves in rooms as an essential factor in distant speech emotion recognition. Previous studies limited its investigation to certain speech features or compared bundled feature groups. In this study, the influence of standing waves on extracted emobase Low Level Descriptors and a distant speech emotion recognition system were investigated.

We used EMO-DB, a database with high qualitative and emotionally coloured speech. To obtain signals influenced by standing waves and preferably little reverberation, EMO-DB was re-recorded in a small voice recording cabin. Signals for the baseline condition were re-recorded in an anechoic hall. Both room impulse responses, acoustic descriptors (T30, EDT, C50, D50) and cumulative spectra were analysed. Statistics were calculated to quantify the Low Level Descriptors’ value differences between the ”anechoic hall” and cabin. Results of statistical analysis of the Low Level Descriptors were linked to room acoustic analysis. The baseline distant speech emotion recognition performance was obtained and compared to the recognition performance in the cabin.

Höber, Sven

• Movable Quiet Zones for Permanent Noise Reduction
  S. Höber, C. Pape and E. Reithmeier
[Abstract]

Active noise control (ANC) systems can by now be encountered in numerous applications such as headphones for the consumer but also the professional market. Particularly, at industrial workplaces or open-plan offices, where people are exposed to high and permanent noise levels, ANC could provide a substantial ear protection. However, most available solutions are either designed as devices to be carried or are tailored to specific environments and require costly arrangements. The present contribution introduces a compact and remote ANC system that aims to provide a permanent noise level reduction at a listener’s ears by creating an accurately placed quiet zone (the area of reduced sound pressure). Moreover, the quiet zone is tracked in respect of the target position using a stereo camera to ensure attenuation even when the listener is moving. To avoid the rearrangement of any sensors for this, virtual microphones are employed by using the remote microphone technique. As part of the validation, this contribution discusses the noise reduction and tracking performance by means of sound field measurements and continuous noise level evaluation at the target position.

Höldrich, Robert

• Listening experiment on the plausibility of acoustic modeling in virtual reality.
  K. Enge, M. Frank and R. Höldrich
[Abstract]

Dreidimensionaler Klang spielt bei der Plausibilität virtueller Umgebungen eine bedeutende Rolle, bereits aus dem Grund, dass realer Raum vom Menschen maßgeblich über seinen Klang charakterisiert wird. Im Rahmen dieses Beitrags wurde ein Hörversuch in virtueller Umgebung durchgeführt, mit dem Ziel verschiedene akustische Modellierungen auf deren Plausibilität zu untersuchen. Dazu wurde ein realer Studioraum virtualisiert, in dessen Mitte ein Lautsprecher zu sehen und zu hören war. Im Hörversuch wurden den Versuchspersonen verschiedene akustische Modellierungen über offene Kopfhörer und der echte Lautsprecher im Studioraum präsentiert, die sie auf einer Skala von 1 (= völlig unplausibel) bis 7 (= völlig plausibel) entsprechend ihrer Plausibilität in Kombination mit dem visuellen Eindruck bewerten sollten. Die akustischen Modellierungen verwendeten eine Kombination aus Spiegelquellenmodell für frühe Reflexionen und Rückkopplungsnetzwerk für späten Nachhall oder alternativ die gemessene binaurale Raumimpulsantwort des Studios. Der Direktschall wurde in 1., 3. oder 7. Ordnung Ambisonics wiedergegeben und die Richtcharakteristik des Lautsprechers wurde entweder berücksichtigt oder vernachlässigt. Der Hörversuch wurde sowohl mit der visuellen Studiovirtualisierung, als auch blind durchgeführt und die Freiheitsgrade der Bewegung der Versuchspersonen wurden variiert: (a) statisch, (b) nur Kopfdrehungen und (c) Translation im Raum.

• Triplet-based variable-perspective (6DoF) audio rendering from simultaneous surround recordings taken at multiple perspectives
  C. Schörkhuber, R. Höldrich and F. Zotter
[Abstract]

Recently, Six-Degrees-of-Freedom (6DoF) audio recording and rendering approaches have been recently proposed to enable a variable-perspective playback for a virtual listener. We assume that a distributed sound scene is simultaneously recorded by various main microphone arrays positioned at multiple perspectives. Variable-perspective rendering enables the virtual subject to freely move within and listen to the (virtual) sound scene. To avoid annoying artifacts that signal and position excraction of a complex recorded scene can entail, this contribution presents a simple, nearly signal-independent strategy. We assumes the presence of a single source and a diffuse sound field seen by any local triplet of recording perspectives. Our contribution reveals that weighted aerial coordinates provide a linear combination rule to mix neighboring recording perspectives in a way that provide consistent audio rendering for the virtual listener in terms of the sound power and intensity measures E and rE.

• Signal-independent approach to variable-perspective (6DoF) audio rendering from simultaneous surround recordings taken at multiple perspectives
  F. Zotter, M. Frank, C. Schörkhuber and R. Höldrich
[Abstract]

Six-Degrees-of-Freedom audio recording and rendering approaches have been recently proposed to enable a variable- perspective playback for a virtual listener. We assume that a distributed sound scene is simultaneously recorded by various main microphone arrays positioned at multiple perspectives. Variable-perspective rendering enables the virtual subject to freely move within the sound scene. To avoid annoying artifacts that signal and position excraction of a complex recorded scene can entail, this contribution presents a simple and signal-independent strategy. For each recording perspective, playback is accomplished by several loudspeaker objects of a virtual surround setup whose center is collocated with the physical recording perspective. Each of the loudspeaker signals is rendered by directional placement relative to the listener and by weighting with 1/r of the relative distance. To avoid poor imaging, additional gains are applied on every virtual loudspeaker signal to suppress its signal whenever the virtual listener either gets too close, or stands far behind the virtual loudspeaker. To avoid boundary effects, consistent additional surround perspectives are simulated by the image source method, with regard to virtual room walls.

Höller, Christoph

• Tieffrequenter Trittschall - Stand der Wissenschaft und Technik
  B. Zeitler, M. Schneider, U. Schanda and C. Höller
[Abstract]

Der Schutz vor tieffrequentem Trittschall ist schon seit langem ein Thema in Fachkreisen, gewinnt in letzter Zeit aber immer mehr an Bedeutung, auch auf Grund häufigerer Beschwerden von Bewohnern. Aktuell wird in vielen Ländern, im Leicht- und Massivbau, nach Lösungen zur Reduzierung dieser Belästigung gesucht.

Dazu gehört die Bestimmung geeigneter Kenngrößen und Messmethoden, die auch mit der subjektiven Wahrnehmung korrelieren. Sowohl Simulations- und Auralisierungsmethoden als auch die Verbesserung von Messmethoden und Anregungsquellen, die sich in den verschiedenen Ländern stark unterscheiden, wurden untersucht. Die Ergebnisse all dieser Untersuchungen sind für Normungsarbeiten und zur Festlegung geeigneter nationaler Anforderungsgrößen sehr bedeutsam.

Dieser Beitrag liefert eine Übersicht der durchgeführten Untersuchungen zur Messung und Beurteilung von tieffrequentem Trittschall.

Hölscher, Bernd-Christian

• Versuchsträger zur Experimentellen Aktiven Minderung der Schalleinstrahlung Zylindrischer Strukturen
  B.-C. Hölscher, S. Algermissen, C. Hesse and M. Sinapius
[Abstract]

Aktive Systeme sind effektive Lösungen für tieffrequente Problemstellungen der Schwingungsdämpfung, sowohl zur Unterdrückung von Strukturschwingungen als auch für Probleme der Schallab- und -einstrahlung. Insbesondere für gekoppelte Systeme aus Struktur und Fluid, bei denen unter Verwendung struktureller Fehlersensoren eine globale Reduktion des Schallfeldes erreicht werden soll, ist die Implementierung derartiger Lösungen allerdings häufig sehr ineffizient. Bei der oft verwendeten Behandlung der Schallabstrahlung mittels Singulärwertzerlegung entstehen frequenzabhängige Schallstrahlungsmoden, die daraus resultierende hohe Modellordnung des benötigten Reglers ist durch heutige Signalverarbeitungssysteme kaum leistbar. Für Phänomene der Schalleinstrahlung in Innenräume erlauben die Fluidmoden jedoch die Formulierung frequenzunabhängiger Moden des gekoppelten Systems. Mit den frequenzabhängigen Schallstrahlungseffizienzen ermöglichen diese eine erhebliche Ordnungsreduktion des Reglers. Der Nachweis der Umsetzbarkeit eines solchen Ansatzes ist durch Vorarbeiten analytisch für generische Kavitätsgeometrien (Quader und Zylinder) erbracht. Für komplexere Geometrien muss dieser Nachweis numerisch und insbesondere experimentell erfolgen. In diesem Beitrag wird ein hierzu geeigneter Versuchsträger vorgestellt. Der Versuchsträger besteht aus einer zylindrischen CFK-Struktur, Randabschlüssen zum Abschluss des Innenraums sowie Vorrichtungen für vibroakustische Vermessung und Lagerung von Struktur und Randabschlüssen. Im Beitrag wird zum einen auf die konstruktiven Aspekte des Versuchsträgers eingegangen, zum anderen werden Ergebnisse der Messungen sowie ein Ausblick auf zukünftige Untersuchungen vorgestellt.

• Experimentelle Untersuchung der Fluid-Struktur-Kopplung eines Systems aus CFK-Struktur und quaderförmiger Kavität
  T. Roloff, B.-C. Hölscher, M. Misol and M. Sinapius
[Abstract]

Aktive Systeme eignen sich zur tieffrequenten Beruhigung von Strukturschwingungen und Minderung der strukturellen Schallabstrahlung. Zur Beschreibung des gekoppelten Systemverhaltens einer dünnwandigen Struktur mit angrenzender Kavität und daraus abzuleitenden Regelungskonzepten sind Kenntnisse über die Fluid-Struktur-Kopplung notwendig. Anhand einer generischen Geometrie wird die Interaktion zwischen einer rechteckförmigen Struktur aus kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) und einer angrenzenden quaderförmigen Kavität im Frequenzbereich bis 500 Hz experimentell untersucht. Die untersuchte CFK-Platte besitzt eine akustisch relevante Anisotropie der Steifigkeit in Form eines überwiegend unidirektionalen Lagenaufbaus. Der Prüfstand ermöglicht die Reaktionskraft- und -momentenfreie Positionierung der Platte vor einer quaderförmigen Kavität. Es wird eine experimentelle Modalanalyse der Struktur zur Bestimmung des strukturdynamischen Verhaltens unter Berücksichtigung der angrenzenden Kavität sowie eine akustische Modalanalyse des Innenraumes zur Identifikation des akustischen Verhaltens unter verschiedenen Randbedingungen durchgeführt.

Die strukturdynamischen Untersuchungen ergeben lineares Verhalten der CFK-Platte bei struktureller Anregung und verdeutlichen, dass die Strukturdynamik unabhängig von der angrenzenden Kavität ist. Die akustischen Untersuchungen zeigen ebenfalls lineares Verhalten der Kavität, liefern jedoch keine eindeutige Aussage zur Kopplung zwischen Kavität und Struktur. Zwar hat die Plattendynamik keinen Einfluss auf das akustische Verhalten der Kavität, es treten jedoch einige Phänomene bei der Betrachtung der Kavität mit frei davor gelagerter Platte auf, die weiterer Untersuchung bedürfen.

Hölter, Arne

• Eine Web-Applikation zur Optimierung der Krümmung von Line Source Arrays
  A. Hölter, F. Straube, F. Schultz and S. Weinzierl
[Abstract]

Um verschiedene Veranstaltungsorte mit Line Source Arrays (LSAs) zu beschallen, bedarf es jeweils einer Anpassung der Krümmung des Arrays, wenn nicht allein durch elektronisches Beamsteering das gewünschte Schallfeld generiert werden kann bzw. soll. Das durch die Autoren vorgeschlagene Polygonal Audience Line Curving (PALC) zur Optimierung der Neigungswinkel der LSA-Lautsprecherboxen wurde durch verschiedene Funktionen erweitert, etwa zur Berücksichtigung von nicht zu beschallenden Bereichen, zur Verwendung von diskreten Winkelschritten und zur Gewichtung im Hinblick auf unterschiedliche Zielparameter. In diesem Beitrag wird eine Web-Applikation des PALC- Algorithmus inklusive dieser Erweiterungen vorgestellt. Sie erlaubt eine Modellierung von Veranstaltungsorten in der vertikalen Abstrahlungsebene, die Eingabe von Lautsprecher- und Arraydaten, die Benutzung modellierter und gemessener Richtcharakteristiken, die Parametrisierung des Algorithmus sowie die Visualisierung der Ergebnisse. Die Evaluation erfolgt über akustische Simulationen mit Hilfe des Complex-Directivity-Point- Source (CDPS)-Modells. Durch den Algorithmus können die Neigungswinkel eines LSAs hinsichtlich verschiedener Zielstellungen - etwa der Homogenität des simulierten Schallfeldes oder der Erhöhung des akustischen Kontrasts - optimiert werden.

• Synthese komplexer Richtcharakteristiken für eine Schallfeldoptimierung im Zeitbereich
  M. Lemke, L. Stein, A. Hölter, F. Straube and S. Weinzierl
[Abstract]

Die Bestimmung optimaler Treiberfunktionen von Lautsprechern in beliebiger Anordnung ist ein schlecht gestelltes Optimierungsproblem. Typischerweise werden bisher frequenz-basierte Löser eingesetzt.

In einem vorangegangenen Beitrag haben die Autoren einen Adjungierten-basierten Ansatz vorgestellt, um optimale Treiberfunktionen im Zeitbereich zu bestimmen. Die Methode erlaubt es, inhomogene Windprofile und Temperaturschichtungen einzubeziehen, die normalerweise nicht berücksichtigt werden können. Darüber hinaus können komplexe Geometrien und Randbedingungen berücksichtigt werden. Bisher war diese Methode auf Monopolquellen beschränkt.

Die Autoren stellen eine Erweiterung des Ansatzes in Bezug auf eine Adjungierten-basierte Monopolsynthese vor, die es ermöglicht, auch komplexe Richtcharakteristiken zu betrachten. Das Verfahren wird für typische Quellsignale und ein repräsentatives Lautsprechermodell mit komplexer Richtcharakteristik validiert.

Hörmeyer, Jasmin

• Prediction of long-range propagation of wind turbine noise using the CNPE method
  J. Hörmeyer, T. Bohne and R. Rolfes
[Abstract]

In the atmosphere, prevailing meteorological conditions have a strong influence on the long-range sound propagation. Wind and temperature gradients result in a geometric refraction and atmospheric turbulence leads to a scattering of sound waves. The impact of these effects on the sound propagation increases with the distance. In particular, the prediction of long-range sound propagation and the impact of atmospheric effects are relevant for wind turbine noise. Evaluating these effects, a sound propagation model, which is based on the CNPE (Crank Nicolson Parabolic Equation) method, is developed within the project ”WEA-Akzeptanz”. Besides the geometric effects, this model includes scattering due to turbulence.

In this work, the long-range propagation of wind turbine noise is investigated. Therefore, a rotating sound source is implemented in the CNPE method and the resulting sound propagation is shown. Additionally, the sound propagation of a high-altitude monopole sound source and a rotating sound source are compared. Furthermore, the necessity of a rotating sound source as a representation of a wind turbine is discussed.

• Modellierung der Schallabstrahlung des Turmes einer Windenergieanlage
  M. Jonkeren, J. Hörmeyer, T. Bohne and R. Rolfes
[Abstract]

Durch den fortschreitenden Ausbau der Windenergie an Land rücken potenzielle Standorte für Windenergieanlagen zunehmend in die Nähe urbaner Gebiete. Die Folge ist eine steigende Schallemission in den menschlichen Wohnraum, was zu zunehmenden Debatten über die Akzeptanz der Bevölkerung gegenüber der Windenergie an Land führt. Die Schallabstrahlung einer Windenergieanlage kann im Entwurfsstadium mit Hilfe eines numerischen Simulationsmodells abgeschätzt werden. Aufgrund der Komplexität ist eine Zerlegung in Teilmodelle unvermeidlich, welche schließlich zu einem Gesamtmodell zusammengefügt werden. Dieses wird im Rahmen des Verbundprojektes ”WEA-Akzeptanz - Von der Schallquelle zur psychoakustischen Bewertung” entwickelt und verknüpft unter realistischen atmosphärischen Bedingungen die physikalische Schallentstehung, -abstrahlung und -ausbreitung mit der psychoakustischen Bewertung am Immissionsort. Das Ziel des vorliegenden Beitrages besteht darin, die Körperschallabstrahlung des Turmes einer Windenergieanlage zu simulieren. Dies stellt die Schnittstelle zwischen strukturdynamischer Simulation und einem Modell zur Berechnung der Schallausbreitung im Fernfeld unter meteorologischen Einflüssen dar. Mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) wird ein Modell zur Berechnung der Körperschallabstrahlung einer realen Turmgeometrie erstellt. Dessen Schwingungen werden mittels eines strukturdynamischen Simulationsmodells gesondert berechnet. Es kann gezeigt werden, dass die vorgegebenen Turmschwingungen als Randbedingung in das FE-Modell importiert und die resultierende Körperschallabstrahlung unter Freifeldbedingungen mithilfe des erarbeiteten FE-Modells berechnet werden kann.

Hoffmann, Rüdiger

• Faszination sprechende Maschinen: Technologischer Wandel der Sprachsynthese über zwei Jahrhunderte
  L. Engeln, R. Groh, F. Gabriel, P. Birkholz, R. Jäckel, R. Hoffmann, J. Felten, R. Bergmann, J. Scharloth, L. Lüneburg, J. Krzywinski, J. Neumann and P. Plaßmeyer
[Abstract]

Über die historische akustisch-phonetische Sammlung (HAPS) der TU Dresden ist auf den historischen Sitzungen der DAGA regelmäßig berichtet worden. Im Jahre 2019 konnte ihr 20. Gründungsjubiläum begangen werden. Nach einer Generalsanierung des Gebäudes wird sie in einer weitgehend neu gestalteten Ausstellung präsentiert. Im gleichen Jahr konnte das BMBF-Projekt mit dem in der Überschrift angegebenen Thema (Kurztitel ”Sprechmaschine”) abgeschlossen werden, über das in diesem Beitrag berichtet wird. In einem Verbund aus sechs Einrichtungen der TU Dresden und dem Mathematisch-Physikalischen Salon der Staatlichen Kunstsammlungen Dresden wurde nicht nur an der weiteren Erschließung der Sammlung gearbeitet, sondern es wurde anhand des konkreten Beispiels der Frage nachgegangen, auf welche Weise historische Universitätssammlungen Beiträge für die aktuelle Forschung und Lehre leisten können. Dabei wurde neben einer multi-kontextuellen virtuellen Ausstellung zur Entwicklung der Sprachsynthese im Verlauf von mehr als zwei Jahrhunderten auch ein moderner artikulatorischer Sprechapparat als Forschungsplattform erforscht und entwickelt.

Hohmann, Beat W.

• 3D-Aufnahmen in 5.1.2 für die Lautsprecherwiedergabe realer Geräuschlandschaften
  B.W. Hohmann
[Abstract]

Für eine Fachtagung der Schweizerischen Gesellschaft für Akustik sollten die Geräuschlandschaften von städtischen Erholungsorten während der Referate (deshalb nicht mit Kopfhörern) den 90 Teilnehmern möglichst realitätsgetreu und im Originalpegel ”vor Ohren geführt” werden. Aus praktischen Gründen war die Anzahl der Tonkanäle auf 8 beschränkt und eine kompakte (rucksacktaugliche) Mikrofonanordnung verlangt. Zunächst wurde eine Wiedergabe im Format Auro-3D (8.0) vorgesehen, das vor allem für Musikaufnahmen angewandt wird. Verschiedene Überlegungen liessen dann aber eine Heimkino-gemässe Wiedergabe in 5.1 mit 2 Deckenlautsprechern (Dolby Atmos minimal) als geeigneter erscheinen. Aufgrund der guten Erfahrungen mit ORTF-Stereo-Aufnahmen wurde als seitlicher Abstand der Mikrofone der Ohrabstand übernommen. Ein separater Tieftonkanal (LFE) erscheint zwar als redundant, doch diente das hierfür eingesetzte Kugelmikrofon gleichzeitig der Kalibrierung des Wiedergabepegels. Weil Richtmikrofone auf Wind und Erschütterungen zudem empfindlicher reagieren als Kugelmikrofone, wurden alle Frequenzen unter 80 Hz dem LFE-Kanal und bei der Wiedergabe dem Subwoofer überlassen, was gleichzeitig kompaktere Lautsprecher erlaubt. Für die Präsentation wurden die Originalaufnahmen pro Ort auf 90 Sekunden verdichtet, jeweils in der Abfolge ”Grundgeräusch (GG) / GG + Sound Marks / GG + Störung”. Die Überlegungen und die gewählte Mikrofon-Anordnung werden präsentiert und die Ergebnisse und Erfahrungen damit dargelegt.

Hohmann, Volker

• Speech intelligibility and loudness perception with the trueLOUDNESS fitting rule
  F. Kramer, M.R. Schädler, V. Hohmann, D. Oetting and A. Warzybok
[Abstract]

Bei der Anpassung von Hörgeräten werden üblicherweise monaurale Reintonhörschwellen zur Bestimmung der Verstärkungswerte betrachtet. Diese schwellenbasierten Verfahren haben sich hinsichtlich der Verbesserung des Sprachverstehens bewährt, jedoch ist eine unzureichende Lautheitswahrnehmung im Alltag eine der häufigsten Gründe des Nichttragens von Hörgeräten. Diese Problematik wird bei dem trueLOUDNESS-Anpassverfahren (Oetting et al., 2018) berücksichtigt, indem die Verstärkung aufgrund der binaural breitbandigen Lautheitswahrnehmung bestimmt wird. Diese Studie untersucht das versorgte Sprachverstehen und die Lautheitswahrnehmung von erfahrenen Hörgeräteträgern in realistischen Szenen mit trueLOUDNESS im Vergleich zur schwellenbasierten Anpassformel NAL-NL2. Sprachverständlichkeitsschwellen wurden mit dem Oldenburger Satztest in reflexionsfreien und realistischen Testbedingungen ermittelt. Die reflexionsfreien Testbedingungen umfassen ein stationäres und fluktuierendes Störgeräusch (ICRA5-250) bei 45 dB SPL und 70 dB SPL. Die realistischen Testbedingungen wurden mit der Toolbox for Acoustic Scene Creation and Rendering (TASCAR, Grimm et al., 2019) realisiert und umfassen eine ”Natur”-Szene bei ca. 50 dB SPL und eine Cafeteria-Umgebung bei ca. 75 dB SPL. Zusätzlich wurden Lautheitsmessungen mit Alltagsgeräuschen und Teilen der realistischen Szenen durchgeführt. Für die 13 schwerhörende Probanden ergeben sich für trueLOUDNESS signifikant niedrigere (bessere) Sprachverständlichkeitsschwellen im stationären Störgeräusch bei 45 dB SPL (p<0,05). Die Ergebnisse der Lautheitsmessungen zeigen eine Wiederherstellung von normaler Lautheitswahrnehmung mit trueLOUDNESS, jedoch nicht mit NAL-NL2.

• Evaluation of Real-time Implementation of 3D Multichannel Audio Rendering Methods
  M. Gerken, G. Grimm and V. Hohmann
[Abstract]

For the evaluation of hearing devices, virtual reality with 3D multichannel audio rendering is increasingly applied. In this study, real-time implementations of 3D rendering methods such as Vector Base Amplitude Panning (VBAP) and Higher Order Ambisonics (HOA), with different decoder settings known from literature are presented and evaluated in an interactive environment. These rendering methods were implemented in the Toolbox for Acoustic Scene Creation and Rendering (TASCAR) [1]. The performance was assessed using instrumental measures such as rE direction error and subjective measures in normal-hearing listeners of source localization as well as the minimal audible angle, using noise and speech stimuli. The localization experiment was conducted at central and off-central listening positions in a loudspeaker array.

[1] Grimm, Giso; Luberadzka, Joanna; Hohmann, Volker. A Toolbox for Rendering Virtual Acoustic Environments in the Context of Audiology. Acta Acustica united with Acustica, Volume 105, Number 3, May/June 2019, pp. 566-578(13), doi:10.3813/AAA.919337

Holighaus, Nicki

• Time-Frequency analysis for neural synthesis of audio
  A. Marafioti, N. Holighaus, P. Majdak and N. Perraudin
[Abstract]

Zeit-Frequenz Darstellungen (TF) bieten leistungsstarke und intuitive Funktionen für die Analyse von Audiosignalen. Dennoch ist die Synthese von Audiosignalen auf der Basis von TF Koeffizienten eine subtile Angelegenheit. Speziell in jenem Bereich des maschinellen Lernens, in dem TF Koeffizienten von neuronalen Netzen generiert werden, ist es schwierig die Audiosynthese mit zufriedenstellender Qualität zu garantieren. Folglich beruht die neuronale Audiosynthese weitgehend auf der direkten Modellierung der Wellenform. In diesem Vortrag, werden diverse Herausforderungen der Audiosynthese auf der Basis von TF Koeffizienten erörtert. Wir werden die Problematik der invertierbaren TF Koeffizienten erörtern und Regeln zu Lösung dieser Problematik präsentieren. Wir werden das Potenzial der generativen TF Modellierung anhand eines sogenannten Generative Adversarial Networks (GAN) demonstrieren. Wir werden zeigen, dass durch die Anwendung der vorgeschlagenen Regeln, die Qualität eines GAN-generierten Audiosignals, im Vergleich zu einem ähnlichen Netzwerk mit direkter Wellenformsynthese, dem neuesten Stand der Technik entsprechen kann.

• LTFAT - Die Zeit-Frequenz Toolbox
  P. Balazs and N. Holighaus
[Abstract]

The Large Time Frequency Analysis Toolbox (LTFAT) is a modern Octave/Matlab toolbox for time-frequency analysis, synthesis, coefficient manipulation and visualization. It’s purpose is to serve as a tool for achieving new scientific signal-processing developments as well as an educational tool.

We will present an overview of the main features of this open source toolbox, among them the basic Gabor transform, its generalization, wavelet modules and general filterbanks. We will talk about the routines for constructing windows (filter prototypes) and routines for manipulating coefficients. We will show the real-time block processing framework as well as the access to a bunch of demo scripts devoted either to demonstrating the main functions of the toolbox, or to exemplify their use in specific signal processing applications.

Holstein, Peter

• Der Klang alter Zweitakt-Motorräder - Teil 1
  U. Wagner, M. Domke, P. Holstein, J. Kleemann and J. Neugärtner
[Abstract]

Die DAGA wird 50 Jahre alt. Wir wollen altersmäßig nicht nachstehen und etwas noch älteres zum Klingen bringen. Die Motorräder, die uns akustisch interessiert haben und deren Klang unverwechselbar ist, sind zum Teil älter als die Autoren selbst. Der Beitrag ist nicht rein wissenschaftlich ausgelegt sondern dient auch dazu, den Klang alter Technik geeignet zu beschreiben und zu ”konservieren”. Da die Messungen im Standbetrieb durchgeführt wurden, haben wir uns auf Klangprobleme an den Auspuffanlagen von 2-Takt-Oldtimern konzentriert.

Holstein, Peter

• Verwendung eines akustischen Verfahrens zur Messung der Verdunstung freier Wasserflächen
  A. Raabe, P. Holstein and J.C.D. Araujo
[Abstract]

Aktuell besteht ein bestimmtes Interesse, die Verdunstung von Gewässeroberflächen in das Management der Wasserversorgung einzubeziehen, vor allem dort, wo zu bestimmten Jahreszeiten wenig Niederschlag fällt und die Versorgung dann mit Wasser vollständig über Wasserreservoire erfolgt. Ziel ist eine Optimierung der Verdunstungsverluste durch geeignete Maßnahmen.

Voraussetzung ist die genaue Bestimmung des Verdunstungsanteils.

Es wird eine Messmethode und deren technische Umsetzung vorgestellt, die für das Bestimmen der Verdunstung von Ausschnitten von Wasserflächen geeignet ist. Eine direkte Messung der Verdunstung von einer Seeoberfläche wurde in der Vergangenheit u.a. mit Verdunstungsbehältern durchgeführt, die auf Flößen installiert waren. Die Bestimmung der Verdunstungsmengen erfolgte dabei früher durch Beobachter per Hand u.a. unter Verwendung von mechanischen Mikrometer-Messgeräten. Ziel dabei die Ermittlung der Verdunstung pro Tag. Derzeit dienen z.B. hochempfindliche Differenzdrucksensoren dazu, um die Messungen kontinuierlich und automatisch durchführen zu können, um so auch Aussagen über tageszeitrelevante Verdunstungsanteile zu erfassen. Hier wird ein Messverfahren vorgestellt, das aus der akustischen Laufzeit- und Füllstandsüberwachung und stammt und das nach dem Echolotprinzip funktioniert. Die Empfindlichkeit der Messanordnung reicht für den Nachweis von Verdunstungshöhen von 0,1mm aus, was empfindlich genug ist, um den Tagesgang der Verdunstung direkt für eine Wasserfläche zu bestimmen.

• Akustische Verfahren zur Ermittlung der Dichtheit an Gebäuden
  N. Bader, P. Holstein, H.-J. Münch, S. Moeck, D. Döbler and A. Jahnke
[Abstract]

Die bauliche Dichtheit von Fenstern, Türen, Dachbereichen, Luken, Kabeldurchführungen u. ä. kann mit akustischen Verfahren geprüft werden. Die Prüfbarkeit hängt dabei vom Verhältnis der konstruktiven Gegebenheiten und der Schallfeldeigenschaften ab. In vielen praktischen Anwendungen müssen geschlossene Volumina für die Dichtheitsprüfung vorliegen, um den erforderlichen Überdruck für die Prüfung entsprechender Räume, Gehäuse oder geschlossener Bauteile zu gewährleisten. Bei der im Beitrag dargestellten akustischen Methode ist dies nicht notwendig. Die zu prüfenden Flächen werden beschallt. Je nach Prüfsituation werden dabei verschiedene Wellenlängen und unterschiedlich komplexe Technik eingesetzt. Im Beitrag werden etablierte Ultraschallverfahren und die Anwendungsmöglichkeiten von akustischen Kameras verglichen. Demonstriert wird dies an einem denkmalgeschützten Gebäude im Kontext der Vermeidung von Wärmeverlusten.

• Akustik von Entladungen
  P. Holstein, K. Fuchs, S. Seitz, F. Berger, S. Moeck and S. Uziel
[Abstract]

Eine Methode, Teilentladungen in elektrischen Anlagen und Komponenten zu lokalisieren und zu bewerten, beruht auf der Detektion der akustischen Emissionen. Die auf dem Markt verfügbare Prüftechnik (z.B. Ultraschallgeräte) arbeitet auf der Basis eines relativ einfachen Prinzips, das neben der reinen Detektionsfunktion die Ultraschallsignale auch hörbar macht. Erfahrene Prüfer können mittels der in den Hörbereich transformierten Signale die Intensität der elektrischen Teilentladungen unterscheiden und klassifizieren. Der direkt hörbare Bereich wird dabei ausgeblendet, um im industriellen Umfeld von Störgeräuschen unabhängig zu sein. Im Beitrag wird der Versuch unternommen, die akustischen Auswirkungen der Teilentladungen an unterschiedlichen grundlegenden Elektrodenanordnungen mittels geeigneten Signalverarbeitungsverfahren zu klassifizieren. Durch diese Anordnungen können alle praxisrelevanten Fälle im Labor nachgebildet werden. Die Experimente beruhen auf der systematischen Variation der elektrischen Feldstärke, Elektrodenanordnungen und der Schlagweite zwischen den beiden Elektroden. Durch die dadurch unterschiedliche resultierende Feldinhomogenität kann die akustische Abstrahlung der entstehenden Teilentladungen gezielt beeinflusst und messtechnisch erfasst werden. Das Ziel der Untersuchungen liegt auf der Erhöhung der Aussagefähigkeit der Ultraschallprüfungen und einer darauf beruhenden Unterstützung von Prüfvorgängen durch untrainierte Prüfer.

• Akustische Diagnose an Straßenbahnen
  M. Wolf, P. Holstein, J. Köllner, H.-J. Münch, D. Zschocke, A. Günther and M. Rudolph
[Abstract]

Straßenbahnen gehören zu den wichtigsten Verkehrsmitteln im öffentlichen Nahverkehr. Die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit der Technik ist für einen effektiven Betrieb der Fahrzeugflotten von großer Bedeutung. Im Projekt SmartTram wurden wichtige Fragestellungen zur technischen Diagnose und darauf beruhende Aussagen zu Prognose von Instandhaltungsmaßnahmen bearbeitet. Sowohl Luftschall- als auch Körperschallmessungen (Hörschall- und Ultraschallbereich) wurden genutzt, um (instandhaltungsbezogen) auffällige Fahrzeuge zu erkennen und die technischen Ursachen dafür zu hinterfragen. Dabei zeigte sich, dass technischer Zustand und Lärmerzeugung direkt (wenn auch nicht immer in einfacher Weise) einander bedingen. Typische Beispiele sind die Entstehung von Polygonen an den Rädern und deren Auswirkung und die Bewertung lauter Drehgestelle. Dafür wurden verschiedene messtechnische und sensorische Zugänge entwickelt.

Holub, Jan

• Perceived Listening Effort for ICC systems - a multi-language comparison
  J. Reimes and J. Holub
[Abstract]

Communication inside a car cabin can be quite difficult depending on the driving situation, mainly due to high driving noise. Up to a certain degree, in-car communication (ICC) systems serve as a remedy for this situation. However, as for many speech-processing systems, often a trade-off between (improved) listening effort and (possibly decreased) speech quality has to be made.

In previous work, it was shown that the combined auditory assessment of speech quality and listening effort might be a suitable framework for the evaluation of ICC systems. Most of these experiments were conducted with a comprehensive test corpus, but so far only in German language. For auditory evaluations with speech samples in general, it is important that the language, which is used in the stimuli does match the one of the subjects. In particular, for the assessment of listening effort, this requirement becomes even more important.

This contribution presents new auditory results of an ICC system in three different languages. Identically processed speech samples in American English, Mandarin and German were obtained and tested in two different listening laboratories. Results of auditory tests and multi-language comparisons are presented and analyzed.

Holzhäuser, Tim

• Vermeidung von Overfitting bei der Vorhersage von subjektiven Tonalitätsbewertungen auf Basis künstlicher neuronaler Netze mit kleinen Trainingsmengen
  T. Holzhäuser, R. Rosenkranz and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Bei der Produktentwicklung werden typischerweise psychoakustische Hörversuche mit Probanden durchgeführt, um unter anderem die Wahrnehmung von Tonalität zu ermittelt. Da Hörversuche mit deutlichen Zeit- und Kostenaufwand verbunden sein können, wäre es wünschenswert eine modellbasierte Vorhersage einzusetzen. Für die Modellierung komplexer Zusammenhänge eignen sich künstliche neuronale Netze. Für das Training der künstlichen neuronalen Netze werden einmalig Tonalitätsbewertungen von Probanden für Stimuli benötigt. In diesem Beitrag wurden hierfür Elektomotorengeräusche in Hörversuchen durch Probanden hinsichtlich ihrer Tonalität bewertet. Bedingt durch den hohen Aufwand der Hörversuche stehen oft nur kleine Mengen an Trainingsdaten zur Verfügung. Dadurch besteht die Gefahr von Overfitting. Dieser Beitrag schlägt einen grundlegenden Ansatz zur quadratischen Vergrößerung der Trainingsmenge durch die Transformation von ratioskalierten Daten in ordinalskalierte Daten vor. Die zusätzlichen Trainingsdaten erhöhen die Anzahl der Randbedingungen die ein Modell erfüllen muss, und verringert so die Chance für Overfitting. Durch den Vergleich mit alternativen Ansätzen wird die Wirksamkeit des neuen Ansatzes gezeigt.

Hoog Antink, Christoph

• Child-appropriate experiment on auditory selective attention in a virtual acoustic environment
  K. Loh, C. Hoog Antink, L. Mayer and J. Fels
[Abstract]

Auditory selective attention enables the extraction of relevant sound sources from distracting sounds or background noise. In the context of primary and preschool life, children are typically exposed to noisy and complex acoustic scenes. To ensure a proper development of children’s communicative and cognitive skills, their perception of the acoustic environments need to be addressed and understood. Hence, it is important to understand to what extent children’s auditory selective attention is developed and affected under the influence of noise or disturbing acoustic features. This work introduces a child-appropriate paradigm on auditory selective attention, in which the categorization task was subsequently extended from a ”two choices task” to a ”four choices task”. This extension provides both more information on the inhibition of irrelevant information and the possibility to include room acoustic effects. This work presents the paradigm and an implementation in a virtual acoustic environment to show its practical feasibility. Then, the results of a pilot-study are presented and discussed.

Hoppen, Hannah

• Akustische Eigenschaften einer Flugzeugkabinenwand mit integrierten Helmholtz-Resonatoren in der Glaswolle
  K. Bruhn, H. Hoppen and W. Gleine
[Abstract]

Um wirtschaftlicher Fliegen zu können, werden zunehmend größere Triebwerke mit steigenden Nebenstromverhältnissen entwickelt. Durch ein hohes Nebenstromverhältnis der Triebwerke verändert sich deren Schallemission und damit das Schallspektrum in der Flugzeugkabine, sodass ausgeprägte tieffrequente Töne mit hohen Schallpegeln im Vergleich zu bisher bekannten breitbandigen Schalleinträgen in der Kabine auftreten, die den Komfort für die Passagiere erheblich beeinträchtigen können. Die derzeitige Flugzeugwand, die aus einer Doppelwand mit innenliegender Glaswolle als Absorber besteht, stellt im tiefen Frequenzbereich keine ausreichende Schallisolation dar. Aus der Literatur ist bekamnnt, dass Helmholtz-Resonatoren oft als Absorber im tiefen Frequenzbereich eingesetzt werden. In diesem Beitrag wird experimentell untersucht, ob durch in die Glaswollschicht eingebaute Helmholtz-Resonatoren, die Schallisolation einer konventionellen Flugzeugdoppelwand, speziell im tiefen Frequenzbereich, maßgeblich verbessert werden kann. Dabei soll die Gesamtmasse der Flugzeugwand nahezu identisch bleiben.

• Application of the Johnson-Champoux-Allard model for the calculation of the sound absorption coefficient of aerogel granules based on inverse characterization for the determination of the granules parameters
  Y. Abawi, F. Langfeldt, H. Hoppen, W. Gleine and B. Milow
[Abstract]

Ein wichtiges Kriterium für die Wahl einer Schallisolierung ist unter anderem der Absorptionsgrad eines Materials. Um diesen zu bestimmen, werden akustische Messungen durchgeführt, deren Ergebnisse mit theoretischen Betrachtungen verglichen werden. Eine Berechnungsmethode ist das Johnson-Champoux-Allard (JCA) Modell, welches für die Bestimmung des Absorptionsgrads poröser Materialien entwickelt wurde. Dieses halb- empirische Modell liefert für poröse Materialien (z.B. Glaswolle) Schallabsorptionsgrad-Werte, die eine große Übereinstimmung mit den Messwerten vorweisen. In diesem Beitrag wird eine Untersuchung der Anwendbarkeit des JCA-Modells auf Aerogelgranulate vorgestellt. Die Kernfragen lauten dabei, ob bzw. für welche Granulatgrößen das JCA-Modell verwertbare Ergebnisse liefert, die mit den Werten aus akustischen Messungen gleichkommen, und ob Parameter der Granulate (wie z.B. die Porosität, die Tortuosität etc.), die durch eine inverse Charakterisierung bestimmt werden, realistisch sind.

• Optimierung eines Helmholtz-Resonators mit integriertem Biegebalken für Anwendungen in Doppelwänden
  H. Hoppen, F. Langfeldt, W. Gleine and O. Von Estorff
[Abstract]

Um effizienteres Fliegen zu ermöglichen, tendiert die derzeitige Entwicklung der Flugzeugtriebwerke zu größer werdenden Nebenstromverhältnissen. Einhergehend mit dieser Veränderung treten ausgeprägte tieffrequente Töne mit hohen Schallpegeln im Vergleich zum Hintergrundrauschen im Schallspektrum in der Kabine auf. Um den Komfort der Passagiere zu verbessern, können Resonanzabsorber, wie z. B. Helmholtz-Resonatoren, in die Flugzeugseitenwand eingebaut werden. Da diese Absorber aber nur in einem schmalen Frequenzband um die Resonanzfrequenz herum wirksam sind, ist ihre Anwendbarkeit auf tonale oder schmalbandige Spektralbereiche beschränkt. In einem Beitrag der Autoren zur DAGA 2019 wurde ein neuartiges Konzept für einen Helmholtz-Resonator mit erhöhter Bandbreite vorgestellt. Dazu wurde ein U-förmiger Schlitz als Hals des Helmholtz-Resonators gewählt, sodass ein Biegebalken innerhalb des Schlitzes entsteht. Dieser Biegebalken sorgt für einen zweiten Resonanzmechanismus. Im gegenwärtigen Beitrag wird die Auswirkung der Modifikation verschiedener Parameter hinsichtlich einer Optimierung für die Anwendung im Flugzeug analysiert. Der Resonator soll so ausgelegt werden, dass die Schallisolation einer damit ausgestatteten Flugzeugkabinenwand gegengenüber einer dem heutigen Stand der Technik entsprechenden Kabinenwand in einem möglichst breiten Frequenzband unter 700 Hz deutlich erhöht ist.

Hots, Jan

• Benchmark-Analyse verschiedener Tonhaltigkeitsmodelle anhand von Luftschallmessungen an aktuellen Fahrzeug-Elektromotoren
  S. Schneider, F. Doleschal, J. Hots, A. Oetjen, H. Rottengruber and J. Verhey
[Abstract]

Der akustische Qualitätseindruck eines Fahrzeugantriebstrangs wird beim Kauf eines Pkw stetig relevanter. Dabei nimmt die wahrgenommene Geräuschqualität des Motoraggregates eine Schlüsselrolle ein. Doch nicht nur der Verbrennungsmotor besitzt eine eigene Charakteristik seiner Haupt- und Nebengeräusche, sondern ebenfalls der immer häufiger thematisierte Elektromotor. Gerade mit der weiter voranschreitenden Elektrifizierung der Fahrzeugantriebe wird die Geräuschabstrahlcharakteristik jener Antriebskonfigurationen ebenfalls immer wichtiger. Um die Angenehmheit von Geräuschen zu bewerten, werden psychoakustische Größen verwendet. Sind es bei der Bewertung von Verbrennungsmotoren noch vor allem die Kenngrößen Impulshaftigkeit, Rauigkeit oder Schärfe, so ist die relevante Größe bei der Geräuschbewertung von Elektromotoren die Tonhaltigkeit. Hierbei gibt es neben der DIN-normierten Tonhaltigkeit verschiedene Modellansätze zur Beschreibung dieser Kenngröße. Eine Benchmark-Analyse dieser Modelle mit Messdaten aktueller Elektromotoren wäre hinsichtlich der Untersuchung der Vor- und Nachteile der einzelnen Modelle äußerst hilfreich für die weitere Entwicklung akustisch optimierter Elektromotoraggregate. Außerdem kann dadurch abgeschätzt werden, welche Tonhaltigkeitsmodelle am besten geeignet sind, um eine Aussage über die Geräuschqualität im Fahrzeuginnenraum zu tätigen. Die Untersuchungen beinhalten stationäre Motorbetriebspunkte sowie transientes Betriebsverhalten in einem akustisch relevanten Drehzahl-Last- Bereich für eine umfassende Analyse aller verfügbaren Modelle.

• Tonhaltigkeit und Hörvermögen
  J. Verhey, S. Ashraf Vaghefi and J. Hots
[Abstract]

In unserer technisierten Umwelt sind wir zunehmend von tonalen Signalen umgeben. Im Fahrzeugbereich sind dieses zum Beispiel die Schallemission alternativer Antriebssysteme und Warnsignale. Hierbei können auch mehrere tonale Komponenten auftreten. Der vorliegende Beitrag untersucht die Wahrnehmung von tonalen Anteilen im Geräusch als Funktion der Anzahl der Komponenten. Zur experimentellen Erfassung der Tonhaltigkeit wurde die Lautheit des tonalen Anteils in einem adaptiven Vergleichsverfahren bestimmt. Als Vergleichssignal wurde ein Stimulus mit nur einer Sinuskomponente genutzt. Zusätzlich wurde die störende Wirkung des tonalen Anteils durch einen Vergleich mit einem Signal ohne tonale Komponenten bestimmt. Letztere Messung erlaubt eine Abschätzung des Tonzuschlags, wie er in der DIN 45681 vergeben wird. An den Messungen nahmen sowohl normalhörende Versuchspersonen als auch Personen mit einem verminderten Hörvermögen teil. Die Ausgeprägtheit der Tonhöhe ändert sich bei vermindertem Hörvermögen. Dieses legt nahe, dass auch die Tonhaltigkeit sich ändert. Für beide Versuchspersonengruppen nimmt mit zunehmender Anzahl der Komponenten die Lautheit des tonalen Anteils zu. Eine Zunahme des Pegels des tonalen Anteils reduziert die Angenehmheit des Stimulus. Die Messungen mit den normalhörenden Versuchspersonen bestätigen hierbei frühere Messungen mit einem anderen Versuchspersonenkollektiv. Die Messungen mit den Schwerhörenden deuten an, dass das Hörvermögen einen Einfluss auf die Tonhaltigkeit hat.

• Räumliche Gewichtung bei der Lautheitswahrnehmung
  J. Hots, D. Oberfeld-Twistel, A. Fischenich and J. Verhey
[Abstract]

Lautheit ist die empfundene Intensität des Schalls. Die Empfindungsgröße hängt neben der physikalischen Schallintensität auch von anderen Signaleigenschaften wie dem spektralen Gehalt oder der Signaldauer ab. Die Abhängigkeit von diesen (monauralen) physikalischen Einflussgrößen wird in aktuellen Lautheitsberechnungsverfahren bereits erfolgreich modelliert. Noch wenig verstanden ist der Einfluss der räumlichen Position der Schallquelle auf die Wahrnehmung des Schalls. Der vorliegende Beitrag untersucht, ob unterschiedliche räumliche Positionen der Schallquellen unterschiedliche Gewichte bei der Bewertung der Lautheit haben. Hierbei wird ein Ansatz verwendet, der bereits erfolgreich dazu genutzt wurde, eine spektrale oder zeitliche Gewichtung bei der Lautheitswahrnehmung zu quantifizieren. Es werden fünf verschiedene Rauschbänder aus fünf verschiedenen Lautsprechern präsentiert, die sich vor, hinter, links, rechts und über der Versuchsperson befinden. Zunächst werden die einzelnen Rauschbänder aus jeder Richtung in einem adaptiven Verfahren in ihrer Lautheit individuell ausgeglichen. Anschließend werden zufällige Kombinationen der in ihrer Lautheit ausgeglichenen fünf Rauschbänder und fünf Richtungen mit zufälligen Pegelvariationen versehen. Die Versuchspersonen bewerten jeweils das gesamte räumliche Schallfeld in seiner Lautheit. Die Bewertungen werden durch eine multiple logistische Regression in relative Gewichte der einzelnen Richtungen überführt. Für eine realistische Lautheitsvorhersage in alltäglichen Umgebungen mit räumlich verteilten Schallquellen sollten zukünftige Verfahren zur Berechnung der Lautheit diese Gewichte berücksichtigten

Hrycak, Tomasz

• Finite Volumenelemente in 2.5D
  H. Waubke, W. Kreuzer, S. Schmutzhard and T. Hrycak
[Abstract]

The goal of the project is the simulation of vibrations from trains in tunnels. The simulation is divided into two parts. The first part is the simulation of a horizontally layered anisotropic half-space and the second part is the simulation of the tunnel structure. It is assumed that the tunnel is straight and infinity long. Therefore, as Fourier transformation is used about time and the longitudinal axis. In the past 2.5D boundary, elements are derived for a layered anisotropic medium. Now, finite elements are presented in 2.5D for the simulation of the tunnel structure. A 3 node triangular element is derived for the tunnel shell and a beam element will be added for the simulation of the rail. The load will be a moving vibrating force as a part of a high speed train. The effect of several axis can be simulated by a superposition of incoherent loads using shifts in space that lead to a modulation in the wave-number domain.

Hu, Nan

• Assessment of miniature Knowles sensor for the measurement of wall pressure fluctuations
  N. Hu
[Abstract]

Due to signal averaging over the sensor surface, a small sensing area is required to minimize the high-frequency attenuation of the measured wall pressure spectra. Therefore, miniature pressure sensors are often used in practical applications. In the present work, two Knowles sensors, model FG-23329-P07, along with Kulite sensors were applied on a flat plate model for measurement in the aeroacoustic wind tunnel Braunschweig (AWB). Both sensor types were pinhole mounted with a pinhole diameter of 0.5 mm. The wall pressure fluctuations were measured for various flow velocities and in favorable and adverse pressure gradients. The mean flow velocities across the boundary layer were obtained by using a single-wire hotwire anemometer. The one- and two-point statistics of the wall pressure fluctuations measured by the Knowles sensors are analyzed and compared to those measured by the Kulite sensors. Based on the comparison, the performance of the Knowles sensors for the measurement of wall pressure fluctuations is assessed.

Huber, Rainer

• Single-ended Prediction of Listening Effort for English Speech
  R. Huber, H. Baumgartner, V.N. Krishnan, S. Goetze and J. Rennies-Hochmuth
[Abstract]

The single-ended (i.e. reference-free) method for the prediction of listening effort (LE) presented by Huber et al. at the DAGA 2019 has been extended to the English language. The original method employs a deep neural network-based automatic speech recognition (ASR) system that was trained on German speech. The uncertainty of the ASR system in recognizing phonemes, which can be observed by ”smeared” phoneme posterior probability representations (or ”posteriorgrams”) is quantified by the M-Measure proposed by Hermansky et al. The M-Measure has been found to correlate well with mean subjective ratings of perceived LE. For the German language, a mapping function from the M-Measure to the LE ratings has been derived using the results of several listening tests with more than 400 test items in total. In order to extend the method to English speech, a new listening test was conducted with 17 native English speakers, who rated the perceived LE of 146 speech items mixed with various background sounds taken from English and American movies. Again, the M-Measure shows a high correlation with mean subjective LE ratings, but a different mapping function f:M -> LE was found.

Hudasch, Carsten

• Einfluss des Stapediusreflexes auf den Gehörschadenindex des AHAAH-Modells
  C. Kleinhenrich, P. Bechtel, C. Hudasch and T. Langenbucher
[Abstract]

Das vom amerikanischen Army Research Laboratory (ARL) entwickelte AHAAH-Modell (Auditory Hazard Assessment Algorithm for Humans) stellt ein Bewertungsverfahren für Impulsschall dar. Mithilfe eines elektro-akustischen Ersatznetzwerks führt es die Analyse eines Schalldruckzeitverlaufs durch und gibt eine Abschätzung des Gefährdungsrisikos für das menschliche Gehör zurück. Seit dem Jahr 2015 ist es Teil des militärischen Standard MIL-STD-1474E und wird sowohl von den US- als auch bereits von anderen Streitkräften eingesetzt. Darüber hinaus findet das AHAAH-Modell zunehmend zivile Anwendung, wie zum Beispiel bei der Risikobewertung von Gehörschäden durch Airbags.

Ein Alleinstellungsmerkmal des AHAAH-Modells ist die Integration des Stapediusreflexes als nicht-lineares Element. In der Implementierung des ARL ist eine Analyse von Schalldruckzeitverläufen nur unter der Annahme eines vorhandenen Reflexes möglich. Dieser setzt mit konstanter Verzögerung und Anstiegszeit nach Erreichen eines Schwellwerts im Eingangssignal von 134 dB ein. Verschiedene Forschungsergebnisse zeigen allerdings, dass der Mittelohrreflex in der Bevölkerung nicht so stark verbreitet ist, wie es das Modell annimmt.

Aus diesem Grund wird in diesem Beitrag der Frage nachgegangen, welche Ergebnisse das AHAAH-Modell ohne vorhandenen Stapediusreflex für ausgesuchte Signale liefert. Außerdem wird gezeigt, welchen Einfluss das zeitliche Verhalten des Reflexes auf das Analyseergebnis hat. Dazu werden sowohl der Zeitverlauf als auch das Abklingverhalten des Mittelohrreflexes modifiziert.

• Das Pfander-Kriterium im Vergleich zum Gehörgefährdungsindex des AHAAH-Modells
  C. Hudasch, P. Bechtel, K.-W. Hirsch, C. Kleinhenrich and T. Langenbucher
[Abstract]

Zur Einschätzung des Gefährdungsrisikos von Impulsschall für das menschliche Gehör stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung. Das Pfander-Kriterium ermittelt zulässige Expositionen auf der Basis von Spitzenschalldruck und Wirkzeit eines Signalverlaufs. Dagegen führt das vom amerikanischen Army Research Laborator (ARL) entwickelte AHAAH-Modell (Auditory Hazard Assessment Algorithm for Humans) eine Risikobewertung mit Hilfe eines elektro-akustischen Modells des menschlichen Gehörs durch. Es wurde im Jahr 2015 in den militärischen Standard MIL-STD-1474E integriert. Neben dem US-Militär wird das AHAAH-Modell auch von anderen Streitkräften eingesetzt sowie bei zivilen Anwendungen zur Risikobewertung von Impulsschall genutzt.

In einem Beitrag auf der DAGA 2019 konnte gezeigt werden, dass der Gehörschadenindex des AHAAH-Modells nicht mit Einzahlwerten wie der im Arbeitsschutz gebräuchlichen Spitzen- oder Energiepegeln korreliert. Vielmehr wurde dabei deutlich, dass es unter bestimmten Umständen sogar zu einer Abnahme des Gefährdungsindexes trotz zunehmender Pegel kommen kann. Diese Umkehr wurde zuletzt auch von Zagadou et al. beobachtet. Auch Pfander hat diesen Effekt 1994 auf Grundlage empirischer Untersuchungen beschrieben.

In diesem Beitrag wird der Frage nachgegangen, inwieweit eine Korrelation zwischen den Ergebnissen des AHAAH-Modells und der Bewertungsmethode nach Pfander besteht. Dazu werden praxisrelevante Signale als Eingangsgrößen verwendet.

• Variation der Parameter des AHAAH-Modells - eine Empfindlichkeitsanalyse
  T. Langenbucher, P. Bechtel, C. Hudasch and C. Kleinhenrich
[Abstract]

Das AHAAH-Modell (Auditory Hazard Assessment Algorithm for Humans) stellt ein Gehörmodell auf der Basis einer elektro-akustischen Ersatzschaltung dar. Mithilfe dieses Modells des amerikanischen Army Research Laboratory (ARL) ist es möglich, das Gefährdungsrisiko von Impulsschall auf das menschliche Gehör abzuschätzen. Seit seiner Integration in den militärischen Standard MIL-STD-1474E im Jahr 2015 kann es als Stand der Technik hinsichtlich der Bewertung von Impulsschall gesehen werden. Zudem findet es auch viele Anwendungen im zivilen Bereich wie beispielsweise bei der Entwicklung von Airbags.

Im Vergleich des Modells mit anderen Bewertungsverfahren fällt auf, dass das AHAAH-Modell mit 69 Parametern eine sehr große Zahl an Stellgrößen aufweist. Zur Ermittlung dieser Werte wurden von den Entwicklern zahlreiche Untersuchungen an Menschen und Versuchstieren, beispielsweise Katzen und Chinchilla, durchgeführt. Ebenso wurde auf damals vorliegende Forschungsergebnisse zurückgegriffen.

Jüngste Veröffentlichungen stellen die Übertragung von an Versuchstieren gewonnenen Erkenntnissen auf das menschliche Gehör in Frage. Beispielsweise wird im AHAAH-Modell für die Fläche der Fußplatte des Steigbügels bis heute der Wert für Chinchilla verwendet. Daher wird in diesem Beitrag der Frage nachgegangen, wie kritisch einzelne Parameter für das Analyseergebnis des Modells sind. Dazu werden Variationsrechnungen für verschiedene Parameter mithilfe einer eigenen Implementierung des AHAAH-Modells durchgeführt.

• In-situ-Messverfahren zur Bestimmung des Reflexionsfaktors komplexer Oberflächen
  P. Bechtel, T. Langenbucher, C. Hudasch and C. Kleinhenrich
[Abstract]

Beträge der komplexwertigen Reflexions- bzw. Absorptionskoeffizienten dienen in der Regel als Material- oder Wandeigenschaften bei der akustischen Gestaltung von Räumen. Diese Eigenschaften können richtungsunabhängig im Hallraum oder für senkrechte Einfallsrichtung im Impedanzrohr gemessen werden. Diese Messverfahren sind nicht anwendbar, wenn das Reflexionsverhalten einer konkreten Wand oder eines anderen Elements in situ gemessen werden soll. Zudem liefern diese Messverfahren auch keine Informationen über die Abhängigkeit vom Einfallswinkel und über die Phase der Koeffizienten. Diese Informationen sind aber entscheidend, wenn man das Reflexionsverhalten z. B. von Schallimpulsen auf geometrisch komplexe Wandstrukturen angeben will, um den geometrischen Aufbau und die dabei verwendeten Materialen beschreiben und im Hinblick auf die Wirksamkeit in bestimmten Anwendungsfällen beurteilen will. Es wird ein Messverfahren vorgestellt, das den Herausforderungen einer In-situ-Messung - Vermeidung des störenden Einflusses durch Reflexions-, Beugungs- und Streuschall - gerecht wird und das den spektralen komplexen Reflexionsfaktor in Abhängigkeit vom Einfalls- und Ausfallwinkel einer Wandkonstruktion bestimmt. Es wird ein Mikrophon-Array eingesetzt, das ein Testschallfeld vor der Oberfläche abgetastet und mittels akustischer Nahfeldholographie in seine einlaufenden und reflektierten Anteile zerlegt, um diesen Reflexionsfaktor zu bestimmen. Nach einem validierenden Vergleich der Ergebnisse dieses Messverfahrens mit denen genormter Messverfahren an einfachen Strukturen wird die Vermessung einer komplexen Keil-Steg-Wandstruktur vorgestellt.

Hübelt, Jörn

• Schallimmissionsprognose bei tieffrequenten Geräuschen
  C. Fritzsche, L. Eckert, C. Schulze and J. Hübelt
[Abstract]

Das Sächsische Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie hat eine Untersuchung beauftragt mit dem Ziel, ein Verfahren für die Ermittlung der höchstzulässigen tieffrequenten Schallemissionen einer Anlage zu finden, für welche die Einhaltung der Anhaltswerte gemäß Beiblatt 1 zu DIN 45680:1997-03 mit angemessener Sicherheit zu erwarten ist. Bislang gibt es kein genormtes Prognoseverfahren für tieffrequente Schallimmissionen, da diese gemäß DIN 45680 innerhalb von geschlossenen Räumen zu beurteilen sind und genormte Verfahren für die Schallimmissionsprognose die Schallimmissionen nur außen prognostizieren. Das Konzept der Untersuchung besteht darin, aus Messungen der Schallpegeldifferenzen zwischen außen und innen für repräsentative Räume Mittelwerte und Standardabweichungen der Pegeldifferenzen für tiefe Frequenzen zu gewinnen und daraus ein Prognoseverfahren abzuleiten. Konzept und Ergebnisse werden vorgestellt.

• Bestimmung des Elastizitätsmoduls zylindrischer Beton-Prüfkörper aus dem Spaltzug-Schwellversuch
  P. Lindner, C. Schulze, J. Hübelt, P. Bolz and F. Wellner
[Abstract]

Beton unterliegt als Baustoff in zahlreichen Anwendungsbereichen nicht nur statischen, sondern auch zeitlich veränderlichen bzw. sich wiederholenden Belastungen. Um die Eignung von Baustoffen in Bezug auf diese zyklischen Beanspruchungen sicherzustellen, existieren Verfahren zur gezielten Ermüdung von Prüfkörpern, wie der Spaltzug-Schwellversuch. Es wird ein Messverfahren vorgestellt, mithilfe dessen die Degradation zylindrischer Beton-Prüfkörper aus dem Spaltzug-Schwellversuch abgeschätzt werden kann, indem der dynamische Elastizitätsmodul in verschiedenen Ermüdungszuständen ermittelt wird. Es werden zwei weitere Verfahren zur Bestimmung des Elastizitätsmoduls hinzugezogen. Die Messergebnisse aus den in unterschiedlichen Frequenzbereichen arbeitenden Verfahren werden vergleichend gegenübergestellt.

Hübner, Josephin

• Aircraft Noise Modeling of Departure Flight Events based on Radar Tracks and Actual Aircraft Performance Parameters
  C. Strümpfel and J. Hübner
[Abstract]

The development and improvement of noise abatement procedures (NADP) requires precise knowledge about the current aircraft noise situation around airports. Whereas the present noise situation can be measured and monitored the estimation of future aircraft noise around airports based on new flight procedures must be calculated using approved modeling methods (e.g. ECAC Doc 29). However, a valid assessment of NADP variants requires modeling of the present noise situation too. A method will be presented in this paper, which enables the calculation of noise footprints from real departure flights using the approved noise modeling software Aviation Environmental Design Tool (AEDT). The precise calculation of noise footprints from departure flights bases on a detailed dataset about the flight trajectory from radar data, including the estimation of aircraft performance parameters, flight operational procedures and high-fidelity weather data. Subsequently, the dataset is implemented into the modeling software and the calculated noise metrics (L_A,MAX) are validated with noise measurements of the corresponding flights. In an application example, the paper shows the results of a noise assessment for a major German airport, where the method for noise calculation of real flight events was used to examine the most suitable NADP for the airport during night time.

Hülsebrock, Moritz

• Identifikation des vibroakustischen Verhaltens von Leiterplatten
  M. Hülsebrock, M. Herrnberger, H. Atzrodt, C. Adams and R. Lichtinger
[Abstract]

Der digitale Entwurf von Leistungselektronikkomponenten stellt einen Schlüssel zur Beschleunigung des Entwicklungsprozesses und zur Beherrschung von Entwicklungsrisiken für elektrisch angetriebene Fahrzeuge dar. Insbesondere die numerische Simulation des strukturdynamischen und vibroakustischen Verhaltens von Leiterplatten erweist sich aufgrund der komplexen geometrischen und funktionalen Zusammenhänge, wie zum Beispiel die Beschreibung des Einflusses von Leiterbahnen, als ein schwieriges Simulationsproblem. Darüber hinaus kommt es aufgrund von Parameterunsicherheit häufig zu signifikanten Unterschieden zwischen Simulations- und Messergebnissen, was einen Modellabgleich erforderlich macht. Die Untersuchungen innerhalb dieses Beitrags konzentrieren sich daher zunächst auf die experimentelle Analyse von Leiterplatten. Es werden vier verschiedene Leiterplattenkonfigurationen mit derselben Geometrie aber unterschiedlich gezogenen Leiterbahnen betrachtet. Die Leiterplatten werden mit einem Lautsprecher im Frequenzbereich von 50 Hz bis 9000 Hz angeregt und die modalen Parameter über eine operationale Modalanalyse ermittelt. Die identifizierten modalen Parameter dienen als Grundlage für den Abgleich mit der numerischen Simulation. Das Ziel ist es, den Einfluss der Leiterbahnen auf das Schwingungsverhalten zu quantifizieren und anschließend numerisch zu simulieren. Die Simulations- und Messergebnisse stimmen nach Anpassung der Modellparameter gut überein und bilden damit eine Grundlage für weitere Untersuchungen.

Hufschläger, Daniel

• Luftgekoppelte Ultraschallwandler für zerstörungsfreie Prüfung
  M. Gaal, D. Hufschläger and K. Bente
[Abstract]

Handelsübliche Luftultraschallwandler für zerstörungsfreie Prüfung bestehen aus Piezokompositen und Anpassschichten zur Verringerung des Impedanzsprungs zwischen den Piezokompositen und der Luft. Dieser Beitrag ist eine Übersicht von anderweitigen Ansätzen zur Ultraschallerzeugung und - messung in Luft. Es werden neue piezoelektrische Materialien und selten verwendete physikalische Prinzipien der Erzeugung und Messung von Ultraschall in Luft dargestellt. Der Schwerpunkt wird auf Ferroelektrete, thermoakustische Wandler und plasma-basierte Wandler gelegt. Ferroelektrete sind polarisierte zelluläre Polymere mit piezoelektrischen Eigenschaften und weisen eine sehr geringe akustische Impedanz auf, welche eine gute Anpassung an das Transportmedium ermöglicht. Ferroelektret-Wandler erreichen dabei ungefähr dieselbe Bandbreite wie handelsübliche Luftultraschall-Wandler, aber eine höhere Empfindlichkeit. Thermoakustische Wandler wandeln thermische Energie in die akustische um und erreichen Bandbreiten weit über den Ultraschallbereich hinaus. Die neuesten Luftultraschall-Wandler basieren auf Plasma. Plasma-akustische Sender arbeiten auch nach dem thermoakustischen Prinzip, aber erzeugen durch die Auslenkung von Ionen ebenfalls eine akustische Welle. Das breitbandige Spektrum von thermoakustischen und plasma- basierten Wandlern eröffnet neue Möglichkeiten für kontaktfreie Ultraschallspektroskopie.

Hupke, Robert

• Investigations on Loudspeaker-based Auralization of Immersively Connected Rooms
  H. Piper, M. Nophut, R. Hupke, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

The research project ”LIPS - Live Interactive PMSE Services” aims at enabling tele-conferencing and distributed music performances in a most natural and immersive way. To provide a most plausible acoustic environment for the distributed interacting participants the Institut für Kommunikationstechnik (IKT) is working on Immersively Connected Rooms, where two remote rooms interact as they were coupled through a virtual window building a virtually combined larger room. In this contribution the geometric acoustic simulation tool RAVEN was used to compute the sound field in the virtually combined room. By using the spatial audio reproduction techniques Higher-Order Ambisonics (HOA) and Vector-base Amplitude Panning (VBAP) auralizations of these sound fields were generated for a listening position in the room on this side of the virtual window, where the source was located on the other side. These auralizations were then played back through a 36.4 loudspeaker setup. To evaluate how well the auralized room acoustic corresponds to the simulated acoustic environment and how the reproduction room influences the auralization, a set of room acoustic parameters was obtained from simulated and measured room impulse responses, which were then compared to each other.

• Bestimmung des Reflexionsfaktors mit einem sphärischen Mikrofonarray
  S. Lauster, R. Hupke, M. Nophut, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

Die Reflexions- und Absorptionseigenschaften der Wände eines Raumes sind wichtige Parameter für die Auralisierung von virtuellen Umgebungen. Für die Bestimmung dieser akustischen Materialparameter existiert eine Vielzahl etablierter Verfahren. Ein Ansatz ist es, die Reflexionsfaktoren auf Grundlage von Raumimpulsantworten zu schätzen, die in existierenden Räumen mit sphärischen Mikrofonarrays gemessen wurden. Durch die Analyse der räumlich-zeitlichen Struktur der ”Plane Wave Decomposition” kann dabei das Schallfeld in seiner Zusammensetzung untersucht werden. Die geschätzten Parameter können dann in eine virtuelle Umgebung übertragen werden. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Verfahren zur Schätzung des Reflexionsfaktors mit Hilfe eines sphärischen Mikrofonarrays vorgestellt. Eine automatische Detektion der Reflexionen erster Ordnung im dreidimensionalen Raum wurde implementiert, um anschließend mit Hilfe eines LCMV-Beamformers die Reflexionsfaktoren der Wände abzuschätzen. Raumimpulsantworten wurden in mehreren Räumen mit unterschiedlichen akustischen Eigenschaften gemessen, sowie durch eine numerische Simulation erzeugt. Die Ergebnisse der Schätzung aus den real durchgeführten Messungen werden mit den Ergebnissen aus der Simulation verglichen. Hierbei wird auf Einschränkungen des Verfahrens in der Signalverarbeitung eingegangen.

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

 

Jacobsen, Simon

• In-situ Amplitude-Phase Measurements with a Mobile Hearing Aid Prototype for the Mitigation of Comb Filter Effects by Manipulation of the Gain Table
  S. Jacobsen, M. Buhl and M.R. Schädler
[Abstract]

The superposition of direct and processed sound with a hearing aid can lead to comb filtering. Especially for tonal non-speech sources like, e.g., music, the spectral perception can be altered. Depending on the time delay and level differences of direct and processed sound, certain frequencies may be amplified by up to 6 dB or alternatively cancel out completely, which may also be different for individual listeners.

An in-situ psychoacoustic measurement was developed to assess the individual amplitude-phase relation at the eardrum of a listener. The method was implemented in a mobile hearing aid prototype and evaluated with ten listeners with normal hearing. The task consisted in finding the amplitude-phase combination which results in the cancellation of the direct sound.

Unexpectedly, the measured values showed high conformity across listeners, which indicates that a universal mitigation scheme might be feasible. Based on this data, a manipulation of the gain table of the hearing aid prototype was proposed to mitigate the effect of the comb filter.

The mitigation approach could improve music perception for listeners or musicians with mildly impaired hearing. By aiming to preserve the natural sound, e.g., of musical instruments, it might also find application in a so-called ”smart hearing protection”.

Jäckel, Rainer

• Faszination sprechende Maschinen: Technologischer Wandel der Sprachsynthese über zwei Jahrhunderte
  L. Engeln, R. Groh, F. Gabriel, P. Birkholz, R. Jäckel, R. Hoffmann, J. Felten, R. Bergmann, J. Scharloth, L. Lüneburg, J. Krzywinski, J. Neumann and P. Plaßmeyer
[Abstract]

Über die historische akustisch-phonetische Sammlung (HAPS) der TU Dresden ist auf den historischen Sitzungen der DAGA regelmäßig berichtet worden. Im Jahre 2019 konnte ihr 20. Gründungsjubiläum begangen werden. Nach einer Generalsanierung des Gebäudes wird sie in einer weitgehend neu gestalteten Ausstellung präsentiert. Im gleichen Jahr konnte das BMBF-Projekt mit dem in der Überschrift angegebenen Thema (Kurztitel ”Sprechmaschine”) abgeschlossen werden, über das in diesem Beitrag berichtet wird. In einem Verbund aus sechs Einrichtungen der TU Dresden und dem Mathematisch-Physikalischen Salon der Staatlichen Kunstsammlungen Dresden wurde nicht nur an der weiteren Erschließung der Sammlung gearbeitet, sondern es wurde anhand des konkreten Beispiels der Frage nachgegangen, auf welche Weise historische Universitätssammlungen Beiträge für die aktuelle Forschung und Lehre leisten können. Dabei wurde neben einer multi-kontextuellen virtuellen Ausstellung zur Entwicklung der Sprachsynthese im Verlauf von mehr als zwei Jahrhunderten auch ein moderner artikulatorischer Sprechapparat als Forschungsplattform erforscht und entwickelt.

Jäcker-Cüppers, Michael

• Bewertung der WHO Environmental Noise Guidelines aus Sicht des Arbeitsrings Lärm der Deutschen Gesellschaft für Akustik (ALD)
  M. Jäcker-Cüppers
[Abstract]

Die WHO Environmental Noise Guidelines der WHO Europa von 2018 sind ein wichtiger Schritt in der Entwicklung von methodisch streng abgesicherten Empfehlungen für Schutzziele beim Umgebungslärm. Die Empfehlungen bestätigen einerseits einige vom Immissionsschutz schon länger propagierte Schutzziele, andererseits formulieren sie strengere Zielwerte (z. B. für den Fluglärm und für den Schutz vor Herz-Kreislauf-Erkrankungen in Folge des Straßenverkehrs). Es wird dargestellt, wie die WHO Environmental Noise Guidelines für die aktuelle deutsche Lärmschutzpolitik zu nutzen und wie sie weiterzuentwickeln sind.

Jahnke, Alexander

• Akustische Verfahren zur Ermittlung der Dichtheit an Gebäuden
  N. Bader, P. Holstein, H.-J. Münch, S. Moeck, D. Döbler and A. Jahnke
[Abstract]

Die bauliche Dichtheit von Fenstern, Türen, Dachbereichen, Luken, Kabeldurchführungen u. ä. kann mit akustischen Verfahren geprüft werden. Die Prüfbarkeit hängt dabei vom Verhältnis der konstruktiven Gegebenheiten und der Schallfeldeigenschaften ab. In vielen praktischen Anwendungen müssen geschlossene Volumina für die Dichtheitsprüfung vorliegen, um den erforderlichen Überdruck für die Prüfung entsprechender Räume, Gehäuse oder geschlossener Bauteile zu gewährleisten. Bei der im Beitrag dargestellten akustischen Methode ist dies nicht notwendig. Die zu prüfenden Flächen werden beschallt. Je nach Prüfsituation werden dabei verschiedene Wellenlängen und unterschiedlich komplexe Technik eingesetzt. Im Beitrag werden etablierte Ultraschallverfahren und die Anwendungsmöglichkeiten von akustischen Kameras verglichen. Demonstriert wird dies an einem denkmalgeschützten Gebäude im Kontext der Vermeidung von Wärmeverlusten.

Jaron, Robert

• Einfluss der Schaufelzahlpaarung auf den Rotor-Stator-Interaktionslärm unter Berücksichtigung einer Lärmbewertungsmethode
  S. Schade, R. Jaron and S. Guérin
[Abstract]

Die Arbeit ist motiviert durch die Forschung an leisen, ummantelten Fanstufen für hybrid-elektrisch betriebene Kleinflugzeuge, bei denen der Fanlärm die dominante Lärmquelle darstellt. Im Rahmen einer ”design-to-noise” Auslegung einer Fanstufe werden in der akustischen Vorentwicklung Parameterstudien, unter anderem zum Einfluss der Schaufelzahlpaarung auf die Schallleistungspegel des tonalen Interaktionslärms, durchgeführt. Ziel der Studien ist das Identifizieren akustisch günstiger Bereiche im Designraum. Lärmarme Schaufelzahlpaarungen sollen ermittelt werden. Der tonale Interaktionslärm wird mit einem Verfahren berechnet, bei dem die Geometrie und Strömung, basierend auf einem Mittelschnittansatz, semi-analytisch modelliert und die Akustik rein analytisch berechnet wird. Bisher werden zur Bewertung die Schallleistungspegel innerhalb des Strömungskanals herangezogen. Das langfristige Ziel ist, die für die Zertifizierung relevante Vorhersage des Lärmteppichs am Boden zu ermöglichen. In einem ersten Schritt werden die atmosphärische Dämpfung und eine für die Zertifizierung übliche Lärmbewertungsmethode berücksichtigt. Beides hat eine frequenzabhängige Gewichtung der Pegel zur Folge. Diese Art der Bewertung ist insbesondere relevant für die Auswahl akustisch günstiger Schaufelzahlpaarungen, da eine Variation der Anzahl der Rotorschaufeln die Blattfolgefrequenz des Rotors verschiebt. Dadurch könnte der Bereich der geringsten Schallemission zu anderen Schaufelzahlpaarungen verlagert werden.

Jaruszewska, Karolina

• Creating online course materials for a teaching platform in the field of acoustics
  L. Aspöck, K. Jaruszewska, M. Melon and M. Vorländer
[Abstract]

With the goal of educational materials being available and accessible for everyone, adequate online course materials need to be prepared. For the field of acoustics, the ACOUCOU online platform (http://acoucou.org) was created in order to develop and offer free courses and materials using innovative teaching methods applying new technologies such as interactive visualizations, videos and VR contents. The materials are intended either directly for students and professionals who want to extend their knowledge in one of the many sub-disciplines or for teachers who can use the offered materials as blended-learning elements complementing traditional course material. In a recently started project called Acoustics Knowledge Alliance, which is funded by the Erasmus+ program of the European Union, an international consortium prepares and evaluates contents for five new courses on various topics of acoustics. The consortium of this project consists of four universities, four companies and many associate partners. After preparing, reviewing and testing of all materials, the courses are finally added to the ACOUCOU platform. This poster presents the consortium as well as the course concept and the specific course contents.

Jenderka, Klaus-V.

• Approaching Higher Frequencies - Quantitative Evaluation of Air- Coupled UT Transducers
  M. Kiel, R. Steinhausen, S. Scheunemann and K.-V. Jenderka
[Abstract]

In air-coupled ultrasonic testing the signal quality depends strongly on the performance of the transducers but their characterisation is still a challenge. There are strong limitations of the measurement equipment. Not only microphones but also well-defined sound sources in the necessary frequency range above 100 kHz are not yet available. Additionally, absolute values of the sound pressure are hardly evaluable with electromechanical transducers. In this paper the application of optical methods for the characterisation of air-borne ultrasound transmitters is discussed. Results of sound field measurements using an optical microphone (Xarion) and a scanning laser vibrometer (Polytec) are presented. Both methods base on the relation between air density and the corresponding light velocity. Therefore, an optical detection of air-pressure variations and the visualisation of the sound wave is possible. Although the spatial resolution of the optical microphone is in the millimetre range it requires additional mechanical scan equipment. In contrast, the vibrometer provides internal scanning. Thus, less mechanical components are required but the signal is proportional to the integrated pressure over the actual measurement axis. However, the results can be compared to each other by recalculation the data. The adaption for the qualitative and quantitative characterisation of ultrasound transmitters is discussed.

Jokisch, Oliver

• Speech Communication at the Presence of Unmanned Aerial Vehicles
  O. Jokisch, E. Lösch and I. Siegert
[Abstract]

Unmanned aerial vehicles (UAVs, aerial drones) find their way into different emerging application areas such as surveillance (disaster management or public safety), but also logistic tasks (urgent delivery of small goods) or collaborative robotic tasks (precision farming), mostly relying on image processing, although sound is an important source of information. In general, sound processing and, in particular, speech communication or speech signal processing at the presence of UAVs are challenging due to rotor and other maneuver-related noise components. Signal analysis has to consider various sound sources or moving room- acoustical settings, and the desired signals have to be separated from flight and wind noises. We compiled a speech database combined with typical drone sounds (recorded during real flight maneuvers) and conducted objective speech quality measurements (simulating human perception) but also some speech recognition experiments with a state-of-the-art recognizer. In a next research step, we analyzed speech and sound improvements utilizing post-processing and optimized microphone constellations, including a portable 8-micro array. Another problem approach, focusing on the construction of ëlow-noise’ drones, is discussed afterwards. Our contribution describes different acoustic scenarios and drone characteristics, potential methods to overcome the mentioned obstacles and our recent measurement results, followed by some conclusions.

Jonkeren, Mirco

• Modellierung der Schallabstrahlung des Turmes einer Windenergieanlage
  M. Jonkeren, J. Hörmeyer, T. Bohne and R. Rolfes
[Abstract]

Durch den fortschreitenden Ausbau der Windenergie an Land rücken potenzielle Standorte für Windenergieanlagen zunehmend in die Nähe urbaner Gebiete. Die Folge ist eine steigende Schallemission in den menschlichen Wohnraum, was zu zunehmenden Debatten über die Akzeptanz der Bevölkerung gegenüber der Windenergie an Land führt. Die Schallabstrahlung einer Windenergieanlage kann im Entwurfsstadium mit Hilfe eines numerischen Simulationsmodells abgeschätzt werden. Aufgrund der Komplexität ist eine Zerlegung in Teilmodelle unvermeidlich, welche schließlich zu einem Gesamtmodell zusammengefügt werden. Dieses wird im Rahmen des Verbundprojektes ”WEA-Akzeptanz - Von der Schallquelle zur psychoakustischen Bewertung” entwickelt und verknüpft unter realistischen atmosphärischen Bedingungen die physikalische Schallentstehung, -abstrahlung und -ausbreitung mit der psychoakustischen Bewertung am Immissionsort. Das Ziel des vorliegenden Beitrages besteht darin, die Körperschallabstrahlung des Turmes einer Windenergieanlage zu simulieren. Dies stellt die Schnittstelle zwischen strukturdynamischer Simulation und einem Modell zur Berechnung der Schallausbreitung im Fernfeld unter meteorologischen Einflüssen dar. Mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) wird ein Modell zur Berechnung der Körperschallabstrahlung einer realen Turmgeometrie erstellt. Dessen Schwingungen werden mittels eines strukturdynamischen Simulationsmodells gesondert berechnet. Es kann gezeigt werden, dass die vorgegebenen Turmschwingungen als Randbedingung in das FE-Modell importiert und die resultierende Körperschallabstrahlung unter Freifeldbedingungen mithilfe des erarbeiteten FE-Modells berechnet werden kann.

Joost, Holger

• Detektionsschwellen von Infraschall-Tonkomplexen
  B. Friedrich, H. Joost, T. Fedtke and J. Verhey
[Abstract]

Aufgrund einer stetig zunehmenden Anzahl an Infraschallquellen in unserer Umgebung stellt die Infraschall-Exposition ein immer wichtiger werdendes gesellschaftliches Problem dar. Obwohl Infraschall-Frequenzen außerhalb des klassischen Hörfrequenzbereiches liegen, berichten mehrere Veröffentlichungen über eine Hörwahrnehmung bis hinunter zu 2 Hz. Die zugrundeliegenden Messungen werden üblicherweise mit monofrequenten Stimuli (Reintönen) durchgeführt und lassen keine direkten Rückschlüsse darauf zu, wie sich die Wahrnehmung ändert, wenn mehr als eine Infraschall- Frequenzkomponente vorhanden ist. In der vorliegenden Studie sind wir dieser Frage nachgegangen, indem Detektionsschwellen von Infraschall-Stimuli mit ein, zwei oder drei Sinuskomponenten gemessen wurden. Die Darbietung erfolgte mittels eines kompakten und verzerrungsarmen Infraschall- Reproduktionssystems. Die Pegel der Komponenten im Tonkomplex wurden so gewählt, dass alle Komponenten den gleichen Pegel relativ zu ihrer Ruhehörschwelle hatten. Im Mittel über alle am Experiment teilnehmenden normalhörenden Versuchsperson war der Pegel an der Schwelle für jede Komponente eines Infraschall-Zweitonkomplexes um 3 dB niedriger als der Pegel an der Schwelle dieser Komponente. Dieses Ergebnis steht im Einklang mit der Hypothese einer (perzeptiv gewichteten) Intensitätsintegration des Gehörs. Die Ergebnisse für den Dreitonkomplex deuten jedoch darauf hin, dass diese Integration nur sehr begrenzt möglich ist.

Joshi, Pankaj

• Correlation of transmission loss of simple representative sidewall to full scale fuselage demonstrator
  P. Joshi, F. Bootsveld, P. Cordes, P. Naujoks and K. Kochan
[Abstract]

Recent developments in advanced material technology such as acoustic metamaterials seem to have potential to replace the traditional glass wool technology for thermal and acoustic insulation in aerospace vehicles. However, due to inherent challenges to derive material properties of metamaterials, small scale measurements to predict vibroacoustic response of material sample are favorable and cost effective. This paper discusses such small scale vibroacoustic measurements to predict transmission loss using p-u probe. A test bench to represent the double wall cavity as seen in a typical aircraft is developed and sound transmission tests are performed using p-u probe inhouse and a p-p probe at acoustic lab of Hamburg University of Applied Sciences. A measurement methodology is being developed to first corelate p-u measurement in alpha chamber and p-p measurement in a full-scale test facility. Subsequently, the goal of this work is to develop correlation between simple transmission loss (or insertion loss) test using p-u probe to full scale A320 fuselage located in acoustic flight lab of ZAL. Furthermore, numerical simulation using finite element method in Actran will be performed to complement the efforts to develop the correlation methodology between small scale and large-scale measurements.

Juhre, Daniel

• Untersuchung des Einflusses von Randbedingungen auf die Vergleichbarkeit von numerischer und experimenteller Modalanalyse
  F. Duvigneau, F. Hähnlein, C. Daniel, P. Schrader, E. Woschke and D. Juhre
[Abstract]

Im Rahmen der Bewertung von Simulationsmodellen kommt der Validierung der dynamischen Systemeigenschaften mittels experimenteller Modalanalyse eine sehr große Bedeutung zu. Zentraler Punkt ist dabei der Abgleich der Eigenfrequenzen und der Eigenformen. Im Gegensatz dazu gestaltet sich eine zuverlässige Bestimmung der Dämpfung meist schwierig. Diese wird signifikant durch die Randbedingungen beeinflusst, die diesbezüglich häufig nur unzureichend charakterisiert sind. Im Rahmen dieses Beitrags wird der Einfluss unterschiedlicher Randbedingungen hinsichtlich der Vergleichbarkeit von numerischer und experimenteller Modalanalyse untersucht. Dafür werden verschiedene Randbedingungen, die aus mechanischer Modellsicht identisch sind, bezüglich der resultierenden Messergebnisse verglichen und hinsichtlich ihrer Eignung für Validierungszwecke bewertet. Als Probekörper dienen eine Rechteckplatte und eine Ölwanne aus Aluminiumguss. Letztere wird auch bezüglich realistischer Montagebedingungen an einem Zylinderkurbelgehäuse untersucht. Für die experimentelle Modalanalyse wird ein Laser-Scanning-Doppler-Vibrometer verwendet. Die numerischen Analysen werden mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) durchgeführt. Es werden mögliche Fehlerquellen und weitere Einflussfaktoren auf das Ergebnis der experimentellen Modalanalyse sowie das Potential einer beliebigen Umlenkung diskutiert. Diese hat das Ziel, optisch nicht direkt zugängliche Oberflächenbereiche mit dem Laserstrahl zu erreichen und erfolgreich vermessen zu können.

• Design of test specimen for wind turbines to evaluate passive vibration reduction concepts based on granular materials
  B.B. Prasad, F. Duvigneau, D. Juhre and E. Woschke
[Abstract]

Mit zunehmendem Fokus auf CO2-neutrale Energieerzeugung bieten Windkraftanlagen eine effektive Möglichkeit, emissionsfrei Strom zu produzieren. Die Schallemissionen stellen eines der Haupthindernisse für den weiteren Ausbau von Onshore-Windenergieanlagen dar. Eine mögliche Quelle stellt der Generator dar, weil sich Vibrationen aus dem Generator über die Generatorstruktur in die gesamte Windenergieanlage ausbreiten können und schließlich als Schall abgestrahlt werden. Im vorliegenden Beitrag wird ein Konzept zur passiven Schwingungsdämpfung vorgestellt, das im Wesentlichen die hohe innere Reibung granularer Medien als Dissipationsquelle ausnutzt. Zur Demonstration werden unterschiedliche granulare Materialien untersucht. Die hohe Wirksamkeit der granularen Medien wird experimentell mit Hilfe von Schwingungsmessungen der abstrahlenden Oberflächen nachgewiesen. Für die experimentelle Schwingungsanalyse der partikelgefüllten sowie der ungefüllten Probekörper wird ein Laser-Scanning-Doppler-Vibrometer verwendet. Die Entwicklung der dazu erforderlichen Probekörper wird durch Simulationen auf Basis der Finite-Elemente-Methode unterstützt, um unterschiedliche Designvarianten vorab bewerten zu können. Ziel ist es, Probekörper für den Laborbetrieb zu entwerfen, die eine reale Windenergieanlage bzw. deren Komponenten in ihren wesentlichen vibroakustischen Eigenschaften möglichst gut widerspiegeln. Mit Hilfe dieser Probekörper soll im weiteren Projektverlauf ein Vergleich der berechneten und gemessenen Oberflächenschwingungen mit und ohne Füllung durchgeführt werden. Das schlussendliche Ziel ist es, die Konzepte auf reale Windenergieanlagen zu übertragen und hinsichtlich einer möglichen Industrialisierbarkeit zu bewerten.

Juretzek, Carina

• Monitoring and assessment in regard of technical sound mitigation developments – A perspective from MarinEARS
  C. Juretzek, B. Schmidt and M. Boethling
[Abstract]

Environmental impact assessments in the framework of approval procedures of the Federal Maritime and Hydrographic Agency (BSH) in the German Exclusive Economic Zone (EEZ) anticipate harm to the marine environment due to intensive impulsive noise emissions, as those produced by pile driving during OWP construction. To date 19 OWPs permitted by the BSH in the EEZ are operational, another 6 are under construction.

Since 2011, the implementation of technical noise mitigation measures has been a standard requirement for offshore construction projects permitted by the BSH. Importantly, the application and efficacy of technical mitigation measures is being monitored for each pile driving event.

MarinEARS (Marine Explorer and Registry of Sound), a comprehensive expert information system on underwater noise was established in 2016 at BSH. It provides the backbone of the national noise registry, which BSH has been operating since then in the framework of the Marine Strategy Framework Directive (MSFD) implementation.

On the basis of the broad knowledge base of MarinEARS, we share lessons learned from multiple years of monitoring data and experience with the application of sound mitigation measures. We highlight which significant reduction of sound input is achievable, under the premise that technical sound mitigation concepts are applied successfully.

Jurgelucks, Benjamin

• Solving piezoelectric inverse problems using Algorithmic Differentiation
  N. Feldmann, V. Schulze, B. Jurgelucks and B. Henning
[Abstract]

Die Bestimmung piezoelektrischer Materialparameter kann mathematisch als ein inverses Problem formuliert werden. Seine Lösung basiert auf einer Optimierung der Eingangsparameter eines physikalischen Modells, welches die durchgeführten Messungen im Sinne einer Kostenfunktion möglichst gut abbilden soll. Als Messgröße wird die elektrische Impedanz einer piezokeramischen Scheibe genutzt. Bei dem hier beschriebenen Problem finden Ableitungsinformationen an unterschiedlichen Stellen Beachtung. Zum einen wird eine angepasste Elektrodenstruktur genutzt, um die Sensitivität der Messgröße zu steigern. Zum anderen benutzen die verwendeten lokalen Optimierungsalgorithmen zur Prädiktion des nächsten Optimierungsschrittes Ableitungsinformationen der Kostenfunktion nach den zu optimierenden Materialparametern. Häufig wird in diesen Fällen auf die Approximation der Ableitung durch Finite Differenzen zurückgegriffen, was zu numerischen Fehlern führen kann. Alternativ kann zur Ableitungsbestimmung mit Rechnergenauigkeit Algorithmisches Differenzieren zum Einsatz kommen. Exemplarisch sollen beide Verfahren am Beispiel der Charakterisierung von Piezokeramiken untersucht werden. Dabei ergeben sich unterschiedliche Vor- und Nachteile, je nachdem ob die Ableitung zur Sensitivitätssteigerung oder zur Parameteroptimierung genutzt werden.

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

 

Kaltbeitzel, Bernd

• Bestimmung der Körperschallleistung und Prognoseberechnung von Installationsgeräuschen anhand von Daten aus Luftschallmessungen in einem Musterbau
  S. Öhler, L. Weber and B. Kaltbeitzel
[Abstract]

Die Schallübertragung durch Sanitärinstallationen in Bauten lässt sich nach EN 12354-5 berechnen, wobei die Norm nur einen allgemeinen Rahmen aufspannt, der durch weitere Modelle (z.B. Schalldämmung und Abstrahlgrad der Bauteile in Abhängigkeit der Frequenz) ergänzt werden muss. Als Eingangsgröße benötigt man die charakteristische Körperschallleistung der Quelle, die in-situ (z.B. in einem Musterbauprüfstand) durch Anwendung des im normativen Anhang C der EN 15657 beschriebenen ”Verfahrens des Schallleistungsersatzes (Power substitution method)” messtechnisch bestimmt werden kann. Bislang sind jedoch nur wenige Daten verfügbar, so dass das Berechnungsverfahren nach EN 12354-5 noch keinen Eingang in die Praxis gefunden hat. Anstatt durch eine rechnerische Prognose erfolgt der Schallschutznachweis bei Sanitärinstallationen derzeit überwiegend durch Messungen in bauakustischen Installationsprüfständen. Gemessen wird hierbei der durch die geprüfte Installation im Empfangsraum hervorgerufene Luftschallpegel. Da der Installationsprüfstand im Fraunhofer-Institut für Bauphysik äußerst genaue und reproduzierbare akustische Messungen ermöglicht, liegt es nahe, den gemessenen Luftschallpegel zu nutzen, um daraus - in Anlehnung an das Verfahren des Schallleistungsersatzes in EN 15657 - die Körperschallleistung der geprüften Installation zu bestimmen. In dem Beitrag wird die Anwendbarkeit des entwickelten Verfahrens zur Bestimmung der KS-Leistung von realen Sanitärobjekten (Duschwannen) diskutiert. Weiter werden die Messwerte aus der Musterbauprüfung mit Ergebnissen von Prognoseberechnungen nach EN 12354-5 verglichen.

Kaltenbacher, Barbara

• Inverse scheme for sound localization
  J. Nowak, S. Gombots, M. Kaltenbacher and B. Kaltenbacher
[Abstract]

Methods that are using microphone arrays for acoustic source localization have become well known as ”acoustic beamforming” and are used e.g. for noise reduction tasks. Although improvements to the standard beamforming method (like CLEAN-SC, DAMAS, Orthogonal Beamforming etc.) have been developed, drawbacks in beamforming are that no phase information of the acoustic sources can be recovered, applicability in the low frequency range is limited and that the assumed free field radiation is not realistic in most practical cases. The method presented in this talk uses a different approach for acoustic source localization. The underlying acoustic PDE is solved by use of the Finite Element Method considering the actual boundary conditions present in the measurement setup. Then the inverse problem of matching the measured acoustic pressure to the simulated pressure at the microphone positions is solved in order to identify the source locations with corresponding amplitudes and phases. Thereby, we either assume monopole sources in the volume or we identify the particle velocity on the surface.

Kaltenbacher, Manfred

• A New Method of Digital Sound Reconstruction
  D. Mayrhofer and M. Kaltenbacher
[Abstract]

Classical Digital Sound Reconstruction (DSR) has been shown to be able to reproduce audio signals with the help of superimposed sound pulses. Still, this method has never been proven to be useful considering commercial applications. We start with the underlying idea of DSR and propose a new method - Advanced Digital Sound Reconstruction (ADSR) - which paves the way for a sound generation principle most effective in the lower frequency range. Using a redirection mechanism as an addition to classical DSR it is possible to achieve a completely flat frequency response regarding the sound pressure in a channel. This redirection unit uses shutter gates in order to separate positive and negative sound pulses letting only those pass, which contribute positively to the desired reconstruction of the audio signal. Compared to the well- known linear scaling of the sound pressure with the frequency, this concept offers exceptional performance for the low- to mid-frequency range - in the region where classical excitation schemes tend to struggle. Starting with the basic concept a concise framework of this method will be presented. This includes analytical investigations as well as numerical and experimental verification.

• Inverse scheme for sound localization
  J. Nowak, S. Gombots, M. Kaltenbacher and B. Kaltenbacher
[Abstract]

Methods that are using microphone arrays for acoustic source localization have become well known as ”acoustic beamforming” and are used e.g. for noise reduction tasks. Although improvements to the standard beamforming method (like CLEAN-SC, DAMAS, Orthogonal Beamforming etc.) have been developed, drawbacks in beamforming are that no phase information of the acoustic sources can be recovered, applicability in the low frequency range is limited and that the assumed free field radiation is not realistic in most practical cases. The method presented in this talk uses a different approach for acoustic source localization. The underlying acoustic PDE is solved by use of the Finite Element Method considering the actual boundary conditions present in the measurement setup. Then the inverse problem of matching the measured acoustic pressure to the simulated pressure at the microphone positions is solved in order to identify the source locations with corresponding amplitudes and phases. Thereby, we either assume monopole sources in the volume or we identify the particle velocity on the surface.

• Revisiting Lighthill’s acoustic analogy
  M. Kaltenbacher and S. Schoder
[Abstract]

Lighthill’s analogy is an exact reformulation of the fluid dynamic equations into an inhomogeneous wave equation. Thereby, the source term not only accounts for generation of sound but also for acoustic nonlinearity, convection and refraction of sound waves by the flow, as well as attenuation due to thermal and viscous actions. In order to compute the flow induced sound, one needs Lighthill’s tensor for which the full set of compressible flow dynamics equations have to be solved. However, for low Mach number flows, the Reynolds stress tensor is the leading order term, which can be obtained by an incompressible flow computation. Furthermore, we want to note that Lighthill’s inhomogeneous wave equation with the physical correct boundary conditions can be applied to any aeroacoustic application and the second spatial derivative of Lighthill’s tensor contains all physical aeroacoustic source terms.

• The Influence of Temporal Discretization Regarding Lighthill's Source Terms of an Automotive Turbocharger Compressor
  C. Freidhager, S. Schoder and M. Kaltenbacher
[Abstract]

Due to improvements regarding electric engine injection, the noise generated by a combustion engine has been significantly decreased over the last years. Consequently, a major remaining noise source is the turbocharger. A direct numerical simulation resolving both the vortical flow structures and the propagating acoustic waves is computational too demanding. Therefore, a hybrid aeroacoustics method, considering Lightill’s analogy, is applied for coupling the flow and the acoustic field. In doing so, the compressible flow simulation is restricted to the relevant domain of the flow, where Lighthill’s source terms are computed and then propagated by the wave equation to the whole acoustic domain. Thereby, the influence of all three parts of Lighthill’s tensor are investigated: (1) the Reynolds stress term, (2) the excess term and the (3) viscosity term. The investigation will be performed both in time and frequency domain, and in addition their propagation via the wave equation will be analyzed.

• Optimierte Schallreduktion in Axialventilatorsystemen durch mikroperforierte Absorber
  F. Czwielong, S. Floss, M. Kaltenbacher and S. Becker
[Abstract]

Axialventilatoren werden in einer großen Anzahl von Systemen für die Bereitstellung eines hohen Volumenstroms verwendet. So kommen diese Turbomaschinen beispielsweise in der Kühlungs- und Klimatisierungstechnik zum Einsatz. Da sich diese Anlagen oftmals in der Nähe von Personen befinden, werden vor allem die akustischen Emissionen mit einzuhaltenden Grenzwerten belegt. Dies soll vermeiden, dass umgebende Menschen von zu hohen Geräuschkulissen belästigt oder gestört werden. Neben den Schallreduktionsmaßnahmen am Axialventilator, wie zum Beispiel Ventilatorsichelung oder Schaufelblattmodifikationen, können Belüftungsanlagen auch mit passiven Schallabsorbern ausgestattet werden, welche zu einer Verringerung des emittierten Schalldruckpegels führen. Eine solche Maßnahme ist die Verwendung von mikroperforierten Absorbern, welche in das Rohrsystem des Ventilators intrigiert werden. In diesem Anwendungsfall werden die Absorber von dem Fördermedium direkt überströmt. Die Funktionsweise solcher überströmten Absorber in direkter Nähe zu den Ventilatorschaufeln ist noch nicht verstanden und wurde bislang nur geringfügig untersucht. Im Zuge dieser experimentellen Studie wurde die Schallreduktion von kommerziell erwerblichen mikroperforierten Absorber auf den Anwendungsfall von Axialventilatoren optimiert. Dabei wurden verschiedene Parameter wie axiale Position der Absorber, Art des Rückvolumens und Unterteilung des Rückvolumens berücksichtigt. Zudem war eine Variation der Zuströmbedingungen zum Axialventilator Teil der Untersuchungen.

• Acoustical Characterization of different Micro-perforated Absorbers in Confined Spaces under Moderate Mach Number Flow Condition
  S. Floss, A. Mutschlechner and M. Kaltenbacher
[Abstract]

The application of micro-perforated absorbers (MPA) under flow conditions offers the possibility to use them as flow influencing structures, e.g. as guiding vanes, in baffles and as covering for cavities, in a wave guiding HVAC channel. In that case the sound absorbing effect results in the combination of MPP and the channel structure, as the extended back volume. The acoustical behavior can be simulated by using an equivalent fluid model in combination with Finite Elements . However, the effects of different micro-perforated plates and absorber structures on the flow field (static pressure loss) and vice versa can be investigated experimentally (acoustical two-port theory). The used open loop test bench can provide mean flow up to Ma = 0.2 in two directions. To address the distinction between aerodynamic and sound pressure fluctuations, special precautions must be taken. The microphones can either be recessed and covered by a protective screen or one uses correlation techniques. The test bench also allows to compare the two sources method with the usage of two different end pieces. Various MPA structures are under investigation as well as the influence of the flow field on the measurement microphones and how this influence can be further reduced.

Kasess, Christian H.

• Beurteilung der Wahrnehmung der Schallemission von Wärmepumpen
  C.H. Kasess, C. Reichl, H. Waubke and P. Majdak
[Abstract]

Wärmepumpen sind eine vielfältig einsetzbare Technologie zur Raumwärmebereitstellung, Warmwasserbereitung und Kühlung von Gebäuden. Aufgrund ihres großen Potenzials, einen substanziellen Beitrag zum Umbau des Energiesystems zu leisten gewinnen sie stetig an Bedeutung. Das Hauptaugenmerk liegt bei Wärmepumpen naturgemäß auf der Energieeffizienz des Gerätes. Durch den zunehmenden Einsatz von Wärmepumpen spielen allerdings die von ihnen produzierten Geräusche eine immer größere Rolle. Die Anwendung lärmmindernder Maßnahmen welche sich möglichst wenig auf die Effizienz auswirken sollten ist daher ein wichtiges Forschungsthema. Wie solche Maßnahmen akustisch zu beurteilen sind ist wie auch bei anderen Arten von Umgebungslärm eine wichtige Forschungsfrage. Ziel der vorliegenden Untersuchung war es, Geräusche von Wärmepumpen richtungsabhängig und unter Anwendung verschiedener, potentiell lärmmindernder, Maßnahmen psychoakustisch zu evaluieren. Untersucht wurden stationäre Geräusche 4 unterschiedlicher Wärmepumpenvarianten welche in einer schallabsorbierend ausgekleideten Klimakammer aufgenommen wurden. Der Richtungseffekt wurde untersucht, indem Aufnahmen der Geräusche an den vier Seiten der Wärmepumpe durchgeführt wurden. 20 Probanden beurteilten die Lästigkeit der verschiedenen Geräusche in einem Hörtest. Es zeigten sich Richtungseffekte welche aber von der jeweilig installierten Variante abhängig waren. Die Unterschiede in den Lästigkeitsurteilen lassen sich sehr gut durch A-Pegel und Lautstärkepegel erklären. Die zusätzliche Verwendung der psychoakustischen Schärfe und auch Rauhigkeit tragen zur besseren Erklärung bei.

Kettler, Frank

• Overall End-to-End Conversation Quality in Complex Scenarios
  S. Bleiholder, N. Rohrer and F. Kettler
[Abstract]

Conversational quality may be diversely disturbed, e.g. by distorted speech sound, audible echo, sluggish interaction due to long delay, insufficient double talk capability and more. The complexity arises from the perceptual weighting of these single disturbances in the conversation context, the combination of multiple disturbances and the mutual influence of disturbances from the phones used on both ends. Thus, the determination of overall end-to-end communication quality is a very complex and challenging task, both, for test subjects in auditory conversational tests, and -even more- for instrumental models. A conversational test was conducted using commercial wireless phones on both ends, which have been specifically manipulated in order to cover a wide range of possible impairments. The results reflect overall end-to-end quality for single disturbances on one side, on both sides, multiple disturbances and also the mutual influence and interaction between the phones. The results of this study are discussed in this contribution and future work is outlined.

Keuchel, Sören

• Patch-Ansatz für akustische isogeometrische Analysen mit der Boundary-Elemente-Methode
  K.M. Beiroth, S. Keuchel and O. Von Estorff
[Abstract]

Die Genauigkeit der Boundary-Elemente-Methode (BEM) hängt unter anderem von der Beschreibung der Geometrie ab. In der klassischen BEM wird das CAD-Modell durch Elemente auf Basis von Lagrange-Polynomen approximiert, wodurch sich geometrische Ungenauigkeiten ergeben. Bei einer isogeometrischen Analyse (IGA) können CAD-Geometrien direkt als Basis für die numerischen Berechnungen verwendet werden. Dadurch entfällt der Geometriefehler und der Vernetzungsprozess wird beschleunigt. Außerdem können mögliche Designänderungen des CAD-Modells direkt für das Berechnungsmodell übernommen werden. Die der Geometriebeschreibung zugrundeliegenden Nicht-Uniformen Rationalen B-Splines (NURBS) ermöglichen die exakte Darstellung der Geometrie und werden bei der IGA auch zur Approximation der Randwerte verwendet. Die NURBS sind auf einer den Elementen übergeordneten Struktur definiert, die als Patches bezeichnet werden.

Für eine erleichterte Integration der IGA in bestehende Programmstrukturen wird häufig die Bezier-Extraktion genutzt, um elementweise identische Ansatzfunktionen zu erzeugen. Im Gegensatz dazu können die Ansatzfunktionen für den Patch-Ansatz elementweise unterschiedlich verlaufen und über mehrere Elemente definiert sein. Dadurch ergibt sich der Vorteil einer geringeren Anzahl an Freiheitsgraden bei gleichzeitig höherer Stetigkeit der Basisfunktionen. Außerdem werden durch den Patch-Ansatz vielversprechende neue Verfeinerungsstrategien ermöglicht. Im vorliegenden Beitrag wird ein neu entwickelter Patch-Ansatz vorgestellt und anhand von akustischen Anwendungsbeispielen verifiziert.

Kiel, Mario

• Approaching Higher Frequencies - Quantitative Evaluation of Air- Coupled UT Transducers
  M. Kiel, R. Steinhausen, S. Scheunemann and K.-V. Jenderka
[Abstract]

In air-coupled ultrasonic testing the signal quality depends strongly on the performance of the transducers but their characterisation is still a challenge. There are strong limitations of the measurement equipment. Not only microphones but also well-defined sound sources in the necessary frequency range above 100 kHz are not yet available. Additionally, absolute values of the sound pressure are hardly evaluable with electromechanical transducers. In this paper the application of optical methods for the characterisation of air-borne ultrasound transmitters is discussed. Results of sound field measurements using an optical microphone (Xarion) and a scanning laser vibrometer (Polytec) are presented. Both methods base on the relation between air density and the corresponding light velocity. Therefore, an optical detection of air-pressure variations and the visualisation of the sound wave is possible. Although the spatial resolution of the optical microphone is in the millimetre range it requires additional mechanical scan equipment. In contrast, the vibrometer provides internal scanning. Thus, less mechanical components are required but the signal is proportional to the integrated pressure over the actual measurement axis. However, the results can be compared to each other by recalculation the data. The adaption for the qualitative and quantitative characterisation of ultrasound transmitters is discussed.

Kies, Verena

• Hörstrom Segregation von Vokalen basierend auf konkurrierenden F0 und Timbre Merkmalen
  V. Kies, M. David and S. Van De Par
[Abstract]

Pitch has been shown to be a key parameter for stream segregation of speech sounds. In a task promoting integration, it has been shown that F0 differences contribute to obligatory stream segregation of vowels. Besides, spectral differences are known to influence stream segregation of frozen noise bursts. The present study assessed stream segregation of naturally uttered vowels when both pitch and spectral differences associated with timbre vary. Sequences of vowels were combined in interleaved sequences that alternated in F0 and timbre. In three tasks, the listeners were asked to report the order of the vowels. At first, no special instruction was given. Then, the listeners’ perception was biased towards segregation based on F0 or based on timbre. Two speakers were used to assess the timbre differences and 7 DF0s were tested. In all the tasks, F0-based segregation increased as the DF0 increased. More interestingly, the timbre-based segregation decreased as DF0 increased. This result indicated that at low DF0, the segregation based on timbre prevailed over the segregation based on F0. At high DF0, F0-segregation prevailed and timbre cues were progressively suppressed. The crossing point, where F0 and timbre differences equally influence the segregation, varied based on the task.

Kitanovic, Jelena

• Vergleich unterschiedlicher Ton-Wiedergabesysteme von Virtual Reality-Brillen
  J. Kitanovic, D. Leckschat and C. Epe
[Abstract]

Während die visuelle Qualität bei VR-Anwendungen in den letzten Jahren kontinuierlich gestiegen ist, wurde der Ton und dessen Wiedergabe als zweitrangig behandelt. Bei den meisten Head-Mounted-Displays sind Kopfhörer oder Lautsprecher verbaut, die für die Wiedergabe von 3D- Audio ungeeignet sind. In diesem Beitrag geht es um die Konzeption, Vorbereitung, Durchführung und Auswertung eines Hörversuchs, bei dem der Einfluss verschiedener Kopfhörer-Typen auf die Ortung virtueller Schallquellen in einer VR- Umgebung untersucht wurde. Zum Einsatz kamen dabei extraaurale Kopfhörer, sowie herkömmliche In-Ear-Hörer und circumaurale Kopfhörer.

Klähn, Lukas

• Messtechnische Analyse von Schallmoden in Strömungen mit Umfangsinhomogenitäten
  L. Klähn, M. Behn and L. Enghardt
[Abstract]

Im Kontext neuer Flugzeugkonzepte werden alternative Positionen der Triebwerke, etwa eingelassen in den Rumpf, diskutiert. Ein in Hinsicht auf die aerodynamische Effizienz vielversprechendes Konzept sieht das Einsaugen der Rumpfgrenzschicht (Boundary Layer Ingestion - BLI) durch das Triebwerk vor, wodurch es zu einer über den Triebwerksquerschnitt, insbesondere nicht umfangssysmmetrischen, ungleichmäßigen Strömung kommt. Bisherige Studien zeigen, dass die durch die Rotor-Stator-Interaktion angeregten Schallmoden unter diesen Zuströmungsbedingungen Schallenergie in andere Modenordnungen streuen. Diese Streuung zieht die Notwendigkeit der kompakten mathematischen Beschreibung durch eine Modenbasis nach sich, deren Umfangsmoden bedingt durch die gestörte Symmetrie der Hintergrundströmung nicht mehr rein harmonisch sind und deren radiale Formfunktionen sich mathematisch nicht nur aus Besselfunktionen zusammensetzen lassen. Solch ein alternatives Modenmodell, das auf der regulären Störungsrechnung basiert, wird vorgestellt und auf die praktische Anwendbarkeit bei Schallfeldmessungen mit Mikrofonringen untersucht.

Klages, Elin

• Formoptimierung eines Impulshammers zur Schallminderung bei Offshore-Pfahlrammungen
  E. Klages, S. Lippert and O. Von Estorff
[Abstract]

Bei der Rammung von Gründungspfählen zur Errichtung von Offshore-Windturbinen wird über die Pfahlmantelfläche Unterwasserschall emittiert. Zum Schutz von Meereslebewesen sind die zulässigen Schallpegel in Deutschland sowie zahlreichen anderen Ländern per Gesetz begrenzt. Zur Einhaltung dieser Grenzwerte werden üblicherweise sekundäre Schallschutzsysteme, welche die Schallausbreitung im Wasser vermindern, eingesetzt.

Die Notwendigkeit von effektiven Schallminderungssystemen hat in den letzten Jahren, aufgrund von größeren Pfählen und damit höheren Energieeinträgen, immer weiter zugenommen. Im Kontext dieser Entwicklung wächst das Interesse an primären Schallminderungsmaßnahmen, welche die Schallentstehung an der Quelle reduzieren, als Ergänzung zu vorhandenen sekundären Maßnahmen.

Der gegenwärtige Beitrag diskutiert die Verringerung der Schallabstrahlung über ein gezieltes Design des für die Rammung verwendeten Hammers. Hier hat sich gezeigt, dass insbesondere durch eine Streckung des Rammimpulses sowie die Vermeidung von Kraftspitzen die Schallabstrahlung, bei gleicher Rammenergie, erheblich reduziert werden kann. Ein akustisch zuträgliches Design zeigt allerdings oftmals Nachteile bei der Rammbarkeit des Pfahls sowie der Lebensdauer und Fertigung des Hammers. Erste Ergebnisse einer Formoptimierung der Hammerkomponenten, welche alle diese Faktoren berücksichtigt, werden vorgestellt.

Klaus, Christian

• Einfluss verschiedener Radquerschnitte auf Rollgeräusche bei Schienenfahrzeugen
  C. Klaus, K. Stampka and E. Sarradj
[Abstract]

Rollgeräusche stellen bei mittleren Geschwindigkeiten die dominante Geräuschquelle bei Schienenfahrzeugen dar. Während bei tiefen Frequenzen der Anteil der Schiene dominant am Rollgeräusch ist, wird bei höheren Frequenzen der Radanteil wichtiger. Auf Seite des Rades wird neben der Rauheit der Lauffläche den Radialmoden des Rades der größte Einfluss auf das Rollgeräusch zugeschrieben. Daher wird das Modalverhalten mehrerer Räder untersucht. Positive Effekte werden durch den Kontaktfiltereffekt, steifere Konstruktionen und eine symmetrische Masseverteilung um die Radmittelachse erwartet. Daraus resultieren fünf Radentwürfe mit systematischen Abwandlungen der Radquerschnitte. Zur Beurteilung der Querschnittsänderungen werden die Rezeptanzen der Räder mithilfe der Finite-Elemente-Methode bestimmt. Im Anschluss wird sowohl die Lage als auch die Ausprägung der Radialmoden der unterschiedlichen Räder miteinander verglichen und es werden mögliche Auswirkungen auf das Rollgeräusch diskutiert.

Kleemann, Jens

• Der Klang alter Zweitakt-Motorräder - Teil 1
  U. Wagner, M. Domke, P. Holstein, J. Kleemann and J. Neugärtner
[Abstract]

Die DAGA wird 50 Jahre alt. Wir wollen altersmäßig nicht nachstehen und etwas noch älteres zum Klingen bringen. Die Motorräder, die uns akustisch interessiert haben und deren Klang unverwechselbar ist, sind zum Teil älter als die Autoren selbst. Der Beitrag ist nicht rein wissenschaftlich ausgelegt sondern dient auch dazu, den Klang alter Technik geeignet zu beschreiben und zu ”konservieren”. Da die Messungen im Standbetrieb durchgeführt wurden, haben wir uns auf Klangprobleme an den Auspuffanlagen von 2-Takt-Oldtimern konzentriert.

Kleinfeller, Nikolai

• Modellierung von Fügestellen zur Berechnung der Strukturintensität in dünnwandigen Maschinenstrukturen
  N. Kleinfeller, C. Adams and T. Melz
[Abstract]

Die Strukturintensität (STI) beschreibt den Energiefluss des Körperschalls innerhalb einer schwingenden Struktur. Die genaue Kenntnis von Betrag und Richtung der STI erweitert das dynamische Verständnis für eine Struktur. Die STI wird in der Regel im Postprocessing einer Finite-Elemente-Simulation (FE) aus den Schnittkräften und Geschwindigkeiten gewonnen, wenn eine dünnwandige Struktur beispielsweise mit einer Schalenmodellierung zu Grunde liegt. In der Literatur sind bis auf wenige Ausnahmen Analysen der STI für monolithische Strukturen durchgeführt worden. Im Maschinenbau sind Strukturen jedoch häufig aus mehreren einzelnen Komponenten zusammengesetzt, die über Verbindungselemente, wie beispielsweise Schrauben oder Schweißnähte, verbunden sind. In der Fachliteratur wird der Bereich der Kopplung zwischen Bauteilen als Fügestelle bezeichnet. Eine Fügestelle beeinflusst das Schwingungsverhalten einer zusammengesetzten Struktur und es ist davon auszugehen, dass die STI von den Eigenschaften einer Fügestelle abhängt. Im Rahmen dieses Beitrags werden die Ergebnisse einer numerischen Studie vorgestellt, wobei mehrere FE-Modelle für eine gefügte dünnwandige Maschinenstruktur aufgebaut werden. Für die Modellierung der Fügestellen werden aus der Literatur etablierte Modelle mit steigender Komplexität herangezogen. Anschließend erfolgt eine Berechnung der STI, wobei der Einfluss der Fügestellenmodellierung auf die STI gezielt analysiert wird. Die Ergebnisse dieser Studie bilden die Grundlage für die Auswahl eines Fügestellenmodells zur Ermittlung der STI in komplexen Maschinenstrukturen.

Kleinhenrich, Christian

• Cmet - Was Behörden wirklich dürfen
  K.-W. Hirsch, C. Kleinhenrich and F. Hammelmann
[Abstract]

Das Cmet dient in der TA Lärm bzw. DIN ISO 9613-2 dazu, die nach dem Schema der Norm ermittelten Langzeit-Mittelungspegel für Mitwind auf Langzeitmittelungspegel für alle Ausbreitungssituationen zu korrigieren. Das Cmet wird abstands- und höhenabhängig über ein winkelabhängiges C0 bestimmt. In der Regel geben die Länder das Berechnungsverfahren für das C0 vor. Sie erwarten dann vom Gutachter, dass er die verfahrensrelevanten Wetterdaten einholt, um mit diesen Angaben über das vorgegebene C0-Verfahren das Cmet für die konkrete Ausbreitungssituation zu berechnen. In diesem Beitrag wird festgestellt und begründet, dass diese Vorgehensweise nicht TA-Lärm-konform ist, weil die Länder zur Vorgabe des C0 keine Rechtsgrundlage haben. Nach DIN ISO 9613-2 ist es genau umgekehrt: Die Behörden können das Wetter vorgeben, der Normenanwender wendet sein Verfahren zur Bestimmung des C0 an. Dies stellten schon KURZE und SCHIRMACHER in einer grundsätzlichen Betrachtung zum Cmet vor mehr als 20 Jahren fest. Im vorliegenden Beitrag wird keineswegs dafür plädiert, endlich TA-Lärm-konform vorzugehen und jedem Gutachter zu überlassen, wie er aus den behördlichen Wetterangaben das C0 und das Cmet bestimmt. Es wird vielmehr vorgeschlagen, dass zuständigkeitshalber die LAI, z. B. in einem Leitfaden, bundesweit eine Vorgehensweise der C0-Bestimmung empfiehlt und damit rechtssicher die Lücke in der Norm schließt.

• Einfluss des Stapediusreflexes auf den Gehörschadenindex des AHAAH-Modells
  C. Kleinhenrich, P. Bechtel, C. Hudasch and T. Langenbucher
[Abstract]

Das vom amerikanischen Army Research Laboratory (ARL) entwickelte AHAAH-Modell (Auditory Hazard Assessment Algorithm for Humans) stellt ein Bewertungsverfahren für Impulsschall dar. Mithilfe eines elektro-akustischen Ersatznetzwerks führt es die Analyse eines Schalldruckzeitverlaufs durch und gibt eine Abschätzung des Gefährdungsrisikos für das menschliche Gehör zurück. Seit dem Jahr 2015 ist es Teil des militärischen Standard MIL-STD-1474E und wird sowohl von den US- als auch bereits von anderen Streitkräften eingesetzt. Darüber hinaus findet das AHAAH-Modell zunehmend zivile Anwendung, wie zum Beispiel bei der Risikobewertung von Gehörschäden durch Airbags.

Ein Alleinstellungsmerkmal des AHAAH-Modells ist die Integration des Stapediusreflexes als nicht-lineares Element. In der Implementierung des ARL ist eine Analyse von Schalldruckzeitverläufen nur unter der Annahme eines vorhandenen Reflexes möglich. Dieser setzt mit konstanter Verzögerung und Anstiegszeit nach Erreichen eines Schwellwerts im Eingangssignal von 134 dB ein. Verschiedene Forschungsergebnisse zeigen allerdings, dass der Mittelohrreflex in der Bevölkerung nicht so stark verbreitet ist, wie es das Modell annimmt.

Aus diesem Grund wird in diesem Beitrag der Frage nachgegangen, welche Ergebnisse das AHAAH-Modell ohne vorhandenen Stapediusreflex für ausgesuchte Signale liefert. Außerdem wird gezeigt, welchen Einfluss das zeitliche Verhalten des Reflexes auf das Analyseergebnis hat. Dazu werden sowohl der Zeitverlauf als auch das Abklingverhalten des Mittelohrreflexes modifiziert.

• Das Pfander-Kriterium im Vergleich zum Gehörgefährdungsindex des AHAAH-Modells
  C. Hudasch, P. Bechtel, K.-W. Hirsch, C. Kleinhenrich and T. Langenbucher
[Abstract]

Zur Einschätzung des Gefährdungsrisikos von Impulsschall für das menschliche Gehör stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung. Das Pfander-Kriterium ermittelt zulässige Expositionen auf der Basis von Spitzenschalldruck und Wirkzeit eines Signalverlaufs. Dagegen führt das vom amerikanischen Army Research Laborator (ARL) entwickelte AHAAH-Modell (Auditory Hazard Assessment Algorithm for Humans) eine Risikobewertung mit Hilfe eines elektro-akustischen Modells des menschlichen Gehörs durch. Es wurde im Jahr 2015 in den militärischen Standard MIL-STD-1474E integriert. Neben dem US-Militär wird das AHAAH-Modell auch von anderen Streitkräften eingesetzt sowie bei zivilen Anwendungen zur Risikobewertung von Impulsschall genutzt.

In einem Beitrag auf der DAGA 2019 konnte gezeigt werden, dass der Gehörschadenindex des AHAAH-Modells nicht mit Einzahlwerten wie der im Arbeitsschutz gebräuchlichen Spitzen- oder Energiepegeln korreliert. Vielmehr wurde dabei deutlich, dass es unter bestimmten Umständen sogar zu einer Abnahme des Gefährdungsindexes trotz zunehmender Pegel kommen kann. Diese Umkehr wurde zuletzt auch von Zagadou et al. beobachtet. Auch Pfander hat diesen Effekt 1994 auf Grundlage empirischer Untersuchungen beschrieben.

In diesem Beitrag wird der Frage nachgegangen, inwieweit eine Korrelation zwischen den Ergebnissen des AHAAH-Modells und der Bewertungsmethode nach Pfander besteht. Dazu werden praxisrelevante Signale als Eingangsgrößen verwendet.

• Variation der Parameter des AHAAH-Modells - eine Empfindlichkeitsanalyse
  T. Langenbucher, P. Bechtel, C. Hudasch and C. Kleinhenrich
[Abstract]

Das AHAAH-Modell (Auditory Hazard Assessment Algorithm for Humans) stellt ein Gehörmodell auf der Basis einer elektro-akustischen Ersatzschaltung dar. Mithilfe dieses Modells des amerikanischen Army Research Laboratory (ARL) ist es möglich, das Gefährdungsrisiko von Impulsschall auf das menschliche Gehör abzuschätzen. Seit seiner Integration in den militärischen Standard MIL-STD-1474E im Jahr 2015 kann es als Stand der Technik hinsichtlich der Bewertung von Impulsschall gesehen werden. Zudem findet es auch viele Anwendungen im zivilen Bereich wie beispielsweise bei der Entwicklung von Airbags.

Im Vergleich des Modells mit anderen Bewertungsverfahren fällt auf, dass das AHAAH-Modell mit 69 Parametern eine sehr große Zahl an Stellgrößen aufweist. Zur Ermittlung dieser Werte wurden von den Entwicklern zahlreiche Untersuchungen an Menschen und Versuchstieren, beispielsweise Katzen und Chinchilla, durchgeführt. Ebenso wurde auf damals vorliegende Forschungsergebnisse zurückgegriffen.

Jüngste Veröffentlichungen stellen die Übertragung von an Versuchstieren gewonnenen Erkenntnissen auf das menschliche Gehör in Frage. Beispielsweise wird im AHAAH-Modell für die Fläche der Fußplatte des Steigbügels bis heute der Wert für Chinchilla verwendet. Daher wird in diesem Beitrag der Frage nachgegangen, wie kritisch einzelne Parameter für das Analyseergebnis des Modells sind. Dazu werden Variationsrechnungen für verschiedene Parameter mithilfe einer eigenen Implementierung des AHAAH-Modells durchgeführt.

• In-situ-Messverfahren zur Bestimmung des Reflexionsfaktors komplexer Oberflächen
  P. Bechtel, T. Langenbucher, C. Hudasch and C. Kleinhenrich
[Abstract]

Beträge der komplexwertigen Reflexions- bzw. Absorptionskoeffizienten dienen in der Regel als Material- oder Wandeigenschaften bei der akustischen Gestaltung von Räumen. Diese Eigenschaften können richtungsunabhängig im Hallraum oder für senkrechte Einfallsrichtung im Impedanzrohr gemessen werden. Diese Messverfahren sind nicht anwendbar, wenn das Reflexionsverhalten einer konkreten Wand oder eines anderen Elements in situ gemessen werden soll. Zudem liefern diese Messverfahren auch keine Informationen über die Abhängigkeit vom Einfallswinkel und über die Phase der Koeffizienten. Diese Informationen sind aber entscheidend, wenn man das Reflexionsverhalten z. B. von Schallimpulsen auf geometrisch komplexe Wandstrukturen angeben will, um den geometrischen Aufbau und die dabei verwendeten Materialen beschreiben und im Hinblick auf die Wirksamkeit in bestimmten Anwendungsfällen beurteilen will. Es wird ein Messverfahren vorgestellt, das den Herausforderungen einer In-situ-Messung - Vermeidung des störenden Einflusses durch Reflexions-, Beugungs- und Streuschall - gerecht wird und das den spektralen komplexen Reflexionsfaktor in Abhängigkeit vom Einfalls- und Ausfallwinkel einer Wandkonstruktion bestimmt. Es wird ein Mikrophon-Array eingesetzt, das ein Testschallfeld vor der Oberfläche abgetastet und mittels akustischer Nahfeldholographie in seine einlaufenden und reflektierten Anteile zerlegt, um diesen Reflexionsfaktor zu bestimmen. Nach einem validierenden Vergleich der Ergebnisse dieses Messverfahrens mit denen genormter Messverfahren an einfachen Strukturen wird die Vermessung einer komplexen Keil-Steg-Wandstruktur vorgestellt.

Kliesch, David

• Die Messunsicherheit des Klarheitsmaßes bei raumakustischen Messungen
  D. Kliesch, I. Witew and M. Vorländer
[Abstract]

Basierend auf dem Messaufbau und der verwendeten Messtechnik lässt sich die Unsicherheit einer Impulsantwort bestimmen. Der Einfluss dieser Unsicherheit kann bei der Berechnung raumakustischer Parameter Einfluss auf das Resultat nehmen. Am Beispiel des Klarheitsmaßes kann so die Fortpflanzung der Unsicherheit der Impulsantwort bis hin zu der Gesamtunsicherheit des Parameters zurückverfolgt werden.

Eine abklingende Raumimpulsantwort fällt ab einem bestimmten Zeitpunkt unter den Pegel des Hintergrundrauschens und kann dort nicht mehr ausgewertet werden. Um möglichst exakte Resultate zu erzielen, wird die verdeckte Restenergie der Impulsantwort durch einen Korrekturterm nach Lyndeby et al. approximiert, und die Berechnung des Klarheitsmaßes wird durch diesen verfeinert.

Neben der Unsicherheitsdiskussion der Parameterberechnung muss dementsprechend auch eine Unsicherheitsdiskussion des Korrekturterms durchgeführt werden. Eine Kombination beider Ergebnisse liefert die Gesamtunsicherheit des Klarheitsmaßes.

Klochkova-Schiefer, Mila

• Charakterisierung von flächigem Schallabsorber auf Basis von natürlichen Vliesstoffstrukturen
  A.E. Ramos Ruiz, M. Klochkova-Schiefer, T. Natzschka, S. Merchel, E. Haase, S. Krzywinski and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Zur Reduktion von Lärm und Störschall in Bürosituationen werden Akustikelementen zum Einsatz gebracht. Die Heimtextilbranche hat vielfältige Akustiktextilien aus Polyester-Vliesstoffen, klassische Filze in Kombination mit schallharten Strukturen (z. B. Kunststoffplatten) bzw. Melaminharzschäume entwickelt. Sie werden in Form von akustisch wirksamen Wand- und Deckenpaneelen oder als Raumteiler eingesetzt. Diese Aufbauten sind meist schwer, kostenintensiv und ggf. umweltschädlich. Dieser Beitrag untersucht ob eine kostengünstigere und nachhaltigere Lösung anhand textiler Verbundstoffe aus Naturfasern erreicht werden kann. Flachsfasern lassen sich durch mechanische Vernadelung (Needle-Punch-Verfahren) oder Wasserstrahlverfestigung (Spunlace-Verfahren) zu Vliesstoffen verarbeiten. Die resultierenden Faserstrukturen ermöglichen eine relativ hohe Porosität und bilden damit hocheffiziente Schallabsorbersysteme. Durch die Kombination von Vliesstoffmatten mit dichten Schichten (z. B. thermo-komprimierter Vliesstoff) ist es möglich, leistungsfähige Systeme mit breitbandiger Schallabsorption herzustellen. Dies basiert auf der Kombination von poröser Absorption im hochfrequenten Bereich und Plattenresonatoren im niederfrequenten Bereich. Die akustischen Dämpfungseigenschaften verschiedener Strukturen werden messtechnisch mit Hilfe eines Kundt’schen Rohres sowie im Hallraum vermessen. (DIN EN ISO 10534-2, DIN EN ISO 354). Die physischen Eigenschaften des Materials werden durch bildgebende Verfahren geprüft. Mechanische Parameter und akustische Wirkung werden gegenübergestellt.

Klüver, Christian N.

• Harmonisches Produktdesign mit Metriken der Musiktheorie
  T.P. Ring, P. Krasteva, C.N. Klüver, T. Vietor and S.C. Langer
[Abstract]

Technische Produkte lassen sich heute nicht mehr nur anhand ihrer Funktion bewerten, das Produktdesign spielt in vielen Fällen eine mindestens ebenso wichtige Rolle. Die Erzeugung ”guter Designs” gelingt durch Zusammenarbeit erfahrener Designer und Ingenieure und lässt sich auch durch Produktlinien und -generationen verfolgen. Was ein gutes Design aber ist lässt sich schwer quantitativ messen, allgemeingültige Designregeln sind nur selten formulierbar. Dennoch herrscht üblicherweise ein breiter Konsens über die tatsächliche Güte des Designs eines Produkts.

Eine Eigenschaft des Produktdesigns ist das Konzept der Harmonie; ein gutes Design ist harmonisch. Während der Harmoniebegriff im Rahmen des Produktdesigns allerdings nicht strikt definiert ist, kennt die Musiktheorie einen mathematisch beschriebenen Harmoniebegriff. Dieser bietet eine Metrik zur Quantifizierung des Grades der Harmonie mehrerer Töne und der beteiligten Intervalle, also der zugehörigen Frequenzverhältnisse. Dabei verfügen harmonische Intervalle über einfache Verhältniszahlen (Oktave: 1:2, Quinte: 3:2, usw.), während dissonante Intervalle komplexe Zahlenverhältnisse aufweisen (bspw. Tritonus: 729:512).

In diesem Beitrag wird ein Ansatz entwickelt, die musikalische Harmonielehre auf geometrische Verhältnisse zweidimensionaler Geometrien mithilfe der elliptischen Fourier-Transformation anzuwenden. Die entstehenden Analyseergebnisse werden auf harmonische Zusammenhänge hin untersucht und eine Interpretation des Produktdesigns unter dem Gesichtspunkt einer gegebenenfalls vorhandenen Harmonik wird vorgestellt.

Knauf, Denis

• Zwischen psychoakustischen Ähnlichkeiten und mentalen Konzepten: Ein Experiment zur Gruppierung von Instrumentalklängen
  S. Siddiq, C. Reuter, I. Czedik-Eysenberg and D. Knauf
[Abstract]

Vorangegangene Studien zur Klangfarbenwahrnehmung legen nahe, dass die kategoriale Zuordnung von Musikinstrumentenklängen nicht nur aufgrund von klanglichen Eigenschaften geschieht, sondern auch von weiteren, vermutlich semantischen Vorstellungen, die das Konzept ”Musikinstrument” begleiten (schon Stumpf 1926; Siedenburg et al. 2016; Siddiq et al. 2018). Die vorgestellte Studie geht der Frage nach, inwieweit die Entstehung der perzeptiven Identität von Musikinstrumenten durch psychoakustische Merkmale gebildet bzw. behindert wird. Außerdem wird untersucht, ob die Präzision des Konzepts ”Musikinstrument” von der musikalischen Kompetenz abhängt. In einer Gruppierungsaufgabe sollten 42 Instrumentenklänge von sechs Instrumenten gemäß ihrer Instrumentenzugehörigkeit, allein anhand klanglicher Merkmale gruppiert werden. Davon abgesehen unterlag die Gruppierung keinen Einschränkungen (free sorting task). Anschließend sollten die gebildeten Gruppen benannt werden. Die individuellen Gruppierungsmatrizen wurden einer Clusteranalyse unterzogen um etwaige Ausreißer zu identifizieren und systematische Schichtungen der Stichprobe zu ermitteln (v.a. Musiker/Nichtmusiker). Alle Matrizen wurden anschließend zu einer Gesamtmatrix aggregiert, aus der wahrnehmungsbasierte Cluster ermittelt wurden. Zusammenhänge (Korrelationen) zwischen den Clustern und akustischen Klangmerkmalen wurden untersucht. Die Ergebnisse zeigen eine deutlich bessere Instrumentengruppierung als bei paarweisen Klangvergleichen. Der Schluss liegt nahe, dass Musikinstrumente nicht allein reizbasiert erfasst werden, sondern dass auch mentale Konzepte auf die Klangperzeption rückkoppeln. Der Einfluss musikalischer Bildung war hingegen geringer als erwartet.

Knieper, Johannes

• Methoden für die akustische Analyse und Bewertung von E-Achs-Getrieben
  J. Knieper and J. Blickensdorff
[Abstract]

Für die Bewertung der akustischen Performance eines integrierten elektrischen Antriebs müssen je nach Produkt- und Kundenanforderung individuell anpassbare aber auch ebenso robuste NVH- Metriken im Entwicklungsprozess angewandt werden. Sowohl die akustische Abstimmung von Einzelkomponenten als auch das Gesamtsystem stehen dabei im Fokus: Mechanisches Zusammenspiel von Wälzlagern, Getriebestufen und E-Maschine(n) aber auch wahrnehmungskritische lokale Resonanzüberhöhungen in definierten Betriebszuständen. Im Unterschied zu einer subjektiven Bewertung im nahezu serienreifen Versuchsträger besteht die Herausforderung im Entwicklungsprozess darin, bereits zu einem sehr frühen Zeitpunkt belastbare Aussagen zum Geräuschverhalten eines komplexen Teilsystems für ein Fahrzeug machen zu können. Akustische Basiskriterien sollten sichere d.h. quantitative Aussagen liefern und sowohl bei Simulations- als auch Versuchsergebnissen nahtlose Anwendbarkeit garantieren. Sie müssen zeitnah mit Kunden abstimmbar, zukunftssicher (bei möglichst optimaler Vergleichbarkeit zu Vorgängerprojekten) und sowohl in Lastenheften als auch End of Line Umgebungen implementierbar sein. Die genannten Anforderungen implizieren eher eine Reduktion der Komplexität: Weg von einer einzigen umfassenden Metrik, hin zu einer Reihe von Basiskriterien, die modular anwendbar sowie interdisziplinär und konzernweit in ihrer Gesamtheit einfacher zu kommunizieren sind. Der Vortrag zeigt anhand eines Produktbeispiels die grundsätzliche Herangehensweise im Design- und Validierungsprozess und stellt einige bewährte Basiskriterien für die akustische Analyse und Bewertung von E-Achsgetrieben vor.

Knobloch, Karsten

• Design von Schalldämpfern – der Weg vom CAD-Modell zum Prototypen
  F. Bake, K. Knobloch, A. Schulz, R. Burgmayer, W. Hage, S. Kruck, L. Grizewski and L. Enghardt
[Abstract]

Bei der Entwicklung und Auslegung von Schalldämpfern in Flugtriebwerken, auch Liner genannt, spielt die experimentelle Untersuchung in Strömungskanälen eine entscheidende Rolle. Moderne additive Fertigungsverfahren, wie, z.B. 3D-Druck, bieten hierbei außerdem die Möglichkeit zur Entwicklung innovativer Linerkonzepte mit komplexen Aufbaustrukturen. Zum Vergleich der weltweit existierenden Untersuchungseinrichtungen für überströmte Liner hat das International Forum for Aviation Research (IFAR) eine Benchmark-Aktivität, koordiniert von der NASA, initiiert, bei der alle teilnehmenden Partner, ausgehend von den gleichen digitalen Geometriedaten (CAD), die Fertigung sowie akustische Charakterisierung verschiedener Linertestobjekte miteinander vergleichen und bewerten können. Im Rahmen dieses Beitrags werden die Ergebnisse der entsprechenden Untersuchungen vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) vorgestellt. Hierzu wurden die 3D-gedruckten Liner zunächst in dem Liner-Strömungskanal DUCT-R beim DLR Berlin hinsichtlich ihres Dissipationsverhaltens bei verschieden Strömungsmachzahlen vermessen. In einem weiteren Schritt wurden über Mikrofone innerhalb der Linersektion die axialen Wellenzahlen der sich über dem Liner ausbreitenden, akustischen Moden bestimmt. Aus diesen Wellenzahlen wurde über verschiedene, meist inverse, Verfahren die Impedanz der Lineroberfläche berechnet. Da diese Impedanz eine Linereigenschaft in Verbindung mit der Überströmung ist, lassen sich diese Ergebnisse innerhalb des Benchmarks z.B. mit den Ergebnissen der NASA vergleichen. Dieser Vergleich zeigt für die verschiedene n Testobjekte und Strömungsbedingungen eine gute Übereinstimmung.

Knöfel, Björn

• Geräusche im antiken und im modernen Griechenland: Literarische Akustikszenen von Gerhart Hauptmann
  B. Knöfel
[Abstract]

Gerhart Hauptmann, Schriftsteller und Nobelpreisträger von 1912, bereiste Anfang des 20. Jahrhunderts Griechenland. Auf seiner Reise zu den klassischen Stätten in Athen, Olympia oder Delphi beschreibt er seine Reiseeindrücke, die er eindrucksvoll mit seiner hohen Kenntnis der griechischen Mythologie verknüpft.

Speziell die Geräusche, die Hauptmann auf seiner Reise erlebt, sollen das Thema des vorliegenden Beitrages sein. Von besonderem Interesse sind dabei die Verknüpfungen der von Hauptmann objektiv wahrgenommenen Geräusche des ”modernen Griechenlands” mit den Geräuschen, die im ”antiken Griechenland” zu hören gewesen sein könnten. Dabei werden längst vergessene Geräusche ebenso erwähnt wie noch heute aktuelle Lärmszenarien.

Die Idee zu diesem Beitrag kam dem Autor auf der Euronoise 2018 in Kreta, mehr als 100 Jahre nach der Erstveröffentlichung von Hauptmanns ”Griechischem Frühling” sowie einem kürzlichen Besuch der klassischen Stätten in Athen.

• Neuartige variable Akustikelemente für musikalische Probenräume
  T. Behrens, B. Knöfel and H. Schirmer
[Abstract]

Bei musikalisch genutzten Räumen, insbesondere Probenräumen, ist der Wunsch der Nutzer bekannt, die raumakustischen Gegebenheiten variabel gestalten zu können. Dabei geht es, wie auch eine Befragung von Musikern zeigt, z.B. um frequenzspezifische Anpassungen der Nachhallzeiten oder auch akustische Auflösung bestimmter Reflexionsflächen. Am Markt vorhandene Lösungen sind dabei technisch, akustisch wie auch gestalterisch nicht immer praktikabel. Daher sind insbesondere bezüglich des mechanischen Aufbaus neuartige variable Akustikelemente in Entwicklung. Erste kleinformatige Funktionsmuster der Entwicklung wurden im Impedanzrohr und in der Hallkabine bezüglich ihres Absorptionsverhaltens vermessen. Die Ergebnisse flossen in die Erstellung raumakustischer Konzepte zur Implementierung in zuvor akustisch vermessenen realen musikalischen Probenräumen ein und können mittels speziell aufgebautem Ambisonic-”AcousticLab” auralisiert werden. Der Vortrag greift die Thematik der neuartigen variablen Akustikelemente auf und fasst die aktuellen Entwicklungsergebnisse zusammen.

Koch, Iring

• Examining Different Cue Types in a Listening Test on Auditory Selective Attention
  J. Oberem, I. Koch and J. Fels
[Abstract]

To attract a participant’s attention to an up-coming event, visual and acoustical cues can be used. These cues can be exogenous or endogenous and therefore require different degrees of abstraction to draw attention to a certain direction in space. Using a well-established binaural-listening paradigm, the ability to intentionally switch auditory selective attention was examined investigating exogenous vs. endogenous and visual vs. acoustical cues. In this paradigm two speakers simultaneously present spoken word pairs from two of four azimuth positions. Hence, the cue was used to indicating the position of the target speaker prior to actual stimulus onset. The stimuli were word pairs that consisted of a single number word (i.e., 1 to 9) followed by either the German direction ”UP” or ”DOWN”. Young, normal-hearing participants were asked to identify whether the target number was numerically smaller or greater than five and to categorize the direction of the second word. Switch costs (i.e. reaction time differences between a position switch of the target relative to a position repetition) and error rates were analyzed with regard to the type of cue.

Kochan, Kay

• Correlation of transmission loss of simple representative sidewall to full scale fuselage demonstrator
  P. Joshi, F. Bootsveld, P. Cordes, P. Naujoks and K. Kochan
[Abstract]

Recent developments in advanced material technology such as acoustic metamaterials seem to have potential to replace the traditional glass wool technology for thermal and acoustic insulation in aerospace vehicles. However, due to inherent challenges to derive material properties of metamaterials, small scale measurements to predict vibroacoustic response of material sample are favorable and cost effective. This paper discusses such small scale vibroacoustic measurements to predict transmission loss using p-u probe. A test bench to represent the double wall cavity as seen in a typical aircraft is developed and sound transmission tests are performed using p-u probe inhouse and a p-p probe at acoustic lab of Hamburg University of Applied Sciences. A measurement methodology is being developed to first corelate p-u measurement in alpha chamber and p-p measurement in a full-scale test facility. Subsequently, the goal of this work is to develop correlation between simple transmission loss (or insertion loss) test using p-u probe to full scale A320 fuselage located in acoustic flight lab of ZAL. Furthermore, numerical simulation using finite element method in Actran will be performed to complement the efforts to develop the correlation methodology between small scale and large-scale measurements.

Köbberling, Folke

• Entwicklung, Charakterisierung und Anwendung von Luftschallabsorbern aus Schafwolle zur Verbesserung der Raumakustik eines Institutsgebäudes
  B. Bratz, T.P. Ring, F. Köbberling and S.C. Langer
[Abstract]

Das Ziel der Entwicklung nachhaltiger Produkte wird in den meisten Branchen bereits intensiv verfolgt. Auch die Entwicklung nachhaltiger Luftschallabsorber aus porösem Material ist ein für raumakustische Anwendungen wesentliches Ziel. Aufgrund der für eine effektive Luftschallabsorption erforderlichen komplexen Mikrogeometrie des Materials werden hier vielfach synthetische Materialien verwendet, deren Absorptionswirkung zwar hervorragend, Herstellung und Recycling hingegen jedoch herausfordernd ist.

Ein natürliches Material, dessen Eigenschaften für die Herstellung poröser Absorber geeignet erscheinen, ist Schafwolle. Dieses kostengünstige, natürliche Material fällt bei der Schafhaltung dauerhaft und regelmäßig an. Aufgrund des niedrigen Marktpreises stellt es für die Schafzüchter darüber hinaus zumeist einen Kostenfaktor dar. Eine Weiterverwendung als Absorbermaterial ermöglicht somit eine interessante Alternative.

In diesem Beitrag wird der Einsatz von roher Schafwolle als Grundmaterial zur Herstellung eines porösen Absorbers untersucht. Dazu wird die Wolle zunächst mit dem Modell von Delany & Bazley modelliert und anhand von Strömungswiderstandsmessungen eine möglichst optimale Einstellung der Packungsdichte des Materials erzielt. Die anhand des Modells prognostizierte Absorptionswirkung wird mit Messungen im Impedanzrohr verifiziert. Darauf aufbauend werden anschließend große Absorptionselemente hergestellt, mithilfe derer die Raumakustik eines Seminarraums positiv beeinflusst wird.

Koehler, Mark

• Trittschallminderung von Hantelbereichen
  M. Koehler and N. Schreiner
[Abstract]

Die zunehmende Verbreitung von Fitnessstudios gepaart mit dem Trend regelmäßiges Intensivtraining in den Tagesablauf zu integrieren führt vor allem in Großstädten, in denen im Übrigen auch die höchste Dichte an Studios pro Einwohnerzahl herrscht, immer häufiger auch zu Lärmproblemen. Crossfit-Trainings oder vergleichbare Trainingsformen in Fitnessstudios, die sich in unmittelbarer Nachbarschaft bzw. im selben Gebäude wie Wohn-, Büro-, oder Hotelbereiche befinden, sind dabei besonders kritisch. Bei Crossfit-Trainings werden Hanteln aller Art mit Gewichten von teilweise über 100 kg aus einer Höhe von bis zu 2 m abgeworfen und auf den Boden fallen gelassen. Die Anforderungen die dabei an die Böden gestellt werden, sind äußerst anspruchsvoll. Zunächst müssen die Trainierenden einen sicheren Stand haben und die Gewichte dürfen beim Aufprall nicht zurückfedern. Dabei muss der Belag möglichst elastisch sein, um sowohl Lärm als auch Schäden am Gebäude langfristig vorzubeugen, wobei auch schwere, kompakte Gewichte die weichfedernden Schichten nicht einfach durchschlagen dürfen.

Aufgrund fehlender Messwerte und Prognosehilfen werden in der Praxis gegenwärtig noch allzuoft pauschale Maßnahmen auf Basis von Erfahrungen umgesetzt, die leider nur selten die optimale Lösung darstellen. Am Fraunhofer IBP wurden deshalb messtechnische Untersuchungen durchgeführt, mit dem Ziel ein zuverlässiges Verfahren für die Bestimmung der Trittschallminderung in Hantelbereichen zu entwickeln.

Köllner, Johannes

• Akustische Diagnose an Straßenbahnen
  M. Wolf, P. Holstein, J. Köllner, H.-J. Münch, D. Zschocke, A. Günther and M. Rudolph
[Abstract]

Straßenbahnen gehören zu den wichtigsten Verkehrsmitteln im öffentlichen Nahverkehr. Die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit der Technik ist für einen effektiven Betrieb der Fahrzeugflotten von großer Bedeutung. Im Projekt SmartTram wurden wichtige Fragestellungen zur technischen Diagnose und darauf beruhende Aussagen zu Prognose von Instandhaltungsmaßnahmen bearbeitet. Sowohl Luftschall- als auch Körperschallmessungen (Hörschall- und Ultraschallbereich) wurden genutzt, um (instandhaltungsbezogen) auffällige Fahrzeuge zu erkennen und die technischen Ursachen dafür zu hinterfragen. Dabei zeigte sich, dass technischer Zustand und Lärmerzeugung direkt (wenn auch nicht immer in einfacher Weise) einander bedingen. Typische Beispiele sind die Entstehung von Polygonen an den Rädern und deren Auswirkung und die Bewertung lauter Drehgestelle. Dafür wurden verschiedene messtechnische und sensorische Zugänge entwickelt.

Költzsch, Peter

• E. Zwicker, L. Cremer, E. Meyer, W. Reichardt - große deutsche Akustiker im 20. Jahrhundert
  P. Költzsch
[Abstract]

Der Vortrag nimmt Bezug auf die Hefte 10 und 11 der DEGA-Schriftenreihe zur Geschichte der Akustik. Darin werden auf knapp 500 Seiten mit 120 Abbildungen vier bedeutende Zentren der Akustik in Deutschland im 20. Jahrhundert vorgestellt: Eberhard Zwicker hat (mit Ernst Terhardt und Hugo Fastl) ”das Münchener Institut für Elektroakustik zu Weltruhm geführt und einen starken Einfluss auf die Entwicklung der Psychoakustik in Deutschland und weltweit ausgeübt (...)” [B. Kollmeier 2000]. In Berlin schuf ”Lothar Cremer von seiner Berufung 1954 bis zu seiner Emeritierung im Jahre 1973 aus dem Nichts das weltweit bekannte Institut für Technische Akustik der TU Berlin.” [H. A. Müller 1991], fortgeführt von Manfred Heckl. Erwin Meyer, ein Schwingungsphysiker par excellence, wurde 1947 an die Universität Göttingen berufen. ”Er verstand es, diesem Institut in wenigen Jahren Weltgeltung zu verschaffen.” [Schroeder 1999]. An der TH/TU Dresden hat sich die Akustik im Schwachstrominstitut von Heinrich Barkhausen entwickelt (”Phonometer”). Durch Walter Reichardt erfolgte nach 1950 der stürmische Aufstieg der Elektro-, Raum- und Bauakustik, der Lärmbekämpfung und der Hörakustik. ”Walter Reichardt organisierte Assistenten-Austausche der Dresdner mit den Akustikschulen in Berlin, Göttingen und Stuttgart. Die ”Familie der Akustiker” war ihm Herzensangelegenheit.” [Schirmer/Dietzel 2012]

Kohlenberg, Fleming

• Sensitivitätsanalyse der experimentellen Bestimmung von Flammentransferfunktionen
  F. Kohlenberg, A. Fischer, C. Lahiri, L. Enghardt and F. Bake
[Abstract]

Im Kontext der Thermoakustik ist der Zusammenhang zwischen Wärmefreisetzungsrate und Schallschnelle (Flammentransferfunktion) ein essentieller Bestandteil zur Vorhersage für Instabilitäten. Diese wurde über Transfermatrixbeziehungen einer turbulenten Diffusionsflamme bei Flugbedingungen (erhöhtes Druck- und Tempertaturniveau) experimentell bestimmt. Diese Messung enthält Unsicherheiten, welche sich auf die Flammentransferfunktion übertragen. Obwohl sich die Berechnung hauptsächlich aus einfachen Matrixoperationen zusammensetzt, erwies sich die analytische Herangehensweise zur Unsicherheitsfortpflanzung als impraktikabel und es wurde ein Monte-Carlo Ansatz gewählt. Die betrachteten Eingangsunsicherheiten setzten sich aus der gemessenen statischen Temperatur, Druck und Massenstrom, sowie den Mikrophonsignalen und zufälligen Abweichungen in den Mikrophonpositionen zusammen. Die Einschätzung der Streubereiche beruht auf Erfahrungswerte von industriellen Brennertests. Es konnte gezeigt werden, dass die gemessenen Flammentransferfunktionen insbesondere unter 150 Hz sowie zwischen 600 Hz und 1000 Hz die größten Unsicherheiten aufweist. Die Sensitivitätsanalyse zeigt, dass insbesondere Einflüsse der Mikrophondaten sowie deren Positionen zu höheren Frequenzen dominieren und der Einfluss der statischen Größen bis auf die Temperatur in der Einlaufsektion vernachlässigbar ist. Mithilfe numerisch bestimmter Sensitivitätskoeffizienten können diese Ergebnisse für abweichende Eingangsunsicherheiten ohne wiederholte Monte-Carlo Simulationen neu bestimmt werden. Zukünftig sollen mithilfe der Implementierung auch andere Schallkanalgrößen wie zum Beispiel Streumatrixkomponenten und abgeleitete Größen wie die Dissipation und Impedanzen an anderen Prüfständen in ihrer Unsicherheit abgeschätzt werden.

Kohlrausch, Armin

• Masking Release for Simultaneous AM Maskers Depends on AM Match of Temporally Flanking Stimulus
  B. Laback, H. Tabuchi and A. Kohlrausch
[Abstract]

Amplitudenmodulation (AM) eines Maskierers reduziert den simultanen Maskierungseffekt, also die Mithörschwelle für einen Zielreiz bei simultan dargebotenem Maskierer. Dieser Effekt zeigt sich z.B. bei Verwendung von harmonischen Komplexen mit variabler Phasenkrümmung (kurz: Phase), sogenannter Schroeder-Phasen-Komplexe (SPK), als Maskierer. Phasenbedingungen, die starke Modulation im periphären Gehör hervorrufen, bewirken deutlich schwächere Maskierung als jene, die wenig Modulation hervorrufen (Kohlrausch und Sanders, 1995), trotz konstantem RMS Pegel und Spektrum des Maskierers. Die vorliegende Studie testete die Hypothese, dass die maskierungsreduzierende Wirkung von AM von der AM des Gesamtsignals und damit vom spektro-temporalen Kontext abhängt. Dazu wurde der Effekt der Phase von SPKs (1600 bis 6400 Hz) auf die Maskierung eines simultanen Zielreizes (Sinuston mit 4 kHz) unter verschiedenen Kontextbedingungen mit acht normalhörenden Probanden untersucht. Konsistent mit der Hypothese hatten zusätzlich dargebotene SPKs, entweder vor (Pre) oder nach (Post) dem SPK-Maskierer, starken Einfluss auf die Maskierung. Für modulierte Simultanmaskierer war die Mithörschwelle des Zielreizes bei modulierten Pre- und Post-SPKs ca. 15 dB niedriger als bei unmodulierten Pre- und Post-SPKs. Für unmodulierte Simultanmaskierer war der Effekt der Modulation der Pre- und Post-SPKs hingegen deutlich geringer. Die Ergebnisse zeigen, dass der Simultanmaskierungseffekt von der spektro-temporalen Konsistenz der AM des Maskierers mit der AM des Signalkontexts abhängt.

Kohnen, Michael

• Design and directivity measurement of variable-directivity loudspeaker
  B. Du, G. Behler, M. Kohnen, M. Vorländer and X. Zeng
[Abstract]

Sound field reproduction is usually conducted by omnidirectional or fixed directivity loudspeaker arrays. Preceeding investigations show that better reproduction performance can be achieved in the listening area when variable-directivity loudspeakers are used, while at the same time the sound field outside of the array can be controlled. Therefore, this study presents the design of a variable directivity loudspeaker using a combination of a monopole and a dipole. Directivities of the dipole part, monopole part and the whole loudspeaker are measured independently in a hemi-anechoic room using a turntable. Directivity control settings were measured and compared against theoretical expectations. Furthermore, the performance of a 32 loudspeaker array is evaluated.

• Disentangling perception with drawings
  J. Llorca-Bofí, M. Kohnen and M. Vorländer
[Abstract]

Sound localization experiments are common tests describing the individual perception of the spatial sound. However, 3-D audio auralization techniques include spatial scenarios more complex than those presented in the experiments. In those cases, a three-dimensional drawing of the aurally perceived space would deliver detailed information about the individual perception. The present experiment was performed by architecture students, who listened to an auralized scene while scale drawing what they thought the auditory environment could look like. This poster presents the graphical data produced in the experiment. The correlation of the design properties of the drawings with some psychoacoustic parameters are presented by Kohnen et. al also in this conference.

• Limitations of spatial perception in room auralizations
  M. Kohnen, J. Llorca-Bofí and M. Vorländer
[Abstract]

Modern 3-D audio auralization techniques are evolving with their need due to 3-D visual capturing, synthetization and reproduction approaches. On the one hand, real-time rendering of room acoustics is a costly but crucial part to excite a sensation of acoustic plausibility or authenticity. On the other hand, our perception of complex acoustic auralizations is usually superposed by multi-modal stimuli, especially visual cues. Yet, research on acoustic sound presentation typically focusses on a pure acoustic stimulus presentation. This study investigates whether people are biased in their perception when listening to a pure acoustic auralization. Architectural students were listening to an auralized scene while scale drawing what they thought the environment could look like. Later on they were tested on source distance, room volume and room geometry perception separately to correlate both findings.

Kokabi, Omid

• Kann man die Form eines Konzertsaales hören? Ein audiovisueller Test in simulierten 3D-Umgebungen
  J. Greif, D. Ackermann, O. Kokabi and S. Weinzierl
[Abstract]

Den klassischen architektonischen Typen musikalischer Aufführungsräume wird traditionell auch ein charakteristischer Klang zugeschrieben, der durch die Raumform und damit der zeitlichen und räumlichen Verteilung früher Reflexionen bedingt sei. Wie leicht aber sind ein ”Weinberg”, ein ”Fächer”, ein ”Hufeisen” oder eine ”Schuhschachtel” tatsächlich akustisch unterscheidbar, wenn das Raumvolumen, die Nachhallzeit und der Streugrad jeweils identisch sind? Um dies zu ermitteln, wurde in der vorliegenden Arbeit untersucht, ob Menschen die Form von Konzertsälen anhand ihrer Akustik identifizieren können. In einem Experiment konnten die Teilnehmer den optischen Eindruck verschiedener virtueller Räume durch ein stereoskopisches Display und den akustischen Eindruck durch dynamische Binauralsynthese erleben und waren aufgefordert, den Klangeindruck der Raumform korrekt zuzuordnen. Gleichzeitig wurde untersucht, welchen Einfluss das Raumvolumen, die Nachhallzeit und der Streugrad der Wände auf die Erkennbarkeit der Formen haben. Die Untersuchung konnte zeigen, dass es, auch mit einer vorangehenden Trainingsphase, überraschend schwerfällt, die Form der Säle verlässlich zu erkennen, wobei insbesondere das Streuverhalten der Wände einen großen Einfluss auf die Lösbarkeit dieser Aufgabe hat.

Kollmeier, Birger

• A pilot study of realistic communication in a simulated restaurant acoustic environment
  J. Schütze, M. Yadav, M. Hendrikse, B. Kollmeier and K.C. Wagener
[Abstract]

Wird im Labor der Benefit von Hörgeräten gemessen, ist die alltägliche Kommunikationssituation von Hörgeschädigten kaum repräsentiert. Freifeldmessungen im Alltag sind zwar maximal ökologisch valide, aber schwer verlässlich reproduzierbar, da es kaum möglich ist systematisch alle Variablen zu bestimmen. Der im Labor über die gemessene Sprachverständlichkeit in Ruhe und Störgeräusch bestimmte Benefit unterscheidet sich stark von der Alltagskommunikation, die auch inhaltliches Verständnis erfordert. Durch die interaktive Diapix-Kommunikationsaufgabe soll eine alltägliche Kommunikationssituation in das Labor transferiert werden: Zwei Probanden lösen eine ëFinde-den-Unterschiedë-Aufgabe, bei der im Gespräch Unterschiede zwischen Variationen eines Bildes gefunden werden. Die Diapix-Kommunikationsaufgabe wird auf Grundlage des ins Deutsche übertragenen Bildmaterials mit normalhörenden Probanden in Restaurant-Störgeräuschumgebungen untersucht. Das Störgeräusch wurde mit einem Hybridansatz bestehend aus Simulationen erster Ordnung aus TASCAR und späteren Reflexionen basierend auf den im realen Restaurant gemessenen Raumimpulsantworten virtuell erzeugt. Die Diapix-Kommunikationsaufgabe und als Basismessung die Sprachverständlichkeit mittels Oldenburger Satztest wurden in Ruhe und vier realitätsnahen Restaurantstörgeräuschpegeln (50, 60, 70, 80 dB(A)) durchgeführt. Zusätzlich wurden kognitive Tests (Stroop, CTMT) und ein Persönlichkeitstest (NEO Big Five) durchgeführt. Der Dialog des Diapix-Kommunikationstask wurde mit individuellen Kopf-Mikrofonen aufgenommen und analysiert, um akustische und phonetische Größen als Outcome-Daten zu erhalten. Mit einem Fragebogen wurden die subjektiven Parameter Hör- und Sprachanstrengung erhoben.

Korte, Silje

• Nutzung des akustischen Fenster- und Deckenprüfstands zur Entwicklung und Auslegung von Dämmungs- und Dämpfungsbauteilen bei Volkswagen
  S. Korte and U. Schievelbusch
[Abstract]

Volkswagen in Wolfsburg betreibt seit 2003 einen akustischen Fenster- und Deckenprüfstand. In der Wandöffnung ist üblicherweise ein Vorderwagen verbaut, in der Bodenöffnung eine Fahrzeugbodengruppe oder eine ebene Platte zur Materialbewertung. Zusätzlich gibt es noch eine kleine Wandöffnung zur Messung an Einzelkomponenten, beispielsweise Tüllen.

Die Messungen erfolgen mit einer an einem sechsachsigen Industrieroboter montierten Schall-Intensitätssonde, die Prüfobjekte (z.B. die innenraumseitige Stirnwanddämmung eines Vorderwagens) werden konturgenau mit einem definierten Abstand vermessen.

Der Prüfstand wird für Systemvergleiche von Dämmungsbauteilen, für Schwachstellenanalysen, zur Überprüfung von akustischen Vorgaben sowie zur Validierung von Simulationsrechnungen eingesetzt.

Mit den Untersuchungen können beispielsweise systemische Änderungen an Baugruppen bewertet werden: Über den Vergleich der Schalldämmmaße eines Dämmbauteils mit Durchbrüchen im Serienzustand und mit maximal verschlossenen Durchbrüchen wird festgestellt, was pegelbestimmend für den Fahrzeuginnenraum ist, um Optimierungen durchzuführen.

Viele der Untersuchungen im Prüfstand tragen zu einer erheblichen Reduzierung von Fahrzeugmessungen bei. Wichtige Erkenntnisse liefern auch Messungen an Bauzustände, die im Fahrbetrieb nicht realisierbar sind. Messungen an Komponenten sind in einer frühen Entwicklungsphase möglich, in der noch keine Fahrzeuge zur Verfügung stehen.

Der Fenster- und Deckenprüfstand hat sich zu einem unverzichtbaren Standardwerkzeug in der Akustikentwicklung bei Volkswagen entwickelt, die Untersuchungsergebnisse fließen kontinuierlich in zukünftige Fahrzeugprojekte ein.

Kramer, Florian

• Speech intelligibility and loudness perception with the trueLOUDNESS fitting rule
  F. Kramer, M.R. Schädler, V. Hohmann, D. Oetting and A. Warzybok
[Abstract]

Bei der Anpassung von Hörgeräten werden üblicherweise monaurale Reintonhörschwellen zur Bestimmung der Verstärkungswerte betrachtet. Diese schwellenbasierten Verfahren haben sich hinsichtlich der Verbesserung des Sprachverstehens bewährt, jedoch ist eine unzureichende Lautheitswahrnehmung im Alltag eine der häufigsten Gründe des Nichttragens von Hörgeräten. Diese Problematik wird bei dem trueLOUDNESS-Anpassverfahren (Oetting et al., 2018) berücksichtigt, indem die Verstärkung aufgrund der binaural breitbandigen Lautheitswahrnehmung bestimmt wird. Diese Studie untersucht das versorgte Sprachverstehen und die Lautheitswahrnehmung von erfahrenen Hörgeräteträgern in realistischen Szenen mit trueLOUDNESS im Vergleich zur schwellenbasierten Anpassformel NAL-NL2. Sprachverständlichkeitsschwellen wurden mit dem Oldenburger Satztest in reflexionsfreien und realistischen Testbedingungen ermittelt. Die reflexionsfreien Testbedingungen umfassen ein stationäres und fluktuierendes Störgeräusch (ICRA5-250) bei 45 dB SPL und 70 dB SPL. Die realistischen Testbedingungen wurden mit der Toolbox for Acoustic Scene Creation and Rendering (TASCAR, Grimm et al., 2019) realisiert und umfassen eine ”Natur”-Szene bei ca. 50 dB SPL und eine Cafeteria-Umgebung bei ca. 75 dB SPL. Zusätzlich wurden Lautheitsmessungen mit Alltagsgeräuschen und Teilen der realistischen Szenen durchgeführt. Für die 13 schwerhörende Probanden ergeben sich für trueLOUDNESS signifikant niedrigere (bessere) Sprachverständlichkeitsschwellen im stationären Störgeräusch bei 45 dB SPL (p<0,05). Die Ergebnisse der Lautheitsmessungen zeigen eine Wiederherstellung von normaler Lautheitswahrnehmung mit trueLOUDNESS, jedoch nicht mit NAL-NL2.

Kranz, Burkhard

• Messtechnische Charakterisierung und dynamische Simulation von Kunststoffbauteilen
  T. Georgi, J. Troge, B. Kranz and J. Diemert
[Abstract]

Die Betriebsgeräusche von Elektrogeräten und elektrischen Kleinantrieben sind häufig unangenehm und laut. Klassische Maßnahmen für eine verbesserte Akustik sind vor allem aufgrund des eingeschränkten Bauraums oft nicht voll-umfänglich umsetzbar. Bei den meisten dieser Produkte sind zahlreiche Kunststoffbauteile integriert, deren Auslegung und Konstruktion gegenwärtig vor allem auf Funktionalität und Design beruht. Kunststoffe besitzen im Vergleich mit vielen anderen Materialien eine höhere innere Dämpfung und eine geringere dynamische Steifigkeit. Sie bieten daher hohes Potential hinsichtlich der Lärm- und Schwingungsminderung entsprechender Produkte sowie für deren gezielte vibro-akustische Auslegung. Im Rahmen des Fraunhofer-Eigenforschungsprojektes PolymerAkustik der Fraunhofer-Institute IBP, ICT, IWM und IWU werden u.a. verschiedene Kunststoffmaterialien hinsichtlich ihres Dämpfungsverhaltens und ihrer elastischen Materialparameter charakterisiert. Die messtechnischen Untersuchungen erfolgen frequenzabhängig anhand von einfachen Probengeometrien und unter Variation des Feuchtegehalts der jeweiligen Materialien. Die Ergebnisse dienen anschließend als Materialparameter für dynamische Simulationsrechnungen von komplexeren Kunststoffbauteilen. In diesem Beitrag werden der messtechnische Aufbau zur Charakterisierung von Kunststoffmaterialien und die entsprechenden Ergebnisse vorgestellt. Hierbei wird insbesondere der Einfluss des Feuchtegehalts auf die innere Dämpfung betrachtet. Die Ergebnisse der Simulationsrechnungen von Kunststoffbauteilen werden mit Messergebnissen vergleichend gegenübergestellt und bewertet.

Kranzusch, Paul

• Simulating Spatial Speech Recognition Performance with an Automatic-Speech-Recognition-based Model
  M.R. Schädler, P. Kranzusch, C. Hauth and A. Warzybok
[Abstract]

The individual speech recognition performance of listeners with aided impaired hearing could recently be predicted with high accuracy in monaural noisy listening conditions. Those predictions were based on simulations of speech recognition experiments with a modified automatic speech recognition system, where the loss of information due to the hearing impairment was implemented in the feature extraction stage. In realistic listening conditions, however, the signals are presented binaurally and encode spatial information. For predictions of benefits due to using a hearing device in realistic listening conditions an extension of the speech recognition system to exploit advantages of binaural listening is required. Two extensions of the model are considered: 1) The concatenation of the separable Gabor filter bank feature vectors from the left and the right signal channel, and 2) the additional concatenation of the difference of the feature vectors. The two model variants are used to simulate the binaural masking level difference (BMLD) and speech recognition thresholds. Only the second variant shows a binaural speech recognition performance improvement beyond better ear listening. This model was found to simulate human recognition performance in anechoic and realistic room acoustics. Further, the same model could also predict the psychoacustic BMLD data.

Krasteva, Petia

• Harmonisches Produktdesign mit Metriken der Musiktheorie
  T.P. Ring, P. Krasteva, C.N. Klüver, T. Vietor and S.C. Langer
[Abstract]

Technische Produkte lassen sich heute nicht mehr nur anhand ihrer Funktion bewerten, das Produktdesign spielt in vielen Fällen eine mindestens ebenso wichtige Rolle. Die Erzeugung ”guter Designs” gelingt durch Zusammenarbeit erfahrener Designer und Ingenieure und lässt sich auch durch Produktlinien und -generationen verfolgen. Was ein gutes Design aber ist lässt sich schwer quantitativ messen, allgemeingültige Designregeln sind nur selten formulierbar. Dennoch herrscht üblicherweise ein breiter Konsens über die tatsächliche Güte des Designs eines Produkts.

Eine Eigenschaft des Produktdesigns ist das Konzept der Harmonie; ein gutes Design ist harmonisch. Während der Harmoniebegriff im Rahmen des Produktdesigns allerdings nicht strikt definiert ist, kennt die Musiktheorie einen mathematisch beschriebenen Harmoniebegriff. Dieser bietet eine Metrik zur Quantifizierung des Grades der Harmonie mehrerer Töne und der beteiligten Intervalle, also der zugehörigen Frequenzverhältnisse. Dabei verfügen harmonische Intervalle über einfache Verhältniszahlen (Oktave: 1:2, Quinte: 3:2, usw.), während dissonante Intervalle komplexe Zahlenverhältnisse aufweisen (bspw. Tritonus: 729:512).

In diesem Beitrag wird ein Ansatz entwickelt, die musikalische Harmonielehre auf geometrische Verhältnisse zweidimensionaler Geometrien mithilfe der elliptischen Fourier-Transformation anzuwenden. Die entstehenden Analyseergebnisse werden auf harmonische Zusammenhänge hin untersucht und eine Interpretation des Produktdesigns unter dem Gesichtspunkt einer gegebenenfalls vorhandenen Harmonik wird vorgestellt.

Kraus, Dieter

• Investigation of the point spread function of SAS and CSAS imaging using bandpass signals
  C. Ye, Z. Qiao, H. Liang and D. Kraus
[Abstract]

In the past decades, considerable attention has been paid to the application of ultrasonic reflection tomography. Particularly, synthetic aperture techniques have attracted extensive interest due to their superior resolution performance. Since the location of the backscattering points of a target will only accidently coincide with the pixel centers of the reflection tomographic image, the image quality might be affected by uncompensated residual phase terms during the back-projection process. Therefore, in this paper the sensitivity of the point spread function (PSF) is investigated with respect to scatterer displacements for a synthetic aperture sonar (SAS) and circular synthetic aperture sonar (CSAS). In both cases, echo signals are coherently superimposed over a given synthetic aperture length to reconstruct reflectivity at a particular pixel. For SAS, synthetic aperture length adjusts automatically according to pixel range position and carrier frequency, thus relative residual phase term remains within a small range, which is acceptable for coherent superposition. In comparison with that, both absolute and relative residual phase terms increase with carrier frequency and pixel size for CSAS without upper limit and it may lead to the consequence of destructive superposition of echo signals. Theoretical calculation and simulation results are depicted to verify the conclusion.

Krause, Louis

• Einfluss von Vibrationen auf die Wahrnehmung psychoakustischer Empfindungsgrößen bei Fahrzeuggeräuschen
  A. Oetjen, L. Krause, M. Meierott and S. Van De Par
[Abstract]

Akustische Bewertungen von Fahrzeuggeräuschen werden in der Regel im Labor vorgenommen, da nur auf diesem Weg eine kontrollierte Schalldarbietung und der direkte Vergleich zwischen einzelnen Fahrzeugen möglich sind. In einer solchen Laborsituation werden die Geräuschaufnahmen oft jedoch ohne das Zusammenwirken mit anderen sensorischen Einflüssen präsentiert. Solche Einflüsse können visuelle Eindrücke, Gerüche, Beschleunigung oder Vibrationen aus der Fahrzeugstruktur sein. Es kann angenommen werden, dass die Art und Stärke der Ganzkörpervibrationen einen Einfluss auf die wahrgenommene Ausgeprägtheit verschiedener psychoakustischer Empfindungsgrößen hat, da die Frequenzen der im Kfz auftretenden Vibrationen oft mit den Modulationsfrequenzen in der akustischen Domäne übereinstimmen. In einem Bewertungsversuch wurden Aufnahmen von Fahrzeuggeräuschen und -vibrationen auf einem Vibrationsprüfstand mit Fahrersitz und Lenkrad dargeboten. Die ProbandInnen bewerteten die Geräusche bezüglich der Größen ”Wummern”, ”Brummen”, ”Dröhnen” und ”R-Rauigkeit” wobei die Vibrationen jeweils beim Originalpegel und um 6dB abgesenkt und angehoben dargeboten wurden. In den Bewertungen ist ein Einfluss der Variation der Vibrationsstärke auf die wahrgenommene Ausgeprägtheit der psychoakustischen Empfindungen feststellbar. Auch verläuft die Beeinflussung der Bewertungen nicht linear mit der Änderung der Vibrationsstärke. Diese Erkenntnisse geben sowohl Auskunft über die Anwendbarkeit rein akustischer Laborbewertungen auf die Geräuschqualität des realen Fahrzeugs als auch über das Zusammenspiel von Vibrationen und der akustischen Wahrnehmung.

• Perzeptuelle Interaktion zwischen akustischen Modulationen und Ganzkörpervibrationen
  L. Krause, A. Oetjen, S. Van De Par and S.D. Ewert
[Abstract]

Zeitliche Modulationen eines Geräuschs liefern wichtige Informationen in Bezug auf den Geräuschcharakter. Unter anderem wird die wahrgenommene Rauigkeit durch die Ausgeprägtheit und die Frequenz von Modulationen bestimmt. In realen Situationen, wie z.B. in Fahrzeuginnenräumen, treten Geräusche oft im Zusammenspiel mit Vibrationen auf. Die Wahrnehmung von akustischen Reizen durch das auditorische System kann durch sogenannte auditorische Filter beschrieben werden. Auch bei der Wahrnehmung von Amplitudenmodulation kann gezeigt werden, dass sich die Modulationsfrequenzselektivität durch bandpassförmige Modulationsfilter beschreiben lässt. Es stellt sich die Frage welchen Einfluss die Interaktion zwischen Modulation und Ganzkörpervibration auf die frequenzselektive Wahrnehmung beider Größen hat. In Wahrnehmungsexperimenten wird untersucht ob die zusätzliche Darbietung von Vibrationen einen Einfluss auf die Maskierung von Modulationen hat. Es wird geprüft ob Ganzkörpervibrationen im Bereich von 20 Hz bis 50 Hz die Detektionsschwelle von Amplitudenmodulationen im gleichen Frequenzbereich beeinflusst oder ob Ganzkörpervibrationen durch ein amplitudenmoduliertes Audiosignal maskiert werden. Darüber hinaus wird der Einfluss der Vibrationsstärke und Vibrationsfrequenz auf die Ausgeprägtheit der wahrgenommenen Rauigkeit eines amplitudenmodulierten Audiosignals untersucht. Anhand dieser Daten kann gezeigt werden, dass eine rein akustische Analyse eines Umgebungsgeräuschs nicht zwingend die Wahrnehmung in der realen Situation nachbilden kann. Durch eine integrierte Betrachtung zusammen mit auftretenden Vibrationen könnte eine solche Analyse verbessert werden.

Kreuzer, Wolfgang

• Finite Volumenelemente in 2.5D
  H. Waubke, W. Kreuzer, S. Schmutzhard and T. Hrycak
[Abstract]

The goal of the project is the simulation of vibrations from trains in tunnels. The simulation is divided into two parts. The first part is the simulation of a horizontally layered anisotropic half-space and the second part is the simulation of the tunnel structure. It is assumed that the tunnel is straight and infinity long. Therefore, as Fourier transformation is used about time and the longitudinal axis. In the past 2.5D boundary, elements are derived for a layered anisotropic medium. Now, finite elements are presented in 2.5D for the simulation of the tunnel structure. A 3 node triangular element is derived for the tunnel shell and a beam element will be added for the simulation of the rail. The load will be a moving vibrating force as a part of a high speed train. The effect of several axis can be simulated by a superposition of incoherent loads using shifts in space that lead to a modulation in the wave-number domain.

Kreuzinger, Johannes

• Exakte gekoppelte akustisch-inkompressible Lösung der kompressiblen Navier-Stokes Gleichungen
  J. Kreuzinger and R. Ewert
[Abstract]

Hybride strömungsakustische Zweischritt-Verfahren basierend auf skalenauflösender inkompressibler Navier-Stokes Simulation (CFD) und akustischer Störungssimulation (CAA) stellen eine gut validierte Methodik für das breitbandige Umströmungsgeräuschproblem bei kleiner Machzahl dar. Als akustischer Quellterm wird zumeist die substantielle Zeitableitung des inkompressiblen Drucks verwendet. Hybride Verfahren sind jedoch nicht in der Lage, tonale Quellen aus strömungsakustischer Rückkopplung zu beschreiben. Ausgehend von den kompressiblen Navier-Stokes Gleichungen wird in dieser Arbeit eine exakte Aufspaltung in zwei gekoppelte Gleichungssysteme für Strömung und Akustik aufgezeigt, welche die strömungsakustische Rückkopplung berücksichtigt. Die akustische Propagation wird durch akustische Störungsgleichungen (APE) über der instationären Hintergrundströmung beschrieben, der strömungsmechanische Teil über eine den inkompressiblen Navier-Stokes Gleichungen equivalente Form mit zusätzlichem CAA-nach-CFD Kopplungstermen. Das gekoppelte Gleichungssystem ist nicht in der Machzahl beschränkt und kann z.B. im gesamten subsonischen Strömungsbereich eingesetzt werden. Die gekoppelte Simulation liefert eine alternative Methodik zur Lösung der kompressiblen Navier-Stokes Gleichungen. Die quasi-inkompressible Behandlung des Strömungsproblems bietet eine effiziente zeitgenaue Simulationsmethodik, die mit optimalen numerischen Verfahren für jeden Gleichungstyp auf unterschiedlichen Netzen für Strömung und Akustik realisiert werden kann. Die neue Methode wurde zur Simulation von zwei Fällen mit strömungsakustischer Rückkopplung eingesetzt (Parker-Mode im Kanal und Orgelpfeife). Die Ergebnisse werden mit Messungen bzw. der Lösung der kompressiblen Navier-Stokes Gleichungen verglichen.

Krieger, Karl-Ludwig

• A Study of Feature Selection Algorithms for the Detection of Gear Damage in Vibration Data
  A. Beering, J. Döring and K.-L. Krieger
[Abstract]

Nowadays, classification algorithms are used in a variety of areas, for example in the field of condition monitoring to detect machine damage. In this context, features are often extracted from measurement data in order to use them for classification. Due to increasing amounts of data and large feature sets, the resulting computational cost is tremendous and usually cannot be handled by low-cost embedded hardware. To reduce this, algorithms for feature selection can be used. These algorithms reduce the number of features and thus the computing effort significantly. In addition, due to the curse of dimensionality, it is possible to achieve better classification performance by reducing the number of features. In this paper, a study of feature selection algorithms for vibration data of damaged gears is carried out. For this purpose, labelled data for the feature selection is produced in a laboratory setup using a piezoelectric vibration transducer. Based on the data set, feature selection methods like sequential forward selection (SFS), sequential forward float selection (SFFS), sequential backward selection (SBS) and sequential backward floating selection (SBFS) are compared. The feature selection algorithms reduce the number of features with at least the same classifier performance.

Krishnan, Vinay Nooromkuttil

• Single-ended Prediction of Listening Effort for English Speech
  R. Huber, H. Baumgartner, V.N. Krishnan, S. Goetze and J. Rennies-Hochmuth
[Abstract]

The single-ended (i.e. reference-free) method for the prediction of listening effort (LE) presented by Huber et al. at the DAGA 2019 has been extended to the English language. The original method employs a deep neural network-based automatic speech recognition (ASR) system that was trained on German speech. The uncertainty of the ASR system in recognizing phonemes, which can be observed by ”smeared” phoneme posterior probability representations (or ”posteriorgrams”) is quantified by the M-Measure proposed by Hermansky et al. The M-Measure has been found to correlate well with mean subjective ratings of perceived LE. For the German language, a mapping function from the M-Measure to the LE ratings has been derived using the results of several listening tests with more than 400 test items in total. In order to extend the method to English speech, a new listening test was conducted with 17 native English speakers, who rated the perceived LE of 146 speech items mixed with various background sounds taken from English and American movies. Again, the M-Measure shows a high correlation with mean subjective LE ratings, but a different mapping function f:M -> LE was found.

Kroener, Lorenz

• HRTF measurement and HRTF simulation: a comparison of two approaches
  L. Kroener and C. Langrenne
[Abstract]

In virtual acoustic environment (VAE) synthesis, the source signals are filtered with head related transfer functions (HRTFs) to provide binaural audio signals to the listener. Applying HRTFs adds spatial information, as elevation and front-back information, to the source signal and leads to a natural perception of the sound. Mainly the anatomic of the listenerës outer ear defines the listener’s HRTF, thus HRTFs are highly individual functions. The advantages of HRTF filters in VAE synthesis can collapse quite fast, when the applied HRTF does not fit the listener’s HRTF. Hence, prior the VAE synthesis the listener’s HRTF has to be acquired. In this work we compare two approaches for obtaining a set of HRTF on dummy heads: first we perform time consuming HRTF measurements in an anechoic chamber, second we simulated the HRTF using a low cost 3D scanner and BEM simulation.

Kropp, Wolfgang

• Urban Sound Planning
  W. Kropp, J. Forssén and L.E. Mauriz
[Abstract]

In any development project we have a unique chance to do everything right from the very beginning. This also is true for the design of our acoustic environment in urban development projects. However, often we fail to take this very first chance due to different reasons. First, the complexity to handle the sound environment in our cities demands a transdisciplinary approach to master the planning process of an urban acoustic environment with all its related aspects. Second, a key issue for such holistic urban planning is the successful communication between all people involved in the process, whereby tools and methods for communication are needed beyond todays state of the art. Third, one rarely finds acoustic experts mastering the whole spectrum of knowledge and tools inside the field of acoustic sound planning needed for such a task. The paper presents experiences and results from SONORUS, a European Training Network for young researches. The paper demonstrates methodologies and tools that could help to reach a state where the acoustic environment is part of the urban planning from the very beginning.

Kruck, Sebastian

• Design von Schalldämpfern – der Weg vom CAD-Modell zum Prototypen
  F. Bake, K. Knobloch, A. Schulz, R. Burgmayer, W. Hage, S. Kruck, L. Grizewski and L. Enghardt
[Abstract]

Bei der Entwicklung und Auslegung von Schalldämpfern in Flugtriebwerken, auch Liner genannt, spielt die experimentelle Untersuchung in Strömungskanälen eine entscheidende Rolle. Moderne additive Fertigungsverfahren, wie, z.B. 3D-Druck, bieten hierbei außerdem die Möglichkeit zur Entwicklung innovativer Linerkonzepte mit komplexen Aufbaustrukturen. Zum Vergleich der weltweit existierenden Untersuchungseinrichtungen für überströmte Liner hat das International Forum for Aviation Research (IFAR) eine Benchmark-Aktivität, koordiniert von der NASA, initiiert, bei der alle teilnehmenden Partner, ausgehend von den gleichen digitalen Geometriedaten (CAD), die Fertigung sowie akustische Charakterisierung verschiedener Linertestobjekte miteinander vergleichen und bewerten können. Im Rahmen dieses Beitrags werden die Ergebnisse der entsprechenden Untersuchungen vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) vorgestellt. Hierzu wurden die 3D-gedruckten Liner zunächst in dem Liner-Strömungskanal DUCT-R beim DLR Berlin hinsichtlich ihres Dissipationsverhaltens bei verschieden Strömungsmachzahlen vermessen. In einem weiteren Schritt wurden über Mikrofone innerhalb der Linersektion die axialen Wellenzahlen der sich über dem Liner ausbreitenden, akustischen Moden bestimmt. Aus diesen Wellenzahlen wurde über verschiedene, meist inverse, Verfahren die Impedanz der Lineroberfläche berechnet. Da diese Impedanz eine Linereigenschaft in Verbindung mit der Überströmung ist, lassen sich diese Ergebnisse innerhalb des Benchmarks z.B. mit den Ergebnissen der NASA vergleichen. Dieser Vergleich zeigt für die verschiedene n Testobjekte und Strömungsbedingungen eine gute Übereinstimmung.

Krumme, Matthias

• Analoge Klangsynthese zur Vermittlung von Grundkenntnissen der Signalverarbeitung an Studierende nicht-technischer Fachrichtungen
  M. Krumme, M. Webersen, L. Claes and Y. Webersen
[Abstract]

Der Studiengang ”Populäre Musik und Medien” an der Universität Paderborn vermittelt den Studierenden unter anderem Grundlagen in den Bereichen Musikwissenschaft und Musikproduktion und ist in seiner Form deutschlandweit einzigartig. Signalverarbeitende Audiotechnik stellt einen wichtigen Bestandteil der Musikproduktion und -wiedergabe dar und wird im Rahmen des Studiengangs vielfältig eingesetzt. Der technische Hintergrund dieser Technologie ist den meisten Studierenden jedoch nicht bekannt, bzw. kann in seiner Komplexität im Rahmen des Studiengangs nicht vermittelt werden. Hier setzt die neu konzipierte Lehrveranstaltung ”Klanganalyse- und Synthese” an, die eine Brücke zwischen der eher kulturwissenschaftlichen Sicht auf Musikproduktion einerseits und der ingenieurtechnischen Sicht andererseits schlägt. Dabei stellen die fehlenden physikalisch-technischen Grundlagen der Studierenden eine besondere Herausforderung dar. Aus diesem Grund ist die für Ingenieursstudiengänge übliche theorie- und mathematikfokussierte Herangehensweise ungeeignet, sodass sich der vorzustellende Ansatz auf stark anwendungsbezogene Beispiele stützt. Den Kern bilden dabei modulare Analogsynthesizer, mit deren Hilfe grundlegende Konzepte der Signalverarbeitung (z.B. Filter oder Amplituden- und Frequenzmodulation) mit bekannten Arbeitsschritten der Musikproduktion verknüpft werden können. Insbesondere können die Studierenden in praktischen Übungssituationen selbst erfahren, wie einzelne Signalverarbeitungsschritte den Klang formen.

Krzywinski, Jens

• Faszination sprechende Maschinen: Technologischer Wandel der Sprachsynthese über zwei Jahrhunderte
  L. Engeln, R. Groh, F. Gabriel, P. Birkholz, R. Jäckel, R. Hoffmann, J. Felten, R. Bergmann, J. Scharloth, L. Lüneburg, J. Krzywinski, J. Neumann and P. Plaßmeyer
[Abstract]

Über die historische akustisch-phonetische Sammlung (HAPS) der TU Dresden ist auf den historischen Sitzungen der DAGA regelmäßig berichtet worden. Im Jahre 2019 konnte ihr 20. Gründungsjubiläum begangen werden. Nach einer Generalsanierung des Gebäudes wird sie in einer weitgehend neu gestalteten Ausstellung präsentiert. Im gleichen Jahr konnte das BMBF-Projekt mit dem in der Überschrift angegebenen Thema (Kurztitel ”Sprechmaschine”) abgeschlossen werden, über das in diesem Beitrag berichtet wird. In einem Verbund aus sechs Einrichtungen der TU Dresden und dem Mathematisch-Physikalischen Salon der Staatlichen Kunstsammlungen Dresden wurde nicht nur an der weiteren Erschließung der Sammlung gearbeitet, sondern es wurde anhand des konkreten Beispiels der Frage nachgegangen, auf welche Weise historische Universitätssammlungen Beiträge für die aktuelle Forschung und Lehre leisten können. Dabei wurde neben einer multi-kontextuellen virtuellen Ausstellung zur Entwicklung der Sprachsynthese im Verlauf von mehr als zwei Jahrhunderten auch ein moderner artikulatorischer Sprechapparat als Forschungsplattform erforscht und entwickelt.

Krzywinski, Sybille

• Charakterisierung von flächigem Schallabsorber auf Basis von natürlichen Vliesstoffstrukturen
  A.E. Ramos Ruiz, M. Klochkova-Schiefer, T. Natzschka, S. Merchel, E. Haase, S. Krzywinski and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Zur Reduktion von Lärm und Störschall in Bürosituationen werden Akustikelementen zum Einsatz gebracht. Die Heimtextilbranche hat vielfältige Akustiktextilien aus Polyester-Vliesstoffen, klassische Filze in Kombination mit schallharten Strukturen (z. B. Kunststoffplatten) bzw. Melaminharzschäume entwickelt. Sie werden in Form von akustisch wirksamen Wand- und Deckenpaneelen oder als Raumteiler eingesetzt. Diese Aufbauten sind meist schwer, kostenintensiv und ggf. umweltschädlich. Dieser Beitrag untersucht ob eine kostengünstigere und nachhaltigere Lösung anhand textiler Verbundstoffe aus Naturfasern erreicht werden kann. Flachsfasern lassen sich durch mechanische Vernadelung (Needle-Punch-Verfahren) oder Wasserstrahlverfestigung (Spunlace-Verfahren) zu Vliesstoffen verarbeiten. Die resultierenden Faserstrukturen ermöglichen eine relativ hohe Porosität und bilden damit hocheffiziente Schallabsorbersysteme. Durch die Kombination von Vliesstoffmatten mit dichten Schichten (z. B. thermo-komprimierter Vliesstoff) ist es möglich, leistungsfähige Systeme mit breitbandiger Schallabsorption herzustellen. Dies basiert auf der Kombination von poröser Absorption im hochfrequenten Bereich und Plattenresonatoren im niederfrequenten Bereich. Die akustischen Dämpfungseigenschaften verschiedener Strukturen werden messtechnisch mit Hilfe eines Kundt’schen Rohres sowie im Hallraum vermessen. (DIN EN ISO 10534-2, DIN EN ISO 354). Die physischen Eigenschaften des Materials werden durch bildgebende Verfahren geprüft. Mechanische Parameter und akustische Wirkung werden gegenübergestellt.

Kühner, Dietrich

• Unnötiger Lärm durch PKW-, Kräder- und LKW-Vorbeifahrten
  D. Kühner
[Abstract]

Ausgehend von der Straßenverkehrsordnung und der Straßenverkehrszulassungsordnung wird gezeigt, wie anhand der mit einem Messpfosten der Firma RTB erhobenen Daten unnötiger Lärm durch Vorbeifahrten definiert werden kann. In die Untersuchung sind rund 900000 PKW, 94000 Kräder und 20000 LKW Vorbeifahrten einbezogen worden, um den Ansatz statistisch abzusichern.

Küller, Jan

• Sound Propagation in Microchannels
  J. Küller, A. Zhykhar and D. Beer
[Abstract]

Ein wesentliches Bestreben der Hersteller von Kopfhörern, Hearables, Hörgeräten und Mobiltelefonen besteht in der Ausstattung der Geräte mit noch besseren Klangeigenschaften und einer größeren Funktionsauswahl. Gleichzeitig sollen die Handhabbarkeit bzw. der Tragekomfort und die Akkulaufzeit verbessert werden. Die elektroakustische Herausforderung besteht somit darin, trotz immer weniger Bauraum für die Schallwandler, Schallwandlersysteme einen großen Klang und eine hohe Effizienz zu erzielen. Die MEMS-Technologie (Micro-Electro-Mechanical-Systems) bietet viel Potential, um Schallwandler hochpräzise bis in den Submikrometerbereich zu fertigen. Gleichzeitig können der Schallwandler und die zugehörige Ansteuerelektronik in einem Gehäuse, etwa als Lautsprecher-Chip bzw. -Modul, intergiert werden. Im Vergleich zu bisherigen Absätzen ist eine deutlich höhere Miniaturisierung des Schallwandlersystems möglich. Wie sieht es aber mit der Schallausbreitung in derart winzigen Strukturen aus? Welche Effekte müssen ggf. beim Systementwurf berücksichtigt werden?

Kuntz, Matthieu

• Wiedergabe von Schallfeldern: Analyse der interauralen Merkmale
  M. Kuntz and B. Seeber
[Abstract]

Für die Wiedergabe von Schallfeldern mit Ambisonics sollte idealerweise ein Lautsprecherarray mit regelmäßig verteilten Lautsprechern verwendet werden. Hier wurde die zweidimensionale Wiedergabe jedoch auf 9 Lautsprecher, die innerhalb ±40 ^∘ in regelmäßigen Winkelabständen platziert waren (offenes Lautsprecherarray), beschränkt. Die zu wiedergebende Schallszene wurde mit einem 36-kanaligen zylindrischen Mikrofonarray aufgenommen. Generell werden bei Mikrofonarrays tiefe Frequenzen mit einer niedrigeren Richtungsauflösung aufgenommen. Dies führt zu einem Abspielen dieser Frequenzen aus allen Lautsprechern mit geringen Pegelunterschieden, wodurch im wiedergegebenen Schallfeld hörbare Kammfilter entstehen. Mit einem geschlossenen Lautsprecherarray können diese durch gegenphasiges Abspielen des Signals mit den gegenüberliegenden Lautsprechern reduziert werden. Dies ist bei einem offenen Lautsprecherarray nur bedingt möglich. Deshalb wurde für jede Frequenz die dominante Ordnung der Zerlegung in Kreisharmonische N ausgerechnet. Die Anzahl der aktiven Lautsprecher L wurde proportional der Ordnung angepasst, nach der Gleichung L=2N+1. Dieser Ansatz wurde mit dem Sampling-decoder verglichen. Die Lautsprechersignale wurden für ein zirkuläres, 36-kanaliges Lautsprecherarray ausgerechnet und räumlich gefenstert. Zur Evaluierung wurden auf einer Fläche von ungefähr 2 m x 2 m 31 Messpunkte verteilt und die Impulsantworten der einzelnen Lautsprecher gemessen. Erste Ergebnisse zeigen, dass der über alle Messpunkte gemittelte, breitbandige RMS-Fehler von 5.0 dB auf 3.9 dB reduziert werden konnte.

Kunz, Frieder

• Simulation der Wirkung von Lärmschutz auf den Soundscape einer Parklandschaft
  F. Kunz, P. Zehmer and N. Petry
[Abstract]

Eine Parklandschaft direkt an der rechtsrheinischen Eisenbahnstrecke im oberen Mittelrheintal soll Teil der geplanten Gartenschau BUGA 2029 werden. Die Situation wurde an verschiedenen Orten binaural aufgezeichnet. Die heute gemessenen Geräusche lassen keine sinnvolle Nutzung zu. Rechnerisch werden verschiedene Lärmschutzmaßnahmen im Gelände simuliert und hörbar gemacht. Testhörer erleben die Verbesserung als spürbar. Die Eisenbahn dominiert aber immer noch das Geräusch auf eine störende Art und Weise. Die lärmgeminderten Eisenbahngeräusche wurden dann mit verschiedenen nicht-technischen Geräuschen kombiniert. Es gelang, die Eisenbahn in den Hintergrund der Wahrnehmung zu verschieben. Testhörer erleben eine angenehme Situation.

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

 

Laback, Bernhard

• Masking Release for Simultaneous AM Maskers Depends on AM Match of Temporally Flanking Stimulus
  B. Laback, H. Tabuchi and A. Kohlrausch
[Abstract]

Amplitudenmodulation (AM) eines Maskierers reduziert den simultanen Maskierungseffekt, also die Mithörschwelle für einen Zielreiz bei simultan dargebotenem Maskierer. Dieser Effekt zeigt sich z.B. bei Verwendung von harmonischen Komplexen mit variabler Phasenkrümmung (kurz: Phase), sogenannter Schroeder-Phasen-Komplexe (SPK), als Maskierer. Phasenbedingungen, die starke Modulation im periphären Gehör hervorrufen, bewirken deutlich schwächere Maskierung als jene, die wenig Modulation hervorrufen (Kohlrausch und Sanders, 1995), trotz konstantem RMS Pegel und Spektrum des Maskierers. Die vorliegende Studie testete die Hypothese, dass die maskierungsreduzierende Wirkung von AM von der AM des Gesamtsignals und damit vom spektro-temporalen Kontext abhängt. Dazu wurde der Effekt der Phase von SPKs (1600 bis 6400 Hz) auf die Maskierung eines simultanen Zielreizes (Sinuston mit 4 kHz) unter verschiedenen Kontextbedingungen mit acht normalhörenden Probanden untersucht. Konsistent mit der Hypothese hatten zusätzlich dargebotene SPKs, entweder vor (Pre) oder nach (Post) dem SPK-Maskierer, starken Einfluss auf die Maskierung. Für modulierte Simultanmaskierer war die Mithörschwelle des Zielreizes bei modulierten Pre- und Post-SPKs ca. 15 dB niedriger als bei unmodulierten Pre- und Post-SPKs. Für unmodulierte Simultanmaskierer war der Effekt der Modulation der Pre- und Post-SPKs hingegen deutlich geringer. Die Ergebnisse zeigen, dass der Simultanmaskierungseffekt von der spektro-temporalen Konsistenz der AM des Maskierers mit der AM des Signalkontexts abhängt.

Lachenmayr, Winfried

• Spatial Energy Analysis for Room Acoustical Evaluation
  O. Colella Gomes, W. Lachenmayr and E. Mommertz
[Abstract]

Spatial distribution of early sound reflections and reverberation in rooms is known to influence sound perception significantly. It has been shown that the spatial decomposition method (SDM) is well suitable for spatial analysis (Tervo et al., 2013).

In this paper, SDM is used for a simplified spatial assessment of early sound reflections and reverberation. For exemplary rooms of different size, shape and/or surface treatment, spherical room impulse responses were simulated or measured. These were used to evaluate the horizontal plane of spherical early and late energy. It will be shown that this evaluation gives interesting insights in spatial sound field attributes and may be used for room acoustical assessment and optimizations. Outlook of future research includes a systematic evaluation on primary and secondary structures of small concert halls.

This work has been performed within the project VRACE (Virtual Reality Audio for Cyber Environments) which has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation program under the Marie Skłodowska Curie actions (grant agreement number 812719.)

Lahiri, Claus

• Sensitivitätsanalyse der experimentellen Bestimmung von Flammentransferfunktionen
  F. Kohlenberg, A. Fischer, C. Lahiri, L. Enghardt and F. Bake
[Abstract]

Im Kontext der Thermoakustik ist der Zusammenhang zwischen Wärmefreisetzungsrate und Schallschnelle (Flammentransferfunktion) ein essentieller Bestandteil zur Vorhersage für Instabilitäten. Diese wurde über Transfermatrixbeziehungen einer turbulenten Diffusionsflamme bei Flugbedingungen (erhöhtes Druck- und Tempertaturniveau) experimentell bestimmt. Diese Messung enthält Unsicherheiten, welche sich auf die Flammentransferfunktion übertragen. Obwohl sich die Berechnung hauptsächlich aus einfachen Matrixoperationen zusammensetzt, erwies sich die analytische Herangehensweise zur Unsicherheitsfortpflanzung als impraktikabel und es wurde ein Monte-Carlo Ansatz gewählt. Die betrachteten Eingangsunsicherheiten setzten sich aus der gemessenen statischen Temperatur, Druck und Massenstrom, sowie den Mikrophonsignalen und zufälligen Abweichungen in den Mikrophonpositionen zusammen. Die Einschätzung der Streubereiche beruht auf Erfahrungswerte von industriellen Brennertests. Es konnte gezeigt werden, dass die gemessenen Flammentransferfunktionen insbesondere unter 150 Hz sowie zwischen 600 Hz und 1000 Hz die größten Unsicherheiten aufweist. Die Sensitivitätsanalyse zeigt, dass insbesondere Einflüsse der Mikrophondaten sowie deren Positionen zu höheren Frequenzen dominieren und der Einfluss der statischen Größen bis auf die Temperatur in der Einlaufsektion vernachlässigbar ist. Mithilfe numerisch bestimmter Sensitivitätskoeffizienten können diese Ergebnisse für abweichende Eingangsunsicherheiten ohne wiederholte Monte-Carlo Simulationen neu bestimmt werden. Zukünftig sollen mithilfe der Implementierung auch andere Schallkanalgrößen wie zum Beispiel Streumatrixkomponenten und abgeleitete Größen wie die Dissipation und Impedanzen an anderen Prüfständen in ihrer Unsicherheit abgeschätzt werden.

Laib, Felix

• Lästigkeit der Geräusche von E-Pkw und Pkw mit Verbrennungsmotor und mögliche Konsequenzen für die städtische Lebensqualität
  F. Laib and J.A. Schmidt
[Abstract]

Viele Menschen fühlen sich von Straßenverkehrslärm gestört oder belästigt. Beim Einsatz von Elektrofahrzeugen besteht im Vergleich zu Kfz mit Verbrennungsmotor bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten ein relevantes Lärmminderungspotential. Allerdings müssen neue E-Pkw seit 2019 mit einem akustischen Warnsystem (AVAS) ausgestattet sein, insbesondere um Fußgänger zu warnen. Künstlich erzeugte Geräusche könnten das Lärmminderungspotential einschränken und besonders lästig wahrgenommen werden. In einer Fallstudie wurden vergleichende Hörversuche zur Lästigkeit der Geräusche von E-Pkw und Pkw mit Verbrennungsmotor mit 60 Teilnehmern durchgeführt. Die Hörbeispiele wurden aus Audioaufnahmen bei Vorbeifahrt der Pkw erstellt und den Personen über Kopfhörer vorgespielt. Die Teilnehmer bewerteten die Lästigkeit der Geräusche bei der Vorbeifahrt einzelner Pkw mit Verbrennungs- oder E-Motor mit und ohne AVAS sowie bei der Vorbeifahrt mehrerer Pkw mit Verbrennungs- oder E Motor. Die Ergebnisse zeigen, dass die Geräusche der E-Pkw grundsätzlich weniger lästig bewertet wurden als die Geräusche der Pkw mit Verbrennungsmotor. Allerdings konnte festgestellt werden, dass sich die Lästigkeitsbewertung beim E-Pkw durch das AVAS erhöht. Überlagerte Vorbeifahrten mehrerer Pkw wurden erheblich lästiger bewertet, als Vorbeifahrten einzelner Kfz. Lästige Geräusche können die Aufenthaltsqualität mindern oder gar negative Auswirkungen auf die Gesundheit hervorrufen. Hinsichtlich eines steigenden Anteils von Elektrofahrzeugen werden mögliche negative Effekte auf die städtische Lebensqualität diskutiert.

Lajmi, Lilia

• Untersuchung eines neuronenbasierten Vocoders hinsichtlich der Fähigkeit virtuelle Kanäle zu simulieren
  S.P. Cretti, L. Lajmi and K.M. Blum
[Abstract]

Untersuchungen zur Hörwahrnehmung von Cochlea-Implantat (CI)-Trägern werden meist durch subjektive Tests an Patienten durchgeführt. Forschungen in Institutionen, in denen keine Patienten zur Verfügung stehen, greifen meist auf Normalhörende zurück. Dafür müssen die elektrischen Impulse, die von einem CI ausgegeben werden, zu einem Audiosignal synthetisiert werden. Die sinusoidale Synthese ist die am Häufigsten verwendete Methode. Allerdings erzeugt diese Synthese ein zu gutes Audiosignal, weshalb das Hörerlebnis von CI-Trägern und Normalhörenden nur schwer vergleichbar ist. Ergebnisse aus Tests mit Normalhörenden sind somit nur bedingt auf CI-Träger übertragbar. Um diesem Problem entgegen zu wirken, wurde in der Universität Zürich ein neuronenbasierter Vocoder entwickelt. Durch diesen Vocoder werden einige Effekte die im menschlichen Gehör auftreten simuliert. Beispiele hierfür sind die Refraktärzeit der Nervenzellen und das Übersprechen der Impulse auf benachbarte Kanäle. Virtuelle Kanäle werden in Sprachcodierungsstrategien eingesetzt, um die wahrnehmbaren Töne für CI-Träger zu erhöhen. Dafür werden zwei Elektroden gleichzeitig aktiviert, wodurch es zu einer Überlagerung der elektrischen Felder kommt. Dieser Effekt sollte durch den neuronenbasierten Vocoder simuliert werden können. In dieser Arbeit wurde daher der Vocoder hinsichtlich der Simulation virtueller Kanäle untersucht und angepasst.

Langenbucher, Tobias

• Einfluss des Stapediusreflexes auf den Gehörschadenindex des AHAAH-Modells
  C. Kleinhenrich, P. Bechtel, C. Hudasch and T. Langenbucher
[Abstract]

Das vom amerikanischen Army Research Laboratory (ARL) entwickelte AHAAH-Modell (Auditory Hazard Assessment Algorithm for Humans) stellt ein Bewertungsverfahren für Impulsschall dar. Mithilfe eines elektro-akustischen Ersatznetzwerks führt es die Analyse eines Schalldruckzeitverlaufs durch und gibt eine Abschätzung des Gefährdungsrisikos für das menschliche Gehör zurück. Seit dem Jahr 2015 ist es Teil des militärischen Standard MIL-STD-1474E und wird sowohl von den US- als auch bereits von anderen Streitkräften eingesetzt. Darüber hinaus findet das AHAAH-Modell zunehmend zivile Anwendung, wie zum Beispiel bei der Risikobewertung von Gehörschäden durch Airbags.

Ein Alleinstellungsmerkmal des AHAAH-Modells ist die Integration des Stapediusreflexes als nicht-lineares Element. In der Implementierung des ARL ist eine Analyse von Schalldruckzeitverläufen nur unter der Annahme eines vorhandenen Reflexes möglich. Dieser setzt mit konstanter Verzögerung und Anstiegszeit nach Erreichen eines Schwellwerts im Eingangssignal von 134 dB ein. Verschiedene Forschungsergebnisse zeigen allerdings, dass der Mittelohrreflex in der Bevölkerung nicht so stark verbreitet ist, wie es das Modell annimmt.

Aus diesem Grund wird in diesem Beitrag der Frage nachgegangen, welche Ergebnisse das AHAAH-Modell ohne vorhandenen Stapediusreflex für ausgesuchte Signale liefert. Außerdem wird gezeigt, welchen Einfluss das zeitliche Verhalten des Reflexes auf das Analyseergebnis hat. Dazu werden sowohl der Zeitverlauf als auch das Abklingverhalten des Mittelohrreflexes modifiziert.

• Das Pfander-Kriterium im Vergleich zum Gehörgefährdungsindex des AHAAH-Modells
  C. Hudasch, P. Bechtel, K.-W. Hirsch, C. Kleinhenrich and T. Langenbucher
[Abstract]

Zur Einschätzung des Gefährdungsrisikos von Impulsschall für das menschliche Gehör stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung. Das Pfander-Kriterium ermittelt zulässige Expositionen auf der Basis von Spitzenschalldruck und Wirkzeit eines Signalverlaufs. Dagegen führt das vom amerikanischen Army Research Laborator (ARL) entwickelte AHAAH-Modell (Auditory Hazard Assessment Algorithm for Humans) eine Risikobewertung mit Hilfe eines elektro-akustischen Modells des menschlichen Gehörs durch. Es wurde im Jahr 2015 in den militärischen Standard MIL-STD-1474E integriert. Neben dem US-Militär wird das AHAAH-Modell auch von anderen Streitkräften eingesetzt sowie bei zivilen Anwendungen zur Risikobewertung von Impulsschall genutzt.

In einem Beitrag auf der DAGA 2019 konnte gezeigt werden, dass der Gehörschadenindex des AHAAH-Modells nicht mit Einzahlwerten wie der im Arbeitsschutz gebräuchlichen Spitzen- oder Energiepegeln korreliert. Vielmehr wurde dabei deutlich, dass es unter bestimmten Umständen sogar zu einer Abnahme des Gefährdungsindexes trotz zunehmender Pegel kommen kann. Diese Umkehr wurde zuletzt auch von Zagadou et al. beobachtet. Auch Pfander hat diesen Effekt 1994 auf Grundlage empirischer Untersuchungen beschrieben.

In diesem Beitrag wird der Frage nachgegangen, inwieweit eine Korrelation zwischen den Ergebnissen des AHAAH-Modells und der Bewertungsmethode nach Pfander besteht. Dazu werden praxisrelevante Signale als Eingangsgrößen verwendet.

• Variation der Parameter des AHAAH-Modells - eine Empfindlichkeitsanalyse
  T. Langenbucher, P. Bechtel, C. Hudasch and C. Kleinhenrich
[Abstract]

Das AHAAH-Modell (Auditory Hazard Assessment Algorithm for Humans) stellt ein Gehörmodell auf der Basis einer elektro-akustischen Ersatzschaltung dar. Mithilfe dieses Modells des amerikanischen Army Research Laboratory (ARL) ist es möglich, das Gefährdungsrisiko von Impulsschall auf das menschliche Gehör abzuschätzen. Seit seiner Integration in den militärischen Standard MIL-STD-1474E im Jahr 2015 kann es als Stand der Technik hinsichtlich der Bewertung von Impulsschall gesehen werden. Zudem findet es auch viele Anwendungen im zivilen Bereich wie beispielsweise bei der Entwicklung von Airbags.

Im Vergleich des Modells mit anderen Bewertungsverfahren fällt auf, dass das AHAAH-Modell mit 69 Parametern eine sehr große Zahl an Stellgrößen aufweist. Zur Ermittlung dieser Werte wurden von den Entwicklern zahlreiche Untersuchungen an Menschen und Versuchstieren, beispielsweise Katzen und Chinchilla, durchgeführt. Ebenso wurde auf damals vorliegende Forschungsergebnisse zurückgegriffen.

Jüngste Veröffentlichungen stellen die Übertragung von an Versuchstieren gewonnenen Erkenntnissen auf das menschliche Gehör in Frage. Beispielsweise wird im AHAAH-Modell für die Fläche der Fußplatte des Steigbügels bis heute der Wert für Chinchilla verwendet. Daher wird in diesem Beitrag der Frage nachgegangen, wie kritisch einzelne Parameter für das Analyseergebnis des Modells sind. Dazu werden Variationsrechnungen für verschiedene Parameter mithilfe einer eigenen Implementierung des AHAAH-Modells durchgeführt.

• In-situ-Messverfahren zur Bestimmung des Reflexionsfaktors komplexer Oberflächen
  P. Bechtel, T. Langenbucher, C. Hudasch and C. Kleinhenrich
[Abstract]

Beträge der komplexwertigen Reflexions- bzw. Absorptionskoeffizienten dienen in der Regel als Material- oder Wandeigenschaften bei der akustischen Gestaltung von Räumen. Diese Eigenschaften können richtungsunabhängig im Hallraum oder für senkrechte Einfallsrichtung im Impedanzrohr gemessen werden. Diese Messverfahren sind nicht anwendbar, wenn das Reflexionsverhalten einer konkreten Wand oder eines anderen Elements in situ gemessen werden soll. Zudem liefern diese Messverfahren auch keine Informationen über die Abhängigkeit vom Einfallswinkel und über die Phase der Koeffizienten. Diese Informationen sind aber entscheidend, wenn man das Reflexionsverhalten z. B. von Schallimpulsen auf geometrisch komplexe Wandstrukturen angeben will, um den geometrischen Aufbau und die dabei verwendeten Materialen beschreiben und im Hinblick auf die Wirksamkeit in bestimmten Anwendungsfällen beurteilen will. Es wird ein Messverfahren vorgestellt, das den Herausforderungen einer In-situ-Messung - Vermeidung des störenden Einflusses durch Reflexions-, Beugungs- und Streuschall - gerecht wird und das den spektralen komplexen Reflexionsfaktor in Abhängigkeit vom Einfalls- und Ausfallwinkel einer Wandkonstruktion bestimmt. Es wird ein Mikrophon-Array eingesetzt, das ein Testschallfeld vor der Oberfläche abgetastet und mittels akustischer Nahfeldholographie in seine einlaufenden und reflektierten Anteile zerlegt, um diesen Reflexionsfaktor zu bestimmen. Nach einem validierenden Vergleich der Ergebnisse dieses Messverfahrens mit denen genormter Messverfahren an einfachen Strukturen wird die Vermessung einer komplexen Keil-Steg-Wandstruktur vorgestellt.

Langer, Sabine C.

• Simulation von Automobilglasscheiben unter realistischen Lasten
  A. Rotermund, C. Blech, M. Hartmann and S.C. Langer
[Abstract]

Die Innenraumakustik von Automobilen bekommt eine immer größere Bedeutung. Wellenauflösende mechanische Modelle zur Prognose der Schalltransmission verschiedener Quellen in den Innenraum bieten einen guten Zugang für das Verständnis von akustischen Phänomenen und der Optimierung des akustischen Gesamtsystems. Die Anregung der Fahrzeugscheiben durch Turbulenzen und von der Strömung erzeugten akustischen Feldern führt zu Scheibenvibrationen, welche in der gekoppelten Fluidkavität (Fahrgastzelle) Schalldrücke induziert. Verbundglasscheiben können als akustische Maßnahme helfen, die Schalltransmission und damit den Schalldruckpegel in der Fahrgastzelle zu reduzieren. In diesem Beitrag werden mechanische Modelle von Einfach- und Verbundglasscheiben mit Hilfe der Finite Elemente Methode (FEM) gelöst und untereinander verglichen. Dabei ist das Ziel ein validiertes parametrisiertes Modell für Verbundglasscheiben mit visko-elastischer Zwischenschicht aus Polyvinylbutyral (PVB) zu erstellen. Solch ein Modell erlaubt die Entwicklung optimaler Seitenscheibenkonfigurationen unter realistischen Lasten. Es werden 2D und 3D Modelle angewendet und ein Vergleich untereinander sowie gegen Messdaten gezeigt. Für die Berücksichtigung von Zwischenschichten im Verbundglas wird der Ansatz von Ross-Kerwin-Ungar untersucht und mit einem voll aufgelösten 3D Kontinuum validiert. Die Homogenisierung der drei Schichten auf Materialparameter einer visko-elastischen Mindlinplatte führt zu keinem signifikanten Fehler, sodass eine effiziente Simulation möglich ist.

• Harmonisches Produktdesign mit Metriken der Musiktheorie
  T.P. Ring, P. Krasteva, C.N. Klüver, T. Vietor and S.C. Langer
[Abstract]

Technische Produkte lassen sich heute nicht mehr nur anhand ihrer Funktion bewerten, das Produktdesign spielt in vielen Fällen eine mindestens ebenso wichtige Rolle. Die Erzeugung ”guter Designs” gelingt durch Zusammenarbeit erfahrener Designer und Ingenieure und lässt sich auch durch Produktlinien und -generationen verfolgen. Was ein gutes Design aber ist lässt sich schwer quantitativ messen, allgemeingültige Designregeln sind nur selten formulierbar. Dennoch herrscht üblicherweise ein breiter Konsens über die tatsächliche Güte des Designs eines Produkts.

Eine Eigenschaft des Produktdesigns ist das Konzept der Harmonie; ein gutes Design ist harmonisch. Während der Harmoniebegriff im Rahmen des Produktdesigns allerdings nicht strikt definiert ist, kennt die Musiktheorie einen mathematisch beschriebenen Harmoniebegriff. Dieser bietet eine Metrik zur Quantifizierung des Grades der Harmonie mehrerer Töne und der beteiligten Intervalle, also der zugehörigen Frequenzverhältnisse. Dabei verfügen harmonische Intervalle über einfache Verhältniszahlen (Oktave: 1:2, Quinte: 3:2, usw.), während dissonante Intervalle komplexe Zahlenverhältnisse aufweisen (bspw. Tritonus: 729:512).

In diesem Beitrag wird ein Ansatz entwickelt, die musikalische Harmonielehre auf geometrische Verhältnisse zweidimensionaler Geometrien mithilfe der elliptischen Fourier-Transformation anzuwenden. Die entstehenden Analyseergebnisse werden auf harmonische Zusammenhänge hin untersucht und eine Interpretation des Produktdesigns unter dem Gesichtspunkt einer gegebenenfalls vorhandenen Harmonik wird vorgestellt.

• Krylov Subspace Model Order Reduction for Aircraft Cabin Noise Investigation
  J. Schultz, C. Blech, U. Römer, M. Bollhöfer and S.C. Langer
[Abstract]

For the development of future aircraft, an analysis of the sound pressure level inside the passenger cabin is one major aim. In this work, a generic aircraft cabin is modelled as a strongly coupled vibroacoustic system excited by a distributed frequency-dependent pressure load on the outer skin. A wave-resolving finite element approach then leads to a large linear system. Solving such a linear system many times to determine frequency response functions or perform parameter studies is computationally challenging.

Hence, in this work moment-matching Model Order Reduction (MOR) methods, specifically, Krylov subspace Model Order Reduction (KMOR) methods are investigated in order to reduce the computational costs. KMOR methods only require a solution of the full order model at certain points in the parameter space to construct a projection subspace that yields a moment-matching property of the full and reduced order transfer function.

The work shows the great potential of KMOR methods by analysing the performance and the accuracy of the algorithm for a plate, a plate coupled with a cavity and a generic aircraft cabin model. In addition, a correlation of the modal density and the ROM size is observed and the extendibility of the approach to parametrised MOR is highlighted.

• Entwicklung, Charakterisierung und Anwendung von Luftschallabsorbern aus Schafwolle zur Verbesserung der Raumakustik eines Institutsgebäudes
  B. Bratz, T.P. Ring, F. Köbberling and S.C. Langer
[Abstract]

Das Ziel der Entwicklung nachhaltiger Produkte wird in den meisten Branchen bereits intensiv verfolgt. Auch die Entwicklung nachhaltiger Luftschallabsorber aus porösem Material ist ein für raumakustische Anwendungen wesentliches Ziel. Aufgrund der für eine effektive Luftschallabsorption erforderlichen komplexen Mikrogeometrie des Materials werden hier vielfach synthetische Materialien verwendet, deren Absorptionswirkung zwar hervorragend, Herstellung und Recycling hingegen jedoch herausfordernd ist.

Ein natürliches Material, dessen Eigenschaften für die Herstellung poröser Absorber geeignet erscheinen, ist Schafwolle. Dieses kostengünstige, natürliche Material fällt bei der Schafhaltung dauerhaft und regelmäßig an. Aufgrund des niedrigen Marktpreises stellt es für die Schafzüchter darüber hinaus zumeist einen Kostenfaktor dar. Eine Weiterverwendung als Absorbermaterial ermöglicht somit eine interessante Alternative.

In diesem Beitrag wird der Einsatz von roher Schafwolle als Grundmaterial zur Herstellung eines porösen Absorbers untersucht. Dazu wird die Wolle zunächst mit dem Modell von Delany & Bazley modelliert und anhand von Strömungswiderstandsmessungen eine möglichst optimale Einstellung der Packungsdichte des Materials erzielt. Die anhand des Modells prognostizierte Absorptionswirkung wird mit Messungen im Impedanzrohr verifiziert. Darauf aufbauend werden anschließend große Absorptionselemente hergestellt, mithilfe derer die Raumakustik eines Seminarraums positiv beeinflusst wird.

Langfeldt, Felix

• Application of the Johnson-Champoux-Allard model for the calculation of the sound absorption coefficient of aerogel granules based on inverse characterization for the determination of the granules parameters
  Y. Abawi, F. Langfeldt, H. Hoppen, W. Gleine and B. Milow
[Abstract]

Ein wichtiges Kriterium für die Wahl einer Schallisolierung ist unter anderem der Absorptionsgrad eines Materials. Um diesen zu bestimmen, werden akustische Messungen durchgeführt, deren Ergebnisse mit theoretischen Betrachtungen verglichen werden. Eine Berechnungsmethode ist das Johnson-Champoux-Allard (JCA) Modell, welches für die Bestimmung des Absorptionsgrads poröser Materialien entwickelt wurde. Dieses halb- empirische Modell liefert für poröse Materialien (z.B. Glaswolle) Schallabsorptionsgrad-Werte, die eine große Übereinstimmung mit den Messwerten vorweisen. In diesem Beitrag wird eine Untersuchung der Anwendbarkeit des JCA-Modells auf Aerogelgranulate vorgestellt. Die Kernfragen lauten dabei, ob bzw. für welche Granulatgrößen das JCA-Modell verwertbare Ergebnisse liefert, die mit den Werten aus akustischen Messungen gleichkommen, und ob Parameter der Granulate (wie z.B. die Porosität, die Tortuosität etc.), die durch eine inverse Charakterisierung bestimmt werden, realistisch sind.

• Optimierung eines Helmholtz-Resonators mit integriertem Biegebalken für Anwendungen in Doppelwänden
  H. Hoppen, F. Langfeldt, W. Gleine and O. Von Estorff
[Abstract]

Um effizienteres Fliegen zu ermöglichen, tendiert die derzeitige Entwicklung der Flugzeugtriebwerke zu größer werdenden Nebenstromverhältnissen. Einhergehend mit dieser Veränderung treten ausgeprägte tieffrequente Töne mit hohen Schallpegeln im Vergleich zum Hintergrundrauschen im Schallspektrum in der Kabine auf. Um den Komfort der Passagiere zu verbessern, können Resonanzabsorber, wie z. B. Helmholtz-Resonatoren, in die Flugzeugseitenwand eingebaut werden. Da diese Absorber aber nur in einem schmalen Frequenzband um die Resonanzfrequenz herum wirksam sind, ist ihre Anwendbarkeit auf tonale oder schmalbandige Spektralbereiche beschränkt. In einem Beitrag der Autoren zur DAGA 2019 wurde ein neuartiges Konzept für einen Helmholtz-Resonator mit erhöhter Bandbreite vorgestellt. Dazu wurde ein U-förmiger Schlitz als Hals des Helmholtz-Resonators gewählt, sodass ein Biegebalken innerhalb des Schlitzes entsteht. Dieser Biegebalken sorgt für einen zweiten Resonanzmechanismus. Im gegenwärtigen Beitrag wird die Auswirkung der Modifikation verschiedener Parameter hinsichtlich einer Optimierung für die Anwendung im Flugzeug analysiert. Der Resonator soll so ausgelegt werden, dass die Schallisolation einer damit ausgestatteten Flugzeugkabinenwand gegengenüber einer dem heutigen Stand der Technik entsprechenden Kabinenwand in einem möglichst breiten Frequenzband unter 700 Hz deutlich erhöht ist.

Langrenne, Christophe

• HRTF measurement and HRTF simulation: a comparison of two approaches
  L. Kroener and C. Langrenne
[Abstract]

In virtual acoustic environment (VAE) synthesis, the source signals are filtered with head related transfer functions (HRTFs) to provide binaural audio signals to the listener. Applying HRTFs adds spatial information, as elevation and front-back information, to the source signal and leads to a natural perception of the sound. Mainly the anatomic of the listenerës outer ear defines the listener’s HRTF, thus HRTFs are highly individual functions. The advantages of HRTF filters in VAE synthesis can collapse quite fast, when the applied HRTF does not fit the listener’s HRTF. Hence, prior the VAE synthesis the listener’s HRTF has to be acquired. In this work we compare two approaches for obtaining a set of HRTF on dummy heads: first we perform time consuming HRTF measurements in an anechoic chamber, second we simulated the HRTF using a low cost 3D scanner and BEM simulation.

Laß, Andre

• Numerische Vorhersage des Strömungsschalls in einer Radialpumpe: Teil II, Akustische Analysen
  J. Piepiorka, M. Witte, A. Laß, F.-H. Wurm and O. Von Estorff
[Abstract]

Bei der Bewertung von neuen Produkten rücken die akustischen Eigenschaften immer weiter in den Vordergrund. Insbesondere für Pumpen in der Gebäudetechnik spielt die Akustik eine übergeordnete Rolle. Die Hauptlärmquellen sind transiente Druckfluktuationen der turbulenten Strömung, die zum einen Strukturschwingungen des Gehäuses anregen und zum anderen hydroakustische Wellen im Rohrleitungssystem induzieren. Um die Schallentstehung vorhersagen zu können ist eine detaillierte Modellierung des Strömungsschalls erforderlich. Im vorliegenden Beitrag werden Forschungsergebnisse eines AiF-Projektes vorgestellt. Am Beispiel einer im Betrieb befindlichen Radialpumpe wird der Strömungsschall modelliert und untersucht. Als Grundlage hierzu dienen numerische Strömungsergebnisse. Auf diesen aufbauend wird mit der Finite-Volumen-Methode (FVM) der Strömungsschall anhand der ”Perturbed Convective Wave Equation” (PCWE) simuliert. Hierbei werden zunächst die Druck- und Geschwindigkeitsfelder als anregende Quellen aufbereitet. Neben transienten Strömungsergebnissen werden erste Möglichkeiten zur Verwendung kohärenter Strömungsstrukturen als hydroakustische Quellen sondiert. Um die experimentellen Einbaubedingungen der Radialpumpe zu berücksichtigen wird ein Teil des angeschlossenen Rohrleitungssystems in das numerische Modell eingebunden. Dabei wird vor allem der Einfluss der akustischen Randbedingungen auf das gesamte System analysiert. Abschließend werden die numerischen Ergebnisse mit experimentellen Messdaten verglichen.

Latz, Jörn

• Tieffrequente Immissionen im Freizeitlärm - Wie gehen wir damit um?
  B. Bernschütz and J. Latz
[Abstract]

Bei der Durchführung von Veranstaltungen kann es auch unter Einhaltung der Immissionsrichtwerte - LAeq zzgl. der üblichen Zuschläge - zu wesentlicher Geräuschbelästigung im tieffrequenten Bereich innerhalb schutzbedürftiger Nutzungen im Umfeld der Veranstaltung kommen. Das Programmmaterial vieler Veranstaltungen mit Musikdarbietung weist hohe Energieanteile im tieffrequenten Bereich auf, die durch aktuelle Beschallungssysteme auch mit hohen Schalldruckpegeln reproduziert werden können. Die formal anzuwendende - auf Gewerbelärm fokussierte - DIN 45680 ist aus verschiedenen Gründen im spezifischen Kontext typischer Szenarien im Freizeitlärm wenig praktikabel und somit bleibt eine schalltechnische Betrachtung tieffrequenter Immissionen in der Praxis weitestgehend unberücksichtigt. Durch diese Vernachlässigung immissionsrechtlich relevanter Aspekte kann dem Schutz der Anwohner nicht hinreichend Rechnung getragen werden. Zunächst sollen die in der Praxis auftretenden Herausforderungen im Kontext des Freizeitlärms diskutiert werden. Weiterhin wird ein Ansatz für ein vereinfachtes Mess- und Beurteilungsverfahren erörtert, das zumindest eine näherungsweise Abschätzung der Immissionsbelastung innerhalb der schutzbedürftigen Nutzungen auf Basis von Messungen im Außenbereich ermöglichen soll. Eine Echtzeitüberwachung der Immissionssituation bei Veranstaltungen findet bereits regelmäßige Anwendung. Es wäre somit wünschenswert, auf Basis dieser ohnehin erfassten Messdaten - ohne wesentlichen Mehraufwand - eine Abschätzung der tieffrequenten Anteile im Sinne der DIN 45680 treffen zu können.

Lauschkin, Maik

• Bestimmung von Materialparametern aus dem dispersiven Verhalten geführter Wellen mittels neuronaler Netze
  M. Lauschkin, J. Bulling, Y. Lugovtsova, P. Wasmer and J. Prager
[Abstract]

Damit eine Simulationsrechnung, beispielsweise mit einer FEM-Software, eine ausreichend hohe Genauigkeit erreicht, muss vorausgesetzt werden, dass die Modellparameter eine sehr hohe Güte aufweisen. Die genaue Kenntnis der Materialparameter ist dabei von besonderer Bedeutung. Um diese Parameter bestimmen zu können, müssen die verwendeten Werkstoffe messtechnisch charakterisiert werden. Neben anderen Ansätzen sind dafür akustische Verfahren im Ultraschallbereich geeignet. Für dünnwandige und plattenförmige Materialien können aus den sich ausbreitenden geführten Wellen messtechnisch Dispersionskurven bestimmt und aus diesen die Materialparameter abgeleitet werden.

Da für die Signalverarbeitung und für Optimierungsaufgaben aktuell zunehmend Machine Learning Tools zum Einsatz kommen, stellt sich die Frage, ob diese Werkzeuge auch für die Ermittlung der Materialparameter aus den gemessenen Dispersionskurven eingesetzt werden können.

In der vorgestellten Untersuchung soll ein Convolutional Neural Network aufgestellt werden, welches aus Dispersionsbildern Muster extrahiert und aus diesen eine Schätzung für die Materialparameter ermittelt. Um die Machbarkeit dieses Ansatzes zu prüfen, werden zunächst nur isotrope Materialien betrachtet. Für das Netz werden mit der Scaled-Boundary-Finite-Element-Methode synthetische Daten für das Trainieren und Validieren generiert. Zusätzlich werden die Hyperparameter des neuronalen Netzes variiert, um ein optimales Model für die Schätzung zu finden. Anschließend kann das Netz mit experimentellen Daten getestet und das Ergebnis hinsichtlich der Genauigkeit bewertet werden.

Lauster, Sebastian

• Bestimmung des Reflexionsfaktors mit einem sphärischen Mikrofonarray
  S. Lauster, R. Hupke, M. Nophut, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

Die Reflexions- und Absorptionseigenschaften der Wände eines Raumes sind wichtige Parameter für die Auralisierung von virtuellen Umgebungen. Für die Bestimmung dieser akustischen Materialparameter existiert eine Vielzahl etablierter Verfahren. Ein Ansatz ist es, die Reflexionsfaktoren auf Grundlage von Raumimpulsantworten zu schätzen, die in existierenden Räumen mit sphärischen Mikrofonarrays gemessen wurden. Durch die Analyse der räumlich-zeitlichen Struktur der ”Plane Wave Decomposition” kann dabei das Schallfeld in seiner Zusammensetzung untersucht werden. Die geschätzten Parameter können dann in eine virtuelle Umgebung übertragen werden. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Verfahren zur Schätzung des Reflexionsfaktors mit Hilfe eines sphärischen Mikrofonarrays vorgestellt. Eine automatische Detektion der Reflexionen erster Ordnung im dreidimensionalen Raum wurde implementiert, um anschließend mit Hilfe eines LCMV-Beamformers die Reflexionsfaktoren der Wände abzuschätzen. Raumimpulsantworten wurden in mehreren Räumen mit unterschiedlichen akustischen Eigenschaften gemessen, sowie durch eine numerische Simulation erzeugt. Die Ergebnisse der Schätzung aus den real durchgeführten Messungen werden mit den Ergebnissen aus der Simulation verglichen. Hierbei wird auf Einschränkungen des Verfahrens in der Signalverarbeitung eingegangen.

Leckschat, Dieter

• Wi-Fi IEM – In-Ear Monitoring über WLAN
  S. Thielen, D. Leckschat and C. Epe
[Abstract]

Durch WLAN sind drahtlose Netzwerkverbindungen keine Seltenheit mehr. In der professionellen Audiodomäne, insbesondere im Niedriglatenzbereich (bspw. In-Ear Monitoring) findet es hingegen kaum Anwendung. Konventionelle Systeme für In-Ear Monitoring sind meist teuer und daher bei Künstler*innen mit geringem Budget weniger verbreitet.

Wi-Fi IEM ist der Prototyp eines kostengünstigen WLAN In-Ear Monitoring Systems auf Basis von Raspberry Pi Einplatinencomputern und Freier Software. Eine große Herausforderung stellt die unterbrechungsfreie Audioübertragung bei minimaler Latenz dar. Das System arbeitet bereits im Bereich von 8 ms und wird fortlaufend in der Übertragungsqualität optimiert.

• Vergleich unterschiedlicher Ton-Wiedergabesysteme von Virtual Reality-Brillen
  J. Kitanovic, D. Leckschat and C. Epe
[Abstract]

Während die visuelle Qualität bei VR-Anwendungen in den letzten Jahren kontinuierlich gestiegen ist, wurde der Ton und dessen Wiedergabe als zweitrangig behandelt. Bei den meisten Head-Mounted-Displays sind Kopfhörer oder Lautsprecher verbaut, die für die Wiedergabe von 3D- Audio ungeeignet sind. In diesem Beitrag geht es um die Konzeption, Vorbereitung, Durchführung und Auswertung eines Hörversuchs, bei dem der Einfluss verschiedener Kopfhörer-Typen auf die Ortung virtueller Schallquellen in einer VR- Umgebung untersucht wurde. Zum Einsatz kamen dabei extraaurale Kopfhörer, sowie herkömmliche In-Ear-Hörer und circumaurale Kopfhörer.

Lehming, Bernd

• Maßnahmen zum verhaltensbedingten Lärm
  B. Lehming and E. Heinrichs
[Abstract]

Das individuelle Verhalten im Kfz-Verkehr hat Einfluss auf die Lärmbelastung. Unnötiger Lärm entsteht vor allem durch das Fahren mit hoher Drehzahl und das Überschreiten der zulässigen Höchstgeschwindigkeit. Aber auch das Parken und Halten in zweiter Reihe erzeugt häufig Lärm. Hinzu kommt die Behinderung der lärmarmen Verkehrsarten Radfahren und Zufußgehen. Zugeparkte Radfahrstreifen machen das Radfahren unattraktiver und der Fußverkehr leidet oft unter mangelnden Sichtbeziehungen und fehlender Barrierefreiheit an ordnungswidrig beparkten Querungen. Schließlich können Verhaltensänderungen auch zur Lärmminderung bei besonders lauten Fahrzeugarten wie Motorrädern und Lkw führen. Es ist daher sinnvoll auch Strategien zu den derzeit ungenutzten Potenzialen durch ein geändertes Verkehrshalten der Kfz-Führenden zu entwickeln.

Lemke, Mathias

• Synthese komplexer Richtcharakteristiken für eine Schallfeldoptimierung im Zeitbereich
  M. Lemke, L. Stein, A. Hölter, F. Straube and S. Weinzierl
[Abstract]

Die Bestimmung optimaler Treiberfunktionen von Lautsprechern in beliebiger Anordnung ist ein schlecht gestelltes Optimierungsproblem. Typischerweise werden bisher frequenz-basierte Löser eingesetzt.

In einem vorangegangenen Beitrag haben die Autoren einen Adjungierten-basierten Ansatz vorgestellt, um optimale Treiberfunktionen im Zeitbereich zu bestimmen. Die Methode erlaubt es, inhomogene Windprofile und Temperaturschichtungen einzubeziehen, die normalerweise nicht berücksichtigt werden können. Darüber hinaus können komplexe Geometrien und Randbedingungen berücksichtigt werden. Bisher war diese Methode auf Monopolquellen beschränkt.

Die Autoren stellen eine Erweiterung des Ansatzes in Bezug auf eine Adjungierten-basierte Monopolsynthese vor, die es ermöglicht, auch komplexe Richtcharakteristiken zu betrachten. Das Verfahren wird für typische Quellsignale und ein repräsentatives Lautsprechermodell mit komplexer Richtcharakteristik validiert.

Li, Yuqing

• Modelling and Optimizing Acoustic Diffusers Using Finite-Difference Time-Domain Method
  Y. Li and B. Hamilton
[Abstract]

In room acoustics design, the use of acoustic diffusers for scattering sound reflections in an enclosed space is essential in terms of reducing artefacts and improving acoustic quality. The scattering performance of a diffuser is largely determined by its surface geometry, and optimizing the geometrical pattern for diffusers to produce maximum diffusion has been a significant concern of acousticians. Compared to traditional sound scattering experiments which are often restricted by physical limitations in space and time, numerical room acoustics modelling techniques, such as the Finite-Difference Time-Domain (FDTD) method, offer an opportunity for fast and accurate measurement and optimization processes.

The objective of this project is (1) to investigate the scattering effect of sound diffusers through numerical room acoustics simulations, and (2) to look for optimal diffuser geometry based on existing diffuser design theories. A 2-D room acoustics model for simulation and measurement of sound diffusion is built using FDTD. Numerical optimization algorithms are developed, tested and applied. Finally, the optimization results are displayed and interpreted.

Li, Zhe

• Aussagefähigkeit von Fehlstellenimitaten in der ZfP
  A.S. Schmelt, Z. Li, T. Marhenke, J. Hasener and J. Twiefel
[Abstract]

In der zerstörungsfreien Prüftechnik für plattenförmige Werkstoffe werden laufend neue Transmitter-Receiver Einheiten entwickelt und auf dem Markt gebracht. Um die Qualität dieser Systeme zu evaluieren werden Fehlstellenimitate eingesetzt. Diese Imitate werden auf der Oberfläche der Platte platziert und durch den so entstandenen Impedanzsprung eine Fehlstelle im Material imitiert. Jedoch wurde bis heute die Qualität des Fehlstellenimitats nicht überprüft. Die Antwort auf diese Frage wurde in dieser Arbeit mit Simulationen und Experimenten herausgearbeitet. Dafür wurden 2D-Simulationen mit der MATLAB toolbox k-Wave durchgeführt. Dabei wurden zwei Platten untersucht. Die eine mit einem Lufteinschluss und die andere mit einem Imitat auf der Oberfläche. Die Experimente werden als Durchschallungsversuche im C-Scan Verfahren durchgeführt. Dafür wurde eine Platte verwendet, die maschinell mit Fehlstellen unterschiedlicher Durchmesser produziert wurde. Eine weitere, fehlerfreie Platte, wird mit Imitaten belegt und auf identische Weise untersucht. Das gemessene Signal wird jeweils mit Hilfe des Rayleigh-Sommerfeld Beugungsintegrals zurück auf die Oberfläche gerechnet. In Bereichen mit niedrigerem Schalldruck sind dann die Fehlstellen/-imitate zu finden. Wir zeigen in dieser Arbeit das Fehlstellenimitate einige Arten von Fehlstellen qualitativ imitieren können und einige nicht. Damit wird erstmals gezeigt, wann dieses Vorgehen geeignet ist, die Qualität der Systeme zu beschreiben.

Liang, Hong

• Investigation of the point spread function of SAS and CSAS imaging using bandpass signals
  C. Ye, Z. Qiao, H. Liang and D. Kraus
[Abstract]

In the past decades, considerable attention has been paid to the application of ultrasonic reflection tomography. Particularly, synthetic aperture techniques have attracted extensive interest due to their superior resolution performance. Since the location of the backscattering points of a target will only accidently coincide with the pixel centers of the reflection tomographic image, the image quality might be affected by uncompensated residual phase terms during the back-projection process. Therefore, in this paper the sensitivity of the point spread function (PSF) is investigated with respect to scatterer displacements for a synthetic aperture sonar (SAS) and circular synthetic aperture sonar (CSAS). In both cases, echo signals are coherently superimposed over a given synthetic aperture length to reconstruct reflectivity at a particular pixel. For SAS, synthetic aperture length adjusts automatically according to pixel range position and carrier frequency, thus relative residual phase term remains within a small range, which is acceptable for coherent superposition. In comparison with that, both absolute and relative residual phase terms increase with carrier frequency and pixel size for CSAS without upper limit and it may lead to the consequence of destructive superposition of echo signals. Theoretical calculation and simulation results are depicted to verify the conclusion.

Liberson, Lev

• Zur Längenskalenanisotropie in der Modellierung des Kopfspaltgeräusches von Axialventilatoren
  L. Liberson, M. Lummer, M. Mößner, N. Reiche, R. Ewert and J.W. Delfs
[Abstract]

Günstige akustische Eigenschaften sind ein entscheidendes Wettbewerbskriterium bei modernen Ventilatoren. Für eine erfolgreiche Auslegung ist die akustische Vorhersagefähigkeit bereits in der Entwurfsphase zwingend erforderlich. An einem Axialventilator verursacht der Kopfspalt zwischen Schaufel und Mantelring eine markante Schallquelle, deren Ausprägung stark von den lokalen Strömungsbedingungen abhängt. Diese wiederum ergeben sich aus der Geometrie der Spaltregion. Die Physik der konvergenten Kopfspaltströmung ist durch eine starke konvektive Beschleunigung der turbulenten Wirbelstrukturen geprägt, die gemäß der ”Rapid Distortion Theory” durch große Werte des verjüngten Scherratentensors charakterisiert ist. Dieser Effekt führt zu einer starken Anisotropie in den Ein- und Zweipunktstatistiken der Wirbelstörungen, welche der maßgeblichen Wirbelschallquelle zugrunde liegen. Diese müssen in einem qualitativen sowie quantitativen spektralen Modell des Kopfspaltgeräusches abgebildet werden. In einer fortlaufenden Untersuchung wird die Schallentstehung und Ausreitung am Kopfspalt mittels Akustischer Störungsgleichungen (APE) und stochastisch generierter Wirbelschallquellen innerhalb einer hybriden aeroakustischen Simulationsmethode berechnet. Dabei kommt der, auf der Discontinuous Galerkin Verfahren basierende, Propagationscode DISCO++ gekoppelt mit der Fast Random Particle Mesh Methode (FRPM) zur instationären, stochastischen Quellgenerierung zum Einsatz. Eine erweiterte Modellierung der anisotropen Wirbelschallquellen wird anhand des ummantelt eingebauten, fünfblättrigen Axialventilators ”USI-7” diskutiert, wobei eine Gegenüberstellung mit experimentell ermittelten Daten sowie quell-isotropen Simulationsergebnissen erfolgt.

Lichtinger, Roland

• Identifikation des vibroakustischen Verhaltens von Leiterplatten
  M. Hülsebrock, M. Herrnberger, H. Atzrodt, C. Adams and R. Lichtinger
[Abstract]

Der digitale Entwurf von Leistungselektronikkomponenten stellt einen Schlüssel zur Beschleunigung des Entwicklungsprozesses und zur Beherrschung von Entwicklungsrisiken für elektrisch angetriebene Fahrzeuge dar. Insbesondere die numerische Simulation des strukturdynamischen und vibroakustischen Verhaltens von Leiterplatten erweist sich aufgrund der komplexen geometrischen und funktionalen Zusammenhänge, wie zum Beispiel die Beschreibung des Einflusses von Leiterbahnen, als ein schwieriges Simulationsproblem. Darüber hinaus kommt es aufgrund von Parameterunsicherheit häufig zu signifikanten Unterschieden zwischen Simulations- und Messergebnissen, was einen Modellabgleich erforderlich macht. Die Untersuchungen innerhalb dieses Beitrags konzentrieren sich daher zunächst auf die experimentelle Analyse von Leiterplatten. Es werden vier verschiedene Leiterplattenkonfigurationen mit derselben Geometrie aber unterschiedlich gezogenen Leiterbahnen betrachtet. Die Leiterplatten werden mit einem Lautsprecher im Frequenzbereich von 50 Hz bis 9000 Hz angeregt und die modalen Parameter über eine operationale Modalanalyse ermittelt. Die identifizierten modalen Parameter dienen als Grundlage für den Abgleich mit der numerischen Simulation. Das Ziel ist es, den Einfluss der Leiterbahnen auf das Schwingungsverhalten zu quantifizieren und anschließend numerisch zu simulieren. Die Simulations- und Messergebnisse stimmen nach Anpassung der Modellparameter gut überein und bilden damit eine Grundlage für weitere Untersuchungen.

Lin, Shy-Yea

• CAA-basierte Schallvorhersage für Windkraftanlagen
  C. Appel, B. Fassmann, S.-Y. Lin and M. Herr
[Abstract]

Im Rahmen des IEA Wind TCP Task 39 (Quiet Wind Turbine Technology) wurde ein Benchmark für die Schallvorhersage von Windenergieanlagen (Turbine Noise Code Benchmark) initiiert. An diesen Arbeiten ist das DLR über das HGF-finanzierte Projekt ViSion (Validierung von Simulationswerkzeugen zur Beschreibung von Windenergieanlagen) beteiligt. Ziel ist zunächst die Vorhersage des die Gesamtschallabstrahlung dominierenden Hinterkantengeräuschs für eine 2,3MW NM80 Windkraftanlage und Vergleich mit Messungen, die im EU-Projekt DANAERO MW stattgefunden haben. Der geplante Beitrag zeigt erste Vorhersageergebnisse für die zeitlich und räumlich variierende Schallsignatur am Boden. Eingesetzt wird dabei eine Prozesskette, die den Rotor in einzelne Segmente zerlegt, für die dann jeweils 2D CAA-Simulationen (computational aeroacoustics) mittels des finite Differenzen Codes PIANO und dem stochastischen Quellmodell FRPM durchgeführt werden. In einem weiteren Berechnungsschritt werden die Drehung des Rotors, die damit verbundene Amplitudenmodulation und die Variation des Abstands zum Auswertepunkt für die einzelnen Rotorblattabschnitte berücksichtigt. Die einzelnen Beiträge der Blattsegmente des gesamten Rotors werden abschließend summiert und über den Rotorumlauf gemittelt. Als Auswertepositionen lassen sich neben beispielsweise der Zertifizierungsposition gemäß IEC-64100-11-Standard auch beliebige im Raum verteilte Positionen spezifizieren, um Geräuschsignaturen auszuwerten.

Lindner, Paul

• Bestimmung des Elastizitätsmoduls zylindrischer Beton-Prüfkörper aus dem Spaltzug-Schwellversuch
  P. Lindner, C. Schulze, J. Hübelt, P. Bolz and F. Wellner
[Abstract]

Beton unterliegt als Baustoff in zahlreichen Anwendungsbereichen nicht nur statischen, sondern auch zeitlich veränderlichen bzw. sich wiederholenden Belastungen. Um die Eignung von Baustoffen in Bezug auf diese zyklischen Beanspruchungen sicherzustellen, existieren Verfahren zur gezielten Ermüdung von Prüfkörpern, wie der Spaltzug-Schwellversuch. Es wird ein Messverfahren vorgestellt, mithilfe dessen die Degradation zylindrischer Beton-Prüfkörper aus dem Spaltzug-Schwellversuch abgeschätzt werden kann, indem der dynamische Elastizitätsmodul in verschiedenen Ermüdungszuständen ermittelt wird. Es werden zwei weitere Verfahren zur Bestimmung des Elastizitätsmoduls hinzugezogen. Die Messergebnisse aus den in unterschiedlichen Frequenzbereichen arbeitenden Verfahren werden vergleichend gegenübergestellt.

Lippert, Stephan

• Formoptimierung eines Impulshammers zur Schallminderung bei Offshore-Pfahlrammungen
  E. Klages, S. Lippert and O. Von Estorff
[Abstract]

Bei der Rammung von Gründungspfählen zur Errichtung von Offshore-Windturbinen wird über die Pfahlmantelfläche Unterwasserschall emittiert. Zum Schutz von Meereslebewesen sind die zulässigen Schallpegel in Deutschland sowie zahlreichen anderen Ländern per Gesetz begrenzt. Zur Einhaltung dieser Grenzwerte werden üblicherweise sekundäre Schallschutzsysteme, welche die Schallausbreitung im Wasser vermindern, eingesetzt.

Die Notwendigkeit von effektiven Schallminderungssystemen hat in den letzten Jahren, aufgrund von größeren Pfählen und damit höheren Energieeinträgen, immer weiter zugenommen. Im Kontext dieser Entwicklung wächst das Interesse an primären Schallminderungsmaßnahmen, welche die Schallentstehung an der Quelle reduzieren, als Ergänzung zu vorhandenen sekundären Maßnahmen.

Der gegenwärtige Beitrag diskutiert die Verringerung der Schallabstrahlung über ein gezieltes Design des für die Rammung verwendeten Hammers. Hier hat sich gezeigt, dass insbesondere durch eine Streckung des Rammimpulses sowie die Vermeidung von Kraftspitzen die Schallabstrahlung, bei gleicher Rammenergie, erheblich reduziert werden kann. Ein akustisch zuträgliches Design zeigt allerdings oftmals Nachteile bei der Rammbarkeit des Pfahls sowie der Lebensdauer und Fertigung des Hammers. Erste Ergebnisse einer Formoptimierung der Hammerkomponenten, welche alle diese Faktoren berücksichtigt, werden vorgestellt.

Lippold, Moritz

• Soundscape Planning in der Raumplanung
  M. Lippold
[Abstract]

Die akustische Umwelt hat Einfluss auf Gesundheit, Wohlbefinden und Handlungsmöglichkeiten des Menschen. Durch die zunehmende Urbanisierung nimmt die Lärmbelastung zu und ist für Städte eine große Herausforderung. Die planerische Praxis in Deutschland basiert aktuell auf der Idee der Lärmvermeidung, wobei Lärm als zu reduzierendes Abfallprodukt betrachtet wird. Gleichzeitig gibt es in verschiedenen Fachbereichen den Konsens, dass die quantitative Lärmreduktion nicht genügt, um der akustischen Umwelt gerecht zu werden, sodass ein Nachjustieren der Instrumente und Methoden der Raumplanung nötig ist. Als geeignete Alternative zum Thema Lärm kann der Soundscape Ansatz neue, ganzheitlichere Perspektiven eröffnen, indem die akustische Umgebung als Ressource betrachtet wird. Es fehlen jedoch praktische Ansätze bezüglich der Einbindung in die Planung. Daher wurde folgender Forschungsfrage nachgegangen: Wie kann der Ansatz des Soundscape Planning, als Planungsinstrument in der raumplanerischen Praxis in Deutschland integriert werden? Zur Beantwortung der Forschungsfrage wurden die rechtlichen Grundlagen und Planungsinstrumente für den Umgang mit Lärm in Deutschland aufgearbeitet. Auf Grundlage einer systematischen Literaturrecherche wurden Beispiele aufgezeigt, wie die Soundscape Idee in Planungsprozessen integriert werden kann. Zudem wurden die erörterten Ansätze in Verbindung mit Experteninterviews auf ihre praktische Eignung diskutiert.

Liu, Yuanyuan

• Static Performances Study on a Three-pad Air Journal Bearing Based on Near Field Acoustic Levitation
  Y. Liu, K.K. Sepahvand and S. Marburg
[Abstract]

Owing to its distinct non-contact and oil-free characteristics, squeeze- film air bearing can be introduced to satisfy ultra-precision, low wear, and oil-free requirements. This study presents a numerical analysis of the float characteristics of a three-pad squeeze-film air bearing based on squeeze film levitation technology. Unlike conventional squeeze-film bearings, this kind of bearing has two distinguishing characteristics: significantly improved load capacity, and the ability of precision spindle position control. The resonant frequency and vibration mode of the bearing are obtained by using finite element modeling and validated by experimental results. Furthermore, the mechanism of pressure generation of squeeze film is investigated. The load capacity and stability of the bearing can be improved by utilizing the squeeze film effect. Numerical and experimental results show a feasible non-contact bearing with the application potential in the high-speed and high-precision rotating machinery.

Liu, Zhe

• Modeling and experimental validation of in-plane wheel vibrations due to tire non-uniformity
  Z. Liu, K.K. Sepahvand, Y. Wei and S. Marburg
[Abstract]

Tire non-uniformities give rise to rolling force variation at the spindle during steady-state rolling. The higher-order harmonics of the axial forces caused by the tire uniformity subsequently induce the noise within the passenger car. This paper presents a multi-body model for analyzing the characteristics of the force transmissibility of non-uniform tire. The analytical model includes mass imbalance, stiffness non-uniformity, and radial run-out. The model is established based on a three-dimensional ring on an elastic foundation model. Considering the non-uniformity of the tire, the variations of the force on the tire-road contacting area and the length of the footprint are analyzed. The longitudinal and radial forces are calculated and validated by the experimental data. The higher-order harmonics of in-plane axial force vs. the velocity and frequency are given. The proposed model provides a method which should greatly improve the dynamic characteristics of tire/wheel assemblies.

Llorca-Bofí, Josep

• Pedagogical approaches to acoustics for architecture students
  J. Llorca-Bofí, S. Brell-Cockan and M. Vorländer
[Abstract]

The impact of the architect’s design on the acoustics of the environment is taken for granted. It becomes more specific when talking about room acoustics, building acoustics or soundscapes. However, the architecture pedagogic programs devote very little time to the study of acoustics. This work presents the results of an introduction course to the research in architectural acoustics. With the focus in the perception of sound in built spaces, the students conduct their own research on a specific topic. The explanation will cover the results, difficulties, potential paths and limitations of this pedagogical practices.

• Disentangling perception with drawings
  J. Llorca-Bofí, M. Kohnen and M. Vorländer
[Abstract]

Sound localization experiments are common tests describing the individual perception of the spatial sound. However, 3-D audio auralization techniques include spatial scenarios more complex than those presented in the experiments. In those cases, a three-dimensional drawing of the aurally perceived space would deliver detailed information about the individual perception. The present experiment was performed by architecture students, who listened to an auralized scene while scale drawing what they thought the auditory environment could look like. This poster presents the graphical data produced in the experiment. The correlation of the design properties of the drawings with some psychoacoustic parameters are presented by Kohnen et. al also in this conference.

• Limitations of spatial perception in room auralizations
  M. Kohnen, J. Llorca-Bofí and M. Vorländer
[Abstract]

Modern 3-D audio auralization techniques are evolving with their need due to 3-D visual capturing, synthetization and reproduction approaches. On the one hand, real-time rendering of room acoustics is a costly but crucial part to excite a sensation of acoustic plausibility or authenticity. On the other hand, our perception of complex acoustic auralizations is usually superposed by multi-modal stimuli, especially visual cues. Yet, research on acoustic sound presentation typically focusses on a pure acoustic stimulus presentation. This study investigates whether people are biased in their perception when listening to a pure acoustic auralization. Architectural students were listening to an auralized scene while scale drawing what they thought the environment could look like. Later on they were tested on source distance, room volume and room geometry perception separately to correlate both findings.

Lösch, Enrico

• Speech Communication at the Presence of Unmanned Aerial Vehicles
  O. Jokisch, E. Lösch and I. Siegert
[Abstract]

Unmanned aerial vehicles (UAVs, aerial drones) find their way into different emerging application areas such as surveillance (disaster management or public safety), but also logistic tasks (urgent delivery of small goods) or collaborative robotic tasks (precision farming), mostly relying on image processing, although sound is an important source of information. In general, sound processing and, in particular, speech communication or speech signal processing at the presence of UAVs are challenging due to rotor and other maneuver-related noise components. Signal analysis has to consider various sound sources or moving room- acoustical settings, and the desired signals have to be separated from flight and wind noises. We compiled a speech database combined with typical drone sounds (recorded during real flight maneuvers) and conducted objective speech quality measurements (simulating human perception) but also some speech recognition experiments with a state-of-the-art recognizer. In a next research step, we analyzed speech and sound improvements utilizing post-processing and optimized microphone constellations, including a portable 8-micro array. Another problem approach, focusing on the construction of ëlow-noise’ drones, is discussed afterwards. Our contribution describes different acoustic scenarios and drone characteristics, potential methods to overcome the mentioned obstacles and our recent measurement results, followed by some conclusions.

Loh, Karin

• Child-appropriate experiment on auditory selective attention in a virtual acoustic environment
  K. Loh, C. Hoog Antink, L. Mayer and J. Fels
[Abstract]

Auditory selective attention enables the extraction of relevant sound sources from distracting sounds or background noise. In the context of primary and preschool life, children are typically exposed to noisy and complex acoustic scenes. To ensure a proper development of children’s communicative and cognitive skills, their perception of the acoustic environments need to be addressed and understood. Hence, it is important to understand to what extent children’s auditory selective attention is developed and affected under the influence of noise or disturbing acoustic features. This work introduces a child-appropriate paradigm on auditory selective attention, in which the categorization task was subsequently extended from a ”two choices task” to a ”four choices task”. This extension provides both more information on the inhibition of irrelevant information and the possibility to include room acoustic effects. This work presents the paradigm and an implementation in a virtual acoustic environment to show its practical feasibility. Then, the results of a pilot-study are presented and discussed.

Lohrenz, Timo

• Baby Cry Recognition in Vehicles
  J. Baumann, T. Lohrenz, J. Franzen and T. Fingscheidt
[Abstract]

In an automotive environment the driver’s attention to traffic and the surrounding environment is a safety-critical aspect. Distracting situations and events around the driver can significantly decrease his/her focus and increase the risk of driving mistakes and accidents. Therefore, it is desirable to prevent an unfocussed state of the driver. Various systems are designed to alert the driver in such situations and thereby prevent possible damage. While these systems often rely on visual input, usually requiring high computational power, it is also possible to obtain information from acoustic signals as they are acquired via the already existing hands-free microphone. Recent systems for automatic sound event detection can be used to detect and classify various types of sound events, even when high-level background noise is present. When it comes to sound events diverting the attention of the driver, high-power sound events with rare occurrences can often be observed as the cause: Such as a baby crying in the backseat. For this use case we propose a neural network-based detector for baby cries in vehicles. The method detects baby cries in the presence of typical vehicle noise, and in consequence triggers an increased support from driver assistance systems or autonomous driving functions.

Lorenz-Kierakiewitz, Klaus-Hendrik

• Normgerechte induktive Vollversorgung von Hallen mit variablen Tribünen
  K.-H. Lorenz-Kierakiewitz and D. De Leeuw
[Abstract]

Gemäß DIN 18040-1:2010-10 sind öffentlich zugängliche Gebäude grundsätzlich barraierefrei zu gestalten. Für Menschen mit Beeinträchtigungen des Gehörsinns ist dabei eine gemäß DIN EN IEC 60118-4 geplante und errichtete Induktionsanlage mit einer derartigen Schleifenform, dass der Wirkungsbereich normgerecht versorgt wird, trotz neuer Eintwicklungen noch stets und auf absehbare Zeit das Mittel der Wahl, um das Hören und damit Teilhaben in öffentlich zugänglichen Auditorien zu unterstützen, zumal diese Weise der Unterstützung Schwerhöriger nicht stigmatisierend ist, da keine Geräte ausgegeben werden müssen, anhand derer Schwerhörige als solche erkennbar sind. Dies gilt auch für große Hallen wie z. B. öffentliche Sporthallen, sowohl für die Spielfläche, als auch für etwaige Tribünen. Bei diesen wiederum gibt es neben den baulich fixen auch solche, die je nach Nutzung eingeschoben (Nutzung einer vergrößerten Fläche) oder heausgezogen werden können (für Wettkämpfe etwa). In diesem Beitrag soll veranschaulicht werden, wie es zu bewerkstelligen ist, eine fest verlegbare Schleifenform zu planen, die in der Lage ist, beide Situationen vollflächig normgerecht induktiv zu versorgen, ohne die Notwendigkeit der Anwendung von Schleifenkabeln in den verschiebbaren Abschnitten der Tribüne, was in der Praxis schwierig und störanfällig ist. Wichtigstes Hilfsmittel dabei ist eine Möglichkeit der Simulation der elektromagnetischen Feldstärke von schief im Raum liegenden Empfangsflächen.

• La Redoute Bonn - Bad Godesberg: zur Raumakustik eines der ersten Konzertsäle Ludwig van Beethovens
  K.-H. Lorenz-Kierakiewitz
[Abstract]

Die 1790 bis 1792 erbaute klassizistische Redoute in Bad Godesberg, heute ein Stadtteil Bonns, ist ein Ballhaus des 81. Kölnischen Kurfürsten Max Franz für höfische Festlichkeiten. Dass der junge Ludwig van Beethoven darin musiziert hat und diesen Raum und seine raumakustischen Eigenschaften kannte, ist belegt, und dies zu einer Zeit, wo er bereits seine ersten Kompositionen verfasste. Als Angestellter der kurfürstlichen Hofkapelle konzertierte Beethoven mehrmals die Woche in der Redoute. Im Juli 1792 spielte Beethoven in diesem Saal dem aus London heimkehrenden Joseph Haydn vor, woraufhin dieser ihn als Meisterschüler in Wien annahm. Der heute so genannte Beethovensaal der Redoute ist im nahezu unveränderten Originalzustand erhalten. Auch in der jüngeren Vergangenheit fanden darin Konzerte mit klassischer Musik statt. Der Saal als Ballsaal der Frühklassik ist ein hochinteressantes raumakustisches Untersuchungsobjekt als einer der ersten Konzertsäle Beethovens. Mit Unterstützung des Betreibers Redoute Bonn GmbH wurden dort im August 2019 raumakustische Messungen gemäß DIN EN ISO 3382-1 im unbesetzten Zustand sowie mit Besetzungssimulation eines höfischen Konzertes durchgeführt. Zusätzlich wurden mit dabei gemessenen binauralen Impulsantworten und eigens dafür reflexionsarm aufgenommener Frühwerke Beethovens Auralisationen erstellt, welche den historischen Klang der Redoute hörbar machen sollen.

Lozo, Carina

• Formant tracking in Sound Tools eXtended (STx) 5.0
  A. Noll, M. Pucher and C. Lozo
[Abstract]

In this paper, we introduce the new formant tracker of Sound Tools eXtended (STx) version 5.0, an acoustic speech and sound processing application. Formants occur at the resonant frequencies of the human vocal tract and can be correlated with articulatory features such as tongue height and backness. They are indispensable for acoustic phonetic analysis since they allow for an identification of vowel sounds. Our formant tracker uses dynamic programming to find the best path among formant candidates derived from Linear Predictive Coding (LPC) analysis. The transition and observation costs in the search algorithm are optimized with manually corrected formant tracks. The new version of STx 5.0 also has an interface to WebMAUS that allows automatic phonetic transcription and segmentation of speech for different languages. Furthermore STx 5.0 contains an integrated, simplified and compact GUI, designed for speech analysis for phoneticians, linguists, psychologists, and researchers in related fields.

Lübeck, Tim

• Comparison of Mitigation Approaches of Spatial Undersampling Artifacts in Spherical Microphone Array Data Auralizations
  T. Lübeck, J.M. Arend, H. Helmholz, J. Ahrens and C. Pörschmann
[Abstract]

Spherical Microphone Arrays (SMAs) are widely used to capture spatial sound fields, that can then be rendered in various virtual acoustic environment (VAE) formats including binaural synthesis. However, some practical limitations have significant impact on the accuracy of the rendered VAE. On the one hand, the limited number of microphone capsules leads to spatial undersampling of the surrounding sound field, inducing spatial aliasing artifacts on the capturing side. On the other hand, the order-limited spherical harmonics representation results in truncation errors on the rendering side. Several approaches have been presented in research to mitigate these impairments. To our knowledge, there is no study available that compares the different methods directly in terms of their effectiveness. In this work, we present a comprehensive comparison of state-of-the-art undersampling mitigation algorithms, with a focus on binaural reproduction of SMA data. We give an overview of the fundamental concepts of the different approaches and based on a technical evaluation we discuss their influence on the binaural reproduction.

• Efficiently adding sampling points for improving HRTF measurements on arbitrary grids
  D. Bau, T. Lübeck and C. Pörschmann
[Abstract]

The progress of consumer-oriented multimedia towards virtual and augmented reality creates the demand for easy and user-friendly systems to obtain individual HRTF (head related transfer function) datasets. An adequate approach could be a self-driven measurement system, where a user, whose head-orientation is tracked, moves his head freely and triggers a small number of measurement by choice. When performing spatial upsampling of such sparse HRTF datasets to obtain full spherical HRTF datasets in the continuous spherical harmonic (SH) domain, it has been shown in a previous study that the type of the spherical sampling scheme only marginally affects the interpolation performance as long as the sampling points are nearly equally distributed on the sphere. However, the mentioned measurement procedure will result in an arbitrary sampling point distribution with varying spatial resolution on the sphere. This work presents methods that identify low-resolution areas, and suggest additional sampling points that efficiently improve the sampling scheme, and thus the spatial upsampling performance. These methods could be used to enhance the measurement procedure by guiding the user to these additional measurement points and by this helping to obtain sampling grids with improved spatial resolution.

• Updates on the Real-Time Spherical Array Renderer (ReTiSAR)
  H. Helmholz, T. Lübeck, J. Ahrens, S.V.A. Garí, D.L. Alon and R. Mehra
[Abstract]

We recently presented ReTiSAR, a framework for binaural rendering of spherical microphone array data in real-time. The array signals and the employed head-related transfer functions are processed in the spherical harmonics domain to compute the resulting ear signals and virtually place a listener into the captured sound field. In this contribution, we present the latest additions to the Python software package. These comprise, among others, an interface to the Spatially Oriented Format for Acoustics (SOFA), the ability of switching between different spherical harmonics rendering orders, as well as performance optimizations enabling real-time rendering up to 12th order. Furthermore, we integrated diverse enhancements recently proposed in the literature for the upper frequency range where spatial aliasing occurs.

Luegmair, Marinus

• Anwendung der verallgemeinerten polynomiellen Chaosentwicklung auf industrielle Modelle
  J.D. Schmid, M. Luegmair, K.K. Sepahvand and S. Marburg
[Abstract]

Für eine zuverlässige Vorhersage von vibroakustischem Verhalten in der frühen Entwicklungsphase ist die Berücksichtigung von Unsicherheiten im Auslegungsprozess unerlässlich. In diesem Beitrag werden Unsicherheiten mithilfe der verallgemeinerten polynomiellen Chaosentwicklung (generalized Polynomial Chaos - gPC) beschrieben und auf das Finite-Elemente (FE) Modell einer Fahrzeugkarosserie angewandt. Der Fokus liegt auf der Untersuchung der optimalen Anwendung der gPC, speziell im Hinblick auf industrielle Modelle mit einer hohen Anzahl an unsicheren Parametern und rechenintensiven FE-Modellen. Implementiert wird eine nicht-intrusive gPC-Entwicklung auf Basis der Kollokationsmethode. Zunächst wird die entwickelte Methodik anhand einer analytischen Funktion verifiziert, bevor diese auf ein industrielles FE-Modell übertragen wird. Die Approximation des stochastischen Ergebnisprozesses wird mit Latin Hypercube Sampling (LHS) basierten Referenzlösungen im Hinblick auf Genauigkeit und Rechenzeit verglichen. Die Untersuchungen zeigen, dass die gPC-Methode auch bei industriellen Modellen mit hoher Dimensionalität zuverlässig anwendbar ist, dass jedoch die Ergebnisqualität maßgeblich von der Wahl der Kollokationspunkte abhängt.

Lüneburg, Lisa

• Faszination sprechende Maschinen: Technologischer Wandel der Sprachsynthese über zwei Jahrhunderte
  L. Engeln, R. Groh, F. Gabriel, P. Birkholz, R. Jäckel, R. Hoffmann, J. Felten, R. Bergmann, J. Scharloth, L. Lüneburg, J. Krzywinski, J. Neumann and P. Plaßmeyer
[Abstract]

Über die historische akustisch-phonetische Sammlung (HAPS) der TU Dresden ist auf den historischen Sitzungen der DAGA regelmäßig berichtet worden. Im Jahre 2019 konnte ihr 20. Gründungsjubiläum begangen werden. Nach einer Generalsanierung des Gebäudes wird sie in einer weitgehend neu gestalteten Ausstellung präsentiert. Im gleichen Jahr konnte das BMBF-Projekt mit dem in der Überschrift angegebenen Thema (Kurztitel ”Sprechmaschine”) abgeschlossen werden, über das in diesem Beitrag berichtet wird. In einem Verbund aus sechs Einrichtungen der TU Dresden und dem Mathematisch-Physikalischen Salon der Staatlichen Kunstsammlungen Dresden wurde nicht nur an der weiteren Erschließung der Sammlung gearbeitet, sondern es wurde anhand des konkreten Beispiels der Frage nachgegangen, auf welche Weise historische Universitätssammlungen Beiträge für die aktuelle Forschung und Lehre leisten können. Dabei wurde neben einer multi-kontextuellen virtuellen Ausstellung zur Entwicklung der Sprachsynthese im Verlauf von mehr als zwei Jahrhunderten auch ein moderner artikulatorischer Sprechapparat als Forschungsplattform erforscht und entwickelt.

Lugovtsova, Yevgeniya

• Bestimmung von Materialparametern aus dem dispersiven Verhalten geführter Wellen mittels neuronaler Netze
  M. Lauschkin, J. Bulling, Y. Lugovtsova, P. Wasmer and J. Prager
[Abstract]

Damit eine Simulationsrechnung, beispielsweise mit einer FEM-Software, eine ausreichend hohe Genauigkeit erreicht, muss vorausgesetzt werden, dass die Modellparameter eine sehr hohe Güte aufweisen. Die genaue Kenntnis der Materialparameter ist dabei von besonderer Bedeutung. Um diese Parameter bestimmen zu können, müssen die verwendeten Werkstoffe messtechnisch charakterisiert werden. Neben anderen Ansätzen sind dafür akustische Verfahren im Ultraschallbereich geeignet. Für dünnwandige und plattenförmige Materialien können aus den sich ausbreitenden geführten Wellen messtechnisch Dispersionskurven bestimmt und aus diesen die Materialparameter abgeleitet werden.

Da für die Signalverarbeitung und für Optimierungsaufgaben aktuell zunehmend Machine Learning Tools zum Einsatz kommen, stellt sich die Frage, ob diese Werkzeuge auch für die Ermittlung der Materialparameter aus den gemessenen Dispersionskurven eingesetzt werden können.

In der vorgestellten Untersuchung soll ein Convolutional Neural Network aufgestellt werden, welches aus Dispersionsbildern Muster extrahiert und aus diesen eine Schätzung für die Materialparameter ermittelt. Um die Machbarkeit dieses Ansatzes zu prüfen, werden zunächst nur isotrope Materialien betrachtet. Für das Netz werden mit der Scaled-Boundary-Finite-Element-Methode synthetische Daten für das Trainieren und Validieren generiert. Zusätzlich werden die Hyperparameter des neuronalen Netzes variiert, um ein optimales Model für die Schätzung zu finden. Anschließend kann das Netz mit experimentellen Daten getestet und das Ergebnis hinsichtlich der Genauigkeit bewertet werden.

Lummer, Markus

• Zur Längenskalenanisotropie in der Modellierung des Kopfspaltgeräusches von Axialventilatoren
  L. Liberson, M. Lummer, M. Mößner, N. Reiche, R. Ewert and J.W. Delfs
[Abstract]

Günstige akustische Eigenschaften sind ein entscheidendes Wettbewerbskriterium bei modernen Ventilatoren. Für eine erfolgreiche Auslegung ist die akustische Vorhersagefähigkeit bereits in der Entwurfsphase zwingend erforderlich. An einem Axialventilator verursacht der Kopfspalt zwischen Schaufel und Mantelring eine markante Schallquelle, deren Ausprägung stark von den lokalen Strömungsbedingungen abhängt. Diese wiederum ergeben sich aus der Geometrie der Spaltregion. Die Physik der konvergenten Kopfspaltströmung ist durch eine starke konvektive Beschleunigung der turbulenten Wirbelstrukturen geprägt, die gemäß der ”Rapid Distortion Theory” durch große Werte des verjüngten Scherratentensors charakterisiert ist. Dieser Effekt führt zu einer starken Anisotropie in den Ein- und Zweipunktstatistiken der Wirbelstörungen, welche der maßgeblichen Wirbelschallquelle zugrunde liegen. Diese müssen in einem qualitativen sowie quantitativen spektralen Modell des Kopfspaltgeräusches abgebildet werden. In einer fortlaufenden Untersuchung wird die Schallentstehung und Ausreitung am Kopfspalt mittels Akustischer Störungsgleichungen (APE) und stochastisch generierter Wirbelschallquellen innerhalb einer hybriden aeroakustischen Simulationsmethode berechnet. Dabei kommt der, auf der Discontinuous Galerkin Verfahren basierende, Propagationscode DISCO++ gekoppelt mit der Fast Random Particle Mesh Methode (FRPM) zur instationären, stochastischen Quellgenerierung zum Einsatz. Eine erweiterte Modellierung der anisotropen Wirbelschallquellen wird anhand des ummantelt eingebauten, fünfblättrigen Axialventilators ”USI-7” diskutiert, wobei eine Gegenüberstellung mit experimentell ermittelten Daten sowie quell-isotropen Simulationsergebnissen erfolgt.

Lux, Christian

• Untersuchung der akustischen Performance von Vakuumisolierglas (VIG)
  C. Lux, B. Nusser and P. Schober
[Abstract]

Eine stetige Verbesserung der thermischen und akustischen Isolation von Mehrscheiben-Isolierglas (MIG) wird aufgrund des bereits relativ hohen Standards immer schwerer. Das ist einer der Gründe warum die Entwicklung neuer Fensterkonstruktionen komplizierter zu realisieren ist. Bei Vakuumisolierglas (VIG) befindet sich im Vergleich zum MIG im Scheibenzwischenraum (SZR) kein Edelgas oder Luft, sondern Hochvakuum mit einem Restdruck im Bereich von 10-3 hPa, was die thermische Isolation im Vergleich zum MIG sehr deutlich verbessert. In diesem Beitrag wird die akustische Performance von verschiedenen VIG untersucht und dargestellt. Das übergeordnete Ziel der Untersuchungen ist die Entwicklung möglichst ”schlanker” Verglasungen, welche auch bei architektonisch neuen Fenstersystemen eingesetzt werden können. Alle untersuchten Verglasungen hatten die Normgröße von (1230 × 1480) mm² und wurden im Fensterprüfstand des Akustik Center Austria gemäß EN ISO 10140-2 gemessen. Im ersten Schritt des Beitrags werden verschiedene VIG als Einzelsysteme betrachtet. Dabei wird der Aufbau der VIG-Systeme variiert. Die Ergebnisse werden mit vergleichbaren Einfachgläsern und Verbundglasscheiben verglichen. Im zweiten Schritt werden ausgewählte VIG-Systeme zu MIG veredelt und erneut gemessen. Diese modifizierten Aufbauten werden mit massen- und dimensionsäquivalenten MIG-Systemen verglichen, welche lediglich aus Einfach- und Verbundscheiben bestehen und in der Praxis verwendet werden.

Lykartsis, Athanasios

• Acoustic Identification of Flat Spots on Wheels Using Different Machine Learning Techniques
  G. Dernbach, A. Lykartsis, L. Sievers and S. Weinzierl
[Abstract]

Continuous, non-invasive monitoring can free companies from unnecessary routine controls. We consider the case of the acoustic detection of flat spots, a sign of wear on the wheels of rail vehicles. We show that it is possible to detect the resulting acoustic signals in the field by means of audio recordings of passing trains, even with simple microphone techniques. We discuss practical considerations for data set creation and validation and investigate the use of different feature representations such as raw audio data, Mel Frequency Cepstral Coefficients (MFCCs), scatter transformation. Building upon a baseline model with Support Vector Machines (SVM) with MFCCs as input, we develop a semisupervised classifier (Efficient Net with unsupervised pre-training) and compare it to framing the problem as a segmentation task (using the U-Net architecture). Finally, we identify desirable representative invariances and implement the corresponding acoustic transformations. The results show that the detection of flat spots can be performed reliably and robustly even with comparably simple models.

• Eine qualitative Untersuchung des Generalisierungsverhaltens von CNNs zur Instrumentenerkennung
  R. Gebhardt, A. Lykartsis and S. Weinzierl
[Abstract]

Künstliche neuronale Netze (ANNs) haben sich im Bereich des maschinellen Lernens für Audiodaten als erfolgreichstes Werkzeug mit hoher Klassifikationsrate etabliert. Ein bedeutender Nachteil besteht aus wissenschaftlicher Sicht jedoch in der schweren Interpretierbarkeit des von ANNs tatsächlich gelernten Inhalts.

Um dieses Problem anzugehen untersuchen wir in dieser Arbeit den Lern- und Generalisierungsprozess eines Convolutional Neural Networks (CNNs) für Multi-Label Instrumentenerkennung in den Hidden Layers des Netzwerks. Wir betrachten die unterschiedlichen Aktivierungen aller Layers durch unterschiedliche Instrumentenklassen um nachzuvollziehen, ab welcher Tiefe das Netzwerk in der Lage ist, zwei von der gleichen Klasse stammenden Inputs als ähnlich zu erkennen.

Wir zeigen über verschiedene Distanzmaße, dass unser Netzwerk in zunehmender Tiefe besser zu generalisieren lernt, was der Intuition folgt. Unsere Ergebnisse lassen darauf schließen, dass lokale Strukturen der Feature Maps zwischen der dritten und vierten von vier Convolutional Layers irrelevant werden, was für die Robustheit des Systems entscheidend ist. Ebenso stellen wir dar, dass der Generalisierungsprozess bei der ersten Dense Layer weitestgehend abgeschlossen ist, was in Übereinstimmung mit gegenwärtigen Forschungsergebnissen steht. Ziel unserer Arbeit ist neben der Dechiffrierung der Black-Box Struktur von DNNs auch der praktische Aspekt, ein nachvollziehbares Regelwerk für die Wahl der Systemarchitektur, insbesondere der Tiefe von DNNs.

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Maeder, Marcus

• Freiheit
  M. Gatt, M. Maeder and S. Marburg
[Abstract]

Menschlich am Menschen ist die Freude an der Schönheit des Lebens und die Begabung, das Leben in Freiheit zu erfassen. Philosophie ist die Lehre von der menschlichen Freiheit. Philosophie im 21. Jahrhundert zu lehren heißt, diese Freiheit mit Liebe zu betrachten, verbunden mit dem Lehrauftrag, sie zwar in gewissen Sinne vorzuleben - aber eben nur soweit, bis die junge, nachfolgende Generation ihre Freiheit selbst frei definiert und ihre Zukunft selbst frei verantwortet. In der Philosophie unterscheidet man die Freiheit, etwas zu tun von der Freiheit, am Tun nicht gehindert zu werden und bettet beides in die Freiheit als Gleichheit. Menschen sind gleich an Freiheit. Sie sind gleich an der Freiheit, ihre Meinung auszusprechen und den Worten der Mitmenschen zuzuhören. Jeder professionellen Bewertung eines Klanges kann nur persönliche Freiheit zugrunde liegen, anderenfalls würde man das Ergebnis wegen mangelnder Objektivität vermutlich ablehnen. Auch das Produzieren von Tönen kann nur auf der Basis von Freiheit zustande kommen, denn man kann sich nur zwischen Alternativen entscheiden, wenn man Wahlmöglichkeiten hat. Wie sich die philosophische Herangehensweise als Freiheit in der Akustik ausdifferenziert wird Gegenstand dieses Vortrags sein.

• Changing perspectives in Aeroacoustics
  M. Maeder and S. Marburg
[Abstract]

Since the pioneering works of Lighthill, Curle and Ffowcs Williams and Hawkings, the engineering field of aero-acoustics was dominated by further developing acoustic analogies or mathematical frame works such as the Linearized Navier-Stokes, Linearized Euler or Acoustic Perturbation Equations to understand the sound wave generation and propagation in moving media. Especially the aircraft industry benefits from these innovative technologies and developments with respect to engines emitting less noise or aircraft cabins with lower background noise levels. Despite the groundbreaking developments during the last decades, understanding the physical mechanisms of sound generation in turbulent flow still remains an open question. Further, utilizing standard small perturbation approaches within an Eulerian frame, no consistent balance equation for wave propagation is possible to derive. In this paper, the authors want to stress a change of perspective towards aero-acoustics. By applying a mixed Lagrangian-Eulerian frame, it is possible to derive balance equations and create a Lagrangian density function from where it is possible to derive a wave equation from a pseudo acoustic energy formulation. In addition, aspects of sound generation in flow are discussed.

Mai, Christopher

• Numerische Untersuchung der Schalldämpfung von Absorptionsschalldämpfern unterschiedlicher Querschnittsform
  C. Mai, A.-S. Henke and T. Geyer
[Abstract]

Absorptionsschalldämpfer sind Kanäle oder Kanalstücke, deren Wände mit einem absorbierenden Material voll- oder teilweise ausgekleidet sind. Das der dabei entstehenden Schalldruckpegelminderung zu Grunde liegende Wirkungsprinzip ist die dissipative Umwandlung von Schallenergie in Wärmeenergie im Inneren des Absorbers. Unter anderen hat die Kanalquerschnittsform Einfluss auf die Schalldämpfung. In der Praxis sind fast ausschließlich kreisförmige oder rechteckige Kanäle vorzufinden. Ziel dieser Arbeit war es herauszufinden, wie stark die Schalldämpfung von der Querschnittsform abhängig ist. Daher wurde die Schalldämpfung mittels der Finiten Elementen Methode (FEM) für ausgewählte Schalldämpfer, deren Querschnittsfläche aus regelmäßigen Polygonen bestand, berechnet. Die freie Querschnittsfläche sowie die Absorbereigenschaften blieben dabei für jedes Modell stets identisch. Die Ergebnisse zeigen, dass sowohl der Wert als auch der Frequenzbereich der maximalen Dämpfung von der Form der Querschnittsfläche abhängen. In Übereinstimmung mit der Abschätzformel von Piening ergaben sich die besten Dämpfungswerte für den Schalldämpfer mit dreieckiger Querschnittsfläche. Für eine größere Anzahl der Ecken (ab m = 10) ergab sich jedoch keine signifikante Änderung gegenüber der Dämpfungskurve eines Rohrschalldämpfers.

Majdak, Piotr

• Time-Frequency analysis for neural synthesis of audio
  A. Marafioti, N. Holighaus, P. Majdak and N. Perraudin
[Abstract]

Zeit-Frequenz Darstellungen (TF) bieten leistungsstarke und intuitive Funktionen für die Analyse von Audiosignalen. Dennoch ist die Synthese von Audiosignalen auf der Basis von TF Koeffizienten eine subtile Angelegenheit. Speziell in jenem Bereich des maschinellen Lernens, in dem TF Koeffizienten von neuronalen Netzen generiert werden, ist es schwierig die Audiosynthese mit zufriedenstellender Qualität zu garantieren. Folglich beruht die neuronale Audiosynthese weitgehend auf der direkten Modellierung der Wellenform. In diesem Vortrag, werden diverse Herausforderungen der Audiosynthese auf der Basis von TF Koeffizienten erörtert. Wir werden die Problematik der invertierbaren TF Koeffizienten erörtern und Regeln zu Lösung dieser Problematik präsentieren. Wir werden das Potenzial der generativen TF Modellierung anhand eines sogenannten Generative Adversarial Networks (GAN) demonstrieren. Wir werden zeigen, dass durch die Anwendung der vorgeschlagenen Regeln, die Qualität eines GAN-generierten Audiosignals, im Vergleich zu einem ähnlichen Netzwerk mit direkter Wellenformsynthese, dem neuesten Stand der Technik entsprechen kann.

• Vorhersagemodell für Schallquellenexternalisierung in VR/AR- Systemen
  R. Baumgartner and P. Majdak
[Abstract]

Virtuelle Realität (VR), erweiterte Realität (augmented reality, AR), Kopfhörerwiedergabe mit oder ohne Hear-Through-Option: all diese Systeme verfolgen das Ziel Schallquellen möglichst realistisch wieder zu geben. Während in natürlichen Hörsituationen Schallquellen üblicherweise externalisiert werden, d.h. einer räumlichen Position außerhalb des Kopfes zugeordnet werden können, resultiert Kopfhörerwiedergabe oft in einer Im-Kopf-Lokalisation. Eine umfangreiche Evaluierung obiger Wiedergabesysteme gestaltet sich besonders aufwändig, wenn Hörversuche erforderlich werden. Vorhersagemodelle können hier den Entwicklungsprozess sehr effizient unterstützen. In diesem Vortrag präsentieren wir ein phänomenologisches Modell zur Externalisierung von statischen Schallquellen. Es wird der Beitrag verschiedener akustischer Merkmale zur Externalisierung diskutiert und die Übereinstimmung der Modellvorhersagen mit Daten aus früheren Verhaltensexperimenten verglichen. Die Anwendung des Modells auf beliebige binaurale Signale wird diskutiert.

• Beurteilung der Wahrnehmung der Schallemission von Wärmepumpen
  C.H. Kasess, C. Reichl, H. Waubke and P. Majdak
[Abstract]

Wärmepumpen sind eine vielfältig einsetzbare Technologie zur Raumwärmebereitstellung, Warmwasserbereitung und Kühlung von Gebäuden. Aufgrund ihres großen Potenzials, einen substanziellen Beitrag zum Umbau des Energiesystems zu leisten gewinnen sie stetig an Bedeutung. Das Hauptaugenmerk liegt bei Wärmepumpen naturgemäß auf der Energieeffizienz des Gerätes. Durch den zunehmenden Einsatz von Wärmepumpen spielen allerdings die von ihnen produzierten Geräusche eine immer größere Rolle. Die Anwendung lärmmindernder Maßnahmen welche sich möglichst wenig auf die Effizienz auswirken sollten ist daher ein wichtiges Forschungsthema. Wie solche Maßnahmen akustisch zu beurteilen sind ist wie auch bei anderen Arten von Umgebungslärm eine wichtige Forschungsfrage. Ziel der vorliegenden Untersuchung war es, Geräusche von Wärmepumpen richtungsabhängig und unter Anwendung verschiedener, potentiell lärmmindernder, Maßnahmen psychoakustisch zu evaluieren. Untersucht wurden stationäre Geräusche 4 unterschiedlicher Wärmepumpenvarianten welche in einer schallabsorbierend ausgekleideten Klimakammer aufgenommen wurden. Der Richtungseffekt wurde untersucht, indem Aufnahmen der Geräusche an den vier Seiten der Wärmepumpe durchgeführt wurden. 20 Probanden beurteilten die Lästigkeit der verschiedenen Geräusche in einem Hörtest. Es zeigten sich Richtungseffekte welche aber von der jeweilig installierten Variante abhängig waren. Die Unterschiede in den Lästigkeitsurteilen lassen sich sehr gut durch A-Pegel und Lautstärkepegel erklären. Die zusätzliche Verwendung der psychoakustischen Schärfe und auch Rauhigkeit tragen zur besseren Erklärung bei.

Marafioti, Andres

• Time-Frequency analysis for neural synthesis of audio
  A. Marafioti, N. Holighaus, P. Majdak and N. Perraudin
[Abstract]

Zeit-Frequenz Darstellungen (TF) bieten leistungsstarke und intuitive Funktionen für die Analyse von Audiosignalen. Dennoch ist die Synthese von Audiosignalen auf der Basis von TF Koeffizienten eine subtile Angelegenheit. Speziell in jenem Bereich des maschinellen Lernens, in dem TF Koeffizienten von neuronalen Netzen generiert werden, ist es schwierig die Audiosynthese mit zufriedenstellender Qualität zu garantieren. Folglich beruht die neuronale Audiosynthese weitgehend auf der direkten Modellierung der Wellenform. In diesem Vortrag, werden diverse Herausforderungen der Audiosynthese auf der Basis von TF Koeffizienten erörtert. Wir werden die Problematik der invertierbaren TF Koeffizienten erörtern und Regeln zu Lösung dieser Problematik präsentieren. Wir werden das Potenzial der generativen TF Modellierung anhand eines sogenannten Generative Adversarial Networks (GAN) demonstrieren. Wir werden zeigen, dass durch die Anwendung der vorgeschlagenen Regeln, die Qualität eines GAN-generierten Audiosignals, im Vergleich zu einem ähnlichen Netzwerk mit direkter Wellenformsynthese, dem neuesten Stand der Technik entsprechen kann.

Maravich, Maria Mareen

• Lästigkeit bei gleichzeitiger Exposition von Schall und Schwingungen
  M.M. Maravich and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Lärm und Ganzkörper-Schwingungen wirken in einer Vielzahl von Situationen nicht separat, sondern gleichzeitig auf den Menschen ein. Auch der Arbeitsalltag von Nutzfahrzeugführern ist häufig geprägt durch das gleichzeitige Auftreten beider Reize. Abhängig von den Signaleigenschaften dieser beiden Modalitäten, aber auch beispielsweise vom Kontext, können solche Situationen als unangenehm bzw. lästig empfunden werden. Zur Beurteilung der Belastung von solchen multimodalen Situationen ist es daher wichtig, neben dem Einfluss der physikalischen Signaleigenschaften der einzelnen Modalitäten, auch die Wechselwirkung beider Immissionsarten zu verstehen. Um repräsentative Nutzfahrzeug-Szenen zur Untersuchung der wahrgenommenen Lästigkeit bei gleichzeitiger Exposition von Schall und Ganzkörper-Schwingungen zu erhalten, wurden im Rahmen dieser Studie zunächst Schalldruck-, Beschleunigungs- und Kameraaufnahmen gleichzeitig aus Sicht von Nutzfahrzeugführern durchgeführt. Durch gezielte Modifikation akustischer und vibratorischer Signalparameter wurde anschließend mit Hilfe von Wahrnehmungsversuchen die Gesamt-Lästigkeit im multimodalen Messlabor der TU Dresden, welches eine realitätsnahe und simultane Wiedergabe aller drei Modalitäten ermöglicht, bestimmt. Anhand der Beurteilungen der Probanden lassen sich Erkenntnisse über die Wechselwirkung von Schall und Ganzkörper-Schwingungen sowie über die Rolle ausgewählter Signalparameter der einzelnen Reize ableiten.

Marburg, Steffen

• Modeling and experimental validation of in-plane wheel vibrations due to tire non-uniformity
  Z. Liu, K.K. Sepahvand, Y. Wei and S. Marburg
[Abstract]

Tire non-uniformities give rise to rolling force variation at the spindle during steady-state rolling. The higher-order harmonics of the axial forces caused by the tire uniformity subsequently induce the noise within the passenger car. This paper presents a multi-body model for analyzing the characteristics of the force transmissibility of non-uniform tire. The analytical model includes mass imbalance, stiffness non-uniformity, and radial run-out. The model is established based on a three-dimensional ring on an elastic foundation model. Considering the non-uniformity of the tire, the variations of the force on the tire-road contacting area and the length of the footprint are analyzed. The longitudinal and radial forces are calculated and validated by the experimental data. The higher-order harmonics of in-plane axial force vs. the velocity and frequency are given. The proposed model provides a method which should greatly improve the dynamic characteristics of tire/wheel assemblies.

• Anwendung der verallgemeinerten polynomiellen Chaosentwicklung auf industrielle Modelle
  J.D. Schmid, M. Luegmair, K.K. Sepahvand and S. Marburg
[Abstract]

Für eine zuverlässige Vorhersage von vibroakustischem Verhalten in der frühen Entwicklungsphase ist die Berücksichtigung von Unsicherheiten im Auslegungsprozess unerlässlich. In diesem Beitrag werden Unsicherheiten mithilfe der verallgemeinerten polynomiellen Chaosentwicklung (generalized Polynomial Chaos - gPC) beschrieben und auf das Finite-Elemente (FE) Modell einer Fahrzeugkarosserie angewandt. Der Fokus liegt auf der Untersuchung der optimalen Anwendung der gPC, speziell im Hinblick auf industrielle Modelle mit einer hohen Anzahl an unsicheren Parametern und rechenintensiven FE-Modellen. Implementiert wird eine nicht-intrusive gPC-Entwicklung auf Basis der Kollokationsmethode. Zunächst wird die entwickelte Methodik anhand einer analytischen Funktion verifiziert, bevor diese auf ein industrielles FE-Modell übertragen wird. Die Approximation des stochastischen Ergebnisprozesses wird mit Latin Hypercube Sampling (LHS) basierten Referenzlösungen im Hinblick auf Genauigkeit und Rechenzeit verglichen. Die Untersuchungen zeigen, dass die gPC-Methode auch bei industriellen Modellen mit hoher Dimensionalität zuverlässig anwendbar ist, dass jedoch die Ergebnisqualität maßgeblich von der Wahl der Kollokationspunkte abhängt.

• Freiheit
  M. Gatt, M. Maeder and S. Marburg
[Abstract]

Menschlich am Menschen ist die Freude an der Schönheit des Lebens und die Begabung, das Leben in Freiheit zu erfassen. Philosophie ist die Lehre von der menschlichen Freiheit. Philosophie im 21. Jahrhundert zu lehren heißt, diese Freiheit mit Liebe zu betrachten, verbunden mit dem Lehrauftrag, sie zwar in gewissen Sinne vorzuleben - aber eben nur soweit, bis die junge, nachfolgende Generation ihre Freiheit selbst frei definiert und ihre Zukunft selbst frei verantwortet. In der Philosophie unterscheidet man die Freiheit, etwas zu tun von der Freiheit, am Tun nicht gehindert zu werden und bettet beides in die Freiheit als Gleichheit. Menschen sind gleich an Freiheit. Sie sind gleich an der Freiheit, ihre Meinung auszusprechen und den Worten der Mitmenschen zuzuhören. Jeder professionellen Bewertung eines Klanges kann nur persönliche Freiheit zugrunde liegen, anderenfalls würde man das Ergebnis wegen mangelnder Objektivität vermutlich ablehnen. Auch das Produzieren von Tönen kann nur auf der Basis von Freiheit zustande kommen, denn man kann sich nur zwischen Alternativen entscheiden, wenn man Wahlmöglichkeiten hat. Wie sich die philosophische Herangehensweise als Freiheit in der Akustik ausdifferenziert wird Gegenstand dieses Vortrags sein.

• Changing perspectives in Aeroacoustics
  M. Maeder and S. Marburg
[Abstract]

Since the pioneering works of Lighthill, Curle and Ffowcs Williams and Hawkings, the engineering field of aero-acoustics was dominated by further developing acoustic analogies or mathematical frame works such as the Linearized Navier-Stokes, Linearized Euler or Acoustic Perturbation Equations to understand the sound wave generation and propagation in moving media. Especially the aircraft industry benefits from these innovative technologies and developments with respect to engines emitting less noise or aircraft cabins with lower background noise levels. Despite the groundbreaking developments during the last decades, understanding the physical mechanisms of sound generation in turbulent flow still remains an open question. Further, utilizing standard small perturbation approaches within an Eulerian frame, no consistent balance equation for wave propagation is possible to derive. In this paper, the authors want to stress a change of perspective towards aero-acoustics. By applying a mixed Lagrangian-Eulerian frame, it is possible to derive balance equations and create a Lagrangian density function from where it is possible to derive a wave equation from a pseudo acoustic energy formulation. In addition, aspects of sound generation in flow are discussed.

• Stochastic stability analysis of a general rotor-bearing system considering the misalignment effect
  X. Sun, K.K. Sepahvand and S. Marburg
[Abstract]

Stochastic stability problem for a general rotor-bearing system is still a challenging issue. The most published works in this area are usually focused on the rotor supported by a relatively short bearing and the impact of misalignment effect has been ignored. In this study, the threshold of a rotor-bearing system which characterizing the stability of system is studied under considering the uncertainty in a general cylindrical hydrodynamic bearing (HDB) and the misalignment effect. To analyze the stability problem under the misalignment, the thickness expression of the oil film is characterized. The static and dynamic characteristics under different eccentricities are then numerically calculated by solving the Reynold’s equation and perturbating pressure. Meanwhile, the startup curve characterizing the relationship between eccentricity and rotating speed is obtained under a specific static load. The borderline between stable and unstable zone is identified by solving the characteristic equation of the rotor-bearing system. Accordingly, the cross point of borderline and startup curve is characterized. Finally, the generalized polynomial chaos (gPC) expansion is employed to evaluate the influence of uncertain factors such as viscosity and clearance on the stability problem of system. The accuracy of the proposed method is compared with results from the Monte Carlo simulations.

• Static Performances Study on a Three-pad Air Journal Bearing Based on Near Field Acoustic Levitation
  Y. Liu, K.K. Sepahvand and S. Marburg
[Abstract]

Owing to its distinct non-contact and oil-free characteristics, squeeze- film air bearing can be introduced to satisfy ultra-precision, low wear, and oil-free requirements. This study presents a numerical analysis of the float characteristics of a three-pad squeeze-film air bearing based on squeeze film levitation technology. Unlike conventional squeeze-film bearings, this kind of bearing has two distinguishing characteristics: significantly improved load capacity, and the ability of precision spindle position control. The resonant frequency and vibration mode of the bearing are obtained by using finite element modeling and validated by experimental results. Furthermore, the mechanism of pressure generation of squeeze film is investigated. The load capacity and stability of the bearing can be improved by utilizing the squeeze film effect. Numerical and experimental results show a feasible non-contact bearing with the application potential in the high-speed and high-precision rotating machinery.

• Uncertainty analysis in dynamic response of composite structures in thermal environment
  S. Chandra, K.K. Sepahvand and S. Marburg
[Abstract]

Uncertainty analysis of various engineering structures is essential in various manufacturing sector such as aerospace, automobile etc. Application of the composite material are increasing in these sectors over the conventional materials. Moreover, these structures are often experienced rise of temperature during high speed maneuvering. Due to high strength and low coefficient of thermal expansion (CTE) graphite-epoxy, carbon-epoxy, carbon-carbon, and IM7-PEEK composites are generally used as principal structural materials to these vehicles. Therefore, uncertainty analysis of the dynamic response in various thermal environment requires for assessing the reliability of the structure. This study presents the uncertainty to the transient response for various shape of composite structure such as folded plate, stiffened plate and cylindrical shell, etc. at various temperature. The elastic parameters of IM7-PEEK composite material, and applied loading on the composite structures are considered as uncertain at various discrete temperatures. Stochastic finite element method (SFEM) is used for uncertainty analysis of the composite structure. In this study, computationally efficient collocation based generalized polynomial chaos (gPC) expansion method is used to evaluate the stochastic dynamic response of for various shapes of the composite structure. The method show a very accurate results compared with sampling based method with large number of realizations.

Marhenke, Torben

• Aussagefähigkeit von Fehlstellenimitaten in der ZfP
  A.S. Schmelt, Z. Li, T. Marhenke, J. Hasener and J. Twiefel
[Abstract]

In der zerstörungsfreien Prüftechnik für plattenförmige Werkstoffe werden laufend neue Transmitter-Receiver Einheiten entwickelt und auf dem Markt gebracht. Um die Qualität dieser Systeme zu evaluieren werden Fehlstellenimitate eingesetzt. Diese Imitate werden auf der Oberfläche der Platte platziert und durch den so entstandenen Impedanzsprung eine Fehlstelle im Material imitiert. Jedoch wurde bis heute die Qualität des Fehlstellenimitats nicht überprüft. Die Antwort auf diese Frage wurde in dieser Arbeit mit Simulationen und Experimenten herausgearbeitet. Dafür wurden 2D-Simulationen mit der MATLAB toolbox k-Wave durchgeführt. Dabei wurden zwei Platten untersucht. Die eine mit einem Lufteinschluss und die andere mit einem Imitat auf der Oberfläche. Die Experimente werden als Durchschallungsversuche im C-Scan Verfahren durchgeführt. Dafür wurde eine Platte verwendet, die maschinell mit Fehlstellen unterschiedlicher Durchmesser produziert wurde. Eine weitere, fehlerfreie Platte, wird mit Imitaten belegt und auf identische Weise untersucht. Das gemessene Signal wird jeweils mit Hilfe des Rayleigh-Sommerfeld Beugungsintegrals zurück auf die Oberfläche gerechnet. In Bereichen mit niedrigerem Schalldruck sind dann die Fehlstellen/-imitate zu finden. Wir zeigen in dieser Arbeit das Fehlstellenimitate einige Arten von Fehlstellen qualitativ imitieren können und einige nicht. Damit wird erstmals gezeigt, wann dieses Vorgehen geeignet ist, die Qualität der Systeme zu beschreiben.

Marschner, Uwe

• Detailanalyse von DE-Rollenaktoren für Lautsprecherantriebe
  P. Bakardjiev, M. Franke, U. Marschner, A. Richter and M.E. Altinsoy
[Abstract]

In der vorliegenden Arbeit werden weiterführende Untersuchungen zur Entwicklung eines innovativen magnetfreien Lautsprecherantriebs vorgestellt. Dieser wurde bereits in Form eines Funktionsdemonstrators präsentiert (DAGA 2016) und basiert auf einem mehrlagigen, kernlosen zylindrischen Aktor aus dielektrischem Elastomer (DEA), welcher als Antrieb einer konventionellen Lautsprechermembran verwendet wird. Bereits im Frühstadium der Entwicklung ließen sich mögliche Vorzüge hinsichtlich Gewichts-, Bauraum- und Kostenreduktion im Vergleich zu herkömmlichen elektrodynamischen Antrieben erkennen. Anhand eines umfassenden computergestützten Entwurfsprozess auf Grundlage materialtechnischer, konstruktiver und funktioneller Randbedingungen konnten extensive Parameterstudien durchgeführt werden. Die dazu entwickelten Modelle sind durch Abgleich zahlreicher messtechnischer Analysen exemplarischer Aktoren weiterentwickelt und validiert worden. Unter anderem war dazu die Entwicklung einer speziellen Ansteuerschaltung notwendig, die es erlaubt die notwendige Bias- und Signalspannung im Hochspannungsbereich unabhängig einzustellen. Die Untersuchungen zeigten, dass die mechanischen Schnittstellen des Aktors einen kritischen Einfluss auf das dynamische und modale Verhalten des Aktors und somit auf das resultierende akustische Frequenzverhalten haben. Darüber hinaus ermöglichen die erarbeiteten Modelle sowohl eine gute allgemeine Abschätzung des technologischen Einsatz- und Leistungspotenzials, als auch die Selektion von Parametersätzen für Vorzugslösungen in Bezug auf konkrete Leistungsanforderungen.

Martens, Susanne

• Machine Learning basierte Klassifikation von Außenschallszenen für Lärmmessungen an Windenergieanlagen
  N. Poschadel, C. Gill, S. Preihs, S. Martens, J. Bergner, R. Rolfes and J. Peissig
[Abstract]

Im Rahmen des Projektes WEA-Akzeptanz werden an der Leibniz Universität Hannover Langzeitmessungen der Schallemission von Windenergieanlagen durchgeführt. Durch die Umgebung, das Wetter oder die Vegetation kommt es zu Störkomponenten (Wind, Regen, Vogelgezwitscher, Verkehr, ...) in den aufgenommenen Signalen, welche einen Einfluss auf die nachgeschalteten Signalauswertungen haben könnten. Aufgrund der Menge an Daten ist eine händische Identifikation von Störungen auf den Audiosignalen nicht praktikabel, sodass eine automatisierte Klassifikation der Schallszenen erforderlich ist. Wir stellen einen Machine-Learning-Ansatz für die Klassifikation monophoner Mikrofonsignale auf Basis eines auf Spektrogrammen trainierten Convolutional Neural Networks vor. Hiermit ist es möglich, bis zu 11 Klassen automatisiert zu erkennen. Das Neuronale Netz wurde sowohl mit frei verfügbaren Audiosignalen der verschiedenen Klassen als auch mit manuell gelabelten Daten unserer Messkampagnen trainiert. Die Auswertung der Klassifikationsergebnisse erfolgt auf Basis einer Konfusionsmatrix sowie durch Abgleich mit parallel zu den Audiosignalen aufgezeichneten Metadaten (Windgeschwindigkeit, Generatordrehzahl, ...). Der Ansatz liefert dabei erste vielversprechende Ergebnisse, die stark mit den Resultaten einer manuellen Klassifikation korrelieren.

• Entfernungsabhängige Refraktionseffekte in der Schallausbreitung von Windenergieanlagen
  S. Martens, T. Bohne and R. Rolfes
[Abstract]

Im Projekt WEA-Akzeptanz werden umfangreiche Messungen im Umkreis von Windenergieanlagen (WEA) durchgeführt. Auf Basis der meteorlogischen und akustischen Messdaten sowie der Anlagenparameter wird der Einfluss atmosphärischer Bedingungen auf die Ausbreitung von WEA-Schall untersucht.

Bereits veröffentlichte Ergebnisse aus einer Messkampagne im Jahr 2018 zeigen, dass die Stärke der Refraktion insbesondere von dem vorherrschenden Schallgeschwindigkeitsgradienten und der Entfernung zur Anlage bestimmt wird. Mit zunehmender Entfernung und stärkeren Schallgeschwindigkeitsgradienten nimmt der Einfluss der Refraktionseffekte auf die WEA-Schallausbreitung zu. Bei Entfernungen von 154 und 249m zur Anlagen ist die Richtwirkung der Anlage dominant. Bei einer Entfernung von 470m sind die Refraktionseffekte hingegen klar sichtbar. Im Vergleich zu stark positiven Schallgeschwindigkeitsgradienten ist der Schalldruckpegel bei stark negativen Gradienten um 6dB geringer.

Aufbauend auf diesen Erkenntnissen werden neue Messdaten, welche in zwei Messkampagnen im Jahr 2019 aufgenommen wurden, hinsichtlich der entfernungsabhängigen Refraktionseffekte in der WEA-Schallausbreitung ausgewertet und beurteilt. In diesem Beitrag werden die Messkampagnen sowie die Auswertungsmethoden vorgestellt und schließlich die Ergebnisse der Untersuchungen präsentiert. In einem Ausblick werden zukünftige Arbeiten dargestellt.

Martin, Rainer

• Speaker Change Detection Based on Event-Related Potentials with a Consumer Brain-Computer Interface
  D. Neudek, A. Nagathil, S. Getzmann and R. Martin
[Abstract]

A crucial problem for speech separation algorithms is to distinguish between different speakers, especially in a cocktail party situation. While normal-hearing listeners can easily identify speaker changes and effortlessly switch their focus between different target speakers, approaches for assisted hearing typically require prior information or trained models to achieve a similar performance. For this reason, future speech enhancement algorithms can benefit from the extrac- tion of brain signals in form of event-related potentials (ERP). In this work, we investigate if speaker turns can be detected based on the Mismatch Negativity (MMN) and the P3 component in ERP signals. We present an online noise reduction for single-trial ERPs and a detector based on the MMN and the P3.

Martin, Simon

• Computation of speech clarity indicators in a car accounting for background noise
  A. Caillet, J. Venor, S. Martin, M. Calloni and O. Fatmi
[Abstract]

In the context of the increase of customer requirements for the quality of the audio system in cars and the new regulation regarding emergency calls, evaluating the speech clarity in vehicles has become more important. The background noise around the vehicle is playing an important role to evaluate this parameter. This paper will present a workflow to evaluate the speech clarity indicators using ray tracing method with a realistic background noise computed in a previous step using Statistical Energy Analysis (SEA). On a first step a car SEA model will be excited with realistic loads from powertrain, rolling noise and windnoise to evaluate the sound pressure level in the vehicle. On a second step, a ray tracing model based on the SEA model geometry of the interior of the vehicle is created to evaluate the speech clarity indicators. The influence of the background noise on the speech clarity will be demonstrated. The influence of a design change in the vehicle sound package will be investigated.

Martinez, Sergio

• Richtungs- und Entfernungsabhängigkeit der Amplitudenmodulation (AM) bei Windenergieanlagen
  S. Martinez, K. Pies, F. Fennel and A.-K. Ferreira
[Abstract]

In Rahmen der DAGA 2017 und DAGA 2018 wurde ein Verfahren zur Ermittlung und Quantifizierung der AM bei Windenergieanlagen (WEA) vorgestellt. Zur Analyse wurden Geräuschmessungen sowohl von WEA als Einzelanlagen als auch von Windparks herangezogen. Mit Hilfe der dabei ermittelten Kennwerte lassen sich die von WEA ausgehenden Geräuschimmissionen in der Nachbarschaft ergänzend beurteilen. Bei der Untersuchung der Wirkungen werden häufig hilfsweise synthetische Auralisationen (Verfahren zur Hörbarmachung) zur Simulation verwendet. Vorteilhafter sind jedoch echte Messungen im Nahfeld von Einzelanlagen oder bei Windparks in Abständen von ca. 600 m bis über 1.000 m an den Wohnbebauungen. Hierzu haben wir eigene, ausgewählte, kurzzeitige Geräuschstichproben (2 Minuten bis 4 Minuten Dauer) aus Feldmessungen entnommen und sie als Kombination von Schmalbandanalysen und AM-Bestimmung im Bereich von 25 Hz bis ca. 5 kHz analysiert. Ziel der Untersuchungen ist es, Erkenntnisse zur Entfernungs- und Richtungsabhängigkeit der AM herauszuarbeiten, um sie u.a. mit den aktuellen Modellen zur Geräuschabstrahlung der WEA in Einklang bringen zu können. Solche Schritte sind für die Praxis des Immissionsschutzes unerlässlich. Die bisherigen Untersuchungen zeigten, dass die AM bei Windparks zu einer Erhöhung der Störwirkung führt und damit das Schallminderungspotential der Einflussgröße ”Entfernung” kompensiert wird.

Marx, Steffen

• Diffusion von Ultraschallwellen durch Beton während monoton steigender Druckversuche
  R. Beltran and S. Marx
[Abstract]

Beton ist hinsichtlich der Ausbreitung von Ultraschallwellen aufgrund seiner heterogenen Beschaffenheit in der Mikro- und Mesoebene ein hochdispersives Material. Dies wird deutlich in einer vielfachen Streuung von Ultraschallwellen, was sich wiederum in einem sehr ausgeprägten diffusen Signalanteil zeigt. Die Diffusion von Ultraschallwellen durch Beton lässt sich gemäß der eindimensionalen Diffusionsgleichung durch folgende zwei Parameter bestimmen: Diffusität und Dissipation. Die Diffusität beschreibt die Mikrostruktur des Materials, während die Dissipation die viskoelastischen Eigenschaften des Materials widerspiegelt. In diesem Aufsätz wird die Veränderung der Diffusionsparameter von Beton während Druck- und Ermüdungsversuchen diskutiert. Die Forschungsfrage in diesem Zusammenhang ist, welchen Einfluss die Entwicklung der Schädigung auf die Diffusion von Ultraschallwellen in Beton bei verschiedenen Belastungsszenarien hat. Vor diesem Hintergrund wurden Ultraschallmessungen während Druck- und Ermüdungsversuchen durchgeführt. Durch die Auswertung dieser Messergebnisse wurden die Diffusität und Dispersion ermittelt. Dabei wurde die spektrale Energiedichte um ausgewählten Frequenzen ausgewertet. Unter Annahme einer Normalverteilung der transportierten Energie durch die Wellen an jedem Ort und zu jeder Zeit können die Diffusionsparameter aus den Koeffizienten der Lösung einer eindimensionalen Diffusionsgleichung mittels einer linearen Regression ermittelt werden. Zuletzt wurde die Veränderung der Diffusionsparameter mit der Schädigungsentwicklung ermittelt.

Masovic, Drasko

• Lorentz Invariance and Lagrangian Formulations of Acoustics in Fluids
  D. Masovic and E. Sarradj
[Abstract]

Physical description of acoustics in fluids is commonly derived from the Newtonian equations of fluid dynamics and their simplifications. The alternative approach based on Lagrangian functions and variational principles has been used sporadically, even though it is central for most of the modern field theories, such as electromagnetism, gravity, and quantum field theory. These theories are typically formulated with Lorentz-invariant Lagrangians defined in the four-dimensional spacetime. In accordance with the increasing interest in the analogy between classical acoustics and relativistic theories, which has been established on the concept of acoustic spacetime, we inspect several Lagrangian formulations which can capture different acoustic phenomena in fluids. In particular, we show that essentially incompressible near acoustic field corresponds to adding mass to the massless gauge field associated with acoustics through the process of spontaneous symmetry breaking. Large but spatially confined mass violating the Lorentz invariance is used to represent rigid boundaries explicitly in the equation of motion, while the sources are modeled as Noether currents, which follow from the symmetries of Lagrangians describing the non-acoustical field of fluid particles. Although more abstract, the considered approach allows more straightforward introduction of main physical phenomena compared with the traditional approach starting with the conservation laws.

Mauriz, Laura Estévez

• Urban Sound Planning
  W. Kropp, J. Forssén and L.E. Mauriz
[Abstract]

In any development project we have a unique chance to do everything right from the very beginning. This also is true for the design of our acoustic environment in urban development projects. However, often we fail to take this very first chance due to different reasons. First, the complexity to handle the sound environment in our cities demands a transdisciplinary approach to master the planning process of an urban acoustic environment with all its related aspects. Second, a key issue for such holistic urban planning is the successful communication between all people involved in the process, whereby tools and methods for communication are needed beyond todays state of the art. Third, one rarely finds acoustic experts mastering the whole spectrum of knowledge and tools inside the field of acoustic sound planning needed for such a task. The paper presents experiences and results from SONORUS, a European Training Network for young researches. The paper demonstrates methodologies and tools that could help to reach a state where the acoustic environment is part of the urban planning from the very beginning.

Mayer, Leon

• Child-appropriate experiment on auditory selective attention in a virtual acoustic environment
  K. Loh, C. Hoog Antink, L. Mayer and J. Fels
[Abstract]

Auditory selective attention enables the extraction of relevant sound sources from distracting sounds or background noise. In the context of primary and preschool life, children are typically exposed to noisy and complex acoustic scenes. To ensure a proper development of children’s communicative and cognitive skills, their perception of the acoustic environments need to be addressed and understood. Hence, it is important to understand to what extent children’s auditory selective attention is developed and affected under the influence of noise or disturbing acoustic features. This work introduces a child-appropriate paradigm on auditory selective attention, in which the categorization task was subsequently extended from a ”two choices task” to a ”four choices task”. This extension provides both more information on the inhibition of irrelevant information and the possibility to include room acoustic effects. This work presents the paradigm and an implementation in a virtual acoustic environment to show its practical feasibility. Then, the results of a pilot-study are presented and discussed.

Mayr, Andreas

• Vorschlag für eine neue Messmethode zur Bestimmung von Abwassergeräuschen am Prüfstand
  J. Weinzierl, F. Schöpfer, A. Mayr and U. Schanda
[Abstract]

Die DIN EN 14366:2005-02 beschreibt derzeit das Verfahren zur Messung der Geräusche von Abwasserinstallationen im Prüfstand. Der hierfür beschriebene Laborprüfstand besteht aus zwei Räumen, einem Senderaum zur Bestimmung des Luftschallanteils und einem Empfangsraum zur Bestimmung des Körperschallanteils. Das Abwasserrohr ist an der Trennwand zwischen den beiden Räumen senderaumseitig montiert. In diesem Beitrag wird die Anwendung einer neuen Messmethode untersucht, um die relevanten Größen direkt zu bestimmen. Das zu untersuchende Abwasserrohr wird hierfür an eine vertikale Empfangsplatte nach DIN EN 15657:2017-10 montiert. Somit kann der Körperschallanteil als Körperschallleistung mit dem sogenannten Empfangsplattenverfahren bestimmt werden. Diese Größe kann direkt als Eingangsgröße zur Prognose nach EN 12354 verwendet werden. Der Luftschallanteil wird ebenfalls als leistungsbasierte Größe mit dem Schallintensitätsmessverfahren bestimmt. Das vorgeschlagene Verfahren benötigt deshalb weder einen Sende- noch einen Empfangsraum. In diesem Beitrag werden messtechnische Untersuchungen zur Anwendung der vorgeschlagenen Methode vorgestellt. Dabei werden Zusammenhänge und ggf. Abweichungen zum bestehenden Messverfahren aufgezeigt und diskutiert.

• Prognoseverfahren zum Schall- und Schwingungsschutz für BIM-basierte Gebäudeplanung
  C. Châteauvieux-Hellwig, E. Geladze, A. Mayr, U. Schanda and F. Schöpfer
[Abstract]

Die Nachhaltigkeit der Holzbauweise ermutigt immer mehr Architekten und Planer diese Bauweise zu wählen. Im Gegensatz zur Mauerwerks- und Betonbauweise fehlen im Holzbau Software-Werkzeuge zum Nachweis des Schallschutzes und der Gebrauchstauglichkeit bezüglich Schwingungen. Der innovative Ansatz von Building Infromation Modelling (BIM) eröffnet die Möglichkeit, modellbasierte Berechnungsergebnisse für eine vollständige Schallschutzprognose sowie für die Einhaltung der Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit über BIM-kompatible Schnittstellen unmittelbar bereits in den Planungsprozess einfließen zu lassen. Vor diesem Hintergrund wurde an der Technischen Hochschule Rosenheim im Labor für Schallmesstechnik LaSM der Forschungsschwerpunkt ”Prognoseverfahren zum Schall- und Schwingungsschutz für BIM-basierte Gebäudeplanung” initiiert. Dieser beschäftigt sich mit der Einbindung der zu entwickelnden Prognose Werkzeuge in einen mit BIM gestützten Planungsprozess für den Holzbau. Dabei sollen die neu gewonnen Erkenntnisse der letzten Forschungsjahre bezüglich der Berechnungsmodelle, sowie erarbeitete schall- und schwingungstechnische Daten zu Bauteilen und Bauteilverbindungen eingesetzt werden. Die Bedeutung von BIM für den Holzbau hängt von der Formulierung der Datenschnittstellen ab. Ziel des Projekts ist die Entwicklung von Konzepten und Methoden zur Verbesserung des Planungsprozesses im Schall- und Schwingungsschutz im Holzbau.

Mayrhofer, Dominik

• A New Method of Digital Sound Reconstruction
  D. Mayrhofer and M. Kaltenbacher
[Abstract]

Classical Digital Sound Reconstruction (DSR) has been shown to be able to reproduce audio signals with the help of superimposed sound pulses. Still, this method has never been proven to be useful considering commercial applications. We start with the underlying idea of DSR and propose a new method - Advanced Digital Sound Reconstruction (ADSR) - which paves the way for a sound generation principle most effective in the lower frequency range. Using a redirection mechanism as an addition to classical DSR it is possible to achieve a completely flat frequency response regarding the sound pressure in a channel. This redirection unit uses shutter gates in order to separate positive and negative sound pulses letting only those pass, which contribute positively to the desired reconstruction of the audio signal. Compared to the well- known linear scaling of the sound pressure with the frequency, this concept offers exceptional performance for the low- to mid-frequency range - in the region where classical excitation schemes tend to struggle. Starting with the basic concept a concise framework of this method will be presented. This includes analytical investigations as well as numerical and experimental verification.

Mehra, Ravish

• Updates on the Real-Time Spherical Array Renderer (ReTiSAR)
  H. Helmholz, T. Lübeck, J. Ahrens, S.V.A. Garí, D.L. Alon and R. Mehra
[Abstract]

We recently presented ReTiSAR, a framework for binaural rendering of spherical microphone array data in real-time. The array signals and the employed head-related transfer functions are processed in the spherical harmonics domain to compute the resulting ear signals and virtually place a listener into the captured sound field. In this contribution, we present the latest additions to the Python software package. These comprise, among others, an interface to the Spatially Oriented Format for Acoustics (SOFA), the ability of switching between different spherical harmonics rendering orders, as well as performance optimizations enabling real-time rendering up to 12th order. Furthermore, we integrated diverse enhancements recently proposed in the literature for the upper frequency range where spatial aliasing occurs.

Meierott, Mechthild

• Einfluss von Vibrationen auf die Wahrnehmung psychoakustischer Empfindungsgrößen bei Fahrzeuggeräuschen
  A. Oetjen, L. Krause, M. Meierott and S. Van De Par
[Abstract]

Akustische Bewertungen von Fahrzeuggeräuschen werden in der Regel im Labor vorgenommen, da nur auf diesem Weg eine kontrollierte Schalldarbietung und der direkte Vergleich zwischen einzelnen Fahrzeugen möglich sind. In einer solchen Laborsituation werden die Geräuschaufnahmen oft jedoch ohne das Zusammenwirken mit anderen sensorischen Einflüssen präsentiert. Solche Einflüsse können visuelle Eindrücke, Gerüche, Beschleunigung oder Vibrationen aus der Fahrzeugstruktur sein. Es kann angenommen werden, dass die Art und Stärke der Ganzkörpervibrationen einen Einfluss auf die wahrgenommene Ausgeprägtheit verschiedener psychoakustischer Empfindungsgrößen hat, da die Frequenzen der im Kfz auftretenden Vibrationen oft mit den Modulationsfrequenzen in der akustischen Domäne übereinstimmen. In einem Bewertungsversuch wurden Aufnahmen von Fahrzeuggeräuschen und -vibrationen auf einem Vibrationsprüfstand mit Fahrersitz und Lenkrad dargeboten. Die ProbandInnen bewerteten die Geräusche bezüglich der Größen ”Wummern”, ”Brummen”, ”Dröhnen” und ”R-Rauigkeit” wobei die Vibrationen jeweils beim Originalpegel und um 6dB abgesenkt und angehoben dargeboten wurden. In den Bewertungen ist ein Einfluss der Variation der Vibrationsstärke auf die wahrgenommene Ausgeprägtheit der psychoakustischen Empfindungen feststellbar. Auch verläuft die Beeinflussung der Bewertungen nicht linear mit der Änderung der Vibrationsstärke. Diese Erkenntnisse geben sowohl Auskunft über die Anwendbarkeit rein akustischer Laborbewertungen auf die Geräuschqualität des realen Fahrzeugs als auch über das Zusammenspiel von Vibrationen und der akustischen Wahrnehmung.

Mellert, Sebastian

• Forschung in Lehrveranstaltungen integrieren - Forschendes Lernen initiieren
  D. Rokita, F. Ueberle and S. Mellert
[Abstract]

In der Lehrveranstaltung ”Lärmanalyse und Lärmbekämpfung” werden seit dem Sommersemester 2018 Studierende an die angewandte Forschung der HAW Hamburg im Bereich Akustik und erneuerbare Energien herangeführt. Dabei erhalten die Studierenden bei mehreren Exkursionen Einblicke in die aktuellen Forschungsprojekte und machen erste eigene Erfahrungen mit unterschiedlichen Messgeräten und -methoden.

Neben einem Soundwalk, bei dem Studierenden mit dem Konzept des Soundscape konfrontiert werden, gehören der Besuch des Akustikzentrums und des Energie Campus zu den Stationen der Exkursionen. Von den Problemen bei Freifeldmessungen mit dauerhaftem Hintergrundgeräusch bis zu den kontrollierten Bedingungen eines Hall- oder Schallarmen-Raumes wird den Studierenden das gesamte Spektrum der Schallmessung zugänglich gemacht.

Dabei werden die Studierenden auch angeleitet forschend aktiv zu werden. Durch kleinere Projekte wie der Kalibrierung von Smartphones mit anschließender Überprüfung der Gesetze für die Schallausbreitung werden die Studierenden animiert eigene Hypothesen aufzustellen, Messungen durchzuführen, zu dokumentieren und abschließend zu bewerten. Damit werden wichtige Teile des Forschungszyklus im Rahmen der Exkursionen durchlaufen.

Um diesem forschenden Charakter der Lehrveranstaltung gerecht zu werden, besteht die Prüfungsleistung aus einem Portfolio. So können die Studierenden zeigen, dass sie durch die Vorlesung neben einem tieferen Bewusstsein für Schall und Lärm auch ein Verständnis für Forschungsmethoden und Selbstreflexion entwickelt haben.

• Untersuchung zur Abstrahlcharakteristik von Windenergieanlagen mit einer akustischen Kamera
  S. Mellert, D. Rokita and F. Ueberle
[Abstract]

Windenergieanlagen (WEA) emittieren nicht in jede Richtung gleich viel Schall. Diese Annahme wurde bereits mehrfach untersucht und bestätigt. Die bisherigen Untersuchungen zeigen, dass WEA neben einer omnidirektionalen auch parallel zur Windrichtung eine bidirektionale Abstrahlcharakteristik besitzen. Entsprechend konnte bisher vor und hinter den WEA höhere Schallpegel als in den seitlichen Bereichen nachgewiesen werden. Aus diesen Messungen, die vor allem an kleineren Einzelanlagen durchgeführt wurden, sind einfache Modelle für die horizontale Abstrahlcharakteristik einer WEA abgeleitet worden. Beobachtungen an einigen 180 m hohen WEA in Hamburg legen jedoch nahe, dass die Schallausbreitung seitlich dieser Anlagen komplexer sein könnten als in den bisherigen Modellen beschrieben. Deshalb wurde eine Messkampagne mit einer akustischen Kamera gestartet, die die Abstrahlcharakteristik der Anlagen untersucht. An drei Messtagen wurde bei ähnlichen Wetterbedingungen Messungen an einer Nordex N117 durchgeführt. Dabei wurde jeweils im Abstand von 130-140 m zum Fuß der WEA ein Halbkreis in Schritten von 20^∘ vermessen. Die sich überlappenden Halbkreise der drei Messtage bilden einen fast vollständigen Kreis mit der WEA als Mittelpunkt. Die Auswertung der Messungen zeigt, dass sich bei der untersuchten Anlage in einigen Bereichen höherfrequente, modulierte Geräuschanteile ausbilden, die den Gesamtpegel jedoch nicht nennenswert beeinflussen.

Melon, Manuel

• Creating online course materials for a teaching platform in the field of acoustics
  L. Aspöck, K. Jaruszewska, M. Melon and M. Vorländer
[Abstract]

With the goal of educational materials being available and accessible for everyone, adequate online course materials need to be prepared. For the field of acoustics, the ACOUCOU online platform (http://acoucou.org) was created in order to develop and offer free courses and materials using innovative teaching methods applying new technologies such as interactive visualizations, videos and VR contents. The materials are intended either directly for students and professionals who want to extend their knowledge in one of the many sub-disciplines or for teachers who can use the offered materials as blended-learning elements complementing traditional course material. In a recently started project called Acoustics Knowledge Alliance, which is funded by the Erasmus+ program of the European Union, an international consortium prepares and evaluates contents for five new courses on various topics of acoustics. The consortium of this project consists of four universities, four companies and many associate partners. After preparing, reviewing and testing of all materials, the courses are finally added to the ACOUCOU platform. This poster presents the consortium as well as the course concept and the specific course contents.

Melz, Tobias

• Beiträge der Maschinenakustik zu einem Design for Acoustics
  C. Adams, J. Bös and T. Melz
[Abstract]

In der Maschinenakustik werden Methoden entwickelt, mit denen die Geräuschqualität von Maschinen sowohl auf der Komponenten- als auch auf der Systemebene verbessert werden soll. Zum einen müssen akustikrelevante Maschinenrichtlinien eingehalten werden. In der Maschinenakustik werden dazu bevorzugt primäre Schallminderungsmaßnahmen ergriffen, die den Schall bereits an der Quelle reduzieren. Zum anderen sollen die akustischen Eigenschaften von Produkten zunehmend gezielt ausgelegt werden (Design for Acoustics), wobei insbesondere in frühen Phasen der Produktentwicklung Entscheidungen über die akustische Auslegung getroffen werden sollen. Hierzu müssen Modelle entwickelt werden, die die akustischen Eigenschaften bereits in frühen Phasen der Produktentwicklung abbilden können. Gleichzeitig müssen solche Modelle effizient prognostizieren können, wie sich Parameteränderungen auf die akustischen Eigenschaften auswirken. So können Produkte in frühen Phasen der Produktentwicklung akustisch gestaltet werden. Dieser Beitrag zeigt aktuelle Forschungsarbeiten am Fachgebiet SAM der Technischen Universität Darmstadt, die zu einem Design for Acoustics beitragen, beispielsweise durch eine effiziente akustische Modellierung von Fahrzeugstrukturen, die Anwendung von Modellgesetzen oder den Einsatz von Maschinellem Lernen zur Modellierung schwingungsfähiger Systeme. Mehrere praxisnahe Beispiele zeigen, dass die in der Grundlagenforschung entwickelten Methoden auch in der industriellen Praxis angewendet werden können. Abschließend sollen Ideen für zukünftige Forschungsthemen im Kontext Design for Acoustics skizziert und gemeinsam mit dem Auditorium diskutiert werden.

• Identifikation sensitiver Parameter zur Systemabstimmung in der niederfrequenten Fahrzeugakustik
  L. Berk, C. Adams, E.M. Slomski-Vetter and T. Melz
[Abstract]

Konzeptänderungen von Fahrzeugen können während der Entwicklungsphase zur Veränderung des prognostizierten Schalldrucks im Fahrgastraum führen. Zur Erfüllung eines akustischen Zielbildes ist daher eine sukzessive Abstimmung des Systems nach abgeschlossenen Entwicklungsphasen notwendig. Für die Reduzierung von Gewicht und Änderungsaufwand sollen Bereiche hoher Sensitivität identifiziert werden, um eine hohe Maßnahmeneffizienz zu gewährleisten.

In einem FE-Modell stellen die Parameter Steifigkeit, Dämpfung und Masse variable Eigenschaften der Balken- oder Schalenelemente dar. Das Fluid im Innenraum des Modells wird von den umgebenden Flächenbeitragsleistern erregt. Der Schalldruck wird durch den direkten Einfluss eines Parameters oder dessen Interaktionseffekte auf Phasen und Amplituden der Flächenbeitragsleister abgestimmt. Zur Selektion sensitiver Parameter wird eine Screening-Methode ausgewählt und angepasst.

Der physikalische Haupteffekt zur Beeinflussung des niederfrequenten Schallfeldes ist die Modifikation der Phasen der Flächenbeitragsleister. In der umschlossenen Kavität wird dieser Effekt durch die Minimierung des Summenpegels indirekt als Zielgröße berücksichtigt. Zur qualitativen Bewertung der Haupt- und Nebeneffekte wird auf Basis einer Parameterstudie die Morrismethode ausgewählt. Um Rechenzeit einzusparen, wird ein verteilungsbasiertes Sampling implementiert. Sensitive Parameter werden mithilfe der Morrismethode zuverlässig detektiert. Die Auswahl erfolgt anhand eines Morris-Plots manuell und mithilfe eines Userinterfaces. Dadurch werden notwendige Informationen bereitgestellt, um das akustische Zielbild zukünftig anhand von Leichtbaumaßnahmen und Designmodifikationen effizient beeinflussen zu können.

• Low-tone planetary gears – feasibility study for gear noise reduction
  P. Neubauer, J. Bös and T. Melz
[Abstract]

Inequidistant gears are characterized by uneven tooth thicknesses and uneven tooth positions. They are designed to minimize tonal gear noise by rendering the teeths’ meshing irregular. In recent years, the principle of inequidistant gears, developed at the research group SAM at TU Darmstadt, was successfully applied to spur gears and helical gears (see DAGA 2018 and DAGA 2019, for example). However, in many drive train applications, as those in automotive and robotic industry, planetary gears are used. Therefore, this paper evaluates the noise reduction potential of inequidistant planetary gears. The requirements for the design of inequidistant planetary gears are presented and discussed. An exemplary inequidistant planetary gear set and an equivalent conventional planetary gear set with regular toothing are designed. The excitation forces of both planetary gear sets due to the elastic deformation in the mesh are determined by means of numerical simulations. The radiated airborne noise is estimated by calculating the sound radiation of a simplified housing using the fundamental equation of machine acoustics. The results show that the principle of inequidistant gears is also suitable to reduce the noise of planetary gears. Finally, the chances and risks of inequidistant planetary gears regarding their practical application are discussed.

• Modellierung von Fügestellen zur Berechnung der Strukturintensität in dünnwandigen Maschinenstrukturen
  N. Kleinfeller, C. Adams and T. Melz
[Abstract]

Die Strukturintensität (STI) beschreibt den Energiefluss des Körperschalls innerhalb einer schwingenden Struktur. Die genaue Kenntnis von Betrag und Richtung der STI erweitert das dynamische Verständnis für eine Struktur. Die STI wird in der Regel im Postprocessing einer Finite-Elemente-Simulation (FE) aus den Schnittkräften und Geschwindigkeiten gewonnen, wenn eine dünnwandige Struktur beispielsweise mit einer Schalenmodellierung zu Grunde liegt. In der Literatur sind bis auf wenige Ausnahmen Analysen der STI für monolithische Strukturen durchgeführt worden. Im Maschinenbau sind Strukturen jedoch häufig aus mehreren einzelnen Komponenten zusammengesetzt, die über Verbindungselemente, wie beispielsweise Schrauben oder Schweißnähte, verbunden sind. In der Fachliteratur wird der Bereich der Kopplung zwischen Bauteilen als Fügestelle bezeichnet. Eine Fügestelle beeinflusst das Schwingungsverhalten einer zusammengesetzten Struktur und es ist davon auszugehen, dass die STI von den Eigenschaften einer Fügestelle abhängt. Im Rahmen dieses Beitrags werden die Ergebnisse einer numerischen Studie vorgestellt, wobei mehrere FE-Modelle für eine gefügte dünnwandige Maschinenstruktur aufgebaut werden. Für die Modellierung der Fügestellen werden aus der Literatur etablierte Modelle mit steigender Komplexität herangezogen. Anschließend erfolgt eine Berechnung der STI, wobei der Einfluss der Fügestellenmodellierung auf die STI gezielt analysiert wird. Die Ergebnisse dieser Studie bilden die Grundlage für die Auswahl eines Fügestellenmodells zur Ermittlung der STI in komplexen Maschinenstrukturen.

• Bestimmung der Einflüsse von Störgrößen auf die Absorptionsgradmessung im Kundt’schen Rohr mithilfe neuronaler Netze
  S. Wenzel, E.M. Slomski-Vetter, C. Adams and T. Melz
[Abstract]

Bei Messungen des Schallabsorptionsgrades von Schaumstoffen in einem Kundt’schen Rohr treten unerwartete Einflüsse von Störgrößen auf. Es konnte in vorangegangenen Studien gezeigt werden, dass Störgrößen wie beispielsweise Formabweichungen, der Einsatz unterschiedlicher Fertigungsverfahren und die fertigende Person systematische Einflüsse auf den gemessenen Absorptionsgrad haben. In diesem Beitrag werden Korrekturkurven ermittelt, die eine präzisere Messung der Absorptionsgrade in einem Kundt’schen Rohr ermöglichen. Anhand der Korrekturkurven können die Einflüsse der Störgrößen mathematisch erfasst werden, wodurch der Absorptionsgrad rechnerisch korrigiert werden kann. Dazu wird ein Neuronales Netz verwendet, das die einzelnen Absorptionsgrade vorhersagt. Mithilfe der Vorhersagen wird eine Korrekturkurve für den gemessenen Absorptionsgrad bestimmt und der systematische Einfluss aus dem Messergebnis herausgerechnet. In diesem Beitrag wird gezeigt, inwiefern durch das vorgestellte Verfahren die Absorptionsgradmessung robuster gegenüber Einflüssen von Störgrößen wird.

• Systemidentifikation eines Einmassenschwingers mit spärlicher linearer Regression
  Y. Ren, C. Adams and T. Melz
[Abstract]

Die Systemidentifikation ist eine wichtige Gruppe von Methoden zur Modellbildung von Schwingungssystemen. Innerhalb dieser Gruppe zeigt die Methode Spärliche Identifikation Nichtlinearer Dynamischer Systeme (SINDy), die auf Differenzialpolynomen und spärlicher linearer Regression beruht, ein hohes Potenzial zur Identifikation von Schwingungssystemen. Deswegen wird in dieser Arbeit ein Systemidentifikationsverfahren auf Basis von SINDy entwickelt und mit unterschiedlichen Abschätzverfahren verglichen. Der Vergleich erfolgt durch numerische Untersuchungen anhand eines Einmassenschwingers im Rahmen von Monte-Carlo-Simulationen (MCSs). Den numerisch generierten Trainingsdaten wird Rauschen unterschiedlicher Intensität hinzugefügt, um reale Messsignale nachzubilden. Die SINDy-Modelle werden für Polynomordnungen von eins bis fünf identifiziert. Zur Abschätzung der Parameter des SINDy-Modells werden in diesem Beitrag zwei Methoden diskutiert. Im Vergleich zur KQ-Methode mit festem Threshold (KQFT), dem originalen Abschätzverfahren von SINDy, zeigt die Methode KQ-post-LASSO (KQPL) bessere Eigenschaften bei den MCSs im Hinblick auf Spärlichkeit, Konvergenz, identifizierte Eigenfrequenz und Bestimmtheitsmaß. Deswegen ist die Kombination vom SINDy-Modell und der KQPL-Methode ein verbessertes Verfahren zur Identifikation von Schwingungssystemen im Vergleich mit dem originalen SINDy Verfahren (KQFT).

• Reduzierte Modellierung von Verkleidungen zur Vorhersage des Schalldrucks im Fahrzeuginnenraum
  K. Bahrke, L. Berk, C. Adams and T. Melz
[Abstract]

Mit stetig steigendem Komfort im Fahrzeug gewinnt die Akustik im Fahrzeuginnenraum immer mehr an Bedeutung. Hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit und der Leichtbauoptimierung wird bestrebt, die Innenraumgeräusche so genau wie nötig zu prognostizieren. Die notwendige Rechenkapazität der numerischen Simulation steigt jedoch mit zunehmender Komplexität des Fahrzeugmodells. Daher werden Innenverkleidungen im Fahrzeug bislang stark vereinfacht oder gar vernachlässigt, was zu Abweichungen in der Vorhersage des Schalldrucks im Innenraum und zu teuren Nachbesserungsmaßnahmen führt. Mittels einer reduzierten Modellierung soll die Komplexität der Modelle von Fahrzeuginnenverkleidungen verringert werden. In diesem Beitrag wird die Patch-Transfer-Funktion (PTF) vorgestellt, mit der ein gekoppeltes akustisches Problem in mehrere Teilsysteme zerlegt werden kann. Die Fläche zwischen zwei gekoppelten Teilsystemen besteht aus Elementarflächen, sogenannten Patches. Für jeden Patch wird die PTF ermittelt und anschließend zu einer Transferfunktion des Teilsystems zusammengesetzt. Aus einer Superposition der Körperschall- und Luftschall-Transferpfade lässt sich der Schalldruck im Innenraum vorhersagen. Die PTF wird an einer gelenkig gelagerten Rechteckplatte numerisch angewendet, zuerst ohne und anschließend mit einer direkt aufgebrachten Verkleidung konstanter Dicke. Die Platte ist auf einer Akustikbox angebracht, sodass sich an das Messobjekt eine Kavität ähnlich des Innenraums eines Fahrzeugs anschließt, in der der Schalldruckpegel gemessen wird. Die durchgeführte FE-Simulation wird zukünftig durch experimentelle Daten validiert.

Merchel, Sebastian

• Realisierung eines Schallprojektors mit verbessertem Abstrahlverhalten im hohen Frequenzbereich
  T. Wühle, F. Beyer, L. Bulla, S. Merchel and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Durch die steigende Verfügbarkeit immersiver akustischer Szenen in Multimedia-, VR- oder AR-Anwendungen für Endverbraucher werden räumliche Audiowiedergabesysteme erforderlich, die effizient und einfach realisierbar sind. Insbesondere im VR- und AR-Bereich, sollten diese Wiedergabesysteme zudem die Umgebung des Hörers möglichst minimal beeinflussen. Eine Methode zur räumlichen Audiowiedergabe, die ohne die Platzierung verteilter Lautsprecher auskommt, ist die Projektion von Schall. Dabei wird Schall gebündelt in gezielte Raumreflexionspfade abgestrahlt um den Hörer aus Richtung dieser Reflexionen zu erreichen. Um auf diese Weise Hörereignisse in den zugehörigen Richtungen zu erzeugen, müssen Schallprojektoren jedoch möglichst wenig Direktschall abstrahlen. Konventionelle Schallprojektoren bestehen daher meist aus linienartig oder flächenmäßig angeordneten, stark richtenden, Lautsprecherarrays. In der Praxis ist die Bündelungsleistung von Lautsprecherarrays jedoch prinzipiell sowohl zu tiefen Frequenzen, als auch zu hohen Frequenzen beschränkt. Einen Lösungsansatz um das gewünschte Abstrahlverhalten möglichst weit zu hohen Frequenzen hin aufrechtzuerhalten, stellt die Verwendung einer großen Anzahl kleiner Lautsprecher dar. Die vorliegende Studie behandelt einen alternativen Lösungsansatz zur Verbesserung des Abstrahlverhaltens bei hohen Frequenzen. Dieser basiert vorranging auf der Nutzung von Schallbarrieren und der teilweise indirekten Platzierung von Lautsprechern am Schallprojektor. Es wird die Realisierung eines entsprechenden Schallprojektors vorgestellt. Seine Effektivität wird schließlich im Hinblick auf physikalische und psychoakustische Aspekte evaluiert.

• Einfluss der Materialdämpfung auf den Klang verschiedener DML-Membranen
  A. Vater, B. Zenker, S. Merchel and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Eine vielversprechende Alternative zu konventionellen Kolbenlautsprechern sind DML (Distributed Mode Loudspeaker), welche eine Variante der Biegewellenlautsprecher darstellen. Hierbei wird durch die gezielte Erregung von Eigenmoden Schall abgestrahlt. Membraneigenschaften wie die Biegesteifigkeit, die Flächendichte und die Dämpfung haben folglich einen starken Einfluss auf die Klangqualität des Lautsprechers. Die untere Grenzfrequenz der Schallabstrahlung, die Koinzidenzfrequenz und die Modendichte werden durch das Verhältnis von Flächendichte zu Biegesteifigkeit bestimmt. Wird dieses Verhältnis konstant gehalten, z.B. bei der Verwendung verschiedener Membranmaterialien, können dennoch deutliche Klangunterschiede wahrgenommen werden. Diese Unterschiede sind auf die Dämpfung und das damit verbundene zeitliche und spektrale Verhalten zurückzuführen. Dieser Beitrag präsentiert einen Hörversuch zur akustischen Bewertung verschiedener DML-Membranmaterialien. Dabei wurde die Dämpfung der Materialien entweder direkt oder durch zusätzliches Auftragen einer dämpfenden Beschichtung variiert. Das Ziel dieser Studie ist es, den Einfluss der Dämpfung auf die Klangqualität der Membran zu beurteilen. Zudem wird die Frage beantwortet, ob isotrope Materialien mit gleichem Verhältnis aus Flächendichte und Biegesteifigkeit sowie vergleichbarer Dämpfung signifikant unterschiedlich bewertet werden. Ist dies nicht der Fall, so können DML-Materialien bei gleichbleibendem Klang ersetzt werden.

• Vergleich von numerischen Lautsprechermodellen zur Simulation der Richtcharakteristik von linearen Lautsprecherarrays
  F. Beyer, T. Wühle, S. Merchel and M.E. Altinsoy
[Abstract]

In dieser Arbeit werden verschiedene numerische Modelle von Lautsprechern verglichen, die sich in ihrer Komplexität unterscheiden und die Richtwirkung realer Lautsprecher entsprechend unterschiedlich detailreich abbilden. Dazu werden Simulationen eines linearen Arrays durchgeführt und der Einfluss des Richtverhaltens realer Lautsprecher auf die Richtcharakteristik des Arrays untersucht. Schließlich werden Optimierungsansätze vorgestellt, um die Richtwirkung des Arrays auf Grundlage der Simulationsergebnisse zu verbessern. Zum einen wird dazu die Richtcharakteristik der Lautsprecher bei der Positionierung selbiger im Array bewusst ausgenutzt. Zum anderen wird ein Ansatz mit 3D-Druck-Reflektorelementen vorgestellt, um das Richtverhalten der Einzellautsprecher im Sinne der Anwendung zu optimieren. Beide Ansätze verbessern die Richtwirkung des Arrays gegenüber der ursprünglichen Variante. Der Einfluss auf das Gesamtrichtverhalten des Arrays ist jedoch im Vergleich zu geometrischen Faktoren, wie Lautsprecherabstand oder Arraylänge, weniger stark ausgeprägt.

• Optimized Radiation Pattern and Time Response of Flat Panel Loudspeakers due to the Specific Damping of the Boundary Conditions
  B. Zenker, S. Merchel and M.E. Altinsoy
[Abstract]

In der heutigen Zeit stellen Biegewellenlautsprecher bzw. DML (Distributed Mode Loudspeaker) eine vielversprechende Alternative zu konventionellen Lautsprechern dar. Vor allem die unsichtbare Integration, z. B. als Schrankfront, als Projektionsfläche oder als Modul in einer Wand, eröffnet neue Gestaltungsoptionen. So ist es möglich, sehr große abstrahlende Oberflächen und Volumina in Räume zu integrieren, ohne das architektonische Raumdesign zu stören. Jedoch werden DMLs zum Teil wegen ihres ggf. geringeren Wirkungsgrades, der geringen Direktheit bei hohen Frequenzen und dem schlechteren zeitlichen Verhalten kritisiert. Aus fertigungstechnischen Gründen wird die Membran, die schwingende Fläche des DMLs, üblicherweise fest auf einem Rahmen verklebt. An diesem Rand treten Reflexionen auf, die für Interferenzen auf der Membran sorgen. Die dadurch angeregten Moden erhöhen den abgestrahlten Pegel aber sorgen gleichzeitig für ein schlechteres zeitliches Verhalten. Das Ziel dieser Studie ist es, den Einfluss dieser Randbedingungen auf das akustische Verhalten zu analysieren und zu optimieren. Dazu kommen numerische Methoden und die Vermessung realer Prototypen zum Einsatz. Es werden die Ergebnisse einer Untersuchung von drei Prototypen mit verschiedenen Randbedingungen vorgestellt. Dabei wird der Einfluss auf das Abstrahlverhalten und das zeitliche Verhalten diskutiert. Durch Erhöhen der Randdämpfung kann sowohl eine Verbesserung der Direktheit als auch eine starke Reduktion des Ausschwingverhaltens festgestellt werden.

• Charakterisierung von flächigem Schallabsorber auf Basis von natürlichen Vliesstoffstrukturen
  A.E. Ramos Ruiz, M. Klochkova-Schiefer, T. Natzschka, S. Merchel, E. Haase, S. Krzywinski and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Zur Reduktion von Lärm und Störschall in Bürosituationen werden Akustikelementen zum Einsatz gebracht. Die Heimtextilbranche hat vielfältige Akustiktextilien aus Polyester-Vliesstoffen, klassische Filze in Kombination mit schallharten Strukturen (z. B. Kunststoffplatten) bzw. Melaminharzschäume entwickelt. Sie werden in Form von akustisch wirksamen Wand- und Deckenpaneelen oder als Raumteiler eingesetzt. Diese Aufbauten sind meist schwer, kostenintensiv und ggf. umweltschädlich. Dieser Beitrag untersucht ob eine kostengünstigere und nachhaltigere Lösung anhand textiler Verbundstoffe aus Naturfasern erreicht werden kann. Flachsfasern lassen sich durch mechanische Vernadelung (Needle-Punch-Verfahren) oder Wasserstrahlverfestigung (Spunlace-Verfahren) zu Vliesstoffen verarbeiten. Die resultierenden Faserstrukturen ermöglichen eine relativ hohe Porosität und bilden damit hocheffiziente Schallabsorbersysteme. Durch die Kombination von Vliesstoffmatten mit dichten Schichten (z. B. thermo-komprimierter Vliesstoff) ist es möglich, leistungsfähige Systeme mit breitbandiger Schallabsorption herzustellen. Dies basiert auf der Kombination von poröser Absorption im hochfrequenten Bereich und Plattenresonatoren im niederfrequenten Bereich. Die akustischen Dämpfungseigenschaften verschiedener Strukturen werden messtechnisch mit Hilfe eines Kundt’schen Rohres sowie im Hallraum vermessen. (DIN EN ISO 10534-2, DIN EN ISO 354). Die physischen Eigenschaften des Materials werden durch bildgebende Verfahren geprüft. Mechanische Parameter und akustische Wirkung werden gegenübergestellt.

Merkel, Tobias

• Fluiddynamische Berechnung von Schallfeldern an Helmholtzresonatoren
  N. Gorenflo, T. Merkel and J. Stein
[Abstract]

Es werden numerische Ergebnisse präsentiert, die im Rahmen eines Projekts zur Entwicklung von Kühlern für elektronische Bauelemente erzielt wurden. Die Kühlung erfolgt dabei durch eine gerichtete Luftströmung, welche durch resonante Anregung mit Ultraschall großer Amplitude durch ein Array aus Helmholtzresonatoren erzeugt wird. Das hierbei entstehende Strömungsfeld wurde in der Entwicklungsumgebung COMSOL Multiphysics durch die Navier-Stokes-Gleichungen modelliert. In einer früheren Projektphase wurde diese Implementierung durch den Vergleich der für kleine Amplitude erhaltenen Navier-Stokes-Lösungen mit entsprechenden Lösungen der linearen Wellenakustik verifiziert. Bei größerer Amplitude der anregenden Schallwelle macht sich die Nichtlinearität der Navier-Stokes-Gleichungen in den Lösungen stärker bemerkbar. Hier nun werden solche durch größere Amplitude entstehende Strömungen dargestellt und analysiert.

Mettin, Robert

• Bubble 'Lightning' Streamers from Laser Induced Cavities in Phosphoric Acid
  J.M. Rosselló, D.S. Stephens and R. Mettin
[Abstract]

The mutual interaction and structure formation of cavitation bubbles in strong sound fields is still not fully understood. Here, we analyse the temporal evolution of an ensemble of bubbles seeded by a laser pulse in concentrated phosphoric acid and driven by an ultrasonic standing wave field. The bubbles nucleate at random positions in a cylindrical volume around the laser focus and immediately start volume oscillations, translations and interactions. High-speed videos show self-organization into several small spherical clusters that are driven away from the acoustic pressure anti-node, similar to single bubbles, and producing a streamer. Different bubble sizes and cylinder radii were explored by changing the laser pulse energy and the beam focusing. The temporal evolution of relevant parameters like average maximum bubble radius or void fraction is extracted from the images and discussed for the different experimental scenarios. The role of shape instabilities and the principal forces affecting both the individual and collective behaviour of the bubbles is analysed by comparing the experimental observations with a series of numerical simulations.

Meyer, Nils

• Hearing Hannover - Hauptstadt für Akustik, Schall und Klang
  N. Meyer
[Abstract]

Seit 2016 entwickelt die Region Hannover ein interdisziplinäres Netzwerk rund um das Thema Hören - die Hörregion Hannover. Ziele sind, für gutes Hören zu werben, Lust auf guten Sound zu machen und damit den Hörstandort zu stärken. Die Initiative stützt sich auf eine - wohl deutschlandweit einmalig - hohe Dichte herausragender Unternehmen, Einrichtungen und Institute, die sich aus medizinischer, technischer, wissenschaftlicher und kultureller Perspektive mit den Bereichen Schall, Klang und Akustik beschäftigen. Hier haben das größte Zentrum für die Versorgung mit Cochlea-Implantaten, Marktführer in der Hörgeräteindustrie, Hersteller von Kopfhörern, Mikrofonen und Lautsprechern mit weltweitem Ruf und eine der besten Musikhochschulen ihren Sitz. Als Geburtsort der Schallplatte und der seriellen Produktion von CDs ist Hannover zudem UNESCO City of Music. In dem Beitrag werden Idee, Projekte und klangvolle Beispiele aus der Hörregion Hannover zu Gehör gebracht.

Meyer-Kahlen, Nils

• Directivity pattern measurement of a grand piano for augmented acoustic reality
  M. Brandner, N. Meyer-Kahlen and M. Frank
[Abstract]

In augmented reality the plausible and authentic reproduction of sound sources is key to achieve a high level of acceptance by the user. The research interest in sound source and receiver directivity characteristics has increased over the last decades as the availability of equipment and software applications for virtual and augmented audio reproduction in contrast to its price rises. A representation of the directivity characteristics on a full sphere represented as impulse responses in the spherical harmonics domain is beneficial for real-time rendering in augmented reality. To this moment no such directivity data for a grand piano is freely available. Therefore, we present a practical directivity measurement setup for measuring a grand piano under non-anechoic conditions. We use a measurement array consisting of 22 microphones plus a reference microphone. The microphone positions are optimized to be set up easily in practice while providing numerical stability for the conversion into the spherical harmonics domain. The lower measurement points are arranged on the floor and compensated in level in accordance to acoustic theory. As the directivity data is used for augmented acoustic reality the impulse response calculation is investigated on its applicability in regard to low latency and high accuracy.

Michael, Thilo

• Effects of Delay and Packet-Loss on the Conversational Quality
  T. Michael and S. Möller
[Abstract]

In current packet-switched telephone transmissions packet-loss and delay are two of the most prominent degradations affecting not only the conversational quality, but also the structure of the conversation. The transmission delay may lead to interruptions and changes in the way the speaker take turns, while bursty packet-loss may cause important information to be requested again, which adds additional turns to the conversation. In this paper we investigate the effects of the combination of three levels of transmission delay (0 ms, 800 ms, 1600 ms) and three levels of bursty packet-loss (0%, 25%, 50%) on the conversational quality, the interactivity of the conversation and the contents of the conversations. For this, we perform a conversation experiment using the Short Conversation Tests and Random Number Verification Tests as described by ITU P.805. While the conversational quality is assessed with the Mean Opinion Score (MOS) of the conversational quality, four listening dimensions and one interaction dimension, the interactivity is assessed with a conversational analysis based on the states of the conversation (double talk, mutual silence, speaker A, speaker B).

Milow, Barbara

• Application of the Johnson-Champoux-Allard model for the calculation of the sound absorption coefficient of aerogel granules based on inverse characterization for the determination of the granules parameters
  Y. Abawi, F. Langfeldt, H. Hoppen, W. Gleine and B. Milow
[Abstract]

Ein wichtiges Kriterium für die Wahl einer Schallisolierung ist unter anderem der Absorptionsgrad eines Materials. Um diesen zu bestimmen, werden akustische Messungen durchgeführt, deren Ergebnisse mit theoretischen Betrachtungen verglichen werden. Eine Berechnungsmethode ist das Johnson-Champoux-Allard (JCA) Modell, welches für die Bestimmung des Absorptionsgrads poröser Materialien entwickelt wurde. Dieses halb- empirische Modell liefert für poröse Materialien (z.B. Glaswolle) Schallabsorptionsgrad-Werte, die eine große Übereinstimmung mit den Messwerten vorweisen. In diesem Beitrag wird eine Untersuchung der Anwendbarkeit des JCA-Modells auf Aerogelgranulate vorgestellt. Die Kernfragen lauten dabei, ob bzw. für welche Granulatgrößen das JCA-Modell verwertbare Ergebnisse liefert, die mit den Werten aus akustischen Messungen gleichkommen, und ob Parameter der Granulate (wie z.B. die Porosität, die Tortuosität etc.), die durch eine inverse Charakterisierung bestimmt werden, realistisch sind.

Minker, Wolfgang

• DNN-based Speech Enhancement with Harmonics Regeneration
  P. Preißner, J. Sautter, F. Faubel, M. Buck and W. Minker
[Abstract]

In a hands-free telephony setting for automotive environments, driving noise distorts both the phase and amplitude of acquired speech signals. The aim of noise reduction approaches is to restore clean speech before sending it over the telephone channel. State-of-the-art approaches use DNN-based filters that estimate real or complex-valued filter coefficients in the frequency domain. While real-valued filters can only correct the spectral magnitude, complex-valued filters can also correct the phase. But the latter comes at a significantly higher computational cost.

In this work, we take an alternative approach that re-synthesizes the harmonic structure of speech by using DNN-based pitch trackers and voiced/unvoiced detectors. The re-synthesis concentrates on the frequency band between 0 and 1000Hz as the human hearing system is most sensitive to phase errors in this range. Higher frequency bands of the speech signal are obtained with a real-valued filter whose coefficients are estimated with a DNN.

The perceived speech quality of the processed speech is evaluated in subjective listening tests.

Misol, Malte

• Experimentelle Untersuchung der Fluid-Struktur-Kopplung eines Systems aus CFK-Struktur und quaderförmiger Kavität
  T. Roloff, B.-C. Hölscher, M. Misol and M. Sinapius
[Abstract]

Aktive Systeme eignen sich zur tieffrequenten Beruhigung von Strukturschwingungen und Minderung der strukturellen Schallabstrahlung. Zur Beschreibung des gekoppelten Systemverhaltens einer dünnwandigen Struktur mit angrenzender Kavität und daraus abzuleitenden Regelungskonzepten sind Kenntnisse über die Fluid-Struktur-Kopplung notwendig. Anhand einer generischen Geometrie wird die Interaktion zwischen einer rechteckförmigen Struktur aus kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) und einer angrenzenden quaderförmigen Kavität im Frequenzbereich bis 500 Hz experimentell untersucht. Die untersuchte CFK-Platte besitzt eine akustisch relevante Anisotropie der Steifigkeit in Form eines überwiegend unidirektionalen Lagenaufbaus. Der Prüfstand ermöglicht die Reaktionskraft- und -momentenfreie Positionierung der Platte vor einer quaderförmigen Kavität. Es wird eine experimentelle Modalanalyse der Struktur zur Bestimmung des strukturdynamischen Verhaltens unter Berücksichtigung der angrenzenden Kavität sowie eine akustische Modalanalyse des Innenraumes zur Identifikation des akustischen Verhaltens unter verschiedenen Randbedingungen durchgeführt.

Die strukturdynamischen Untersuchungen ergeben lineares Verhalten der CFK-Platte bei struktureller Anregung und verdeutlichen, dass die Strukturdynamik unabhängig von der angrenzenden Kavität ist. Die akustischen Untersuchungen zeigen ebenfalls lineares Verhalten der Kavität, liefern jedoch keine eindeutige Aussage zur Kopplung zwischen Kavität und Struktur. Zwar hat die Plattendynamik keinen Einfluss auf das akustische Verhalten der Kavität, es treten jedoch einige Phänomene bei der Betrachtung der Kavität mit frei davor gelagerter Platte auf, die weiterer Untersuchung bedürfen.

Mittag, Gabriel

• Netzwerkplanung für die Sprachübertragung im Vollband
  S. Möller and G. Mittag
[Abstract]

Durch die Einführung komplett IP-basierter Übertragung rückt die Sprachkommunikation über den gesamten hörbaren Bereich (20-20000 Hz, Vollband) in Reichweite. Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass sich dadurch eine um ca. 48% höhere Gesamtqualität erzielen lässt gegenüber dem klassischen Telefonieband (300-3400 Hz, Schmalband). Allerdings verursachen Kodierer, Paketverluste und Verzögerungszeiten Beeinträchtigungen der Gesamtqualität, die eine auf Qualität zielende Netzwerkplanung notwendig machen.

In der Studiengruppe 12 der International Telecommunication Union (ITU-T) wurde deshalb kürzlich die erste Vollbandversion eines Netzwerkplanungsmodelles, des sog. E-Modells, standardisiert. Aufbauend auf den Ergebnissen, die bei der DAGA 2018 vorgestellt wurden, berücksichtigt dieses Modell auch die Effekte von EVS-Sprachkodierern, Beeinträchtigungen durch Paketverluste, sowie die Störung des Konversationsverhaltens durch Verzögerungen. Für die letztgenannten Störungen werden experimentelle Ergebnisse vorgelegt, die zeigen, dass das nun standardisierte E-Modell recht konservative Vorhersagen liefert. Möglichkeiten der Erweiterung des Modells um akustische Schnittstellen sowie um weitere Konversations-Störungen werden diskutiert.

Moeck, Steffen

• Akustische Verfahren zur Ermittlung der Dichtheit an Gebäuden
  N. Bader, P. Holstein, H.-J. Münch, S. Moeck, D. Döbler and A. Jahnke
[Abstract]

Die bauliche Dichtheit von Fenstern, Türen, Dachbereichen, Luken, Kabeldurchführungen u. ä. kann mit akustischen Verfahren geprüft werden. Die Prüfbarkeit hängt dabei vom Verhältnis der konstruktiven Gegebenheiten und der Schallfeldeigenschaften ab. In vielen praktischen Anwendungen müssen geschlossene Volumina für die Dichtheitsprüfung vorliegen, um den erforderlichen Überdruck für die Prüfung entsprechender Räume, Gehäuse oder geschlossener Bauteile zu gewährleisten. Bei der im Beitrag dargestellten akustischen Methode ist dies nicht notwendig. Die zu prüfenden Flächen werden beschallt. Je nach Prüfsituation werden dabei verschiedene Wellenlängen und unterschiedlich komplexe Technik eingesetzt. Im Beitrag werden etablierte Ultraschallverfahren und die Anwendungsmöglichkeiten von akustischen Kameras verglichen. Demonstriert wird dies an einem denkmalgeschützten Gebäude im Kontext der Vermeidung von Wärmeverlusten.

• Akustik von Entladungen
  P. Holstein, K. Fuchs, S. Seitz, F. Berger, S. Moeck and S. Uziel
[Abstract]

Eine Methode, Teilentladungen in elektrischen Anlagen und Komponenten zu lokalisieren und zu bewerten, beruht auf der Detektion der akustischen Emissionen. Die auf dem Markt verfügbare Prüftechnik (z.B. Ultraschallgeräte) arbeitet auf der Basis eines relativ einfachen Prinzips, das neben der reinen Detektionsfunktion die Ultraschallsignale auch hörbar macht. Erfahrene Prüfer können mittels der in den Hörbereich transformierten Signale die Intensität der elektrischen Teilentladungen unterscheiden und klassifizieren. Der direkt hörbare Bereich wird dabei ausgeblendet, um im industriellen Umfeld von Störgeräuschen unabhängig zu sein. Im Beitrag wird der Versuch unternommen, die akustischen Auswirkungen der Teilentladungen an unterschiedlichen grundlegenden Elektrodenanordnungen mittels geeigneten Signalverarbeitungsverfahren zu klassifizieren. Durch diese Anordnungen können alle praxisrelevanten Fälle im Labor nachgebildet werden. Die Experimente beruhen auf der systematischen Variation der elektrischen Feldstärke, Elektrodenanordnungen und der Schlagweite zwischen den beiden Elektroden. Durch die dadurch unterschiedliche resultierende Feldinhomogenität kann die akustische Abstrahlung der entstehenden Teilentladungen gezielt beeinflusst und messtechnisch erfasst werden. Das Ziel der Untersuchungen liegt auf der Erhöhung der Aussagefähigkeit der Ultraschallprüfungen und einer darauf beruhenden Unterstützung von Prüfvorgängen durch untrainierte Prüfer.

Möller, Sebastian

• Netzwerkplanung für die Sprachübertragung im Vollband
  S. Möller and G. Mittag
[Abstract]

Durch die Einführung komplett IP-basierter Übertragung rückt die Sprachkommunikation über den gesamten hörbaren Bereich (20-20000 Hz, Vollband) in Reichweite. Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass sich dadurch eine um ca. 48% höhere Gesamtqualität erzielen lässt gegenüber dem klassischen Telefonieband (300-3400 Hz, Schmalband). Allerdings verursachen Kodierer, Paketverluste und Verzögerungszeiten Beeinträchtigungen der Gesamtqualität, die eine auf Qualität zielende Netzwerkplanung notwendig machen.

In der Studiengruppe 12 der International Telecommunication Union (ITU-T) wurde deshalb kürzlich die erste Vollbandversion eines Netzwerkplanungsmodelles, des sog. E-Modells, standardisiert. Aufbauend auf den Ergebnissen, die bei der DAGA 2018 vorgestellt wurden, berücksichtigt dieses Modell auch die Effekte von EVS-Sprachkodierern, Beeinträchtigungen durch Paketverluste, sowie die Störung des Konversationsverhaltens durch Verzögerungen. Für die letztgenannten Störungen werden experimentelle Ergebnisse vorgelegt, die zeigen, dass das nun standardisierte E-Modell recht konservative Vorhersagen liefert. Möglichkeiten der Erweiterung des Modells um akustische Schnittstellen sowie um weitere Konversations-Störungen werden diskutiert.

• Effects of Delay and Packet-Loss on the Conversational Quality
  T. Michael and S. Möller
[Abstract]

In current packet-switched telephone transmissions packet-loss and delay are two of the most prominent degradations affecting not only the conversational quality, but also the structure of the conversation. The transmission delay may lead to interruptions and changes in the way the speaker take turns, while bursty packet-loss may cause important information to be requested again, which adds additional turns to the conversation. In this paper we investigate the effects of the combination of three levels of transmission delay (0 ms, 800 ms, 1600 ms) and three levels of bursty packet-loss (0%, 25%, 50%) on the conversational quality, the interactivity of the conversation and the contents of the conversations. For this, we perform a conversation experiment using the Short Conversation Tests and Random Number Verification Tests as described by ITU P.805. While the conversational quality is assessed with the Mean Opinion Score (MOS) of the conversational quality, four listening dimensions and one interaction dimension, the interactivity is assessed with a conversational analysis based on the states of the conversation (double talk, mutual silence, speaker A, speaker B).

Mößner, Michael

• Zur Längenskalenanisotropie in der Modellierung des Kopfspaltgeräusches von Axialventilatoren
  L. Liberson, M. Lummer, M. Mößner, N. Reiche, R. Ewert and J.W. Delfs
[Abstract]

Günstige akustische Eigenschaften sind ein entscheidendes Wettbewerbskriterium bei modernen Ventilatoren. Für eine erfolgreiche Auslegung ist die akustische Vorhersagefähigkeit bereits in der Entwurfsphase zwingend erforderlich. An einem Axialventilator verursacht der Kopfspalt zwischen Schaufel und Mantelring eine markante Schallquelle, deren Ausprägung stark von den lokalen Strömungsbedingungen abhängt. Diese wiederum ergeben sich aus der Geometrie der Spaltregion. Die Physik der konvergenten Kopfspaltströmung ist durch eine starke konvektive Beschleunigung der turbulenten Wirbelstrukturen geprägt, die gemäß der ”Rapid Distortion Theory” durch große Werte des verjüngten Scherratentensors charakterisiert ist. Dieser Effekt führt zu einer starken Anisotropie in den Ein- und Zweipunktstatistiken der Wirbelstörungen, welche der maßgeblichen Wirbelschallquelle zugrunde liegen. Diese müssen in einem qualitativen sowie quantitativen spektralen Modell des Kopfspaltgeräusches abgebildet werden. In einer fortlaufenden Untersuchung wird die Schallentstehung und Ausreitung am Kopfspalt mittels Akustischer Störungsgleichungen (APE) und stochastisch generierter Wirbelschallquellen innerhalb einer hybriden aeroakustischen Simulationsmethode berechnet. Dabei kommt der, auf der Discontinuous Galerkin Verfahren basierende, Propagationscode DISCO++ gekoppelt mit der Fast Random Particle Mesh Methode (FRPM) zur instationären, stochastischen Quellgenerierung zum Einsatz. Eine erweiterte Modellierung der anisotropen Wirbelschallquellen wird anhand des ummantelt eingebauten, fünfblättrigen Axialventilators ”USI-7” diskutiert, wobei eine Gegenüberstellung mit experimentell ermittelten Daten sowie quell-isotropen Simulationsergebnissen erfolgt.

• High-fidelity sound propagation methods for evaluating engine tones of a business jet
  M. Mößner, J.W. Delfs and S.-M. Pott-Pollenske
[Abstract]

Fluglärm ist von hoher Bedeutung für die Entwicklung leiser Flugzeuge. So kann eine frühe Vorhersage der erwarteten Schallabstrahlung den Entwicklungsprozess erleichtern. Genaue Lärmberechnungen werden jedoch schnell sehr aufwändig, so dass vorzugsweise auf vereinfachte Methoden zurückgegriffen wird. Oft ist dabei nicht klar, wie stark die Vereinfachungen die Ergebnisse beeinflussen. Der Vergleich mit Messdaten kann helfen, einen Einblick zu bekommen, welcher Simulationsaufwand betrieben werden muss, um realitätsnahe Ergebnisse zu erhalten.

Der Beitrag gibt einen Einblick in die Bemühungen, Überflugsmessdaten eines Businessjets (Gulfstream G550) mit volumenaufgelösten sowie oberflächenbasierenden Simulationsverfahren zu vergleichen. Der Vergleich beschränkt sich dabei auf die vom Triebwerk abgestrahlten Töne. Dabei werden Schwierigkeiten und Lösungsansätze vorgestellt, um die Simulationsverfahren in Zukunft für Flugzeugdesign einsetzen zu können.

Mommertz, Eckard

• Spatial Energy Analysis for Room Acoustical Evaluation
  O. Colella Gomes, W. Lachenmayr and E. Mommertz
[Abstract]

Spatial distribution of early sound reflections and reverberation in rooms is known to influence sound perception significantly. It has been shown that the spatial decomposition method (SDM) is well suitable for spatial analysis (Tervo et al., 2013).

In this paper, SDM is used for a simplified spatial assessment of early sound reflections and reverberation. For exemplary rooms of different size, shape and/or surface treatment, spherical room impulse responses were simulated or measured. These were used to evaluate the horizontal plane of spherical early and late energy. It will be shown that this evaluation gives interesting insights in spatial sound field attributes and may be used for room acoustical assessment and optimizations. Outlook of future research includes a systematic evaluation on primary and secondary structures of small concert halls.

This work has been performed within the project VRACE (Virtual Reality Audio for Cyber Environments) which has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation program under the Marie Skłodowska Curie actions (grant agreement number 812719.)

Moreau, Antoine

• Acoustic shielding in a fan stage predicted with two fast analytical models
  A. Moreau
[Abstract]

Following the evolution of aircraft engines towards higher bypass ratio, the acoustic contribution of the engine fan has become more important to the process of noise certification. A major source responsible for fan noise is the interaction of the front-rotor wakes with the outlet guide vanes (OGV). Due to the presence of the nacelle, the sound generated between rotor and OGV is forced to propagate upstream through the rotor and downstream through the OGV before exiting the engine and radiating into the far field. It is known that the acoustic shielding produced by the rotor is very substantial, especially when the tip speed operates at supersonic conditions. The present paper proposes to quantify this shielding effect by means of a simplified analytical model relying on the ray-based description of acoustic duct modes. According to this approach, each mode propagates along a rectilinear path and can be reflected or deflected by the rotor blades; thus, a fast and robust prediction of the shielding can be obtained analytically by geometrical considerations. A parametric study for various duct modes with a rotor operating at subsonic and supersonic conditions will be presented to assess the prediction capability of this simple model.

Moreau, Danielle

• Experimental investigation of novel, low-noise turbine blade tip designs
  T. Geyer, D. Moreau, T. Zhang, E. Schneehagen and Y. Ding
[Abstract]

The vortex that is generated at the tip of wind turbine blades is a significant source of flow-induced noise and as such a major limitation to the expansion of wind power. In order to better understand the noise generation at the blade tip, an extensive wind tunnel study was performed on model blades with different tip geometries (for example flat or rounded tips). This was done both for the case of natural transition as well as for a forced transition of the boundary layer. In a second step, additional experiments were performed on a set of novel blade tips, which were modified with either perforations, serrations or side plates. The aim of this project is to empirically determine tip designs that lead to a notable noise reduction while maintaining the aerodynamic performance of an unmodified tip. In addition to acoustic microphone array measurements, hot-wire measurements were conducted to help analysing the effect of the modifcations on the flow field around the blade tips. In the presentation, an overview of the extensive experimental study and the resulting large dataset will be given, with several examples to demonstrate important results. The presentation will be given in German.

Mühlbauer, Christian

• Dissonanz als Bewertungskriterium multi-tonalen Schalls
  A. Rieger, C. Mühlbauer, H.-P. Rabl and R. Weber
[Abstract]

Ob Menschen ein Geräusch als angenehm oder störend empfinden, hängt unter anderem maßgeblich von dessen tonalen Komponenten ab. Die adäquate Charakterisierung dieser Komponenten ist daher unerlässlich. In der Elektromobilität stellen neben Einzeltönen vor allem mehrere, gleichzeitig erklingende Tonhöhen neue akustische Herausforderungen dar. Aus der Musiktheorie ist zudem bekannt, dass nicht jede Kombination aus zusammen erklingenden Tönen ein wohlklingendes Schallereignis erzeugt. Im allgemeinen Sprachgebrauch wird dieser Zusammenhang mit dem Namenspaar Konsonanz/Dissonanz umschrieben. In aktuellen psychoakustischen Analysen ist es möglich, Einzeltöne bezüglich einiger Merkmale zu bewerten, jedoch wird dabei nicht der Zusammenklang der einzelnen Komponenten miteinbezogen. Zur Erforschung der Grundlagen menschlichen Dissonanzempfindens wurde daher ein Hörtest basierend auf synthetischen Zwei- und Dreiklängen durchgeführt. Die Versuchspersonen haben neben der Dissonanz außerdem die Lästigkeit der Beispielsounds bewertet. Es konnte dadurch beobachtet werden, was Probanden unter Dissonanz verstehen und wie sich Dissonanz und Lästigkeit zueinander verhalten. Neben der Interpretation der Ergebnisse wurden außerdem bestehende Literaturmodelle mit den Daten des Hörtests auf Korrelation untersucht.

Müllensiefen, Daniel

• Gibt es raumakustische Hörexpertise?
  M. Von Berg, J. Steffens, D. Müllensiefen and S. Weinzierl
[Abstract]

In zahlreichen raum- und psychoakustischen Untersuchungen wird bestimmten Versuchsteilnehmern eine ”Hör-Expertise” im Hinblick auf die zu bewertenden Stimuli unterstellt. Als Experten werden dabei häufig Musiker oder Personen mit akademischer und/oder praktischer akustischer Erfahrung eingesetzt. Inwieweit es eine individuell unterschiedliche raumakustische Hörexpertise jedoch überhaupt gibt, wie diese gemessen werden kann und von welchen Faktoren sie abhängt, wurde in der vorliegenden explorativen Studie untersucht. Dazu wurde eine Batterie raumakustischer Hörtests entwickelt, welche individuelle Unterschiede bei mehreren Einzelfähigkeiten, etwa einer Bestimmung von Dauer und Klangfarbe der Nachhallzeit, mit unterschiedlichen experimentellen Paradigmen (ABX, Sortieraufgabe, Reproduktion mit slider) misst. Zur Messung der musikalischen Erfahrenheit wurden bestimmte Dimensionen des Goldsmiths Musical Sophistication Index (Gold-MSI) verwendet. Mithilfe von Faktorenanalysen wurde ermittelt, ob ein einzelner Faktor den Testleistungen der Versuchspersonen zugrunde liegt und somit von raumakustischer Hörexpertise als einer kohärenten, übergeordneten Fähigkeit ausgegangen werden kann. Die Ergebnisse können instruktiv für die Anwendung von Kriterien für zukünftige Hörversuche sein, bei denen eine Trennung von Laien- und Expertenhörern von Bedeutung ist.

Müller, Benjamin

• Die akustische Situation in Schwimmbädern und deren Auswirkungen auf Mitarbeitende sowie Besuchende
  B. Müller, A. Nolte and L.-M. Wadle
[Abstract]

Gute Akustik in Schwimmbädern hat oftmals immer noch keine Priorität und viele Hallen weisen akustische Defizite auf, welche sich sowohl auf die Mitarbeitenden als auch auf die Besuchenden negativ auswirken. Dies steht im Kontrast zur Intention eines Schwimmbadbesuchs, wie zur Ruhe kommen oder konzentriert einer Sportart nachgehen. Zugleich erfordern Sicherheitsaspekte eine angemessene Sprachverständlichkeit. Besonders große Probleme in Schwimmhallen sind der hohe Lärmpegel und der lange Nachhall aufgrund vieler schallharter Oberflächen. Fragt man Sportlehrkräfte nach der Zufriedenheit von Umgebungsbedingungen in Schwimmhallen während des Schwimmunterrichts, geben diese die Akustik als den größten Kritikpunkt an. Zur Verbesserung der akustischen Situation in Schwimmhallen wurde im Rahmen der Projektinitiative ”AKUSTIK IN SCHWIMMBÄDERN” des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik IBP und der Deutschen Gesellschaft für das Badewesen e.V. eine systematische Untersuchung des Ist-Stands in Schwimmhallen durchgeführt. Dafür wurden sechs Schwimmbäder mit verschiedenen Nutzungsformen raumakustisch vermessen und Pegel-Messungen während des Betriebs durchgeführt. Zudem erfolgte eine Befragung des Schwimmbadpersonals, an der sich mehr als 100 Schwimmbäder beteiligten.

Münch, Hans-Joachim

• Akustische Verfahren zur Ermittlung der Dichtheit an Gebäuden
  N. Bader, P. Holstein, H.-J. Münch, S. Moeck, D. Döbler and A. Jahnke
[Abstract]

Die bauliche Dichtheit von Fenstern, Türen, Dachbereichen, Luken, Kabeldurchführungen u. ä. kann mit akustischen Verfahren geprüft werden. Die Prüfbarkeit hängt dabei vom Verhältnis der konstruktiven Gegebenheiten und der Schallfeldeigenschaften ab. In vielen praktischen Anwendungen müssen geschlossene Volumina für die Dichtheitsprüfung vorliegen, um den erforderlichen Überdruck für die Prüfung entsprechender Räume, Gehäuse oder geschlossener Bauteile zu gewährleisten. Bei der im Beitrag dargestellten akustischen Methode ist dies nicht notwendig. Die zu prüfenden Flächen werden beschallt. Je nach Prüfsituation werden dabei verschiedene Wellenlängen und unterschiedlich komplexe Technik eingesetzt. Im Beitrag werden etablierte Ultraschallverfahren und die Anwendungsmöglichkeiten von akustischen Kameras verglichen. Demonstriert wird dies an einem denkmalgeschützten Gebäude im Kontext der Vermeidung von Wärmeverlusten.

• Akustische Diagnose an Straßenbahnen
  M. Wolf, P. Holstein, J. Köllner, H.-J. Münch, D. Zschocke, A. Günther and M. Rudolph
[Abstract]

Straßenbahnen gehören zu den wichtigsten Verkehrsmitteln im öffentlichen Nahverkehr. Die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit der Technik ist für einen effektiven Betrieb der Fahrzeugflotten von großer Bedeutung. Im Projekt SmartTram wurden wichtige Fragestellungen zur technischen Diagnose und darauf beruhende Aussagen zu Prognose von Instandhaltungsmaßnahmen bearbeitet. Sowohl Luftschall- als auch Körperschallmessungen (Hörschall- und Ultraschallbereich) wurden genutzt, um (instandhaltungsbezogen) auffällige Fahrzeuge zu erkennen und die technischen Ursachen dafür zu hinterfragen. Dabei zeigte sich, dass technischer Zustand und Lärmerzeugung direkt (wenn auch nicht immer in einfacher Weise) einander bedingen. Typische Beispiele sind die Entstehung von Polygonen an den Rädern und deren Auswirkung und die Bewertung lauter Drehgestelle. Dafür wurden verschiedene messtechnische und sensorische Zugänge entwickelt.

Muhammad, Imran

• Real-time sound insulation auralization framework for virtual environments for indoor and outdoor sources
  A. Heimes, I. Muhammad and M. Vorländer
[Abstract]

In last decades, the introduction of new building technologies and new powerful sound sources in and outside the dwellings have contributed to an increased awareness of noise. Along the progress in modelling methods, the development of sound insulation auralization can contribute to studies of noise effects. Important parts of this development are the technical descriptions and solutions to various auralization methods for simulating sound insulation between adjacent rooms and for facades in virtual reality (VR) environments. In this context, a real-time building acoustic auralization framework in 3D audio-visual technology is developed which introduces more realism and contextual features into psychoacoustic experiments. The framework relies on up-to-date implementation of building acoustic prediction models and enables a perceptually plausible airborne sound insulation auralization in virtual environments. All features are evaluated by investigating both, the overall accuracy of the building acoustics flters and the computational performance of implemented algorithms.

• Perceptual Localization in Virtual Reality Environments of Pass-by Outdoor Sources under Sound Insulation Conditions
  I. Muhammad and M. Vorländer
[Abstract]

This study describes the effects of outdoor pass by noise sources, i.e. moving vehicle, on work performance under different sound insulation conditions of virtual built up building structures. The performance of buildings concerning protection against noise exposure is evaluated from technical and human-centred perspectives. The technical-oriented evaluation is based on the standard measurement and sound insulation prediction techniques. Whereas, the human-centred approach, based on dynamic auralization of virtual reality (VR) scenes, is adopted to explore the potential of audio-visual VR to evaluate outdoor noise by building characteristics. Different background intermittent noise conditions, convolved with sound insulation filters of facade of an office room, were presented in a VR office environment and the effects on working performances and subjective ratings were measured and presented.

Mutschlechner, Andreas

• Acoustical Characterization of different Micro-perforated Absorbers in Confined Spaces under Moderate Mach Number Flow Condition
  S. Floss, A. Mutschlechner and M. Kaltenbacher
[Abstract]

The application of micro-perforated absorbers (MPA) under flow conditions offers the possibility to use them as flow influencing structures, e.g. as guiding vanes, in baffles and as covering for cavities, in a wave guiding HVAC channel. In that case the sound absorbing effect results in the combination of MPP and the channel structure, as the extended back volume. The acoustical behavior can be simulated by using an equivalent fluid model in combination with Finite Elements . However, the effects of different micro-perforated plates and absorber structures on the flow field (static pressure loss) and vice versa can be investigated experimentally (acoustical two-port theory). The used open loop test bench can provide mean flow up to Ma = 0.2 in two directions. To address the distinction between aerodynamic and sound pressure fluctuations, special precautions must be taken. The microphones can either be recessed and covered by a protective screen or one uses correlation techniques. The test bench also allows to compare the two sources method with the usage of two different end pieces. Various MPA structures are under investigation as well as the influence of the flow field on the measurement microphones and how this influence can be further reduced.

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

 

Nagathil, Anil

• Speaker Change Detection Based on Event-Related Potentials with a Consumer Brain-Computer Interface
  D. Neudek, A. Nagathil, S. Getzmann and R. Martin
[Abstract]

A crucial problem for speech separation algorithms is to distinguish between different speakers, especially in a cocktail party situation. While normal-hearing listeners can easily identify speaker changes and effortlessly switch their focus between different target speakers, approaches for assisted hearing typically require prior information or trained models to achieve a similar performance. For this reason, future speech enhancement algorithms can benefit from the extrac- tion of brain signals in form of event-related potentials (ERP). In this work, we investigate if speaker turns can be detected based on the Mismatch Negativity (MMN) and the P3 component in ERP signals. We present an online noise reduction for single-trial ERPs and a detector based on the MMN and the P3.

Natzschka, Tim

• Charakterisierung von flächigem Schallabsorber auf Basis von natürlichen Vliesstoffstrukturen
  A.E. Ramos Ruiz, M. Klochkova-Schiefer, T. Natzschka, S. Merchel, E. Haase, S. Krzywinski and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Zur Reduktion von Lärm und Störschall in Bürosituationen werden Akustikelementen zum Einsatz gebracht. Die Heimtextilbranche hat vielfältige Akustiktextilien aus Polyester-Vliesstoffen, klassische Filze in Kombination mit schallharten Strukturen (z. B. Kunststoffplatten) bzw. Melaminharzschäume entwickelt. Sie werden in Form von akustisch wirksamen Wand- und Deckenpaneelen oder als Raumteiler eingesetzt. Diese Aufbauten sind meist schwer, kostenintensiv und ggf. umweltschädlich. Dieser Beitrag untersucht ob eine kostengünstigere und nachhaltigere Lösung anhand textiler Verbundstoffe aus Naturfasern erreicht werden kann. Flachsfasern lassen sich durch mechanische Vernadelung (Needle-Punch-Verfahren) oder Wasserstrahlverfestigung (Spunlace-Verfahren) zu Vliesstoffen verarbeiten. Die resultierenden Faserstrukturen ermöglichen eine relativ hohe Porosität und bilden damit hocheffiziente Schallabsorbersysteme. Durch die Kombination von Vliesstoffmatten mit dichten Schichten (z. B. thermo-komprimierter Vliesstoff) ist es möglich, leistungsfähige Systeme mit breitbandiger Schallabsorption herzustellen. Dies basiert auf der Kombination von poröser Absorption im hochfrequenten Bereich und Plattenresonatoren im niederfrequenten Bereich. Die akustischen Dämpfungseigenschaften verschiedener Strukturen werden messtechnisch mit Hilfe eines Kundt’schen Rohres sowie im Hallraum vermessen. (DIN EN ISO 10534-2, DIN EN ISO 354). Die physischen Eigenschaften des Materials werden durch bildgebende Verfahren geprüft. Mechanische Parameter und akustische Wirkung werden gegenübergestellt.

Naujoks, Patrick

• Correlation of transmission loss of simple representative sidewall to full scale fuselage demonstrator
  P. Joshi, F. Bootsveld, P. Cordes, P. Naujoks and K. Kochan
[Abstract]

Recent developments in advanced material technology such as acoustic metamaterials seem to have potential to replace the traditional glass wool technology for thermal and acoustic insulation in aerospace vehicles. However, due to inherent challenges to derive material properties of metamaterials, small scale measurements to predict vibroacoustic response of material sample are favorable and cost effective. This paper discusses such small scale vibroacoustic measurements to predict transmission loss using p-u probe. A test bench to represent the double wall cavity as seen in a typical aircraft is developed and sound transmission tests are performed using p-u probe inhouse and a p-p probe at acoustic lab of Hamburg University of Applied Sciences. A measurement methodology is being developed to first corelate p-u measurement in alpha chamber and p-p measurement in a full-scale test facility. Subsequently, the goal of this work is to develop correlation between simple transmission loss (or insertion loss) test using p-u probe to full scale A320 fuselage located in acoustic flight lab of ZAL. Furthermore, numerical simulation using finite element method in Actran will be performed to complement the efforts to develop the correlation methodology between small scale and large-scale measurements.

Naumann, Kai

• Auswertung von Stoßstellendämm-Maßen mit monolithischem Ziegelmauerwerk
  K. Naumann
[Abstract]

Für bauakustische Prognosen der Luftschalldämmung zwischen benachbarten Räumen in Gebäuden in massiver Bauweise sind die Stoßstellendämm-Maße zwischen trennendem Bauteil und den flankierenden Bauteilen wichtige Bemessungsparameter. Diese für homogene massive Bauteile normativ geregelten Werte gehen in das Bemessungsverfahren nach DIN 4109-2 ein, welches auf dem vereinfachten Verfahren nach EN ISO 12354-1 basiert. Für Gebäude, deren Außenwände aus monolithischem, hochwärmedämmendem Ziegelmauerwerk bestehen, werden die Stoßstellendämm-Maße zwischen Ziegelaußenwand und Trennbauteil durch aufwändige Messungen an Prüfkörpern gemäß DIN EN 10848 ermittelt. Eine Berechnung der Stoßstellendämm-Maße über die flächenbezogenen Massen lässt DIN 4109 nicht zu. Bereits in 2010 wurde das Verfahren zur bauakustischen Bemessung nach EN 12354-1 in die Zulassung Z-23.22-1787 übernommen. Es konnten seither umfassende Erfahrungen im Umgang der Rechenmethode für Gebäude in Ziegelbauweise gesammelt werden und eine hohe Prognosegenauigkeit bei Planung mit Prüfwerten von Stoßstellendämm-Maßen festgestellt werden. Mittlerweile existiert eine große Datenbasis an Prüfergebnissen von Stoßstellendämm-Maßen, die in der Bauakustik-Software der Ziegelindustrie ,Modul Schall 4.0’ zur Verfügung steht. Es werden Auswertungen der Prüfwerte vorgestellt und u. a. mit Rechenwerten nach Masse verglichen.

Neifeld, Andrej

• Strahlgeräuschvorhersagen mittels Forced Eddy Simulation für flache Rechteckdüse
  A. Neifeld, S. Proskurov and R. Ewert
[Abstract]

Bei dem Vortrag werden Akustikvorhersagen für einen Einfachstrahl mit rechteckiger Düsengeometrie und einer Machzahl von 0.85 diskutiert. Zur direkten Geräuschvorhersage wird eine skalenauflösende Methode, die sogenannte ”Forced Eddy Simulation” (FES), eingesetzt, wo die Navier-Stokes Gleichungen in Form nichtlinearer Störungsgleichungen (NLDE) auf strukturierten Gittern gelöst werden. Der aufgelöste FES-Bereich beschränkt sich auf ein kleineres Teilgebiet der RANS Lösung, die eine zeitgemittelte Hintergrundströmung vorgibt. Daher kann dieser Ansatz zu den zonalen RANS/LES Verfahren zugeordnet werden. Zusätzlich wird bei dem Verfahren die Fast Random Particle Mesh Methode (FRPM) eingesetzt, die durch den ”Backscatter”-Mechanismus ein aktives ”Subgridscale” (SGS) Modell realisiert. Dabei wird von FRPM der Anteil der turbulenten Produktion nichtaufgelöster Skalen mittels stochastischer Anregung in den Energiegehalt des aufgelösten Bereichs eingebracht.

Mit der oben beschriebenen Methode lassen sich skalenauflösende Rechnungen auf vergleichsweise groben Gittern durchführen. Um die offenen Fragestellungen bezüglich des Konvergenzverhaltens in Abhängigkeit von der Gitterauflösung zu untersuchen, wird für diese Konfiguration die Auflösung sukzessiv verfeinert. Dabei soll auch ermittelt werden bis zur welchen Auflösungsgrenze das aktive SGS Modell vom Vorteil ist und ab welcher Auflösung rein dissipatives SGS Modell ausreichend ist. In dieser Hinsicht ist eine isolierte rechteckige Düsengeometrie gut geeignet, da die Variation der Auflösung relativ einfach angepasst werden kann.

Nejedl, Volkmar

• Nachhallmessungen in einem Schallkanal im norwegischen Sognefjord
  J. Abshagen and V. Nejedl
[Abstract]

Die vertikale Schichtung von Temperatur und Salzgehalt im Meer oder auch in tiefen Fjorden kann zur Bildung eines Schallkanals in tieferen Wasserschichten führen. Insbesondere die Druckzunahme mit zunehmender Tiefe und die damit verbundene Zunahme der Schallgeschwindigkeit führt in der Regel zur Bildung eines Schallkanals unterhalb der Thermokline. Die Schallausbreitungsbedingungen in einem solchen Tiefwasserkanal sind dabei weder zeitlich noch räumlich stationär, sondern können eine ausgeprägte Variabilität aufweisen. In dieser Arbeit werden experimentelle Ergebnisse zur Schallausbreitung und deren Variabilität in einem Tiefwasserkanal vorgestellt. Die Messungen wurden mit dem FS Elisabeth Mann Borgese im Sognefjord, Norwegen, durchgeführt. Die Richtungsabhängigkeit der Schallausbreitung wurde dabei mittels eines Vertikal- sowie eines Kreisarrays untersucht. Die Messstrecke zwischen Sender und Empfänger wurde mit einem Bojensystems realisiert und die Messungen driftend, d.h. (quasi-)stationär, in unterschiedlichen Abständen bis zu 10 km durchgeführt

Neubauer, Philipp

• Low-tone planetary gears – feasibility study for gear noise reduction
  P. Neubauer, J. Bös and T. Melz
[Abstract]

Inequidistant gears are characterized by uneven tooth thicknesses and uneven tooth positions. They are designed to minimize tonal gear noise by rendering the teeths’ meshing irregular. In recent years, the principle of inequidistant gears, developed at the research group SAM at TU Darmstadt, was successfully applied to spur gears and helical gears (see DAGA 2018 and DAGA 2019, for example). However, in many drive train applications, as those in automotive and robotic industry, planetary gears are used. Therefore, this paper evaluates the noise reduction potential of inequidistant planetary gears. The requirements for the design of inequidistant planetary gears are presented and discussed. An exemplary inequidistant planetary gear set and an equivalent conventional planetary gear set with regular toothing are designed. The excitation forces of both planetary gear sets due to the elastic deformation in the mesh are determined by means of numerical simulations. The radiated airborne noise is estimated by calculating the sound radiation of a simplified housing using the fundamental equation of machine acoustics. The results show that the principle of inequidistant gears is also suitable to reduce the noise of planetary gears. Finally, the chances and risks of inequidistant planetary gears regarding their practical application are discussed.

Neudek, Daniel

• Speaker Change Detection Based on Event-Related Potentials with a Consumer Brain-Computer Interface
  D. Neudek, A. Nagathil, S. Getzmann and R. Martin
[Abstract]

A crucial problem for speech separation algorithms is to distinguish between different speakers, especially in a cocktail party situation. While normal-hearing listeners can easily identify speaker changes and effortlessly switch their focus between different target speakers, approaches for assisted hearing typically require prior information or trained models to achieve a similar performance. For this reason, future speech enhancement algorithms can benefit from the extrac- tion of brain signals in form of event-related potentials (ERP). In this work, we investigate if speaker turns can be detected based on the Mismatch Negativity (MMN) and the P3 component in ERP signals. We present an online noise reduction for single-trial ERPs and a detector based on the MMN and the P3.

Neugärtner, Jörg

• Der Klang alter Zweitakt-Motorräder - Teil 1
  U. Wagner, M. Domke, P. Holstein, J. Kleemann and J. Neugärtner
[Abstract]

Die DAGA wird 50 Jahre alt. Wir wollen altersmäßig nicht nachstehen und etwas noch älteres zum Klingen bringen. Die Motorräder, die uns akustisch interessiert haben und deren Klang unverwechselbar ist, sind zum Teil älter als die Autoren selbst. Der Beitrag ist nicht rein wissenschaftlich ausgelegt sondern dient auch dazu, den Klang alter Technik geeignet zu beschreiben und zu ”konservieren”. Da die Messungen im Standbetrieb durchgeführt wurden, haben wir uns auf Klangprobleme an den Auspuffanlagen von 2-Takt-Oldtimern konzentriert.

Neumann, Jörg

• Faszination sprechende Maschinen: Technologischer Wandel der Sprachsynthese über zwei Jahrhunderte
  L. Engeln, R. Groh, F. Gabriel, P. Birkholz, R. Jäckel, R. Hoffmann, J. Felten, R. Bergmann, J. Scharloth, L. Lüneburg, J. Krzywinski, J. Neumann and P. Plaßmeyer
[Abstract]

Über die historische akustisch-phonetische Sammlung (HAPS) der TU Dresden ist auf den historischen Sitzungen der DAGA regelmäßig berichtet worden. Im Jahre 2019 konnte ihr 20. Gründungsjubiläum begangen werden. Nach einer Generalsanierung des Gebäudes wird sie in einer weitgehend neu gestalteten Ausstellung präsentiert. Im gleichen Jahr konnte das BMBF-Projekt mit dem in der Überschrift angegebenen Thema (Kurztitel ”Sprechmaschine”) abgeschlossen werden, über das in diesem Beitrag berichtet wird. In einem Verbund aus sechs Einrichtungen der TU Dresden und dem Mathematisch-Physikalischen Salon der Staatlichen Kunstsammlungen Dresden wurde nicht nur an der weiteren Erschließung der Sammlung gearbeitet, sondern es wurde anhand des konkreten Beispiels der Frage nachgegangen, auf welche Weise historische Universitätssammlungen Beiträge für die aktuelle Forschung und Lehre leisten können. Dabei wurde neben einer multi-kontextuellen virtuellen Ausstellung zur Entwicklung der Sprachsynthese im Verlauf von mehr als zwei Jahrhunderten auch ein moderner artikulatorischer Sprechapparat als Forschungsplattform erforscht und entwickelt.

Nieland, Natanael

• Entwicklung einer Simulationsumgebung zur Bewertung automatischer Mikrofonmischer
  N. Nieland
[Abstract]

Zum automatischen Mischen von Mikrofonsignalen existiert eine Vielzahl unterschiedlicher Algorithmen, was sich auch in der Vielfalt der heute verfügbaren Geräte zeigt. Eine Methode zur objektiven Bewertung der Verfahren hat sich bisher jedoch nicht etabliert, sodass ein Verfahren häufig basierend auf individuellen Erfahrungen beurteilt wird. Im folgenden Beitrag wird deshalb ein Gütemaß definiert, das die Auswirkungen von Nicht- und Fehlaktivierungen auf die Qualität des Mischsignals erfasst. Die zur Berechnung des Gütemaßes erforderlichen Signale werden während des Betriebs eines Mischverfahrens gewonnen. Um den Betrieb unter realistischen Umgebungsbedingungen zu simulieren, wurde eine Simulationsumgebung entwickelt, die Einflüsse von Nachhall und Störquellen, sowie die Eigenschaften der Quellen und Mikrofone berücksichtigt. Die Simulationsumgebung kann dazu genutzt werden die gängigen Verfahren zu vergleichen, Parameterwerte der Algorithmen bezüglich des eingeführten Gütemaßes zu optimieren und die Performance neuer Ansätze für eine Vielzahl möglicher Szenarien einzuschätzen.

Nissen, Ivor

• Akustische MIMO-Unterwasserkommunikation mittels Bursts
  I. Nissen
[Abstract]

Unterwasserkommunikation (UWK) muss sich aufgrund des sogenannten und höchst variablen SONAR-Wetters an unterschiedlichste akustische Kanalbedingungen anpassen. Dabei sind für die UWK in autonomen Kommunikationsnetzwerken die Herausforderung besonders hoch. Aufgrund der kleinen Ausmaße und Energievorräte in Floats, Glidern, AUVs und Taucherunterstützungssystemen sowie bei Bodenknoten und Gatewaybojen müssen die Einheiten kompakt und energieminimierend konzipiert werden. Neben diesen Forderungen sind bei Zeit- und Doppler-Spreizungen auch Signal- zu Rauschverhältnisse zu maximieren. Single-In-Multiple-Out-Ansätze (SIMO) werden bei bemannten getauchten Plattformen sehr erfolgreich bereits seit den 1960ern eingesetzt. Da in Kleinstsystemen keine langen Hydrophonketten eingesetzt werden können, wird nun ein 3er-MIMO-Ansatz (Multiple-In-Multiple-Out) als Erweiterung der Alamouti Transmission in Kombination mit der akustischen Burst-Kommunikation vorgestellt. Dazu wird in die Theorie und die Implementation in die eigenen Sonartransponder eingeführt. Es sind zwei Anwendungen in Zeit und Raum interessant. Neben der Nutzung von drei Sendern und drei Hydrophonen - als Standardfall - können auch drei nacheinander gesendete Burst-Nachrichten bei einem Sender und einem Hydrophon dem Netcoding zugerechnet werden. Geplante Experimente hierzu im Spät-Sommer 2020 werden präsentiert.

Noll, Anton

• Formant tracking in Sound Tools eXtended (STx) 5.0
  A. Noll, M. Pucher and C. Lozo
[Abstract]

In this paper, we introduce the new formant tracker of Sound Tools eXtended (STx) version 5.0, an acoustic speech and sound processing application. Formants occur at the resonant frequencies of the human vocal tract and can be correlated with articulatory features such as tongue height and backness. They are indispensable for acoustic phonetic analysis since they allow for an identification of vowel sounds. Our formant tracker uses dynamic programming to find the best path among formant candidates derived from Linear Predictive Coding (LPC) analysis. The transition and observation costs in the search algorithm are optimized with manually corrected formant tracks. The new version of STx 5.0 also has an interface to WebMAUS that allows automatic phonetic transcription and segmentation of speech for different languages. Furthermore STx 5.0 contains an integrated, simplified and compact GUI, designed for speech analysis for phoneticians, linguists, psychologists, and researchers in related fields.

Nolte, Annika

• Die akustische Situation in Schwimmbädern und deren Auswirkungen auf Mitarbeitende sowie Besuchende
  B. Müller, A. Nolte and L.-M. Wadle
[Abstract]

Gute Akustik in Schwimmbädern hat oftmals immer noch keine Priorität und viele Hallen weisen akustische Defizite auf, welche sich sowohl auf die Mitarbeitenden als auch auf die Besuchenden negativ auswirken. Dies steht im Kontrast zur Intention eines Schwimmbadbesuchs, wie zur Ruhe kommen oder konzentriert einer Sportart nachgehen. Zugleich erfordern Sicherheitsaspekte eine angemessene Sprachverständlichkeit. Besonders große Probleme in Schwimmhallen sind der hohe Lärmpegel und der lange Nachhall aufgrund vieler schallharter Oberflächen. Fragt man Sportlehrkräfte nach der Zufriedenheit von Umgebungsbedingungen in Schwimmhallen während des Schwimmunterrichts, geben diese die Akustik als den größten Kritikpunkt an. Zur Verbesserung der akustischen Situation in Schwimmhallen wurde im Rahmen der Projektinitiative ”AKUSTIK IN SCHWIMMBÄDERN” des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik IBP und der Deutschen Gesellschaft für das Badewesen e.V. eine systematische Untersuchung des Ist-Stands in Schwimmhallen durchgeführt. Dafür wurden sechs Schwimmbäder mit verschiedenen Nutzungsformen raumakustisch vermessen und Pegel-Messungen während des Betriebs durchgeführt. Zudem erfolgte eine Befragung des Schwimmbadpersonals, an der sich mehr als 100 Schwimmbäder beteiligten.

Nophut, Marcel

• Investigations on Loudspeaker-based Auralization of Immersively Connected Rooms
  H. Piper, M. Nophut, R. Hupke, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

The research project ”LIPS - Live Interactive PMSE Services” aims at enabling tele-conferencing and distributed music performances in a most natural and immersive way. To provide a most plausible acoustic environment for the distributed interacting participants the Institut für Kommunikationstechnik (IKT) is working on Immersively Connected Rooms, where two remote rooms interact as they were coupled through a virtual window building a virtually combined larger room. In this contribution the geometric acoustic simulation tool RAVEN was used to compute the sound field in the virtually combined room. By using the spatial audio reproduction techniques Higher-Order Ambisonics (HOA) and Vector-base Amplitude Panning (VBAP) auralizations of these sound fields were generated for a listening position in the room on this side of the virtual window, where the source was located on the other side. These auralizations were then played back through a 36.4 loudspeaker setup. To evaluate how well the auralized room acoustic corresponds to the simulated acoustic environment and how the reproduction room influences the auralization, a set of room acoustic parameters was obtained from simulated and measured room impulse responses, which were then compared to each other.

• Bestimmung des Reflexionsfaktors mit einem sphärischen Mikrofonarray
  S. Lauster, R. Hupke, M. Nophut, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

Die Reflexions- und Absorptionseigenschaften der Wände eines Raumes sind wichtige Parameter für die Auralisierung von virtuellen Umgebungen. Für die Bestimmung dieser akustischen Materialparameter existiert eine Vielzahl etablierter Verfahren. Ein Ansatz ist es, die Reflexionsfaktoren auf Grundlage von Raumimpulsantworten zu schätzen, die in existierenden Räumen mit sphärischen Mikrofonarrays gemessen wurden. Durch die Analyse der räumlich-zeitlichen Struktur der ”Plane Wave Decomposition” kann dabei das Schallfeld in seiner Zusammensetzung untersucht werden. Die geschätzten Parameter können dann in eine virtuelle Umgebung übertragen werden. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Verfahren zur Schätzung des Reflexionsfaktors mit Hilfe eines sphärischen Mikrofonarrays vorgestellt. Eine automatische Detektion der Reflexionen erster Ordnung im dreidimensionalen Raum wurde implementiert, um anschließend mit Hilfe eines LCMV-Beamformers die Reflexionsfaktoren der Wände abzuschätzen. Raumimpulsantworten wurden in mehreren Räumen mit unterschiedlichen akustischen Eigenschaften gemessen, sowie durch eine numerische Simulation erzeugt. Die Ergebnisse der Schätzung aus den real durchgeführten Messungen werden mit den Ergebnissen aus der Simulation verglichen. Hierbei wird auf Einschränkungen des Verfahrens in der Signalverarbeitung eingegangen.

Nowak, Jonathan

• Inverse scheme for sound localization
  J. Nowak, S. Gombots, M. Kaltenbacher and B. Kaltenbacher
[Abstract]

Methods that are using microphone arrays for acoustic source localization have become well known as ”acoustic beamforming” and are used e.g. for noise reduction tasks. Although improvements to the standard beamforming method (like CLEAN-SC, DAMAS, Orthogonal Beamforming etc.) have been developed, drawbacks in beamforming are that no phase information of the acoustic sources can be recovered, applicability in the low frequency range is limited and that the assumed free field radiation is not realistic in most practical cases. The method presented in this talk uses a different approach for acoustic source localization. The underlying acoustic PDE is solved by use of the Finite Element Method considering the actual boundary conditions present in the measurement setup. Then the inverse problem of matching the measured acoustic pressure to the simulated pressure at the microphone positions is solved in order to identify the source locations with corresponding amplitudes and phases. Thereby, we either assume monopole sources in the volume or we identify the particle velocity on the surface.

Nowak, Patrick

• Automatic Approximation of Head-Related Transfer Functions Using Parametric IIR Filters
  P. Nowak, V. Zimpfer and U. Zölzer
[Abstract]

Head-related transfer functions (HRTFs) are used in many applications for 3D spatial audio through headphones. Often, the HRTFs are stored as FIR filters. However, IIR filters give the opportunity to approximate the magnitude of these FIR filters with less coefficients. By using a cascade of parametric IIR filters such as shelving and peak filters, the amount of stored data can be reduced to three parameters (center frequency, gain and quality factor) per filter stage. In a first step, the low and high frequency shelving filters are adjusted. Secondly, peak filters are added consecutively until the error is inside the given tolerance. After including a new peak filter, the cascade of IIR filters is post-optimized in order to yield the best approximation for the current number of peak filters. In this work, the minimum number of peak filters needed to approximate HRTFs with a given error tolerance is evaluated for different directions.

Nusser, Bernd

• Untersuchung der akustischen Performance von Vakuumisolierglas (VIG)
  C. Lux, B. Nusser and P. Schober
[Abstract]

Eine stetige Verbesserung der thermischen und akustischen Isolation von Mehrscheiben-Isolierglas (MIG) wird aufgrund des bereits relativ hohen Standards immer schwerer. Das ist einer der Gründe warum die Entwicklung neuer Fensterkonstruktionen komplizierter zu realisieren ist. Bei Vakuumisolierglas (VIG) befindet sich im Vergleich zum MIG im Scheibenzwischenraum (SZR) kein Edelgas oder Luft, sondern Hochvakuum mit einem Restdruck im Bereich von 10-3 hPa, was die thermische Isolation im Vergleich zum MIG sehr deutlich verbessert. In diesem Beitrag wird die akustische Performance von verschiedenen VIG untersucht und dargestellt. Das übergeordnete Ziel der Untersuchungen ist die Entwicklung möglichst ”schlanker” Verglasungen, welche auch bei architektonisch neuen Fenstersystemen eingesetzt werden können. Alle untersuchten Verglasungen hatten die Normgröße von (1230 × 1480) mm² und wurden im Fensterprüfstand des Akustik Center Austria gemäß EN ISO 10140-2 gemessen. Im ersten Schritt des Beitrags werden verschiedene VIG als Einzelsysteme betrachtet. Dabei wird der Aufbau der VIG-Systeme variiert. Die Ergebnisse werden mit vergleichbaren Einfachgläsern und Verbundglasscheiben verglichen. Im zweiten Schritt werden ausgewählte VIG-Systeme zu MIG veredelt und erneut gemessen. Diese modifizierten Aufbauten werden mit massen- und dimensionsäquivalenten MIG-Systemen verglichen, welche lediglich aus Einfach- und Verbundscheiben bestehen und in der Praxis verwendet werden.

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

 

Oberem, Josefa

• Examining Different Cue Types in a Listening Test on Auditory Selective Attention
  J. Oberem, I. Koch and J. Fels
[Abstract]

To attract a participant’s attention to an up-coming event, visual and acoustical cues can be used. These cues can be exogenous or endogenous and therefore require different degrees of abstraction to draw attention to a certain direction in space. Using a well-established binaural-listening paradigm, the ability to intentionally switch auditory selective attention was examined investigating exogenous vs. endogenous and visual vs. acoustical cues. In this paradigm two speakers simultaneously present spoken word pairs from two of four azimuth positions. Hence, the cue was used to indicating the position of the target speaker prior to actual stimulus onset. The stimuli were word pairs that consisted of a single number word (i.e., 1 to 9) followed by either the German direction ”UP” or ”DOWN”. Young, normal-hearing participants were asked to identify whether the target number was numerically smaller or greater than five and to categorize the direction of the second word. Switch costs (i.e. reaction time differences between a position switch of the target relative to a position repetition) and error rates were analyzed with regard to the type of cue.

Oberfeld-Twistel, Daniel

• Räumliche Gewichtung bei der Lautheitswahrnehmung
  J. Hots, D. Oberfeld-Twistel, A. Fischenich and J. Verhey
[Abstract]

Lautheit ist die empfundene Intensität des Schalls. Die Empfindungsgröße hängt neben der physikalischen Schallintensität auch von anderen Signaleigenschaften wie dem spektralen Gehalt oder der Signaldauer ab. Die Abhängigkeit von diesen (monauralen) physikalischen Einflussgrößen wird in aktuellen Lautheitsberechnungsverfahren bereits erfolgreich modelliert. Noch wenig verstanden ist der Einfluss der räumlichen Position der Schallquelle auf die Wahrnehmung des Schalls. Der vorliegende Beitrag untersucht, ob unterschiedliche räumliche Positionen der Schallquellen unterschiedliche Gewichte bei der Bewertung der Lautheit haben. Hierbei wird ein Ansatz verwendet, der bereits erfolgreich dazu genutzt wurde, eine spektrale oder zeitliche Gewichtung bei der Lautheitswahrnehmung zu quantifizieren. Es werden fünf verschiedene Rauschbänder aus fünf verschiedenen Lautsprechern präsentiert, die sich vor, hinter, links, rechts und über der Versuchsperson befinden. Zunächst werden die einzelnen Rauschbänder aus jeder Richtung in einem adaptiven Verfahren in ihrer Lautheit individuell ausgeglichen. Anschließend werden zufällige Kombinationen der in ihrer Lautheit ausgeglichenen fünf Rauschbänder und fünf Richtungen mit zufälligen Pegelvariationen versehen. Die Versuchspersonen bewerten jeweils das gesamte räumliche Schallfeld in seiner Lautheit. Die Bewertungen werden durch eine multiple logistische Regression in relative Gewichte der einzelnen Richtungen überführt. Für eine realistische Lautheitsvorhersage in alltäglichen Umgebungen mit räumlich verteilten Schallquellen sollten zukünftige Verfahren zur Berechnung der Lautheit diese Gewichte berücksichtigten

Obleser, Jonas

• Brain Signatures of Auditory Attention in Real-Life Listening Scenarios
  M. Wöstmann, L. Fiedler, M. Orf and J. Obleser
[Abstract]

Selective attention to relevant acoustic stimuli is critical for scene analysis and communication. In the laboratory, two oscillatory brain processes index auditory attention. First, slow neural oscillations (∼4 Hz) reveal the brain’s tracking of relevant acoustic stimuli. Second, the power of alpha oscillations (∼10 Hz) indexes attention deployment to overcome listening challenges. In recent years, we found that investigation of these brain processes in more real-life listening scenarios significantly advances auditory attention research. Portable Electroencephalography (EEG), recorded inside the ear canal, reveals which sound source a listener attends to and is thus relevant for development of future hearing aids. Furthermore, EEG recordings differentiate a listener’s attentional suppression of stationary versus moving distractor sounds in a 360^∘ loudspeaker array. While previous spatial attention studies often used rather unrealistic dichotic listening setups with competing sounds on the left versus right ear, we have recently shown that hemispheric lateralization of alpha power differentially signifies auditory target selection versus distractor suppression in case one sound source is presented in the free field in front of the listener, while another sound source systematically varies between left and right. Our findings enrich the development of realistic scenarios, such as virtual reality (VR), to study auditory attention.

Ochmann, Martin

• Verfahren zur Ermittlung abstrahlungsrelevanter Eigenmoden bei der Berücksichtigung von FEM-Schalenelementen
  R. Burgschweiger, I. Schäfer and M. Ochmann
[Abstract]

Ein selbstentwickelter, auf der BEM-basierender, Code zur Ermittlung des rückgestreuten Schalldruckpegels im Fernfeld wurde dahingehend erweitert, dass zusätzlich gekoppelte FEM-Schalenelemente und damit elastische Materialeigenschaften berücksichtigt werden können. Hierfür wird ein zusätzliches FEM-Gleichungssystem aufgebaut und über entsprechende Transformationsmatrizen unmittelbar in das der BEM eingebunden. Eine gängige Variante für den FEM-Anteil besteht in der Verwendung eines auf Eigenwertberechnungen basierenden Lösers, welcher für eine vorgegebene Frequenzobergrenze die entsprechenden Eigenfrequenzen und -vektoren des ungekoppelten FEM-Gleichungssystems zurückliefert. Allerdings zeigt sich, dass nur ein Teil der Moden abstrahlungsfähig und damit relevant ist. Ein Algorithmus ermittelt unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Reduktionsfaktors durch eine schnelle Postprocessing-Routine diese abstrahlungsfähigen Moden und verkleinert das Eigenwert-Gleichungssystem entsprechend. Damit verkürzt sich zum einen die Lösungszeit für das Gesamtsystem, zum anderen wird zusätzlich untersucht, ob sich die Kondition des Gleichungssystems durch das Entfernen der nicht relevanten Moden bei der Verwendung von iterativen Lösungsverfahren verbessert und sich damit die Iterationsanzahl verringert. Dieser Beitrag geht auf den verwendeten Reduktionsalgorithmus ein und stellt die erzielten Resultate an entsprechenden Teststrukturen in Abhängigkeit vom verwendeten ”Reduktionsfaktor” vor.

• Das Schallfeld eines sich bewegenden und ein beliebiges Zeitsignal abstrahlenden Monopols über Impedanzboden
  R. Piscoya and M. Ochmann
[Abstract]

In einer früheren Arbeit wurden analytische Formeln für die Impulsantwort eines stationären Monopols über masseartigen und absorbierenden Impedanzböden hergeleitet. Diese Impulsantworten konnten mittels inverser zeitlicher Fourier-Transformation der zugehörigen Greenschen Funktionen im Frequenzbereich gewonnen werden. Der Schalldruck einer Punktquelle, die ein beliebiges Zeitsignal abstrahlt, kann durch Faltung des Zeitsignals mit der Impulsantwort berechnet werden. In einer weiteren Arbeit konnte die exakte Lösung eines sich gleichförmig bewegenden und harmonisch mit fester Frequenz schwingenden Monopol oberhalb eines Impedanzboden durch Anwendung der Lorentz-Transformation hergeleitet werden. Diese beiden Ergebnisse sollen nun kombiniert werden, um den Schalldruck zu bestimmen, den eine sich bewegende Punktquelle mit beliebigem Zeitsignal über Impedanzböden erzeugt. Es werden zwei verschiedene Ansätze verfolgt: 1. Wir betrachten den sich bewegenden Monopol im Frequenzbereich. Dieser wird durch eine Lorentz-Transformation ”stationär gemacht”. Eine zeitliche Fourier-Transformation liefert dann die Impulsantwort im Lorentz-Raum, die mit einem gleichfalls Lorentz-transformierten Zeitsignal gefaltet wird. Abschließend wird das Ergebnis durch inverse Lorentz-Transformation in den physikalischen Raum überführt. 2. Nun betrachten wir den stationären Monopol im Zeitbereich, d.h. dessen Impulsantwort. Diese wird mit der Quellfunktion, die sich sowohl bewegen als auch ein beliebiges Zeitsignal abstrahlen darf, gefaltet. In der vorliegenden Arbeit werden beide Ansätze untersucht und die erzielten Ergebnisse werden miteinander verglichen.

Öhler, Sven

• Bestimmung der Körperschallleistung und Prognoseberechnung von Installationsgeräuschen anhand von Daten aus Luftschallmessungen in einem Musterbau
  S. Öhler, L. Weber and B. Kaltbeitzel
[Abstract]

Die Schallübertragung durch Sanitärinstallationen in Bauten lässt sich nach EN 12354-5 berechnen, wobei die Norm nur einen allgemeinen Rahmen aufspannt, der durch weitere Modelle (z.B. Schalldämmung und Abstrahlgrad der Bauteile in Abhängigkeit der Frequenz) ergänzt werden muss. Als Eingangsgröße benötigt man die charakteristische Körperschallleistung der Quelle, die in-situ (z.B. in einem Musterbauprüfstand) durch Anwendung des im normativen Anhang C der EN 15657 beschriebenen ”Verfahrens des Schallleistungsersatzes (Power substitution method)” messtechnisch bestimmt werden kann. Bislang sind jedoch nur wenige Daten verfügbar, so dass das Berechnungsverfahren nach EN 12354-5 noch keinen Eingang in die Praxis gefunden hat. Anstatt durch eine rechnerische Prognose erfolgt der Schallschutznachweis bei Sanitärinstallationen derzeit überwiegend durch Messungen in bauakustischen Installationsprüfständen. Gemessen wird hierbei der durch die geprüfte Installation im Empfangsraum hervorgerufene Luftschallpegel. Da der Installationsprüfstand im Fraunhofer-Institut für Bauphysik äußerst genaue und reproduzierbare akustische Messungen ermöglicht, liegt es nahe, den gemessenen Luftschallpegel zu nutzen, um daraus - in Anlehnung an das Verfahren des Schallleistungsersatzes in EN 15657 - die Körperschallleistung der geprüften Installation zu bestimmen. In dem Beitrag wird die Anwendbarkeit des entwickelten Verfahrens zur Bestimmung der KS-Leistung von realen Sanitärobjekten (Duschwannen) diskutiert. Weiter werden die Messwerte aus der Musterbauprüfung mit Ergebnissen von Prognoseberechnungen nach EN 12354-5 verglichen.

Oetjen, Arne

• Einfluss von Vibrationen auf die Wahrnehmung psychoakustischer Empfindungsgrößen bei Fahrzeuggeräuschen
  A. Oetjen, L. Krause, M. Meierott and S. Van De Par
[Abstract]

Akustische Bewertungen von Fahrzeuggeräuschen werden in der Regel im Labor vorgenommen, da nur auf diesem Weg eine kontrollierte Schalldarbietung und der direkte Vergleich zwischen einzelnen Fahrzeugen möglich sind. In einer solchen Laborsituation werden die Geräuschaufnahmen oft jedoch ohne das Zusammenwirken mit anderen sensorischen Einflüssen präsentiert. Solche Einflüsse können visuelle Eindrücke, Gerüche, Beschleunigung oder Vibrationen aus der Fahrzeugstruktur sein. Es kann angenommen werden, dass die Art und Stärke der Ganzkörpervibrationen einen Einfluss auf die wahrgenommene Ausgeprägtheit verschiedener psychoakustischer Empfindungsgrößen hat, da die Frequenzen der im Kfz auftretenden Vibrationen oft mit den Modulationsfrequenzen in der akustischen Domäne übereinstimmen. In einem Bewertungsversuch wurden Aufnahmen von Fahrzeuggeräuschen und -vibrationen auf einem Vibrationsprüfstand mit Fahrersitz und Lenkrad dargeboten. Die ProbandInnen bewerteten die Geräusche bezüglich der Größen ”Wummern”, ”Brummen”, ”Dröhnen” und ”R-Rauigkeit” wobei die Vibrationen jeweils beim Originalpegel und um 6dB abgesenkt und angehoben dargeboten wurden. In den Bewertungen ist ein Einfluss der Variation der Vibrationsstärke auf die wahrgenommene Ausgeprägtheit der psychoakustischen Empfindungen feststellbar. Auch verläuft die Beeinflussung der Bewertungen nicht linear mit der Änderung der Vibrationsstärke. Diese Erkenntnisse geben sowohl Auskunft über die Anwendbarkeit rein akustischer Laborbewertungen auf die Geräuschqualität des realen Fahrzeugs als auch über das Zusammenspiel von Vibrationen und der akustischen Wahrnehmung.

• Benchmark-Analyse verschiedener Tonhaltigkeitsmodelle anhand von Luftschallmessungen an aktuellen Fahrzeug-Elektromotoren
  S. Schneider, F. Doleschal, J. Hots, A. Oetjen, H. Rottengruber and J. Verhey
[Abstract]

Der akustische Qualitätseindruck eines Fahrzeugantriebstrangs wird beim Kauf eines Pkw stetig relevanter. Dabei nimmt die wahrgenommene Geräuschqualität des Motoraggregates eine Schlüsselrolle ein. Doch nicht nur der Verbrennungsmotor besitzt eine eigene Charakteristik seiner Haupt- und Nebengeräusche, sondern ebenfalls der immer häufiger thematisierte Elektromotor. Gerade mit der weiter voranschreitenden Elektrifizierung der Fahrzeugantriebe wird die Geräuschabstrahlcharakteristik jener Antriebskonfigurationen ebenfalls immer wichtiger. Um die Angenehmheit von Geräuschen zu bewerten, werden psychoakustische Größen verwendet. Sind es bei der Bewertung von Verbrennungsmotoren noch vor allem die Kenngrößen Impulshaftigkeit, Rauigkeit oder Schärfe, so ist die relevante Größe bei der Geräuschbewertung von Elektromotoren die Tonhaltigkeit. Hierbei gibt es neben der DIN-normierten Tonhaltigkeit verschiedene Modellansätze zur Beschreibung dieser Kenngröße. Eine Benchmark-Analyse dieser Modelle mit Messdaten aktueller Elektromotoren wäre hinsichtlich der Untersuchung der Vor- und Nachteile der einzelnen Modelle äußerst hilfreich für die weitere Entwicklung akustisch optimierter Elektromotoraggregate. Außerdem kann dadurch abgeschätzt werden, welche Tonhaltigkeitsmodelle am besten geeignet sind, um eine Aussage über die Geräuschqualität im Fahrzeuginnenraum zu tätigen. Die Untersuchungen beinhalten stationäre Motorbetriebspunkte sowie transientes Betriebsverhalten in einem akustisch relevanten Drehzahl-Last- Bereich für eine umfassende Analyse aller verfügbaren Modelle.

• Perzeptuelle Interaktion zwischen akustischen Modulationen und Ganzkörpervibrationen
  L. Krause, A. Oetjen, S. Van De Par and S.D. Ewert
[Abstract]

Zeitliche Modulationen eines Geräuschs liefern wichtige Informationen in Bezug auf den Geräuschcharakter. Unter anderem wird die wahrgenommene Rauigkeit durch die Ausgeprägtheit und die Frequenz von Modulationen bestimmt. In realen Situationen, wie z.B. in Fahrzeuginnenräumen, treten Geräusche oft im Zusammenspiel mit Vibrationen auf. Die Wahrnehmung von akustischen Reizen durch das auditorische System kann durch sogenannte auditorische Filter beschrieben werden. Auch bei der Wahrnehmung von Amplitudenmodulation kann gezeigt werden, dass sich die Modulationsfrequenzselektivität durch bandpassförmige Modulationsfilter beschreiben lässt. Es stellt sich die Frage welchen Einfluss die Interaktion zwischen Modulation und Ganzkörpervibration auf die frequenzselektive Wahrnehmung beider Größen hat. In Wahrnehmungsexperimenten wird untersucht ob die zusätzliche Darbietung von Vibrationen einen Einfluss auf die Maskierung von Modulationen hat. Es wird geprüft ob Ganzkörpervibrationen im Bereich von 20 Hz bis 50 Hz die Detektionsschwelle von Amplitudenmodulationen im gleichen Frequenzbereich beeinflusst oder ob Ganzkörpervibrationen durch ein amplitudenmoduliertes Audiosignal maskiert werden. Darüber hinaus wird der Einfluss der Vibrationsstärke und Vibrationsfrequenz auf die Ausgeprägtheit der wahrgenommenen Rauigkeit eines amplitudenmodulierten Audiosignals untersucht. Anhand dieser Daten kann gezeigt werden, dass eine rein akustische Analyse eines Umgebungsgeräuschs nicht zwingend die Wahrnehmung in der realen Situation nachbilden kann. Durch eine integrierte Betrachtung zusammen mit auftretenden Vibrationen könnte eine solche Analyse verbessert werden.

• Modell zur Detektion und Quantifizierung von zeitlich variablen tonalen Komponenten
  E. Claaßen, A. Oetjen and S. Van De Par
[Abstract]

Gerade durch eine stetig wachsende Bedeutung der Elektromobilität wird die Tonhaltigkeit eines Geräuschs immer mehr zur dominierenden Größe im Bezug auf den Klangkomfort von Fahrzeuggeräuschen. Hier führt ähnlich wie bei Fahrzeugen der Oberklasse ein reduziertes Antriebsgeräusch zu einer geringeren Maskierungswirkung auf Nebenaggregate und Getriebe. Tonhaltige Geräuschkomponenten können in diese Kontext als schmalbandige Rauschsignale und/oder sehr schnell zeitlich veränderliche Signale auftreten. Diese beiden Aspekte werden in der aktuellen DIN 45681 jedoch nicht berücksichtigt. Um eine besseres Verständnis für diese Vorgänge zu erlangen wurde ein Hörversuch entwickelt, dessen Ziel die Bestimmung der Tonhaltigkeit von Schmalbandrauschen war. Hierfür wurde eine Point-of-Subjective-Equality (PSE) Messung durchgeführt. Als Referenz diente bandbegrenztes Rauschen mit 13 Bandpass- und einer Tiefpass- Kondition. Als Testsignal wurde ein Sinus in weißem Rauschen verwendet, bei dem das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) als Anpassungskriterium diente. Basierend unter anderem auf diesen Daten wurde ausgehend vom Detektionsverfahren von Volk et al. (2004) eine Berechnungsmethode für die Tonhaltigkeit entwickelt. Die Detektion der tonhaltigen Komponenten erfolgt bei dieser Methode mittels einer Template-basierten Erkennung von tonale Komponenten innerhalb des Erregungsmusters. Besonderes Augenmerk lag hierbei auf der Verbesserung der Quantifizierung zeitlich variabler tonhaltiger Komponenten. Zur Weiterentwicklung dieses Verfahrens wurde die Anzahl der Vergleichs-Templates erhöht und ein Pattern-Matching mittels des Skalarproduktes implementiert.

• Rauigkeitswahrnehmung wird durch spektrale Prominenz beeinflusst
  M. Schaffert, A. Oetjen and S. Van De Par
[Abstract]

Die Ausgeprägtheit der Rauigkeit von Produktgeräuschen hat einen starken Einfluss auf die Geräuschqualität. Rauigkeit als psychoakustische Größe wurde bisher vorwiegend anhand von synthetischen Signalen untersucht, die über das komplette vorhandene Frequenzband moduliert waren. Vorherige Versuchsergebnisse haben jedoch gezeigt, dass die anhand dieser Erkenntnisse vorhergesagten Rauigkeiten von den tatsächlich wahrgenommenen bei bestimmten Signalen abweichen. Diese Art von Signalen ist nur in einem bestimmten Frequenzband moduliert, dessen Leistungsdichte im Vergleich zum restlichen Spektrum angehoben ist. Dieses Phänomen wurde als ”spektrale Prominenz” bezeichnet. Zur Untersuchung wurde rosa Rauschen nur in bestimmten Frequenzbereichen moduliert, deren spektrale Leistungsdichte variiert wurde. Diese Stimuli wurden von Probanden mit einem rosa Rauschen mit variierender Modulationstiefe mit Hilfe einer adaptiven Versuchsprozedur verglichen und auf gleiche Rauigkeit eingestellt. Die Ergebnisse dieser Studie bestätigten den von der Norm abweichenden Zusammenhang zwischen wahrgenommener Rauigkeit und Pegel des modulierten Signales. In der vorgestellten Studie wurde ein anderes Testverfahren verwendet, sowie deutlich erweiterte Parametervariationen untersucht, um einen systematischen Einblick in die Funktionsweise der hinterliegenden Mechanismen zu erlangen. Sämtliche Stimuli wurden mit dem definierten 1-asper Referenzgeräusch verglichen, um eine direkte Einteilung in asper vornehmen zu können. In diesem Vortrag werden die neuen Ergebnisse mit dem vorherigen Experiment, sowie den theoretischen Definitionen, verglichen.

Oetting, Dirk

• Speech intelligibility and loudness perception with the trueLOUDNESS fitting rule
  F. Kramer, M.R. Schädler, V. Hohmann, D. Oetting and A. Warzybok
[Abstract]

Bei der Anpassung von Hörgeräten werden üblicherweise monaurale Reintonhörschwellen zur Bestimmung der Verstärkungswerte betrachtet. Diese schwellenbasierten Verfahren haben sich hinsichtlich der Verbesserung des Sprachverstehens bewährt, jedoch ist eine unzureichende Lautheitswahrnehmung im Alltag eine der häufigsten Gründe des Nichttragens von Hörgeräten. Diese Problematik wird bei dem trueLOUDNESS-Anpassverfahren (Oetting et al., 2018) berücksichtigt, indem die Verstärkung aufgrund der binaural breitbandigen Lautheitswahrnehmung bestimmt wird. Diese Studie untersucht das versorgte Sprachverstehen und die Lautheitswahrnehmung von erfahrenen Hörgeräteträgern in realistischen Szenen mit trueLOUDNESS im Vergleich zur schwellenbasierten Anpassformel NAL-NL2. Sprachverständlichkeitsschwellen wurden mit dem Oldenburger Satztest in reflexionsfreien und realistischen Testbedingungen ermittelt. Die reflexionsfreien Testbedingungen umfassen ein stationäres und fluktuierendes Störgeräusch (ICRA5-250) bei 45 dB SPL und 70 dB SPL. Die realistischen Testbedingungen wurden mit der Toolbox for Acoustic Scene Creation and Rendering (TASCAR, Grimm et al., 2019) realisiert und umfassen eine ”Natur”-Szene bei ca. 50 dB SPL und eine Cafeteria-Umgebung bei ca. 75 dB SPL. Zusätzlich wurden Lautheitsmessungen mit Alltagsgeräuschen und Teilen der realistischen Szenen durchgeführt. Für die 13 schwerhörende Probanden ergeben sich für trueLOUDNESS signifikant niedrigere (bessere) Sprachverständlichkeitsschwellen im stationären Störgeräusch bei 45 dB SPL (p<0,05). Die Ergebnisse der Lautheitsmessungen zeigen eine Wiederherstellung von normaler Lautheitswahrnehmung mit trueLOUDNESS, jedoch nicht mit NAL-NL2.

Ohlenbusch, Mattes

• Acoustic Localization of Emergency Vehicle Sirens in Traffic
  M. Ohlenbusch, C. Rollwage and J. Bitzer
[Abstract]

The presence of emergency vehicles poses a considerable challenge to assistive and autonomous systems developed to assist in traffic-related processes. In order to enable such systems to correctly recognize and categorize the appearance of high priority vehicles, knowledge of their siren signals’ position or direction of arrival can be a great advantage in handling cases of emergency. The field of digital array processing has access to several methods for acoustic source localization, some of which are evaluated in this work regarding their applicability for siren localization. For signal-specific pre- and postprocessing, a range of steps are considered. Localization methods are then directly compared in real noise scenarios, with selected pre- and postprocessing steps applied to them. Robustness against source distance is analyzed and an experiment regarding moving siren localization with emergency vehicles is concluded. Results show that multiple methods perform sufficiently robust within the considered scenarios.

Orf, Martin

• Brain Signatures of Auditory Attention in Real-Life Listening Scenarios
  M. Wöstmann, L. Fiedler, M. Orf and J. Obleser
[Abstract]

Selective attention to relevant acoustic stimuli is critical for scene analysis and communication. In the laboratory, two oscillatory brain processes index auditory attention. First, slow neural oscillations (∼4 Hz) reveal the brain’s tracking of relevant acoustic stimuli. Second, the power of alpha oscillations (∼10 Hz) indexes attention deployment to overcome listening challenges. In recent years, we found that investigation of these brain processes in more real-life listening scenarios significantly advances auditory attention research. Portable Electroencephalography (EEG), recorded inside the ear canal, reveals which sound source a listener attends to and is thus relevant for development of future hearing aids. Furthermore, EEG recordings differentiate a listener’s attentional suppression of stationary versus moving distractor sounds in a 360^∘ loudspeaker array. While previous spatial attention studies often used rather unrealistic dichotic listening setups with competing sounds on the left versus right ear, we have recently shown that hemispheric lateralization of alpha power differentially signifies auditory target selection versus distractor suppression in case one sound source is presented in the free field in front of the listener, while another sound source systematically varies between left and right. Our findings enrich the development of realistic scenarios, such as virtual reality (VR), to study auditory attention.

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

 

Papadogianni - Kouranti, Martha

• Beat Sensitivity in Musical Context of Children between 8 and 10 years old: an Auditory-Tactile Teaching Intervention
  M. Papadogianni - Kouranti, M.E. Altinsoy, C. Anagnostopoulou and A. Andreopoulou
[Abstract]

The central nervous system automatically tends to integrate various musical stimuli into one multimodal percept, organizing the inputs as being produced by a common extraneous source. Music making is considered to be a plurisensory experience where auditory, visual, tactile signals and body movements, contribute to the perception of several musical attributes, such as beat, meter, rhythm, pitch and timbre. The proposed ”in- classroom” study examined beat sensitivity on 29 third- grade and 31 fourth- grade greek students during the school year 2018-2019. This work is part of an on-going project aiming at enhance beat perception of children between 8 and 10 years old with an audio-tactile teaching approach. The sensitivity to beat alignment in musical context was tested with the cBAT (complex Beat Alignment Test). As far as the transmission of audible sound and tactile feedback is concerned, an experimental system was built which consisted of twelve MDF plates shaping a music-vibrating floor. Children could listen to the musical sounds from two loudspeakers, while ”feeling” the sound waves coming from the floor. Main research goal is to investigate whether there is a greater improvement of beat perception for children who experienced the audio-tactile teaching approach. Results are currently under evaluation.

Pape, Christian

• Lokale Dämpfung breitbandigen Lärms mittels adaptiver Mehrkanal-Steuerung
  J. Schiller, C. Pape and E. Reithmeier
[Abstract]

Die dämpfende Wirkung aktiver akustischer Systeme zur Reduktion störenden Lärms ist räumlich auf sogenannte Ruhezonen begrenzt, die sich lokal an den ortsfesten Fehlermikrofonen ausbilden. Um derartige Systeme am Menschen einsetzen zu können und eine wahrnehmbare Lärmreduktion zu gewährleisten, sind die Ruhezonen z.B. mittels virtueller Sensorik von den Fehlermikrofonen zu den Ohren zu verschieben. Im Rahmen dieses Beitrags wurde eine adaptive Mehrkanal-Steuerung auf Basis des konventionellen FxLMS-Algorithmus implementiert und durch die Remote-Microphone-Technique erweitert. Mittels des entwickelten Systems konnte an einem entsprechenden Prüfstand bei Lärm mit einer Bandbreite von bis zu 1 kHz eine 0,7 m breite Ruhezone um einen platzierten Kunstkopf erzeugt werden. Messungen in den künstlichen Gehörgängen zeigten, dass auch bei Kopfdrehungen ohne Anpassung der Steuerungsparameter stets Dämpfungen von bis zu 9 dBV gewährleistet werden konnten.

• Movable Quiet Zones for Permanent Noise Reduction
  S. Höber, C. Pape and E. Reithmeier
[Abstract]

Active noise control (ANC) systems can by now be encountered in numerous applications such as headphones for the consumer but also the professional market. Particularly, at industrial workplaces or open-plan offices, where people are exposed to high and permanent noise levels, ANC could provide a substantial ear protection. However, most available solutions are either designed as devices to be carried or are tailored to specific environments and require costly arrangements. The present contribution introduces a compact and remote ANC system that aims to provide a permanent noise level reduction at a listener’s ears by creating an accurately placed quiet zone (the area of reduced sound pressure). Moreover, the quiet zone is tracked in respect of the target position using a stereo camera to ensure attenuation even when the listener is moving. To avoid the rearrangement of any sensors for this, virtual microphones are employed by using the remote microphone technique. As part of the validation, this contribution discusses the noise reduction and tracking performance by means of sound field measurements and continuous noise level evaluation at the target position.

Paszkiewicz, Artur

• Bestimmung des winkelabhängigen Absorptiongsgrades mit einem Mikrofonarray-Verfahren
  A. Paszkiewicz, G. Herold and E. Sarradj
[Abstract]

Ein Mikrofonarray-Verfahren zur in-situ-Messung des winkelabhängigen Absorptiongrades wird vorgestellt. Das Verfahren bestimmt den Absorptionsgrad durch Ermittlung des einfallenden und reflektierenden Schallanteils auf Basis eines Array-Algorithmus. Dieser beruht auf dem Konzept des Beamformings. Zur präzisen Ermittlung des Einfallswinkels der Schallwelle wird zunächst ein Delay-and-Sum Beamformer verwendet. Das dargestellte Verfahren wird anhand einer Simulation des Schallfeldes über einem Absorber validiert. Das Schallfeld wird hierbei mit dem Spiegelschallquellenmodel generiert. Ebenfalls wird eine experimentelle Untersuchung zum Einfluss der Probengröße des Materials, der Mikrofonanzahl und -anordnung auf das Verfahren durchgeführt. Hierfür wird eine in-situ-Messung im Reflexionsarmen Raum durchgeführt. Die Ergebnisse der Untersuchung werden mit standardisierten Verfahren zur Absorptionsgradbestimmung verglichen.

Peissig, Jürgen

• Investigations on the Influence of a Dynamic Binaural Synthesis on Speech Intelligibility in Communication Applications
  N. Poschadel, M. Alyasin, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

Within the project VIA²mobiL, we developed signal processing algorithms and methods for a dynamic headphone based binaural synthesis, with a special focus on radio communication in mobile control centers. Our aim is to achieve a better speech intelligibility in radio communication through the binaural presentation of a conversation scene with several separately locatable interlocutors. In our investigations, a method for determining word recognition rates and 50% speech intelligibility thresholds was developed on the basis of the methodology of the Oldenburg sentence test (OLSA). By means of conducted listening experiments, we examined whether the application of a dynamic binaural synthesis results in a gain in speech intelligibility compared to monophonic or stereophonic reproduction. We present the study design and the results of the experiments. They show that up to 44 % and 9 % higher word recognition rates can be achieved with a binaural synthesis compared to a monophonic and stereophonic reproduction at the same level. A similar increase in speech intelligibility/word recognition rate can also be observed for TETRA-coded speech. The threshold, in terms of level, for a speech intelligibility of 50 % in noise is approx. 15 dB and 13 dB below the threshold of monophonic and stereophonic reproduction.

• Audiovisuelle Laborstudie zur Lästigkeit von WEA-Schall
  D. Schössow, J. Bergner, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

Im Rahmen des Projekts WEA-Akzeptanz sollen mittels Laborstudien akustische Parameter untersucht werden, die die wahrgenommene Lästigkeit beeinflussen. Um im Labor eine möglichst realistische Situation nachzuahmen, wird durch die audiovisuelle Wiedergabe eine Immersion erzielt. Diese besteht aus der Wiedergabe über Higher Order Ambisonics bzw. binaural über Kopfhörer und Projektion eines 360^∘-Videos auf drei den Probanden umgebenden Leinwände. Um diese neuartige Präsentationsform zu validieren wurden eine interne Vor- und eine externe Hauptstudie durchgeführt. Die Bewertung erfolgte durch einen digitalen Fragebogen während des Versuchs. Dabei wurde die Lästigkeits-Bewertung nach ISO15666 auf einer 11-Punkte Likert-Skala vorgenommen. Auf ebendiese Weise wurde der empfundene Realismus der Situation bewertet. Weitere untersuchte teilnehmerbedingte Kriterien waren: Hör- und Sehvermögen, Geräuschempfindlichkeit, Einstellung zu WEA, subjektive Einflussfaktoren und demographische Daten. In den Studien wurden reale und künstliche Geräusche und Darstellungen untersucht - mit dem Ergebnis, dass sich die synthetisierten Audiostimuli signifikant in der Bewertung von den realen unterscheiden. Auch konnten Einflüsse von einigen teilnehmerbedingten Faktoren festgestellt werden.

• Machine Learning basierte Klassifikation von Außenschallszenen für Lärmmessungen an Windenergieanlagen
  N. Poschadel, C. Gill, S. Preihs, S. Martens, J. Bergner, R. Rolfes and J. Peissig
[Abstract]

Im Rahmen des Projektes WEA-Akzeptanz werden an der Leibniz Universität Hannover Langzeitmessungen der Schallemission von Windenergieanlagen durchgeführt. Durch die Umgebung, das Wetter oder die Vegetation kommt es zu Störkomponenten (Wind, Regen, Vogelgezwitscher, Verkehr, ...) in den aufgenommenen Signalen, welche einen Einfluss auf die nachgeschalteten Signalauswertungen haben könnten. Aufgrund der Menge an Daten ist eine händische Identifikation von Störungen auf den Audiosignalen nicht praktikabel, sodass eine automatisierte Klassifikation der Schallszenen erforderlich ist. Wir stellen einen Machine-Learning-Ansatz für die Klassifikation monophoner Mikrofonsignale auf Basis eines auf Spektrogrammen trainierten Convolutional Neural Networks vor. Hiermit ist es möglich, bis zu 11 Klassen automatisiert zu erkennen. Das Neuronale Netz wurde sowohl mit frei verfügbaren Audiosignalen der verschiedenen Klassen als auch mit manuell gelabelten Daten unserer Messkampagnen trainiert. Die Auswertung der Klassifikationsergebnisse erfolgt auf Basis einer Konfusionsmatrix sowie durch Abgleich mit parallel zu den Audiosignalen aufgezeichneten Metadaten (Windgeschwindigkeit, Generatordrehzahl, ...). Der Ansatz liefert dabei erste vielversprechende Ergebnisse, die stark mit den Resultaten einer manuellen Klassifikation korrelieren.

• On the Design of a MEMS Microphone Array for a Mobile Beamforming Application
  A. Poets, R. Schlieper, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

Considering the extensive use of smartphones and their outstanding camera capabilities these days, it’s desirable to record a high-quality audio signal in tandem with capturing video, e.g. at a rock concert. For a rather immersive sound experience when playing back smartphone-recorded material it’s mandatory to preserve the acoustic environment’s spatial properties. On that note, a design of a miniature microphone array to be rear-mounted on a smartphone is proposed. In the course of this work, we’ll focus on the development of a proper microphone arrangement that meets application-specific requirements. Therefore, several geometries are evaluated in terms of directivity index, half-power beam width and side lobe attenuation using a simulation-driven approach. Once a suitable geometry has been found, the actual sensor placement is determined by thinning the array using a genetic algorithm. Then, a prototype of the design is implemented utilizing digital MEMS microphones. Finally, a spatial filter (beamformer) is applied to the raw sensor data in order to allow the capture of multi-channel audio and the suppression of interfering background noise.

• Investigations on Loudspeaker-based Auralization of Immersively Connected Rooms
  H. Piper, M. Nophut, R. Hupke, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

The research project ”LIPS - Live Interactive PMSE Services” aims at enabling tele-conferencing and distributed music performances in a most natural and immersive way. To provide a most plausible acoustic environment for the distributed interacting participants the Institut für Kommunikationstechnik (IKT) is working on Immersively Connected Rooms, where two remote rooms interact as they were coupled through a virtual window building a virtually combined larger room. In this contribution the geometric acoustic simulation tool RAVEN was used to compute the sound field in the virtually combined room. By using the spatial audio reproduction techniques Higher-Order Ambisonics (HOA) and Vector-base Amplitude Panning (VBAP) auralizations of these sound fields were generated for a listening position in the room on this side of the virtual window, where the source was located on the other side. These auralizations were then played back through a 36.4 loudspeaker setup. To evaluate how well the auralized room acoustic corresponds to the simulated acoustic environment and how the reproduction room influences the auralization, a set of room acoustic parameters was obtained from simulated and measured room impulse responses, which were then compared to each other.

• Bestimmung des Reflexionsfaktors mit einem sphärischen Mikrofonarray
  S. Lauster, R. Hupke, M. Nophut, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

Die Reflexions- und Absorptionseigenschaften der Wände eines Raumes sind wichtige Parameter für die Auralisierung von virtuellen Umgebungen. Für die Bestimmung dieser akustischen Materialparameter existiert eine Vielzahl etablierter Verfahren. Ein Ansatz ist es, die Reflexionsfaktoren auf Grundlage von Raumimpulsantworten zu schätzen, die in existierenden Räumen mit sphärischen Mikrofonarrays gemessen wurden. Durch die Analyse der räumlich-zeitlichen Struktur der ”Plane Wave Decomposition” kann dabei das Schallfeld in seiner Zusammensetzung untersucht werden. Die geschätzten Parameter können dann in eine virtuelle Umgebung übertragen werden. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Verfahren zur Schätzung des Reflexionsfaktors mit Hilfe eines sphärischen Mikrofonarrays vorgestellt. Eine automatische Detektion der Reflexionen erster Ordnung im dreidimensionalen Raum wurde implementiert, um anschließend mit Hilfe eines LCMV-Beamformers die Reflexionsfaktoren der Wände abzuschätzen. Raumimpulsantworten wurden in mehreren Räumen mit unterschiedlichen akustischen Eigenschaften gemessen, sowie durch eine numerische Simulation erzeugt. Die Ergebnisse der Schätzung aus den real durchgeführten Messungen werden mit den Ergebnissen aus der Simulation verglichen. Hierbei wird auf Einschränkungen des Verfahrens in der Signalverarbeitung eingegangen.

Perraudin, Nathanaël

• Time-Frequency analysis for neural synthesis of audio
  A. Marafioti, N. Holighaus, P. Majdak and N. Perraudin
[Abstract]

Zeit-Frequenz Darstellungen (TF) bieten leistungsstarke und intuitive Funktionen für die Analyse von Audiosignalen. Dennoch ist die Synthese von Audiosignalen auf der Basis von TF Koeffizienten eine subtile Angelegenheit. Speziell in jenem Bereich des maschinellen Lernens, in dem TF Koeffizienten von neuronalen Netzen generiert werden, ist es schwierig die Audiosynthese mit zufriedenstellender Qualität zu garantieren. Folglich beruht die neuronale Audiosynthese weitgehend auf der direkten Modellierung der Wellenform. In diesem Vortrag, werden diverse Herausforderungen der Audiosynthese auf der Basis von TF Koeffizienten erörtert. Wir werden die Problematik der invertierbaren TF Koeffizienten erörtern und Regeln zu Lösung dieser Problematik präsentieren. Wir werden das Potenzial der generativen TF Modellierung anhand eines sogenannten Generative Adversarial Networks (GAN) demonstrieren. Wir werden zeigen, dass durch die Anwendung der vorgeschlagenen Regeln, die Qualität eines GAN-generierten Audiosignals, im Vergleich zu einem ähnlichen Netzwerk mit direkter Wellenformsynthese, dem neuesten Stand der Technik entsprechen kann.

Petry, Nico

• Simulation der Wirkung von Lärmschutz auf den Soundscape einer Parklandschaft
  F. Kunz, P. Zehmer and N. Petry
[Abstract]

Eine Parklandschaft direkt an der rechtsrheinischen Eisenbahnstrecke im oberen Mittelrheintal soll Teil der geplanten Gartenschau BUGA 2029 werden. Die Situation wurde an verschiedenen Orten binaural aufgezeichnet. Die heute gemessenen Geräusche lassen keine sinnvolle Nutzung zu. Rechnerisch werden verschiedene Lärmschutzmaßnahmen im Gelände simuliert und hörbar gemacht. Testhörer erleben die Verbesserung als spürbar. Die Eisenbahn dominiert aber immer noch das Geräusch auf eine störende Art und Weise. Die lärmgeminderten Eisenbahngeräusche wurden dann mit verschiedenen nicht-technischen Geräuschen kombiniert. Es gelang, die Eisenbahn in den Hintergrund der Wahrnehmung zu verschieben. Testhörer erleben eine angenehme Situation.

Pfaffelhuber, Klaus

• Untersuchungen zur Schallpegelreduktion des Reifen-Fahrbahngeräuschs durch absorbierende KFZ-Unterbodenverkleidungen mittels Transferpfadanalyse
  K. Pfaffelhuber and M. Scheinhardt
[Abstract]

Seit der Einführung der ECE-Norm für Geräuschemission R51.03 spielt der Anteil des Reifen-Fahrbahngeräuschs eine grosse Rolle für den zu ermittelnden Gesamtpegel bei der Vorbeifahrtprüfung. Mit der Verschärfung der Grenzwerte in den nächsten Jahren sind insbesondere bei Fahrzeugen mit grossen Reifen technische Lösungen zur weiteren Pegelreduktion nötig. Schallabsorbierende Unterbodenverkleidungen können hierbei einen massgeblichen Beitrag leisten.

An einem Pkw der Mittelklasse wurden Transferpfadanalysen zwischen Reifen-Fahrbahn Kontaktflächen und Vorbeifahrtmikrofon durchgeführt. Hierbei wurden die Winkel zwischen Fahrzeug und Mikrofon variiert um verschiedene Fahrzeugpositionen während der Vorbeifahrt zu simulieren. Die Ergebnisse bei unterschiedlich absorbierenden Unterbodenverkleidungen und unterschiedlicher Verkleidungsanordnung werden präsentiert.

Phan, Le Son

• Using Uniform Microphone Arrays to Design Sparse Microphone Arrays with Frequency-Independent Beam Pattern
  L.S. Phan
[Abstract]

Using uniform arrays to obtain frequency invariant beam patterns is a powerful method but it requires a large number of microphones. Alternately, sparse arrays could be used to reduce the number of microphones and still ensure frequency invariant beam pattern constraints. However, finding good microphone locations in the sparse array is not easy in general. Many studies focus on optimization methods to find both the locations and weights of microphones. This paper presents an alternative method to find the locations of microphones. Starting from the weight spectrum of a uniform array designed for a frequency invariant beam pattern, some techniques are used like Principle Component Analysis to reduce the dimension of the weight matrix, analyzing the energy density of weight spectrum to find the important microphones and K-means cluster algorithm to group the remain microphones and find the representative microphone for each group. After microphone locations are specified, we apply an optimization method to find the microphones’ weights for the sparse array: minimization of White Noise Gain with subject to side-lobe, main-lobe and distortion-less constraints. The provided method achieves good results for frequency invariant beam patterns and the computational complexity is reduced significantly compared to other optimization methods.

Philippen, Bernd

• Active Sound Design in an NVH Simulator - HiL and SiL Approach
  B. Philippen
[Abstract]

In electric or hybrid vehicles interior Active Sound Design (iASD) sets emotions or gives acoustic feedback that the physical engine sound might not offer. Engine Sound Enhancement (ESE) masks cylinder deactivation or makes the sound of downsized combustion engines more powerful. In a software-in-the-loop (SiL) or hardware-in-the-loop (HiL) approach the sound generating device can already be tuned in an NVH simulator considering the actual driving sound. The NVH simulator is an interactive playback of wind noise, tire-road noise and physical engine sound. The driver closes the loop by listening to the sound and controlling the pedals. The benefit of the HiL approach is that the hardware platform of the vehicle is used in a very early development phase. The sound designer can work with the target platform to achieve a faster workflow without compromises from the design phase to the production phase. The SiL approach enables the use of established tools for sound creation building the bridge between creative musicians and engineers. The proposed approach speeds up the process because the sound is perceived according to the driving dynamics and the masking noise is already considered in a prototype phase. The real vehicle is only needed for a final tuning.

Piepiorka, Joscha

• Numerische Vorhersage des Strömungsschalls in einer Radialpumpe: Teil II, Akustische Analysen
  J. Piepiorka, M. Witte, A. Laß, F.-H. Wurm and O. Von Estorff
[Abstract]

Bei der Bewertung von neuen Produkten rücken die akustischen Eigenschaften immer weiter in den Vordergrund. Insbesondere für Pumpen in der Gebäudetechnik spielt die Akustik eine übergeordnete Rolle. Die Hauptlärmquellen sind transiente Druckfluktuationen der turbulenten Strömung, die zum einen Strukturschwingungen des Gehäuses anregen und zum anderen hydroakustische Wellen im Rohrleitungssystem induzieren. Um die Schallentstehung vorhersagen zu können ist eine detaillierte Modellierung des Strömungsschalls erforderlich. Im vorliegenden Beitrag werden Forschungsergebnisse eines AiF-Projektes vorgestellt. Am Beispiel einer im Betrieb befindlichen Radialpumpe wird der Strömungsschall modelliert und untersucht. Als Grundlage hierzu dienen numerische Strömungsergebnisse. Auf diesen aufbauend wird mit der Finite-Volumen-Methode (FVM) der Strömungsschall anhand der ”Perturbed Convective Wave Equation” (PCWE) simuliert. Hierbei werden zunächst die Druck- und Geschwindigkeitsfelder als anregende Quellen aufbereitet. Neben transienten Strömungsergebnissen werden erste Möglichkeiten zur Verwendung kohärenter Strömungsstrukturen als hydroakustische Quellen sondiert. Um die experimentellen Einbaubedingungen der Radialpumpe zu berücksichtigen wird ein Teil des angeschlossenen Rohrleitungssystems in das numerische Modell eingebunden. Dabei wird vor allem der Einfluss der akustischen Randbedingungen auf das gesamte System analysiert. Abschließend werden die numerischen Ergebnisse mit experimentellen Messdaten verglichen.

Pies, Kai

• Richtungs- und Entfernungsabhängigkeit der Amplitudenmodulation (AM) bei Windenergieanlagen
  S. Martinez, K. Pies, F. Fennel and A.-K. Ferreira
[Abstract]

In Rahmen der DAGA 2017 und DAGA 2018 wurde ein Verfahren zur Ermittlung und Quantifizierung der AM bei Windenergieanlagen (WEA) vorgestellt. Zur Analyse wurden Geräuschmessungen sowohl von WEA als Einzelanlagen als auch von Windparks herangezogen. Mit Hilfe der dabei ermittelten Kennwerte lassen sich die von WEA ausgehenden Geräuschimmissionen in der Nachbarschaft ergänzend beurteilen. Bei der Untersuchung der Wirkungen werden häufig hilfsweise synthetische Auralisationen (Verfahren zur Hörbarmachung) zur Simulation verwendet. Vorteilhafter sind jedoch echte Messungen im Nahfeld von Einzelanlagen oder bei Windparks in Abständen von ca. 600 m bis über 1.000 m an den Wohnbebauungen. Hierzu haben wir eigene, ausgewählte, kurzzeitige Geräuschstichproben (2 Minuten bis 4 Minuten Dauer) aus Feldmessungen entnommen und sie als Kombination von Schmalbandanalysen und AM-Bestimmung im Bereich von 25 Hz bis ca. 5 kHz analysiert. Ziel der Untersuchungen ist es, Erkenntnisse zur Entfernungs- und Richtungsabhängigkeit der AM herauszuarbeiten, um sie u.a. mit den aktuellen Modellen zur Geräuschabstrahlung der WEA in Einklang bringen zu können. Solche Schritte sind für die Praxis des Immissionsschutzes unerlässlich. Die bisherigen Untersuchungen zeigten, dass die AM bei Windparks zu einer Erhöhung der Störwirkung führt und damit das Schallminderungspotential der Einflussgröße ”Entfernung” kompensiert wird.

Piper, Henning

• Investigations on Loudspeaker-based Auralization of Immersively Connected Rooms
  H. Piper, M. Nophut, R. Hupke, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

The research project ”LIPS - Live Interactive PMSE Services” aims at enabling tele-conferencing and distributed music performances in a most natural and immersive way. To provide a most plausible acoustic environment for the distributed interacting participants the Institut für Kommunikationstechnik (IKT) is working on Immersively Connected Rooms, where two remote rooms interact as they were coupled through a virtual window building a virtually combined larger room. In this contribution the geometric acoustic simulation tool RAVEN was used to compute the sound field in the virtually combined room. By using the spatial audio reproduction techniques Higher-Order Ambisonics (HOA) and Vector-base Amplitude Panning (VBAP) auralizations of these sound fields were generated for a listening position in the room on this side of the virtual window, where the source was located on the other side. These auralizations were then played back through a 36.4 loudspeaker setup. To evaluate how well the auralized room acoustic corresponds to the simulated acoustic environment and how the reproduction room influences the auralization, a set of room acoustic parameters was obtained from simulated and measured room impulse responses, which were then compared to each other.

Piscoya, Rafael

• Das Schallfeld eines sich bewegenden und ein beliebiges Zeitsignal abstrahlenden Monopols über Impedanzboden
  R. Piscoya and M. Ochmann
[Abstract]

In einer früheren Arbeit wurden analytische Formeln für die Impulsantwort eines stationären Monopols über masseartigen und absorbierenden Impedanzböden hergeleitet. Diese Impulsantworten konnten mittels inverser zeitlicher Fourier-Transformation der zugehörigen Greenschen Funktionen im Frequenzbereich gewonnen werden. Der Schalldruck einer Punktquelle, die ein beliebiges Zeitsignal abstrahlt, kann durch Faltung des Zeitsignals mit der Impulsantwort berechnet werden. In einer weiteren Arbeit konnte die exakte Lösung eines sich gleichförmig bewegenden und harmonisch mit fester Frequenz schwingenden Monopol oberhalb eines Impedanzboden durch Anwendung der Lorentz-Transformation hergeleitet werden. Diese beiden Ergebnisse sollen nun kombiniert werden, um den Schalldruck zu bestimmen, den eine sich bewegende Punktquelle mit beliebigem Zeitsignal über Impedanzböden erzeugt. Es werden zwei verschiedene Ansätze verfolgt: 1. Wir betrachten den sich bewegenden Monopol im Frequenzbereich. Dieser wird durch eine Lorentz-Transformation ”stationär gemacht”. Eine zeitliche Fourier-Transformation liefert dann die Impulsantwort im Lorentz-Raum, die mit einem gleichfalls Lorentz-transformierten Zeitsignal gefaltet wird. Abschließend wird das Ergebnis durch inverse Lorentz-Transformation in den physikalischen Raum überführt. 2. Nun betrachten wir den stationären Monopol im Zeitbereich, d.h. dessen Impulsantwort. Diese wird mit der Quellfunktion, die sich sowohl bewegen als auch ein beliebiges Zeitsignal abstrahlen darf, gefaltet. In der vorliegenden Arbeit werden beide Ansätze untersucht und die erzielten Ergebnisse werden miteinander verglichen.

Plaßmeyer, Peter

• Faszination sprechende Maschinen: Technologischer Wandel der Sprachsynthese über zwei Jahrhunderte
  L. Engeln, R. Groh, F. Gabriel, P. Birkholz, R. Jäckel, R. Hoffmann, J. Felten, R. Bergmann, J. Scharloth, L. Lüneburg, J. Krzywinski, J. Neumann and P. Plaßmeyer
[Abstract]

Über die historische akustisch-phonetische Sammlung (HAPS) der TU Dresden ist auf den historischen Sitzungen der DAGA regelmäßig berichtet worden. Im Jahre 2019 konnte ihr 20. Gründungsjubiläum begangen werden. Nach einer Generalsanierung des Gebäudes wird sie in einer weitgehend neu gestalteten Ausstellung präsentiert. Im gleichen Jahr konnte das BMBF-Projekt mit dem in der Überschrift angegebenen Thema (Kurztitel ”Sprechmaschine”) abgeschlossen werden, über das in diesem Beitrag berichtet wird. In einem Verbund aus sechs Einrichtungen der TU Dresden und dem Mathematisch-Physikalischen Salon der Staatlichen Kunstsammlungen Dresden wurde nicht nur an der weiteren Erschließung der Sammlung gearbeitet, sondern es wurde anhand des konkreten Beispiels der Frage nachgegangen, auf welche Weise historische Universitätssammlungen Beiträge für die aktuelle Forschung und Lehre leisten können. Dabei wurde neben einer multi-kontextuellen virtuellen Ausstellung zur Entwicklung der Sprachsynthese im Verlauf von mehr als zwei Jahrhunderten auch ein moderner artikulatorischer Sprechapparat als Forschungsplattform erforscht und entwickelt.

Podszuweit, Daniel

• Was haben das Ingenieurwesen und die Philosophie gemeinsam?
  A. Ebner, D. Podszuweit and M. Gatt
[Abstract]

Seit dem zunehmenden Einsatz von sogenannter Künstlicher Intelligenz haben philosophische Themen wie die Ethik und die Suche nach dem, was den Menschen als Mensch ausmacht (Sprachassistenten, humanoide Roboter, uvm.), wieder einen Aufschwung erfahren. Doch warum und wofür muss ich mich heutzutage immer noch rechtfertigen, wenn ich mich als Studentin der Elektrotechnik mit philosophischen Fragestellungen auseinandersetze?

Vor über hundert Jahren waren Ingenieure und Naturwissenschaftler noch gleichzeitig als Philosophen anerkannt. Wittgenstein etwa war als Flugzeugingenieur tätig und machte sich zusätzlich einen Namen als bedeutender Sprachphilosoph. In der Tradition bezeichnete man sogar Künstler, Philosophen und Ingenieure allesamt als Universalgelehrte, wie Leonardo da Vinci und Leibniz.

Woher also kommt die Distanzierung der Disziplinen? Wie sehen die inhaltlichen Gemeinsamkeiten aus? Weshalb sollte man sich über die abstrakt erscheinenden Gedankengänge der Philosophie auch als Nicht-Philosoph den Kopf zerbrechen?

Nach einer kurzen historischen Analyse über die Gründe des schlechten Images der Philosophie wird der Vortrag einen Überblick über verschiedene, ”klassisch” philosophische Ansätze wie beispielsweise Metaphysik, Logik und Sprachphilosophie geben. Weiterhin werden Gemeinsamkeiten und Unterschiede in den Herangehensweisen der Philosophie und des Ingenieurwesens betrachtet. Abschließend wird der Zusammenhang und die Einsetzbarkeit von Methoden und Denkansätzen aus der Philosophie auf das Ingenieurwesen (und die Akustik im Besonderen) diskutiert.

Pörschmann, Christoph

• Comparison of Mitigation Approaches of Spatial Undersampling Artifacts in Spherical Microphone Array Data Auralizations
  T. Lübeck, J.M. Arend, H. Helmholz, J. Ahrens and C. Pörschmann
[Abstract]

Spherical Microphone Arrays (SMAs) are widely used to capture spatial sound fields, that can then be rendered in various virtual acoustic environment (VAE) formats including binaural synthesis. However, some practical limitations have significant impact on the accuracy of the rendered VAE. On the one hand, the limited number of microphone capsules leads to spatial undersampling of the surrounding sound field, inducing spatial aliasing artifacts on the capturing side. On the other hand, the order-limited spherical harmonics representation results in truncation errors on the rendering side. Several approaches have been presented in research to mitigate these impairments. To our knowledge, there is no study available that compares the different methods directly in terms of their effectiveness. In this work, we present a comprehensive comparison of state-of-the-art undersampling mitigation algorithms, with a focus on binaural reproduction of SMA data. We give an overview of the fundamental concepts of the different approaches and based on a technical evaluation we discuss their influence on the binaural reproduction.

• Analyzing the Directivity Patterns of Human Speakers
  C. Pörschmann and J.M. Arend
[Abstract]

The directivity pattern of the human voice plays an important role in the realization of communication scenarios in virtual acoustic environments. In contrast to many other sound sources, a specific characteristic of the human voice is its dynamic directivity, i.e. time-dependent changes in articulation or singing. As it is nearly impossible for subjects to perform exactly the same articulations for numerous measurements, capturing the dynamic directivity with sequential measurements is not feasible. Thus, the directivity must be measured simultaneously for all directions, e.g. by using a surrounding spherical microphone array. Generally, such microphone arrays only have a limited number of microphones and the spatial resolution of the captured directivity patterns is low. To obtain a high-density directivity pattern, methods for spatial upsampling are required. In this context, we recently introduced the so-called SUpDEq (Spatial Upsampling by Directional Equalization) method, which makes it possible to generate high-resolution voice directivities from sparse measurements. In this study, we now apply the method previously already evaluated for a head and mouth simulator to human speaker directivities. Based on individual measurements, we examine the spherical directivity patterns regarding their interindividual differences and analyze the articulation-dependent influences for different vowels and fricatives.

• Efficiently adding sampling points for improving HRTF measurements on arbitrary grids
  D. Bau, T. Lübeck and C. Pörschmann
[Abstract]

The progress of consumer-oriented multimedia towards virtual and augmented reality creates the demand for easy and user-friendly systems to obtain individual HRTF (head related transfer function) datasets. An adequate approach could be a self-driven measurement system, where a user, whose head-orientation is tracked, moves his head freely and triggers a small number of measurement by choice. When performing spatial upsampling of such sparse HRTF datasets to obtain full spherical HRTF datasets in the continuous spherical harmonic (SH) domain, it has been shown in a previous study that the type of the spherical sampling scheme only marginally affects the interpolation performance as long as the sampling points are nearly equally distributed on the sphere. However, the mentioned measurement procedure will result in an arbitrary sampling point distribution with varying spatial resolution on the sphere. This work presents methods that identify low-resolution areas, and suggest additional sampling points that efficiently improve the sampling scheme, and thus the spatial upsampling performance. These methods could be used to enhance the measurement procedure by guiding the user to these additional measurement points and by this helping to obtain sampling grids with improved spatial resolution.

Poets, Alexander

• On the Design of a MEMS Microphone Array for a Mobile Beamforming Application
  A. Poets, R. Schlieper, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

Considering the extensive use of smartphones and their outstanding camera capabilities these days, it’s desirable to record a high-quality audio signal in tandem with capturing video, e.g. at a rock concert. For a rather immersive sound experience when playing back smartphone-recorded material it’s mandatory to preserve the acoustic environment’s spatial properties. On that note, a design of a miniature microphone array to be rear-mounted on a smartphone is proposed. In the course of this work, we’ll focus on the development of a proper microphone arrangement that meets application-specific requirements. Therefore, several geometries are evaluated in terms of directivity index, half-power beam width and side lobe attenuation using a simulation-driven approach. Once a suitable geometry has been found, the actual sensor placement is determined by thinning the array using a genetic algorithm. Then, a prototype of the design is implemented utilizing digital MEMS microphones. Finally, a spatial filter (beamformer) is applied to the raw sensor data in order to allow the capture of multi-channel audio and the suppression of interfering background noise.

Popp, Christian

• Die WHO-Leitlinien aus Sicht der Ingenieurbüros
  C. Popp
[Abstract]

Die Werte der WHO-Leitlinien für Straßen- und Schienenverkehrslärm liegen sehr deutlich unter den immer wieder von den Verwaltungsgerichten in Deutschland zitierten Schwellen für die Gesundheitsgefährdung von 70 dB(A) am Tage und 60 dB(A) in der Nacht liegen. Unmittelbare Auswirkungen der WHO-Leitlinien auf das Tagesgeschäft eines Ingenieurbüros sind zurzeit jedoch nicht wirklich zu erkennen. Es bleibt allerdings noch abzuwarten, ob und wie der Bundesgesetzgeber auf die WHO-Leitlinien (etwa bei der Novellierung der Verkehrslärmschutzverordnung) reagiert. Dennoch haben die Richtlinien eine nicht zu unterschätzende Bedeutung, die insbesondere dadurch zum Ausdruck kommt, dass die von der WHO genannten Werte seit dem 10. Oktober 2018 belastbar zitiert werden können. Dabei sollte man sich nur einmal vor Augen halten, dass die Immissionsgrenzwerte der Verkehrslärmschutzverordnung für Wohngebiete gar nicht so weit entfernt von den WHO-Werten sind. Insofern sind die WHO-Leitlinien durchaus mit einem nachvollziehbaren Bezug zur juristischen Realität ausge-stattet.

Poschadel, Nils

• Investigations on the Influence of a Dynamic Binaural Synthesis on Speech Intelligibility in Communication Applications
  N. Poschadel, M. Alyasin, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

Within the project VIA²mobiL, we developed signal processing algorithms and methods for a dynamic headphone based binaural synthesis, with a special focus on radio communication in mobile control centers. Our aim is to achieve a better speech intelligibility in radio communication through the binaural presentation of a conversation scene with several separately locatable interlocutors. In our investigations, a method for determining word recognition rates and 50% speech intelligibility thresholds was developed on the basis of the methodology of the Oldenburg sentence test (OLSA). By means of conducted listening experiments, we examined whether the application of a dynamic binaural synthesis results in a gain in speech intelligibility compared to monophonic or stereophonic reproduction. We present the study design and the results of the experiments. They show that up to 44 % and 9 % higher word recognition rates can be achieved with a binaural synthesis compared to a monophonic and stereophonic reproduction at the same level. A similar increase in speech intelligibility/word recognition rate can also be observed for TETRA-coded speech. The threshold, in terms of level, for a speech intelligibility of 50 % in noise is approx. 15 dB and 13 dB below the threshold of monophonic and stereophonic reproduction.

• Machine Learning basierte Klassifikation von Außenschallszenen für Lärmmessungen an Windenergieanlagen
  N. Poschadel, C. Gill, S. Preihs, S. Martens, J. Bergner, R. Rolfes and J. Peissig
[Abstract]

Im Rahmen des Projektes WEA-Akzeptanz werden an der Leibniz Universität Hannover Langzeitmessungen der Schallemission von Windenergieanlagen durchgeführt. Durch die Umgebung, das Wetter oder die Vegetation kommt es zu Störkomponenten (Wind, Regen, Vogelgezwitscher, Verkehr, ...) in den aufgenommenen Signalen, welche einen Einfluss auf die nachgeschalteten Signalauswertungen haben könnten. Aufgrund der Menge an Daten ist eine händische Identifikation von Störungen auf den Audiosignalen nicht praktikabel, sodass eine automatisierte Klassifikation der Schallszenen erforderlich ist. Wir stellen einen Machine-Learning-Ansatz für die Klassifikation monophoner Mikrofonsignale auf Basis eines auf Spektrogrammen trainierten Convolutional Neural Networks vor. Hiermit ist es möglich, bis zu 11 Klassen automatisiert zu erkennen. Das Neuronale Netz wurde sowohl mit frei verfügbaren Audiosignalen der verschiedenen Klassen als auch mit manuell gelabelten Daten unserer Messkampagnen trainiert. Die Auswertung der Klassifikationsergebnisse erfolgt auf Basis einer Konfusionsmatrix sowie durch Abgleich mit parallel zu den Audiosignalen aufgezeichneten Metadaten (Windgeschwindigkeit, Generatordrehzahl, ...). Der Ansatz liefert dabei erste vielversprechende Ergebnisse, die stark mit den Resultaten einer manuellen Klassifikation korrelieren.

Potchinkov, Alexander

• Messverfahren für Zeilenlautsprecher mit optimalen Multitonsignalen und Schmalbandanalysen
  A. Potchinkov and S. Herzog
[Abstract]

Wegen der mittlerweile in beträchtlicher Anzahl angebotener und installierter Zeilenlautsprecher mit digitaler Signalverarbeitung zur Einstellung einer gewünschten Richtcharakteristik ist eine Messtechnik zur Erfassung der frequenzabhängigen Richtcharakteristik notwendig. Da auch Zeilen mit Längen mehrerer Meter gestapelt werden können, sind Nahfeldmessungen mit ernfeldextrapolation an auf dem Boden liegenden und nach oben abstrahlenden Lautsprechern naheliegend. Über der Zeile und nah am Lautsprecher werden schrittmotorgeführte Mikrophone längs der Zeile bewegt, was automatisierte Messabläufe erlaubt.So wird ein sehr gutes Signal-/Störverhältnis erreicht, da Direktschallpegel sich deutlich von Raumreflexionen abheben. Ein spezieller Messraum ist nicht notwendig. Es werden zwei Messverfahren vorgeschlagen, ein iteratives Verfahren mit schrittweiser Fortbewegung einer Mikrophonzeile und ein gleitendes Verfahren mit einem Einzelmikrophon. Die Messignale sind Multitonsignale mit wahlweiser Terz-/Oktav-Skala oder dekadischer Frequenzskala. Da diese Skalen exponentiell sind,müssen die Phasen der Töne für einen geringen Crestfaktors mit nichtlinearer Optimierung gewonnen werden. Zur Berechnung der Fourierkoeffizienten auf dem dichten Messraster werden zwei hochselektive Schmalbandanalysetechniken vorgeschlagen. Bei der iterativen Messung mit nichtparametrischer Analyse wird ein gleitendes Görtzelverfahren mit Resonatorbank und komplexen Steady-State-Detektoren verwendet. Beim gleitenden Verfahren mit parametrischer Analyse wird eine überlappende gleitende Zeitfenstertechnik, ein Sinus-Modell mit fixen Frequenzen und nichtlinearer Parameterschätzung verwendet.

Pott-Pollenske, Stephan-Michael

• High-fidelity sound propagation methods for evaluating engine tones of a business jet
  M. Mößner, J.W. Delfs and S.-M. Pott-Pollenske
[Abstract]

Fluglärm ist von hoher Bedeutung für die Entwicklung leiser Flugzeuge. So kann eine frühe Vorhersage der erwarteten Schallabstrahlung den Entwicklungsprozess erleichtern. Genaue Lärmberechnungen werden jedoch schnell sehr aufwändig, so dass vorzugsweise auf vereinfachte Methoden zurückgegriffen wird. Oft ist dabei nicht klar, wie stark die Vereinfachungen die Ergebnisse beeinflussen. Der Vergleich mit Messdaten kann helfen, einen Einblick zu bekommen, welcher Simulationsaufwand betrieben werden muss, um realitätsnahe Ergebnisse zu erhalten.

Der Beitrag gibt einen Einblick in die Bemühungen, Überflugsmessdaten eines Businessjets (Gulfstream G550) mit volumenaufgelösten sowie oberflächenbasierenden Simulationsverfahren zu vergleichen. Der Vergleich beschränkt sich dabei auf die vom Triebwerk abgestrahlten Töne. Dabei werden Schwierigkeiten und Lösungsansätze vorgestellt, um die Simulationsverfahren in Zukunft für Flugzeugdesign einsetzen zu können.

Prager, Jens

• Bestimmung von Materialparametern aus dem dispersiven Verhalten geführter Wellen mittels neuronaler Netze
  M. Lauschkin, J. Bulling, Y. Lugovtsova, P. Wasmer and J. Prager
[Abstract]

Damit eine Simulationsrechnung, beispielsweise mit einer FEM-Software, eine ausreichend hohe Genauigkeit erreicht, muss vorausgesetzt werden, dass die Modellparameter eine sehr hohe Güte aufweisen. Die genaue Kenntnis der Materialparameter ist dabei von besonderer Bedeutung. Um diese Parameter bestimmen zu können, müssen die verwendeten Werkstoffe messtechnisch charakterisiert werden. Neben anderen Ansätzen sind dafür akustische Verfahren im Ultraschallbereich geeignet. Für dünnwandige und plattenförmige Materialien können aus den sich ausbreitenden geführten Wellen messtechnisch Dispersionskurven bestimmt und aus diesen die Materialparameter abgeleitet werden.

Da für die Signalverarbeitung und für Optimierungsaufgaben aktuell zunehmend Machine Learning Tools zum Einsatz kommen, stellt sich die Frage, ob diese Werkzeuge auch für die Ermittlung der Materialparameter aus den gemessenen Dispersionskurven eingesetzt werden können.

In der vorgestellten Untersuchung soll ein Convolutional Neural Network aufgestellt werden, welches aus Dispersionsbildern Muster extrahiert und aus diesen eine Schätzung für die Materialparameter ermittelt. Um die Machbarkeit dieses Ansatzes zu prüfen, werden zunächst nur isotrope Materialien betrachtet. Für das Netz werden mit der Scaled-Boundary-Finite-Element-Methode synthetische Daten für das Trainieren und Validieren generiert. Zusätzlich werden die Hyperparameter des neuronalen Netzes variiert, um ein optimales Model für die Schätzung zu finden. Anschließend kann das Netz mit experimentellen Daten getestet und das Ergebnis hinsichtlich der Genauigkeit bewertet werden.

Prasad, Braj Bhushan

• Design of test specimen for wind turbines to evaluate passive vibration reduction concepts based on granular materials
  B.B. Prasad, F. Duvigneau, D. Juhre and E. Woschke
[Abstract]

Mit zunehmendem Fokus auf CO2-neutrale Energieerzeugung bieten Windkraftanlagen eine effektive Möglichkeit, emissionsfrei Strom zu produzieren. Die Schallemissionen stellen eines der Haupthindernisse für den weiteren Ausbau von Onshore-Windenergieanlagen dar. Eine mögliche Quelle stellt der Generator dar, weil sich Vibrationen aus dem Generator über die Generatorstruktur in die gesamte Windenergieanlage ausbreiten können und schließlich als Schall abgestrahlt werden. Im vorliegenden Beitrag wird ein Konzept zur passiven Schwingungsdämpfung vorgestellt, das im Wesentlichen die hohe innere Reibung granularer Medien als Dissipationsquelle ausnutzt. Zur Demonstration werden unterschiedliche granulare Materialien untersucht. Die hohe Wirksamkeit der granularen Medien wird experimentell mit Hilfe von Schwingungsmessungen der abstrahlenden Oberflächen nachgewiesen. Für die experimentelle Schwingungsanalyse der partikelgefüllten sowie der ungefüllten Probekörper wird ein Laser-Scanning-Doppler-Vibrometer verwendet. Die Entwicklung der dazu erforderlichen Probekörper wird durch Simulationen auf Basis der Finite-Elemente-Methode unterstützt, um unterschiedliche Designvarianten vorab bewerten zu können. Ziel ist es, Probekörper für den Laborbetrieb zu entwerfen, die eine reale Windenergieanlage bzw. deren Komponenten in ihren wesentlichen vibroakustischen Eigenschaften möglichst gut widerspiegeln. Mit Hilfe dieser Probekörper soll im weiteren Projektverlauf ein Vergleich der berechneten und gemessenen Oberflächenschwingungen mit und ohne Füllung durchgeführt werden. Das schlussendliche Ziel ist es, die Konzepte auf reale Windenergieanlagen zu übertragen und hinsichtlich einer möglichen Industrialisierbarkeit zu bewerten.

Preihs, Stephan

• Investigations on the Influence of a Dynamic Binaural Synthesis on Speech Intelligibility in Communication Applications
  N. Poschadel, M. Alyasin, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

Within the project VIA²mobiL, we developed signal processing algorithms and methods for a dynamic headphone based binaural synthesis, with a special focus on radio communication in mobile control centers. Our aim is to achieve a better speech intelligibility in radio communication through the binaural presentation of a conversation scene with several separately locatable interlocutors. In our investigations, a method for determining word recognition rates and 50% speech intelligibility thresholds was developed on the basis of the methodology of the Oldenburg sentence test (OLSA). By means of conducted listening experiments, we examined whether the application of a dynamic binaural synthesis results in a gain in speech intelligibility compared to monophonic or stereophonic reproduction. We present the study design and the results of the experiments. They show that up to 44 % and 9 % higher word recognition rates can be achieved with a binaural synthesis compared to a monophonic and stereophonic reproduction at the same level. A similar increase in speech intelligibility/word recognition rate can also be observed for TETRA-coded speech. The threshold, in terms of level, for a speech intelligibility of 50 % in noise is approx. 15 dB and 13 dB below the threshold of monophonic and stereophonic reproduction.

• Audiovisuelle Laborstudie zur Lästigkeit von WEA-Schall
  D. Schössow, J. Bergner, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

Im Rahmen des Projekts WEA-Akzeptanz sollen mittels Laborstudien akustische Parameter untersucht werden, die die wahrgenommene Lästigkeit beeinflussen. Um im Labor eine möglichst realistische Situation nachzuahmen, wird durch die audiovisuelle Wiedergabe eine Immersion erzielt. Diese besteht aus der Wiedergabe über Higher Order Ambisonics bzw. binaural über Kopfhörer und Projektion eines 360^∘-Videos auf drei den Probanden umgebenden Leinwände. Um diese neuartige Präsentationsform zu validieren wurden eine interne Vor- und eine externe Hauptstudie durchgeführt. Die Bewertung erfolgte durch einen digitalen Fragebogen während des Versuchs. Dabei wurde die Lästigkeits-Bewertung nach ISO15666 auf einer 11-Punkte Likert-Skala vorgenommen. Auf ebendiese Weise wurde der empfundene Realismus der Situation bewertet. Weitere untersuchte teilnehmerbedingte Kriterien waren: Hör- und Sehvermögen, Geräuschempfindlichkeit, Einstellung zu WEA, subjektive Einflussfaktoren und demographische Daten. In den Studien wurden reale und künstliche Geräusche und Darstellungen untersucht - mit dem Ergebnis, dass sich die synthetisierten Audiostimuli signifikant in der Bewertung von den realen unterscheiden. Auch konnten Einflüsse von einigen teilnehmerbedingten Faktoren festgestellt werden.

• Machine Learning basierte Klassifikation von Außenschallszenen für Lärmmessungen an Windenergieanlagen
  N. Poschadel, C. Gill, S. Preihs, S. Martens, J. Bergner, R. Rolfes and J. Peissig
[Abstract]

Im Rahmen des Projektes WEA-Akzeptanz werden an der Leibniz Universität Hannover Langzeitmessungen der Schallemission von Windenergieanlagen durchgeführt. Durch die Umgebung, das Wetter oder die Vegetation kommt es zu Störkomponenten (Wind, Regen, Vogelgezwitscher, Verkehr, ...) in den aufgenommenen Signalen, welche einen Einfluss auf die nachgeschalteten Signalauswertungen haben könnten. Aufgrund der Menge an Daten ist eine händische Identifikation von Störungen auf den Audiosignalen nicht praktikabel, sodass eine automatisierte Klassifikation der Schallszenen erforderlich ist. Wir stellen einen Machine-Learning-Ansatz für die Klassifikation monophoner Mikrofonsignale auf Basis eines auf Spektrogrammen trainierten Convolutional Neural Networks vor. Hiermit ist es möglich, bis zu 11 Klassen automatisiert zu erkennen. Das Neuronale Netz wurde sowohl mit frei verfügbaren Audiosignalen der verschiedenen Klassen als auch mit manuell gelabelten Daten unserer Messkampagnen trainiert. Die Auswertung der Klassifikationsergebnisse erfolgt auf Basis einer Konfusionsmatrix sowie durch Abgleich mit parallel zu den Audiosignalen aufgezeichneten Metadaten (Windgeschwindigkeit, Generatordrehzahl, ...). Der Ansatz liefert dabei erste vielversprechende Ergebnisse, die stark mit den Resultaten einer manuellen Klassifikation korrelieren.

• On the Design of a MEMS Microphone Array for a Mobile Beamforming Application
  A. Poets, R. Schlieper, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

Considering the extensive use of smartphones and their outstanding camera capabilities these days, it’s desirable to record a high-quality audio signal in tandem with capturing video, e.g. at a rock concert. For a rather immersive sound experience when playing back smartphone-recorded material it’s mandatory to preserve the acoustic environment’s spatial properties. On that note, a design of a miniature microphone array to be rear-mounted on a smartphone is proposed. In the course of this work, we’ll focus on the development of a proper microphone arrangement that meets application-specific requirements. Therefore, several geometries are evaluated in terms of directivity index, half-power beam width and side lobe attenuation using a simulation-driven approach. Once a suitable geometry has been found, the actual sensor placement is determined by thinning the array using a genetic algorithm. Then, a prototype of the design is implemented utilizing digital MEMS microphones. Finally, a spatial filter (beamformer) is applied to the raw sensor data in order to allow the capture of multi-channel audio and the suppression of interfering background noise.

• Investigations on Loudspeaker-based Auralization of Immersively Connected Rooms
  H. Piper, M. Nophut, R. Hupke, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

The research project ”LIPS - Live Interactive PMSE Services” aims at enabling tele-conferencing and distributed music performances in a most natural and immersive way. To provide a most plausible acoustic environment for the distributed interacting participants the Institut für Kommunikationstechnik (IKT) is working on Immersively Connected Rooms, where two remote rooms interact as they were coupled through a virtual window building a virtually combined larger room. In this contribution the geometric acoustic simulation tool RAVEN was used to compute the sound field in the virtually combined room. By using the spatial audio reproduction techniques Higher-Order Ambisonics (HOA) and Vector-base Amplitude Panning (VBAP) auralizations of these sound fields were generated for a listening position in the room on this side of the virtual window, where the source was located on the other side. These auralizations were then played back through a 36.4 loudspeaker setup. To evaluate how well the auralized room acoustic corresponds to the simulated acoustic environment and how the reproduction room influences the auralization, a set of room acoustic parameters was obtained from simulated and measured room impulse responses, which were then compared to each other.

• Bestimmung des Reflexionsfaktors mit einem sphärischen Mikrofonarray
  S. Lauster, R. Hupke, M. Nophut, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

Die Reflexions- und Absorptionseigenschaften der Wände eines Raumes sind wichtige Parameter für die Auralisierung von virtuellen Umgebungen. Für die Bestimmung dieser akustischen Materialparameter existiert eine Vielzahl etablierter Verfahren. Ein Ansatz ist es, die Reflexionsfaktoren auf Grundlage von Raumimpulsantworten zu schätzen, die in existierenden Räumen mit sphärischen Mikrofonarrays gemessen wurden. Durch die Analyse der räumlich-zeitlichen Struktur der ”Plane Wave Decomposition” kann dabei das Schallfeld in seiner Zusammensetzung untersucht werden. Die geschätzten Parameter können dann in eine virtuelle Umgebung übertragen werden. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Verfahren zur Schätzung des Reflexionsfaktors mit Hilfe eines sphärischen Mikrofonarrays vorgestellt. Eine automatische Detektion der Reflexionen erster Ordnung im dreidimensionalen Raum wurde implementiert, um anschließend mit Hilfe eines LCMV-Beamformers die Reflexionsfaktoren der Wände abzuschätzen. Raumimpulsantworten wurden in mehreren Räumen mit unterschiedlichen akustischen Eigenschaften gemessen, sowie durch eine numerische Simulation erzeugt. Die Ergebnisse der Schätzung aus den real durchgeführten Messungen werden mit den Ergebnissen aus der Simulation verglichen. Hierbei wird auf Einschränkungen des Verfahrens in der Signalverarbeitung eingegangen.

Preißner, Patrick

• DNN-based Speech Enhancement with Harmonics Regeneration
  P. Preißner, J. Sautter, F. Faubel, M. Buck and W. Minker
[Abstract]

In a hands-free telephony setting for automotive environments, driving noise distorts both the phase and amplitude of acquired speech signals. The aim of noise reduction approaches is to restore clean speech before sending it over the telephone channel. State-of-the-art approaches use DNN-based filters that estimate real or complex-valued filter coefficients in the frequency domain. While real-valued filters can only correct the spectral magnitude, complex-valued filters can also correct the phase. But the latter comes at a significantly higher computational cost.

In this work, we take an alternative approach that re-synthesizes the harmonic structure of speech by using DNN-based pitch trackers and voiced/unvoiced detectors. The re-synthesis concentrates on the frequency band between 0 and 1000Hz as the human hearing system is most sensitive to phase errors in this range. Higher frequency bands of the speech signal are obtained with a real-valued filter whose coefficients are estimated with a DNN.

The perceived speech quality of the processed speech is evaluated in subjective listening tests.

Proskurov, Stanislav

• Strahlgeräuschvorhersagen mittels Forced Eddy Simulation für flache Rechteckdüse
  A. Neifeld, S. Proskurov and R. Ewert
[Abstract]

Bei dem Vortrag werden Akustikvorhersagen für einen Einfachstrahl mit rechteckiger Düsengeometrie und einer Machzahl von 0.85 diskutiert. Zur direkten Geräuschvorhersage wird eine skalenauflösende Methode, die sogenannte ”Forced Eddy Simulation” (FES), eingesetzt, wo die Navier-Stokes Gleichungen in Form nichtlinearer Störungsgleichungen (NLDE) auf strukturierten Gittern gelöst werden. Der aufgelöste FES-Bereich beschränkt sich auf ein kleineres Teilgebiet der RANS Lösung, die eine zeitgemittelte Hintergrundströmung vorgibt. Daher kann dieser Ansatz zu den zonalen RANS/LES Verfahren zugeordnet werden. Zusätzlich wird bei dem Verfahren die Fast Random Particle Mesh Methode (FRPM) eingesetzt, die durch den ”Backscatter”-Mechanismus ein aktives ”Subgridscale” (SGS) Modell realisiert. Dabei wird von FRPM der Anteil der turbulenten Produktion nichtaufgelöster Skalen mittels stochastischer Anregung in den Energiegehalt des aufgelösten Bereichs eingebracht.

Mit der oben beschriebenen Methode lassen sich skalenauflösende Rechnungen auf vergleichsweise groben Gittern durchführen. Um die offenen Fragestellungen bezüglich des Konvergenzverhaltens in Abhängigkeit von der Gitterauflösung zu untersuchen, wird für diese Konfiguration die Auflösung sukzessiv verfeinert. Dabei soll auch ermittelt werden bis zur welchen Auflösungsgrenze das aktive SGS Modell vom Vorteil ist und ab welcher Auflösung rein dissipatives SGS Modell ausreichend ist. In dieser Hinsicht ist eine isolierte rechteckige Düsengeometrie gut geeignet, da die Variation der Auflösung relativ einfach angepasst werden kann.

• Akustische Black-Hole-Analogie mit exakter Raumzeitrepräsentation
  R. Ewert and S. Proskurov
[Abstract]

Beginnend mit der Arbeit von W. Unruh 1981 wird im Rahmen von Analogiemodellen der intrinsische Zusammenhang zwischen der Schallausbreitung in einem inhomogenen strömenden Medium und der durch die Allgemeinen Relativitätstheorie (ART) beschriebenen Wellenausbreitung in der gekrümmten Raumzeit genutzt, um wechselseitig physikalische Phänomene zu untersuchen. Einerseits, in einem Antritt, um mit den Methoden der ART akustische Problemstellungen zu lösen. Andererseits, um mit den Methoden der Strömungsmechanik und Akustik komplexere Fragestellungen der ART zu beleuchten. Obwohl die Strömungsakustik auf klassisch nicht-relativistischer Newtonscher Physik in flacher Raumzeit basiert, kann die Ausbreitung von Schallwellen im strömenden Medium durch eine effektive akustische Metrik in einer 3+1-dimensionalen Lorentz Raumzeit beschrieben werden, aus der eine tiefgehende Analogie zwischen Schwarzen Löchern (Black-Holes) mit Schwarzschild-Metrik und einer einfachen Überschall-Senken-Strömung (Sonic Black-Hole) hergeleitet werden kann. Es werden die theoretischen Grundlagen und die Grenzen des akustischen Analogiemodells diskutiert. Der Zusammenhang von d’Alembert Operator in der Lorentz Raumzeit und Pierce’scher Wellengleichung im strömenden Medium erzwingt Nebenbedingungen, die nur eine qualitative Entsprechung von akustischer und Schwarzschild Metrik zulassen. Die Erweiterung des akustischen Analogmodells mittels ”Acoustic Perturbation Equations” (APE) zur exakten Repräsentation der Schwarzschild Metrik wird aufgezeigt. Es werden Simulationsergebnisse für ein akustisches Black-Hole mittels Methoden der ”Computational Aeroacoustics” zur Lösung der APE vorgestellt.

Pucher, Michael

• Formant tracking in Sound Tools eXtended (STx) 5.0
  A. Noll, M. Pucher and C. Lozo
[Abstract]

In this paper, we introduce the new formant tracker of Sound Tools eXtended (STx) version 5.0, an acoustic speech and sound processing application. Formants occur at the resonant frequencies of the human vocal tract and can be correlated with articulatory features such as tongue height and backness. They are indispensable for acoustic phonetic analysis since they allow for an identification of vowel sounds. Our formant tracker uses dynamic programming to find the best path among formant candidates derived from Linear Predictive Coding (LPC) analysis. The transition and observation costs in the search algorithm are optimized with manually corrected formant tracks. The new version of STx 5.0 also has an interface to WebMAUS that allows automatic phonetic transcription and segmentation of speech for different languages. Furthermore STx 5.0 contains an integrated, simplified and compact GUI, designed for speech analysis for phoneticians, linguists, psychologists, and researchers in related fields.

Püschel, Dirk

• Localization Performance in the Absence of Visual Cues for Binaural Renderings generated with a Virtual Artificial Head
  M. Fallahi, M. Hansen, S. Van De Par, S. Doclo, D. Püschel and M. Blau
[Abstract]

The ability to quickly and reliably detect sources in realistic environments is believed to play a key role in many applications of interactive virtual environments, e.g. in the psychotherapy of social anxiety. One way of creating convincing virtual acoustic environments is to record actual scenes using the Virtual Artificial Head (VAH) technology [Rasumow et al. JAES 2017]. Previously, the VAH was evaluated as perceptually convincing in a dynamic (head-tracked) binaural scenario and in direct comparison to the real sound source in the room with respect to different aspects including the source position [Fallahi et al. ICA 2019]. Since the listeners were able to see the sound source in those experiments, the presence of visual cues could have promoted the localization ratings. In the present study, the VAH was evaluated in a subjective listening test in which the subjects had to localize actual (loudspeaker) and virtual sources, without supplying them with any visual information about the source position. The virtual sources were dynamically rendered using the VAH technology with individual and KEMAR HRTFs in the same way as the previous experiment. The listening test results allowed to evaluate the impact of missing visual cues on localization accuracy.

Puhle, Christof

• Schallfeldextrapolation mit Mikrofonarrays
  V. Becker, C. Puhle and D. Döbler
[Abstract]

Für die Ortung von Schallquellen und die Bestimmung von deren Quellpegeln mittels Beamforming oder Nahfeldholografie ist der Einsatz von Mikrofonarrays seit vielen Jahren Stand der Technik. Typischerweise befindet sich hier das Untersuchungsobjekt vor einem Mikrofonarray und das gemessene Schallfeld wird auf das Objekt zurückgerechnet. Für einige Anwendungen ist aber auch die Entwicklung und Ausbreitung des Schallfeldes hinter dem Array von Interesse. In einem Artikel von Puhle zur Internoise 2019 wurden hierzu theoretische Grundlagen und Methoden in Form des Algorithmus ”Spherical Integration Farfield Acoustic Holographie) (SIFAH) vorgestellt. In diesem Beitrag stellen wir erste Messungen mit einem sowohl für Beamforming als auch für SIFAH optimierten Mikrofonarray vor. Schallquellen an unterschiedlichen Positionen vor dem Array wurden aufgenommen, das Schallfeld hinter dem Array extrapoliert und mit Messungen realer, dort an verschiedenen Positionen aufgestellten Mikrofonen verglichen. Der Einfluss und die Behandlung von Bodenreflexionen werden diskutiert sowie die erreichte Genauigkeit anhand von Pegelverläufen dargestellt.

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

 

Qiao, Ziliang

• Investigation of the point spread function of SAS and CSAS imaging using bandpass signals
  C. Ye, Z. Qiao, H. Liang and D. Kraus
[Abstract]

In the past decades, considerable attention has been paid to the application of ultrasonic reflection tomography. Particularly, synthetic aperture techniques have attracted extensive interest due to their superior resolution performance. Since the location of the backscattering points of a target will only accidently coincide with the pixel centers of the reflection tomographic image, the image quality might be affected by uncompensated residual phase terms during the back-projection process. Therefore, in this paper the sensitivity of the point spread function (PSF) is investigated with respect to scatterer displacements for a synthetic aperture sonar (SAS) and circular synthetic aperture sonar (CSAS). In both cases, echo signals are coherently superimposed over a given synthetic aperture length to reconstruct reflectivity at a particular pixel. For SAS, synthetic aperture length adjusts automatically according to pixel range position and carrier frequency, thus relative residual phase term remains within a small range, which is acceptable for coherent superposition. In comparison with that, both absolute and relative residual phase terms increase with carrier frequency and pixel size for CSAS without upper limit and it may lead to the consequence of destructive superposition of echo signals. Theoretical calculation and simulation results are depicted to verify the conclusion.

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Raabe, Armin

• Verwendung eines akustischen Verfahrens zur Messung der Verdunstung freier Wasserflächen
  A. Raabe, P. Holstein and J.C.D. Araujo
[Abstract]

Aktuell besteht ein bestimmtes Interesse, die Verdunstung von Gewässeroberflächen in das Management der Wasserversorgung einzubeziehen, vor allem dort, wo zu bestimmten Jahreszeiten wenig Niederschlag fällt und die Versorgung dann mit Wasser vollständig über Wasserreservoire erfolgt. Ziel ist eine Optimierung der Verdunstungsverluste durch geeignete Maßnahmen.

Voraussetzung ist die genaue Bestimmung des Verdunstungsanteils.

Es wird eine Messmethode und deren technische Umsetzung vorgestellt, die für das Bestimmen der Verdunstung von Ausschnitten von Wasserflächen geeignet ist. Eine direkte Messung der Verdunstung von einer Seeoberfläche wurde in der Vergangenheit u.a. mit Verdunstungsbehältern durchgeführt, die auf Flößen installiert waren. Die Bestimmung der Verdunstungsmengen erfolgte dabei früher durch Beobachter per Hand u.a. unter Verwendung von mechanischen Mikrometer-Messgeräten. Ziel dabei die Ermittlung der Verdunstung pro Tag. Derzeit dienen z.B. hochempfindliche Differenzdrucksensoren dazu, um die Messungen kontinuierlich und automatisch durchführen zu können, um so auch Aussagen über tageszeitrelevante Verdunstungsanteile zu erfassen. Hier wird ein Messverfahren vorgestellt, das aus der akustischen Laufzeit- und Füllstandsüberwachung und stammt und das nach dem Echolotprinzip funktioniert. Die Empfindlichkeit der Messanordnung reicht für den Nachweis von Verdunstungshöhen von 0,1mm aus, was empfindlich genug ist, um den Tagesgang der Verdunstung direkt für eine Wasserfläche zu bestimmen.

Rabl, Hans-Peter

• Dissonanz als Bewertungskriterium multi-tonalen Schalls
  A. Rieger, C. Mühlbauer, H.-P. Rabl and R. Weber
[Abstract]

Ob Menschen ein Geräusch als angenehm oder störend empfinden, hängt unter anderem maßgeblich von dessen tonalen Komponenten ab. Die adäquate Charakterisierung dieser Komponenten ist daher unerlässlich. In der Elektromobilität stellen neben Einzeltönen vor allem mehrere, gleichzeitig erklingende Tonhöhen neue akustische Herausforderungen dar. Aus der Musiktheorie ist zudem bekannt, dass nicht jede Kombination aus zusammen erklingenden Tönen ein wohlklingendes Schallereignis erzeugt. Im allgemeinen Sprachgebrauch wird dieser Zusammenhang mit dem Namenspaar Konsonanz/Dissonanz umschrieben. In aktuellen psychoakustischen Analysen ist es möglich, Einzeltöne bezüglich einiger Merkmale zu bewerten, jedoch wird dabei nicht der Zusammenklang der einzelnen Komponenten miteinbezogen. Zur Erforschung der Grundlagen menschlichen Dissonanzempfindens wurde daher ein Hörtest basierend auf synthetischen Zwei- und Dreiklängen durchgeführt. Die Versuchspersonen haben neben der Dissonanz außerdem die Lästigkeit der Beispielsounds bewertet. Es konnte dadurch beobachtet werden, was Probanden unter Dissonanz verstehen und wie sich Dissonanz und Lästigkeit zueinander verhalten. Neben der Interpretation der Ergebnisse wurden außerdem bestehende Literaturmodelle mit den Daten des Hörtests auf Korrelation untersucht.

Rabold, Andreas

• Planungs- und Nachweisverfahren von Holzdecken unter Berücksichtigung der tieffrequenten Trittschallübertragung
  A. Rabold
[Abstract]

Trittschallübertragungen aus fremden Wohn- und Arbeitsbereichen werden bei Befragungen von Nutzern immer wieder als die am meisten störenden Übertragungen benannt. Die Beurteilung dieser Übertragungen anhand des bewerteten Norm-Trittschallpegels, wird seit vielen Jahren in verschiedenen Projekten untersucht und kontrovers diskutiert. Übereinstimmend wird dabei festgestellt, dass der im Nachweisverfahren verwendete Einzahlwert L’n,w ungeeignet ist, um die für den Bewohner zu erwartende Trittschallbelästigung zu beurteilen. Ursache hierfür ist die geringe Korrelation zwischen dem subjektiven Empfinden des Bewohners und dem nach DIN EN ISO 717-2 bewerteten Norm-Trittschallpegel, solange sich die Auswertung auf den Bereich von 100 - 3150 Hz beschränkt. Um dem Problem zu begegnen, wurden in DIN EN ISO 717-2 bereits 1996 Spektrum-Anpassungswerte eingeführt, die auch für den nach unten erweiterten Frequenzbereich bis 50 Hz angewendet werden können. Bereits die einfache Berücksichtigung dieser Zusatzgrößen führt zu einer signifikanten Verbesserung der Korrelation und bietet die Möglichkeit geeignete Zielwerte festzulegen. Hinweise wie die so abgeleiteten Zielwerte im Planungsalltag umgesetzt und nachgewiesen werden können, fehlen bislang jedoch noch weitgehend. In diesem Beitrag wird deshalb für Gebäude in Holzbauweise ein Verfahren vorgestellt, das die Berücksichtigung der erweiterten Spektrum-Anpassungswerte für Deckenaufbauten mit einem angehobenen Schallschutzniveau ermöglicht.

Radestock, Martin

• Abhängigkeit des Absorptions- und des Transmissionsgrades von Schäumen vom Einbauwinkel im Impedanzrohr
  J. Tietz, M. Radestock and M. Sinapius
[Abstract]

Leichtbau sowie akustischer Komfort sind im Bereich der Mobilität wesentliche Entwicklungsfaktoren. Der Einsatz von Dämmmaterialien aus porösem Kunststoff vereint diese beiden Aspekte. Zwei Größen zur Charakterisierung des Dämmvermögens dieser Werkstoffe sind Schallabsorptions- und Schalltransmissionsgrad. Grebel et al. stellten bei der Vermessung von Schaumstoffen im Impedanzrohr fest, dass sich der Absorptionsgrad unter Variation des Drehwinkels einer Probe um die Rohrachse wesentlich ändert, sodass in bestimmten Frequenzbereichen keine verlässlichen Werte ermittelt werden können [Grebel et al. 2017]. In diesem Artikel soll die Abhängigkeit zwischen Einbauwinkel und Absorptions- sowie Transmissionsgrad im Frequenzbereich zwischen 230 und 2000 Hertz untersucht werden. Die untersuchten Materialien sind Polyurethanschaum, Polyethylenschaum, Melaminschaum sowie zwei Polyesterwollen unterschiedlicher Dichte. Aus den Ergebnissen wird eine Vorgehensweise zur Analyse von Dämmmaterialien im Impedanzrohr zur Erzielung reproduzierbarer Ergebnisse abgeleitet. Für Polyurethan und Polyethylen ergeben sich direkte Abhängigkeiten des Absorptions- bzw. Transmissionsgrades vom Einbauwinkel. Die anderen Materialien weisen zwar Unterschiede bei Variation des Einbauwinkels auf, jedoch ist keine direkte Abhängigkeit zum Absorptions- oder Transmissionsgrad erkennbar. Diese Abweichungen führen zu der Annahme, dass im Impedanzrohr für bestimmte Schäume kein eindimensionales Wellenfeld mehr vorliegt. Demzufolge wären die zugrundeliegende Theorie zur Berechnung der akustischen Größen sowie die Anwendung des Impedanzrohres selbst zur Ermittlung dieser in Frage zu stellen.

Raida, Hans-Joachim

• Longitudinal One-Way Wave Equation
  O. Bschorr and H.-J. Raida
[Abstract]

Die in der Geoseismik benutzten Wellengleichungen basieren auf einem Kräftegleichgewicht und sind partielle Differentialgleichungen (PDG) 2. Ordnung. Diese enthalten mit dem quadratischen Geschwindigkeitsterm c² = (+/-c)² gleichwertig sowohl die hin- und auch rücklaufende Welle und gelten wegen dieser Doppeldeutigkeit als ”Two-ay wave equation”. Bei der analytischen Rechnung kann über das (+/-c)-Vorzeichen nachträglich die relevante Lösung ausgewählt werden. Dies ist bei der numerischen Rechnung via FE-Finite-Element nicht möglich und es kommt zu irregulären Phantomeffekten. Um diese Schwierigkeiten zu mindern, wurde von den Seismikern unter dem Sammelbegriff ”One-way wave equation” eine Vielzahl von heuristischen Näherungen entwickelt. Bislang konnte sich kein Ansatz durchsetzen. Ein neuerer Versuch benutzt die Antischall-Technik, um die unbrauchbaren Wellenteile auszulöschen. Diese Eingriffe verletzen mehr oder weniger die klassische Grundgleichung und setzen sie mit Verwendung parabolischer Gleichungen gänzlich außer Kraft. - In dieser Arbeit wird die longitudinale Impedanz ohne zusätzliche Annahmen direkt als longitudinale PDG 1. Ordnung mit einer eindeutigen Lösung identifiziert. Die hypothetische Impuls-Bilanz, die den Vorgängerarbeiten der Autoren zugrunde liegt, ist dazu synonym und liefert identische Ergebnisse. Gegenüber der konventionellen, doppeldeutigen PDG 2. Ordnung ist die um eine Differentialstufe reduzierte Wellengleichung analytisch und numerisch wesentlich einfacher.

• Transversal One-Way Wave Equation
  O. Bschorr and H.-J. Raida
[Abstract]

Die in der Geoseismik benutzten Wellengleichungen basieren auf einem Kräftegleichgewicht und sind partielle Differentialgleichungen (PDG) 2. Ordnung. Diese enthalten mit dem quadratischen Geschwindigkeitsterm c² = (+/-c)² gleichwertig sowohl die hin- und auch rücklaufende Welle und gelten egen dieser Doppeldeutigkeit als ”Two-way wave equation”. Bei der analytischen Rechnung kann über das (+/-c)-Vorzeichen nachträglich die relevante Lösung identifiziert werden. Dies ist bei der numerischen Rechnung via FE-Finite-Element nicht möglich und es kommt zu irregulären Phantomeffekten. Um diese Schwierigkeiten zu mindern, wurde von den Seismikern unter dem Sammelbegriff ”One-way wave equation” eine Vielzahl von heuristischen Näherungen entwickelt. Bislang konnte sich kein Ansatz durchsetzen. Ein neuerer Versuch benutzt die Antischall-Technik um die unbrauchbaren Wellenteile auszulöschen. Diese Eingriffe verletzen mehr oder weniger die klassische Grundgleichung und setzen sie mit der Verwendung parabolischer Gleichungen gänzlich außer Kraft. - In dieser Arbeit wird die transversale Impedanz ohne zusätzliche Annahmen direkt als transversale PDG 1. Ordnung mit einer eindeutigen Lösung identifiziert. Gegenüber der konventionellen, doppeldeutigen PDG 2. Ordnung ist die um eine Differentialstufe reduzierte Wellengleichung PDG 1. Ordnung analytisch und numerisch wesentlich einfacher.

Ramos Ruiz, Andrés Eduardo

• Charakterisierung von flächigem Schallabsorber auf Basis von natürlichen Vliesstoffstrukturen
  A.E. Ramos Ruiz, M. Klochkova-Schiefer, T. Natzschka, S. Merchel, E. Haase, S. Krzywinski and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Zur Reduktion von Lärm und Störschall in Bürosituationen werden Akustikelementen zum Einsatz gebracht. Die Heimtextilbranche hat vielfältige Akustiktextilien aus Polyester-Vliesstoffen, klassische Filze in Kombination mit schallharten Strukturen (z. B. Kunststoffplatten) bzw. Melaminharzschäume entwickelt. Sie werden in Form von akustisch wirksamen Wand- und Deckenpaneelen oder als Raumteiler eingesetzt. Diese Aufbauten sind meist schwer, kostenintensiv und ggf. umweltschädlich. Dieser Beitrag untersucht ob eine kostengünstigere und nachhaltigere Lösung anhand textiler Verbundstoffe aus Naturfasern erreicht werden kann. Flachsfasern lassen sich durch mechanische Vernadelung (Needle-Punch-Verfahren) oder Wasserstrahlverfestigung (Spunlace-Verfahren) zu Vliesstoffen verarbeiten. Die resultierenden Faserstrukturen ermöglichen eine relativ hohe Porosität und bilden damit hocheffiziente Schallabsorbersysteme. Durch die Kombination von Vliesstoffmatten mit dichten Schichten (z. B. thermo-komprimierter Vliesstoff) ist es möglich, leistungsfähige Systeme mit breitbandiger Schallabsorption herzustellen. Dies basiert auf der Kombination von poröser Absorption im hochfrequenten Bereich und Plattenresonatoren im niederfrequenten Bereich. Die akustischen Dämpfungseigenschaften verschiedener Strukturen werden messtechnisch mit Hilfe eines Kundt’schen Rohres sowie im Hallraum vermessen. (DIN EN ISO 10534-2, DIN EN ISO 354). Die physischen Eigenschaften des Materials werden durch bildgebende Verfahren geprüft. Mechanische Parameter und akustische Wirkung werden gegenübergestellt.

Reiche, Nils

• Zur Längenskalenanisotropie in der Modellierung des Kopfspaltgeräusches von Axialventilatoren
  L. Liberson, M. Lummer, M. Mößner, N. Reiche, R. Ewert and J.W. Delfs
[Abstract]

Günstige akustische Eigenschaften sind ein entscheidendes Wettbewerbskriterium bei modernen Ventilatoren. Für eine erfolgreiche Auslegung ist die akustische Vorhersagefähigkeit bereits in der Entwurfsphase zwingend erforderlich. An einem Axialventilator verursacht der Kopfspalt zwischen Schaufel und Mantelring eine markante Schallquelle, deren Ausprägung stark von den lokalen Strömungsbedingungen abhängt. Diese wiederum ergeben sich aus der Geometrie der Spaltregion. Die Physik der konvergenten Kopfspaltströmung ist durch eine starke konvektive Beschleunigung der turbulenten Wirbelstrukturen geprägt, die gemäß der ”Rapid Distortion Theory” durch große Werte des verjüngten Scherratentensors charakterisiert ist. Dieser Effekt führt zu einer starken Anisotropie in den Ein- und Zweipunktstatistiken der Wirbelstörungen, welche der maßgeblichen Wirbelschallquelle zugrunde liegen. Diese müssen in einem qualitativen sowie quantitativen spektralen Modell des Kopfspaltgeräusches abgebildet werden. In einer fortlaufenden Untersuchung wird die Schallentstehung und Ausreitung am Kopfspalt mittels Akustischer Störungsgleichungen (APE) und stochastisch generierter Wirbelschallquellen innerhalb einer hybriden aeroakustischen Simulationsmethode berechnet. Dabei kommt der, auf der Discontinuous Galerkin Verfahren basierende, Propagationscode DISCO++ gekoppelt mit der Fast Random Particle Mesh Methode (FRPM) zur instationären, stochastischen Quellgenerierung zum Einsatz. Eine erweiterte Modellierung der anisotropen Wirbelschallquellen wird anhand des ummantelt eingebauten, fünfblättrigen Axialventilators ”USI-7” diskutiert, wobei eine Gegenüberstellung mit experimentell ermittelten Daten sowie quell-isotropen Simulationsergebnissen erfolgt.

Reichl, Christoph

• Beurteilung der Wahrnehmung der Schallemission von Wärmepumpen
  C.H. Kasess, C. Reichl, H. Waubke and P. Majdak
[Abstract]

Wärmepumpen sind eine vielfältig einsetzbare Technologie zur Raumwärmebereitstellung, Warmwasserbereitung und Kühlung von Gebäuden. Aufgrund ihres großen Potenzials, einen substanziellen Beitrag zum Umbau des Energiesystems zu leisten gewinnen sie stetig an Bedeutung. Das Hauptaugenmerk liegt bei Wärmepumpen naturgemäß auf der Energieeffizienz des Gerätes. Durch den zunehmenden Einsatz von Wärmepumpen spielen allerdings die von ihnen produzierten Geräusche eine immer größere Rolle. Die Anwendung lärmmindernder Maßnahmen welche sich möglichst wenig auf die Effizienz auswirken sollten ist daher ein wichtiges Forschungsthema. Wie solche Maßnahmen akustisch zu beurteilen sind ist wie auch bei anderen Arten von Umgebungslärm eine wichtige Forschungsfrage. Ziel der vorliegenden Untersuchung war es, Geräusche von Wärmepumpen richtungsabhängig und unter Anwendung verschiedener, potentiell lärmmindernder, Maßnahmen psychoakustisch zu evaluieren. Untersucht wurden stationäre Geräusche 4 unterschiedlicher Wärmepumpenvarianten welche in einer schallabsorbierend ausgekleideten Klimakammer aufgenommen wurden. Der Richtungseffekt wurde untersucht, indem Aufnahmen der Geräusche an den vier Seiten der Wärmepumpe durchgeführt wurden. 20 Probanden beurteilten die Lästigkeit der verschiedenen Geräusche in einem Hörtest. Es zeigten sich Richtungseffekte welche aber von der jeweilig installierten Variante abhängig waren. Die Unterschiede in den Lästigkeitsurteilen lassen sich sehr gut durch A-Pegel und Lautstärkepegel erklären. Die zusätzliche Verwendung der psychoakustischen Schärfe und auch Rauhigkeit tragen zur besseren Erklärung bei.

Reichmann, Felix

• Vibroakustische Beats - Durch Ganzkörperschwingungen hervorgerufene akustische Reize
  A. Schwendicke, F. Reichmann and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Im Alltag sind Menschen Ganzkörperschwingungen (GKS) in vielen verschiedenen Situationen ausgesetzt. Meistens treten die Schwingungen gleichzeitig mit akustischen Signalen auf, da Schwingung und Schall aus derselben Quelle stammen. Dies führt zu multimodalen Effekten zwischen GKS und Geräuschen, die für die Gestaltung multimodaler virtueller Umgebungen genutzt werden können und die Gesamtwahrnehmung von beispielsweise Komfort in multimodalen Situationen wie Autofahren oder Konzertbesuch beeinflussen. Dabei können GKS in geringem Maße die Wahrnehmung akustischer Reize auslösen. Dieses Phänomen kann indirekt durch die Erweiterung des Konzeptes von binauralen Beats auf vibroakustische Beats nachgewiesen werden. Die gleichzeitige Darbietung von zwei sinusförmigen Signalen mit wenigen Hertz Unterschied zwischen Kopfhörer und Ganzkörperschwingung führt zur akustischen Wahrnehmung von Schwebungseffekten. In dieser Studie wurde der Effekt systematisch mit über 20 Versuchspersonen mit zwei verschiedenen Lautheitspegeln über für fünf verschiedene Frequenzen im tiefen, gerade noch hörbaren Bereich, untersucht. Durch den Vergleich der Ergebnisse der vibroakustischen Beats mit rein akustisch erzeugten Beats kann eine Abschätzung der empfundenen Lautstärke erfolgen.

Reimes, Jan

• Perceived Listening Effort for ICC systems - a multi-language comparison
  J. Reimes and J. Holub
[Abstract]

Communication inside a car cabin can be quite difficult depending on the driving situation, mainly due to high driving noise. Up to a certain degree, in-car communication (ICC) systems serve as a remedy for this situation. However, as for many speech-processing systems, often a trade-off between (improved) listening effort and (possibly decreased) speech quality has to be made.

In previous work, it was shown that the combined auditory assessment of speech quality and listening effort might be a suitable framework for the evaluation of ICC systems. Most of these experiments were conducted with a comprehensive test corpus, but so far only in German language. For auditory evaluations with speech samples in general, it is important that the language, which is used in the stimuli does match the one of the subjects. In particular, for the assessment of listening effort, this requirement becomes even more important.

This contribution presents new auditory results of an ICC system in three different languages. Identically processed speech samples in American English, Mandarin and German were obtained and tested in two different listening laboratories. Results of auditory tests and multi-language comparisons are presented and analyzed.

Reisgen, Uwe

• Derivation of characteristic vibroacoustic parameters in Ultrasonic Sheet Metal Welding
  E. Abi Raad, I. Balz, U. Reisgen and M. Vorländer
[Abstract]

Ultrasonic Sheet Metal welding (USMW) is often used in industry to join electrotechnical components, such as in welding wires or battery components. The workpieces to be welded are compressed between two machine parts : the horn and the anvil. The horn vibrates at 20 kHz, causing friction between the two workpieces which leads to a friction-induced bond. However, the process still suffers from quality fluctuations, even given the same welding parameters. The goal of this project is to better understand what factors influence the quality of the weld and to identify vibroacoustic parameters that can be used to monitor the quality of the weld during welding. To do that, a series of experiments was conducted: two thin copper sheets were welded with a welding frequency of 20 kHz. During welding, the vibrations of the horn and anvil were recorded using two laser Doppler vibrometers, as well as the acoustic emissions. The experiments also explored varying some of the process parameters, such as the amplitude of welding or the pressure applied by the horn. The data is analysed, up to the fourth harmonic, to characterise the different parts of the welding process, and compare to the strength of the welds.

Reisinger, Michael

• Ultraschallbasierte Messung und tomographische Rekonstruktion von Temperaturverteilungen
  M. Schwarz, M. Reisinger, D. Eder and B.G. Zagar
[Abstract]

Dieser Beitrag behandelt die hochgenaue Temperaturmessung mittels Ultraschall sowie Möglichkeiten zur tomographischen Rekonstruktion von Temperaturverteilungen bei Messungen entlang mehrerer Messstrecken. Da die Schallgeschwindigkeit eines Mediums von seiner Temperatur abhängt, kann die Temperatur bei bekannter Länge des Ausbreitungswegs aus der Laufzeit von Ultraschallpulsen bestimmt werden. Der Zusammenhang zwischen Schallgeschwindigkeit und Temperatur ist beispielsweise für Wasser nichtlinear, es existieren allerdings verschiedene empirische Zusammenhänge für relevante Temperaturbereiche. Durch hochaufgelöste Messung der Laufzeit mit einer Standardabweichung von weniger als 500 ps ist es somit möglich, die mittlere Schallgeschwindigkeit entlang des Ausbreitungspfads und daraus die Temperatur mit einer Auflösung von wenigen Tausendstel Kelvin zu ermitteln. Durch Messung der Laufzeit in beiden Richtungen können zudem Strömungseinflüsse korrigiert werden. Wir gehen in diesem Beitrag auf verschiedene Einflussfaktoren ein, die für Messungen mit dieser Auflösung berücksichtigt werden müssen und präsentieren einen Versuchsaufbau, bei dem die Temperatur entlang mehrerer übereinanderliegender Pfade ultraschallbasiert gemessen wird. Dies ermöglicht unter anderem aufsteigende Wärme zeitlich zu verfolgen. Wird die Temperatur über mehrere Pfade in einer Ebene gemessen, ist außerdem die Rekonstruktion einer Temperaturverteilung möglich. Dies erfordert die Lösung eines inversen Problems. Wir zeigen Herausforderungen und mögliche Lösungsansätze für die Rekonstruktion der Temperaturverteilung aus Messungen mit hochfrequentem Ultraschall in Wasser.

Reiter, Paul

• Quantifikation von Umgebungseinflüssen auf Vorbeifahrtsmessungen
  P. Reiter and R. Wehr
[Abstract]

Haupteinflussfaktor auf den Straßenverkehrslärm ist die Interaktion zwischen Reifen und Straße (tyre-road noise) die unter anderem vom Typ der Fahrbahnoberfläche abhängt. Um diesen Einfluss zu quantifizieren gibt es mehrere standardisierte Messmethoden wie z.B. die in ISO 11819-1 beschriebene Statistical Pass-By method (SPB). Dabei werden die Schallemmissionen einer statistisch signifikanten Anzahl von individuellen Fahrzeugvorbeifahrten messtechnisch erfasst und der im Durchschnitt maximale Schalldruckpegel bezogen auf eine Referenzgeschwindigkeit berechnet. Bei der praktischen Durchführung dieser Messmethode sind jedoch teilweise akustisch problematische Umgebungsbedingungen vorhanden. Beispielsweise können sich Leitplanken, Betonschutzwände, Gebäude oder auch unebenes/absorbierendes Gelände auf die Messergebnisse auswirken. Eine Quantifizierung verschiedener Störeinflüsse ist daher notwendig um die Vergleichbarkeit von Messungen nach ISO 11819-1 zu erhalten. Aufgrund von am Computer effizient durchführbaren Parametervariationen bieten sich für diese Abschätzung Simulationen an. Dafür wurden mehrere für SPB-Messungen typische Umgebungsbedingungen ausgewählt und mit einer 2D Randelementmethode simuliert. In dieser Arbeit werden die Ergebnisse dieser Simulationen präsentiert.

Reithmeier, Eduard

• Lokale Dämpfung breitbandigen Lärms mittels adaptiver Mehrkanal-Steuerung
  J. Schiller, C. Pape and E. Reithmeier
[Abstract]

Die dämpfende Wirkung aktiver akustischer Systeme zur Reduktion störenden Lärms ist räumlich auf sogenannte Ruhezonen begrenzt, die sich lokal an den ortsfesten Fehlermikrofonen ausbilden. Um derartige Systeme am Menschen einsetzen zu können und eine wahrnehmbare Lärmreduktion zu gewährleisten, sind die Ruhezonen z.B. mittels virtueller Sensorik von den Fehlermikrofonen zu den Ohren zu verschieben. Im Rahmen dieses Beitrags wurde eine adaptive Mehrkanal-Steuerung auf Basis des konventionellen FxLMS-Algorithmus implementiert und durch die Remote-Microphone-Technique erweitert. Mittels des entwickelten Systems konnte an einem entsprechenden Prüfstand bei Lärm mit einer Bandbreite von bis zu 1 kHz eine 0,7 m breite Ruhezone um einen platzierten Kunstkopf erzeugt werden. Messungen in den künstlichen Gehörgängen zeigten, dass auch bei Kopfdrehungen ohne Anpassung der Steuerungsparameter stets Dämpfungen von bis zu 9 dBV gewährleistet werden konnten.

• Movable Quiet Zones for Permanent Noise Reduction
  S. Höber, C. Pape and E. Reithmeier
[Abstract]

Active noise control (ANC) systems can by now be encountered in numerous applications such as headphones for the consumer but also the professional market. Particularly, at industrial workplaces or open-plan offices, where people are exposed to high and permanent noise levels, ANC could provide a substantial ear protection. However, most available solutions are either designed as devices to be carried or are tailored to specific environments and require costly arrangements. The present contribution introduces a compact and remote ANC system that aims to provide a permanent noise level reduction at a listener’s ears by creating an accurately placed quiet zone (the area of reduced sound pressure). Moreover, the quiet zone is tracked in respect of the target position using a stereo camera to ensure attenuation even when the listener is moving. To avoid the rearrangement of any sensors for this, virtual microphones are employed by using the remote microphone technique. As part of the validation, this contribution discusses the noise reduction and tracking performance by means of sound field measurements and continuous noise level evaluation at the target position.

Rembold Petraglia, Felipe

• Array Signal Processing Techniques for Analysis of Acoustic Vehicular Sources
  F. Rembold Petraglia, J. Stienen, J. Torres and M. Vorländer
[Abstract]

Road traffic is an important component of urban noise, regarded by the World Health Organization as the third type of pollution that most affects the population of large cities. The auralization technique stands out as an intuitive tool for assessing environmental noise, but does not yet explore the sound characteristics to provide an accurate hearing experience. In this context, it is desirable for a database containing vehicle sounds to be provided to the auralization systems, but these signals must be previously located and isolated from other sound sources. This paper presents a performance evaluation and comparison of two direction of arrival (DoA) algorithms employed to extract the directivity of vehicular acoustic sources. One of the algorithms is based on the generalized cross-correlation (GCC), whereas the other employs the minimum variance distortionless response (MVDR) beamformer. Based on the estimated source locations, spatial filtering is then performed using two beamforming approaches, namely the Delay-and-Sum and the MVDR. The above methods are applied to the data acquired by eleven circularly arranged microphones, and their selectivities are compared considering different velocities.

Ren, Yaxiong

• Systemidentifikation eines Einmassenschwingers mit spärlicher linearer Regression
  Y. Ren, C. Adams and T. Melz
[Abstract]

Die Systemidentifikation ist eine wichtige Gruppe von Methoden zur Modellbildung von Schwingungssystemen. Innerhalb dieser Gruppe zeigt die Methode Spärliche Identifikation Nichtlinearer Dynamischer Systeme (SINDy), die auf Differenzialpolynomen und spärlicher linearer Regression beruht, ein hohes Potenzial zur Identifikation von Schwingungssystemen. Deswegen wird in dieser Arbeit ein Systemidentifikationsverfahren auf Basis von SINDy entwickelt und mit unterschiedlichen Abschätzverfahren verglichen. Der Vergleich erfolgt durch numerische Untersuchungen anhand eines Einmassenschwingers im Rahmen von Monte-Carlo-Simulationen (MCSs). Den numerisch generierten Trainingsdaten wird Rauschen unterschiedlicher Intensität hinzugefügt, um reale Messsignale nachzubilden. Die SINDy-Modelle werden für Polynomordnungen von eins bis fünf identifiziert. Zur Abschätzung der Parameter des SINDy-Modells werden in diesem Beitrag zwei Methoden diskutiert. Im Vergleich zur KQ-Methode mit festem Threshold (KQFT), dem originalen Abschätzverfahren von SINDy, zeigt die Methode KQ-post-LASSO (KQPL) bessere Eigenschaften bei den MCSs im Hinblick auf Spärlichkeit, Konvergenz, identifizierte Eigenfrequenz und Bestimmtheitsmaß. Deswegen ist die Kombination vom SINDy-Modell und der KQPL-Methode ein verbessertes Verfahren zur Identifikation von Schwingungssystemen im Vergleich mit dem originalen SINDy Verfahren (KQFT).

Rennies-Hochmuth, Jan

• Single-ended Prediction of Listening Effort for English Speech
  R. Huber, H. Baumgartner, V.N. Krishnan, S. Goetze and J. Rennies-Hochmuth
[Abstract]

The single-ended (i.e. reference-free) method for the prediction of listening effort (LE) presented by Huber et al. at the DAGA 2019 has been extended to the English language. The original method employs a deep neural network-based automatic speech recognition (ASR) system that was trained on German speech. The uncertainty of the ASR system in recognizing phonemes, which can be observed by ”smeared” phoneme posterior probability representations (or ”posteriorgrams”) is quantified by the M-Measure proposed by Hermansky et al. The M-Measure has been found to correlate well with mean subjective ratings of perceived LE. For the German language, a mapping function from the M-Measure to the LE ratings has been derived using the results of several listening tests with more than 400 test items in total. In order to extend the method to English speech, a new listening test was conducted with 17 native English speakers, who rated the perceived LE of 146 speech items mixed with various background sounds taken from English and American movies. Again, the M-Measure shows a high correlation with mean subjective LE ratings, but a different mapping function f:M -> LE was found.

Retka, Stefanie

• Numerische Modellierung der Schallausbreitung im menschlichen Vokaltrakt
  P. Hahn, M. Fleischer and S. Retka
[Abstract]

Die Ausbreitung des Schalls im menschlichen Vokaltrakt wird maßgeblich von dessen Geometrie und vorhandenen Randbedingungen beeinflusst. Dabei spielt die lokale Verteilung von verschiedenen akustischen Impedanzen im Vokaltrakt eine wichtige Rolle. So unterscheidet sich die Schallimpedanz im Rachenraum deutlich von der in der Mundhöhle. Ausgehend von diesen Beobachtungen geht es in diesem Beitrag um die Formulierung einer akustischen Impedanz, die eine Funktion vom Ort in einem geschlossenen Gebiet darstellt. Ziel ist es, mit Hilfe der Ortsabhängigkeit der Impedanz, das Auftreten bestimmter Eigenfrequenzen abzuschwächen bzw. zu unterdrücken. Die Berechnung der Schallausbreitung erfolgt unter Anwendung der Helmholtz-Gleichung und eines zunächst stark vereinfachten FEM - Modells des Vokaltrakts in Python, welches mit Hilfe der Python Akustik Bibliothek FEniCS numerisch umgesetzt wird. Für die Formulierung der Impedanz Z in Abhängigkeit des Ortes, wird eine Geometrie in verschiedene Gebiete unterteilt und das Medium Luft an einem Punkt mit konstantem Schalldruck angeregt. Der Schallwiderstand unterscheidet sich in jedem Gebiet, wobei ein Gebiet eine Impedanz Z aufweist und die anderen Gebiete schallhart sind. Es zeigt sich, dass sich der Schalldruck beim Auftreten der gleichen Eigenfrequenzen, um 65 % unterscheiden kann in Abhängigkeit des Ortes der Impedanz. Ebenfalls führt der Ort der Impedanz zu unterschiedlichen Abschwächungen der auftretenden Eigenfrequenzen.

Reuter, Christoph

• Das merkwürdige Verhalten von Flötenteiltönen bei der Schallabstrahlung
  C. Reuter, J. Delisle, I. Czedik-Eysenberg, S. Siddiq and M. Eder
[Abstract]

Hintergrund: Flöteninstrumente werden in ihrer Abstrahlcharakteristik meist als Dipolstrahler beschrieben, die am Anblasloch und am jeweils ersten offenen Griffloch abstrahlen (Meyer 2015). Bei mehreren geöffneten Grifflöchern und in höheren Registern ist die Abstrahlung weitaus komplexer (z.B. Coltman 1979; Fletcher et al. 1998). Mit Hilfe von Mikrofonarrays ist es möglich das Abstrahlverhalten von Musikinstrumenten genauer zu beobachten (z.B. Hohl 2009; Grothe, Kob 2013) und auch Einblicke in die Abstrahlung einzelner Teiltöne zu erhalten.

Fragestellung: Lassen sich typische Muster bei der Abstrahlung von Flötenklängen und ihren Teiltönen beobachten?

Methode: Im Reflexionsarmen Raum des Musikwissenschaftlichen Institut der Universität Wien wurden die Klänge von Piccoloflöte, Querflöte, Altflöte, Bassflöte und Traversflöte in jeweils allen erreichbaren Tonhöhen mit einer akustischen Kamera (gfai Mikado) aufgenommen und auf die Abstrahlung ihrer ersten 10 Teiltöne hin analysiert.

Ergebnisse: Während die Abstrahlungsmuster der Teiltöne pro Ton und Instrument sehr individuell ausgeprägt sind, zeigt sich mit ansteigender Teiltonnummer eine immer konzentriertere Abstrahlung am Anblasloch. Darüber hinaus wurden Frequenzbereiche erkennbar, an denen die Teiltöne stets an gleichen Positionen abgestrahlt wurden (z.B. Querflöte: 698-988Hz und 1480-1864Hz). Während der Tagung wird es am Poster die Gelegenheit geben virtuell auf den verschiedenen Flöten zu spielen und die Abstrahlung der einzelnen Teiltöne dabei zu beobachten.

• Zwischen psychoakustischen Ähnlichkeiten und mentalen Konzepten: Ein Experiment zur Gruppierung von Instrumentalklängen
  S. Siddiq, C. Reuter, I. Czedik-Eysenberg and D. Knauf
[Abstract]

Vorangegangene Studien zur Klangfarbenwahrnehmung legen nahe, dass die kategoriale Zuordnung von Musikinstrumentenklängen nicht nur aufgrund von klanglichen Eigenschaften geschieht, sondern auch von weiteren, vermutlich semantischen Vorstellungen, die das Konzept ”Musikinstrument” begleiten (schon Stumpf 1926; Siedenburg et al. 2016; Siddiq et al. 2018). Die vorgestellte Studie geht der Frage nach, inwieweit die Entstehung der perzeptiven Identität von Musikinstrumenten durch psychoakustische Merkmale gebildet bzw. behindert wird. Außerdem wird untersucht, ob die Präzision des Konzepts ”Musikinstrument” von der musikalischen Kompetenz abhängt. In einer Gruppierungsaufgabe sollten 42 Instrumentenklänge von sechs Instrumenten gemäß ihrer Instrumentenzugehörigkeit, allein anhand klanglicher Merkmale gruppiert werden. Davon abgesehen unterlag die Gruppierung keinen Einschränkungen (free sorting task). Anschließend sollten die gebildeten Gruppen benannt werden. Die individuellen Gruppierungsmatrizen wurden einer Clusteranalyse unterzogen um etwaige Ausreißer zu identifizieren und systematische Schichtungen der Stichprobe zu ermitteln (v.a. Musiker/Nichtmusiker). Alle Matrizen wurden anschließend zu einer Gesamtmatrix aggregiert, aus der wahrnehmungsbasierte Cluster ermittelt wurden. Zusammenhänge (Korrelationen) zwischen den Clustern und akustischen Klangmerkmalen wurden untersucht. Die Ergebnisse zeigen eine deutlich bessere Instrumentengruppierung als bei paarweisen Klangvergleichen. Der Schluss liegt nahe, dass Musikinstrumente nicht allein reizbasiert erfasst werden, sondern dass auch mentale Konzepte auf die Klangperzeption rückkoppeln. Der Einfluss musikalischer Bildung war hingegen geringer als erwartet.

Richter, Andreas

• Detailanalyse von DE-Rollenaktoren für Lautsprecherantriebe
  P. Bakardjiev, M. Franke, U. Marschner, A. Richter and M.E. Altinsoy
[Abstract]

In der vorliegenden Arbeit werden weiterführende Untersuchungen zur Entwicklung eines innovativen magnetfreien Lautsprecherantriebs vorgestellt. Dieser wurde bereits in Form eines Funktionsdemonstrators präsentiert (DAGA 2016) und basiert auf einem mehrlagigen, kernlosen zylindrischen Aktor aus dielektrischem Elastomer (DEA), welcher als Antrieb einer konventionellen Lautsprechermembran verwendet wird. Bereits im Frühstadium der Entwicklung ließen sich mögliche Vorzüge hinsichtlich Gewichts-, Bauraum- und Kostenreduktion im Vergleich zu herkömmlichen elektrodynamischen Antrieben erkennen. Anhand eines umfassenden computergestützten Entwurfsprozess auf Grundlage materialtechnischer, konstruktiver und funktioneller Randbedingungen konnten extensive Parameterstudien durchgeführt werden. Die dazu entwickelten Modelle sind durch Abgleich zahlreicher messtechnischer Analysen exemplarischer Aktoren weiterentwickelt und validiert worden. Unter anderem war dazu die Entwicklung einer speziellen Ansteuerschaltung notwendig, die es erlaubt die notwendige Bias- und Signalspannung im Hochspannungsbereich unabhängig einzustellen. Die Untersuchungen zeigten, dass die mechanischen Schnittstellen des Aktors einen kritischen Einfluss auf das dynamische und modale Verhalten des Aktors und somit auf das resultierende akustische Frequenzverhalten haben. Darüber hinaus ermöglichen die erarbeiteten Modelle sowohl eine gute allgemeine Abschätzung des technologischen Einsatz- und Leistungspotenzials, als auch die Selektion von Parametersätzen für Vorzugslösungen in Bezug auf konkrete Leistungsanforderungen.

Richter, Ina

• Quantifizierung des Einflusses des Rauheitsspektrums auf das Beschleunigungsdichtespektrum der Schiene bei Zugüberfahrt
  I. Richter, K. Stampka and E. Sarradj
[Abstract]

Ein wesentlicher Anregungsmechanismus von Rollgeräuschen an Schienenfahrzeugen ist die Rauheit der Schienenoberfläche bzw. der Radlauffläche. Beim Überfahren kommt es im nichtlinearen Kontakt durch die Rauheiten zur Schwingungsanregung sowohl des Rades als auch der Schiene. Der Beitrag der Schiene zum Gesamtrollgeräusch wird dabei wesentlich durch die Stärke des Beschleunigungdichtespektrum (BDS) der Schiene bestimmt. In diesem Beitrag wird der Einfluss der Schienenrauheit auf das BDS der Schiene während einer Zugüberfahrt untersucht, um den Einfluss des nicht nichtlinearen Hertzschen Kontaktes aufzuzeigen. Es wird ein Modell von Nordborg im Zeitbereich für eine Parameterstudie verwendet. Diskutiert wird der Einfluss des Pegels des Rauheitsspektrums in Kombination mit der Zuggeschwindigkeit und der Radart auf das BDS der Schiene.

Rieger, Anna

• Dissonanz als Bewertungskriterium multi-tonalen Schalls
  A. Rieger, C. Mühlbauer, H.-P. Rabl and R. Weber
[Abstract]

Ob Menschen ein Geräusch als angenehm oder störend empfinden, hängt unter anderem maßgeblich von dessen tonalen Komponenten ab. Die adäquate Charakterisierung dieser Komponenten ist daher unerlässlich. In der Elektromobilität stellen neben Einzeltönen vor allem mehrere, gleichzeitig erklingende Tonhöhen neue akustische Herausforderungen dar. Aus der Musiktheorie ist zudem bekannt, dass nicht jede Kombination aus zusammen erklingenden Tönen ein wohlklingendes Schallereignis erzeugt. Im allgemeinen Sprachgebrauch wird dieser Zusammenhang mit dem Namenspaar Konsonanz/Dissonanz umschrieben. In aktuellen psychoakustischen Analysen ist es möglich, Einzeltöne bezüglich einiger Merkmale zu bewerten, jedoch wird dabei nicht der Zusammenklang der einzelnen Komponenten miteinbezogen. Zur Erforschung der Grundlagen menschlichen Dissonanzempfindens wurde daher ein Hörtest basierend auf synthetischen Zwei- und Dreiklängen durchgeführt. Die Versuchspersonen haben neben der Dissonanz außerdem die Lästigkeit der Beispielsounds bewertet. Es konnte dadurch beobachtet werden, was Probanden unter Dissonanz verstehen und wie sich Dissonanz und Lästigkeit zueinander verhalten. Neben der Interpretation der Ergebnisse wurden außerdem bestehende Literaturmodelle mit den Daten des Hörtests auf Korrelation untersucht.

Ring, Tobias P.

• Harmonisches Produktdesign mit Metriken der Musiktheorie
  T.P. Ring, P. Krasteva, C.N. Klüver, T. Vietor and S.C. Langer
[Abstract]

Technische Produkte lassen sich heute nicht mehr nur anhand ihrer Funktion bewerten, das Produktdesign spielt in vielen Fällen eine mindestens ebenso wichtige Rolle. Die Erzeugung ”guter Designs” gelingt durch Zusammenarbeit erfahrener Designer und Ingenieure und lässt sich auch durch Produktlinien und -generationen verfolgen. Was ein gutes Design aber ist lässt sich schwer quantitativ messen, allgemeingültige Designregeln sind nur selten formulierbar. Dennoch herrscht üblicherweise ein breiter Konsens über die tatsächliche Güte des Designs eines Produkts.

Eine Eigenschaft des Produktdesigns ist das Konzept der Harmonie; ein gutes Design ist harmonisch. Während der Harmoniebegriff im Rahmen des Produktdesigns allerdings nicht strikt definiert ist, kennt die Musiktheorie einen mathematisch beschriebenen Harmoniebegriff. Dieser bietet eine Metrik zur Quantifizierung des Grades der Harmonie mehrerer Töne und der beteiligten Intervalle, also der zugehörigen Frequenzverhältnisse. Dabei verfügen harmonische Intervalle über einfache Verhältniszahlen (Oktave: 1:2, Quinte: 3:2, usw.), während dissonante Intervalle komplexe Zahlenverhältnisse aufweisen (bspw. Tritonus: 729:512).

In diesem Beitrag wird ein Ansatz entwickelt, die musikalische Harmonielehre auf geometrische Verhältnisse zweidimensionaler Geometrien mithilfe der elliptischen Fourier-Transformation anzuwenden. Die entstehenden Analyseergebnisse werden auf harmonische Zusammenhänge hin untersucht und eine Interpretation des Produktdesigns unter dem Gesichtspunkt einer gegebenenfalls vorhandenen Harmonik wird vorgestellt.

• Entwicklung, Charakterisierung und Anwendung von Luftschallabsorbern aus Schafwolle zur Verbesserung der Raumakustik eines Institutsgebäudes
  B. Bratz, T.P. Ring, F. Köbberling and S.C. Langer
[Abstract]

Das Ziel der Entwicklung nachhaltiger Produkte wird in den meisten Branchen bereits intensiv verfolgt. Auch die Entwicklung nachhaltiger Luftschallabsorber aus porösem Material ist ein für raumakustische Anwendungen wesentliches Ziel. Aufgrund der für eine effektive Luftschallabsorption erforderlichen komplexen Mikrogeometrie des Materials werden hier vielfach synthetische Materialien verwendet, deren Absorptionswirkung zwar hervorragend, Herstellung und Recycling hingegen jedoch herausfordernd ist.

Ein natürliches Material, dessen Eigenschaften für die Herstellung poröser Absorber geeignet erscheinen, ist Schafwolle. Dieses kostengünstige, natürliche Material fällt bei der Schafhaltung dauerhaft und regelmäßig an. Aufgrund des niedrigen Marktpreises stellt es für die Schafzüchter darüber hinaus zumeist einen Kostenfaktor dar. Eine Weiterverwendung als Absorbermaterial ermöglicht somit eine interessante Alternative.

In diesem Beitrag wird der Einsatz von roher Schafwolle als Grundmaterial zur Herstellung eines porösen Absorbers untersucht. Dazu wird die Wolle zunächst mit dem Modell von Delany & Bazley modelliert und anhand von Strömungswiderstandsmessungen eine möglichst optimale Einstellung der Packungsdichte des Materials erzielt. Die anhand des Modells prognostizierte Absorptionswirkung wird mit Messungen im Impedanzrohr verifiziert. Darauf aufbauend werden anschließend große Absorptionselemente hergestellt, mithilfe derer die Raumakustik eines Seminarraums positiv beeinflusst wird.

Römer, Ulrich

• Krylov Subspace Model Order Reduction for Aircraft Cabin Noise Investigation
  J. Schultz, C. Blech, U. Römer, M. Bollhöfer and S.C. Langer
[Abstract]

For the development of future aircraft, an analysis of the sound pressure level inside the passenger cabin is one major aim. In this work, a generic aircraft cabin is modelled as a strongly coupled vibroacoustic system excited by a distributed frequency-dependent pressure load on the outer skin. A wave-resolving finite element approach then leads to a large linear system. Solving such a linear system many times to determine frequency response functions or perform parameter studies is computationally challenging.

Hence, in this work moment-matching Model Order Reduction (MOR) methods, specifically, Krylov subspace Model Order Reduction (KMOR) methods are investigated in order to reduce the computational costs. KMOR methods only require a solution of the full order model at certain points in the parameter space to construct a projection subspace that yields a moment-matching property of the full and reduced order transfer function.

The work shows the great potential of KMOR methods by analysing the performance and the accuracy of the algorithm for a plate, a plate coupled with a cavity and a generic aircraft cabin model. In addition, a correlation of the modal density and the ROM size is observed and the extendibility of the approach to parametrised MOR is highlighted.

Rohdenburg, Thomas

• Personalisierte Sprachdialogsysteme für Kinder im Fahrzeug
  Y. Behrens, U. Heid and T. Rohdenburg
[Abstract]

Sprachassistenten halten immer mehr Einzug in deutsche Haushalte, wodurch Kinder immer öfter mit diesen in Berührung kommen. Dabei lassen sich häufig Kommunikationsprobleme beobachten, da kommerzielle Systeme mehrheitlich von Erwachsenen für Erwachsene konzipiert sind. Kinder haben jedoch abweichende Kommunikationsstrategien und Ansprüche an Inhalte. Die Eingabemodalität der Sprache macht Sprachdialogsysteme für Kinder barrierefrei und ermöglicht ihnen Zugang zu Informationen, Bildung und Unterhaltung. Eine Implementierung von Sprachdialogsystemen für Kinder im Fahrzeug ist dabei ein weiterer Schritt, diese in ihren Alltag zu integrieren und mit Langeweile verbundene Autofahrten für sie angenehmer zu gestalten. Studien zeigen, dass die Personalisierung eines Sprachdialogsystems durch individuelle Inhalte und Dialoge die Nutzerzufriedenheit bei Kindern verbessern kann. Zudem lässt sich durch angepasste akustische Modelle und Grammatiken die Spracherkennung optimieren. Ziel des Projektes ist ein Empfehlungskatalog für die Entwicklung eines personalisierten Sprachdialogsystems für Kinder im Fahrzeug. Dazu werden aktuelle Studienergebnisse mit eigenen Daten verglichen und erweitert, welche mittels einer Umfrage sowie Interviews mit Kindern der Zielgruppe erhoben wurden. Im Fokus der Arbeit stehen Kinder im Alter von 5-11 Jahren. Diese Altersgruppe ist besonders interessant, da Kinder in dieser Zeit große Entwicklungsschritte durchlaufen, Lesen und Schreiben lernen und beginnen sich von ihren Eltern zu emanzipieren.

Rohlfing, Jens

• Experimenteller Aufbau zur akustischen Charakterisierung von Polymerbauteilen
  T. Busse, Y. Aoki and J. Rohlfing
[Abstract]

Polymerwerkstoffe sind leicht, meist preiswert und komplex in 3D formbar, daher besitzen eine Vielzahl von elektrischen Kleingeräten und Werkzeugen Gehäuse aus Polymeren. Viele der heute verwendeten Polymerwerkstoffe sind, auf Grund Ihrer geringen Dichte und geringen inneren Dämpfung, nicht akustisch optimiert. Auch die Auslegung der Gehäusegeometrie erfolgt meist nicht aus akustischer Sicht, sondern überwiegend auf Basis von Design-, Funktionalitäts-, Fertigungs- und Kostengesichtspunkten. Maßgeschneiderte vibroakustisch optimierte Polymerwerkstoffe und Konstruktionsdetails bieten ein großes Potential zur Reduzierung und gezielten Beeinflussung der Geräuschemissionen von elektrischen Geräten. Im Rahmen des Fraunhofer-Eigenforschungsprojektes PolymerAkustik wird hierzu ein umfassendes Technologieangebot erarbeitet. Eine Herausforderung besteht in der vibroakustischen Charakterisierung kleiner Probenkörper bei hohen Frequenzen. Für diesen Zweck wurde ein Versuchsaufbau entwickelt, der es erlaubt, mit geringen Aufwand A-B-Vergleiche durchzuführen, um qualitative Aussagen zu akustischen Eigenschaften abzuleiten. Mit diesem Versuchsaufbau können sowohl einfache plattenförmige Proben als auch Gehäuseschalen mit komplexeren Geometrien untersucht werden. Mittels eines Mikrofon-Arrays werden Nahfeld-Holographien der Proben durchgeführt. Hiermit können zum einen die schalldämmenden Eigenschaften geschlossener Proben bewertet, und zum andern die Schalltransmission durch Gehäuseöffnungen gezielt untersucht werden. Die Entwicklung des Versuchsaufbaus und experimentelle Untersuchungen wurden von FEM-BEM Simulationen begleitet. In diesem Konferenzbeitrag wird der Versuchsaufbau vorgestellt sowie erste experimentelle und numerische Ergebnisse präsentiert.

Rohrer, Nils

• Overall End-to-End Conversation Quality in Complex Scenarios
  S. Bleiholder, N. Rohrer and F. Kettler
[Abstract]

Conversational quality may be diversely disturbed, e.g. by distorted speech sound, audible echo, sluggish interaction due to long delay, insufficient double talk capability and more. The complexity arises from the perceptual weighting of these single disturbances in the conversation context, the combination of multiple disturbances and the mutual influence of disturbances from the phones used on both ends. Thus, the determination of overall end-to-end communication quality is a very complex and challenging task, both, for test subjects in auditory conversational tests, and -even more- for instrumental models. A conversational test was conducted using commercial wireless phones on both ends, which have been specifically manipulated in order to cover a wide range of possible impairments. The results reflect overall end-to-end quality for single disturbances on one side, on both sides, multiple disturbances and also the mutual influence and interaction between the phones. The results of this study are discussed in this contribution and future work is outlined.

Rokita, Dagmar

• Forschung in Lehrveranstaltungen integrieren - Forschendes Lernen initiieren
  D. Rokita, F. Ueberle and S. Mellert
[Abstract]

In der Lehrveranstaltung ”Lärmanalyse und Lärmbekämpfung” werden seit dem Sommersemester 2018 Studierende an die angewandte Forschung der HAW Hamburg im Bereich Akustik und erneuerbare Energien herangeführt. Dabei erhalten die Studierenden bei mehreren Exkursionen Einblicke in die aktuellen Forschungsprojekte und machen erste eigene Erfahrungen mit unterschiedlichen Messgeräten und -methoden.

Neben einem Soundwalk, bei dem Studierenden mit dem Konzept des Soundscape konfrontiert werden, gehören der Besuch des Akustikzentrums und des Energie Campus zu den Stationen der Exkursionen. Von den Problemen bei Freifeldmessungen mit dauerhaftem Hintergrundgeräusch bis zu den kontrollierten Bedingungen eines Hall- oder Schallarmen-Raumes wird den Studierenden das gesamte Spektrum der Schallmessung zugänglich gemacht.

Dabei werden die Studierenden auch angeleitet forschend aktiv zu werden. Durch kleinere Projekte wie der Kalibrierung von Smartphones mit anschließender Überprüfung der Gesetze für die Schallausbreitung werden die Studierenden animiert eigene Hypothesen aufzustellen, Messungen durchzuführen, zu dokumentieren und abschließend zu bewerten. Damit werden wichtige Teile des Forschungszyklus im Rahmen der Exkursionen durchlaufen.

Um diesem forschenden Charakter der Lehrveranstaltung gerecht zu werden, besteht die Prüfungsleistung aus einem Portfolio. So können die Studierenden zeigen, dass sie durch die Vorlesung neben einem tieferen Bewusstsein für Schall und Lärm auch ein Verständnis für Forschungsmethoden und Selbstreflexion entwickelt haben.

• Untersuchung zur Abstrahlcharakteristik von Windenergieanlagen mit einer akustischen Kamera
  S. Mellert, D. Rokita and F. Ueberle
[Abstract]

Windenergieanlagen (WEA) emittieren nicht in jede Richtung gleich viel Schall. Diese Annahme wurde bereits mehrfach untersucht und bestätigt. Die bisherigen Untersuchungen zeigen, dass WEA neben einer omnidirektionalen auch parallel zur Windrichtung eine bidirektionale Abstrahlcharakteristik besitzen. Entsprechend konnte bisher vor und hinter den WEA höhere Schallpegel als in den seitlichen Bereichen nachgewiesen werden. Aus diesen Messungen, die vor allem an kleineren Einzelanlagen durchgeführt wurden, sind einfache Modelle für die horizontale Abstrahlcharakteristik einer WEA abgeleitet worden. Beobachtungen an einigen 180 m hohen WEA in Hamburg legen jedoch nahe, dass die Schallausbreitung seitlich dieser Anlagen komplexer sein könnten als in den bisherigen Modellen beschrieben. Deshalb wurde eine Messkampagne mit einer akustischen Kamera gestartet, die die Abstrahlcharakteristik der Anlagen untersucht. An drei Messtagen wurde bei ähnlichen Wetterbedingungen Messungen an einer Nordex N117 durchgeführt. Dabei wurde jeweils im Abstand von 130-140 m zum Fuß der WEA ein Halbkreis in Schritten von 20^∘ vermessen. Die sich überlappenden Halbkreise der drei Messtage bilden einen fast vollständigen Kreis mit der WEA als Mittelpunkt. Die Auswertung der Messungen zeigt, dass sich bei der untersuchten Anlage in einigen Bereichen höherfrequente, modulierte Geräuschanteile ausbilden, die den Gesamtpegel jedoch nicht nennenswert beeinflussen.

Rolfes, Raimund

• Machine Learning basierte Klassifikation von Außenschallszenen für Lärmmessungen an Windenergieanlagen
  N. Poschadel, C. Gill, S. Preihs, S. Martens, J. Bergner, R. Rolfes and J. Peissig
[Abstract]

Im Rahmen des Projektes WEA-Akzeptanz werden an der Leibniz Universität Hannover Langzeitmessungen der Schallemission von Windenergieanlagen durchgeführt. Durch die Umgebung, das Wetter oder die Vegetation kommt es zu Störkomponenten (Wind, Regen, Vogelgezwitscher, Verkehr, ...) in den aufgenommenen Signalen, welche einen Einfluss auf die nachgeschalteten Signalauswertungen haben könnten. Aufgrund der Menge an Daten ist eine händische Identifikation von Störungen auf den Audiosignalen nicht praktikabel, sodass eine automatisierte Klassifikation der Schallszenen erforderlich ist. Wir stellen einen Machine-Learning-Ansatz für die Klassifikation monophoner Mikrofonsignale auf Basis eines auf Spektrogrammen trainierten Convolutional Neural Networks vor. Hiermit ist es möglich, bis zu 11 Klassen automatisiert zu erkennen. Das Neuronale Netz wurde sowohl mit frei verfügbaren Audiosignalen der verschiedenen Klassen als auch mit manuell gelabelten Daten unserer Messkampagnen trainiert. Die Auswertung der Klassifikationsergebnisse erfolgt auf Basis einer Konfusionsmatrix sowie durch Abgleich mit parallel zu den Audiosignalen aufgezeichneten Metadaten (Windgeschwindigkeit, Generatordrehzahl, ...). Der Ansatz liefert dabei erste vielversprechende Ergebnisse, die stark mit den Resultaten einer manuellen Klassifikation korrelieren.

• Prediction of long-range propagation of wind turbine noise using the CNPE method
  J. Hörmeyer, T. Bohne and R. Rolfes
[Abstract]

In the atmosphere, prevailing meteorological conditions have a strong influence on the long-range sound propagation. Wind and temperature gradients result in a geometric refraction and atmospheric turbulence leads to a scattering of sound waves. The impact of these effects on the sound propagation increases with the distance. In particular, the prediction of long-range sound propagation and the impact of atmospheric effects are relevant for wind turbine noise. Evaluating these effects, a sound propagation model, which is based on the CNPE (Crank Nicolson Parabolic Equation) method, is developed within the project ”WEA-Akzeptanz”. Besides the geometric effects, this model includes scattering due to turbulence.

In this work, the long-range propagation of wind turbine noise is investigated. Therefore, a rotating sound source is implemented in the CNPE method and the resulting sound propagation is shown. Additionally, the sound propagation of a high-altitude monopole sound source and a rotating sound source are compared. Furthermore, the necessity of a rotating sound source as a representation of a wind turbine is discussed.

• Entfernungsabhängige Refraktionseffekte in der Schallausbreitung von Windenergieanlagen
  S. Martens, T. Bohne and R. Rolfes
[Abstract]

Im Projekt WEA-Akzeptanz werden umfangreiche Messungen im Umkreis von Windenergieanlagen (WEA) durchgeführt. Auf Basis der meteorlogischen und akustischen Messdaten sowie der Anlagenparameter wird der Einfluss atmosphärischer Bedingungen auf die Ausbreitung von WEA-Schall untersucht.

Bereits veröffentlichte Ergebnisse aus einer Messkampagne im Jahr 2018 zeigen, dass die Stärke der Refraktion insbesondere von dem vorherrschenden Schallgeschwindigkeitsgradienten und der Entfernung zur Anlage bestimmt wird. Mit zunehmender Entfernung und stärkeren Schallgeschwindigkeitsgradienten nimmt der Einfluss der Refraktionseffekte auf die WEA-Schallausbreitung zu. Bei Entfernungen von 154 und 249m zur Anlagen ist die Richtwirkung der Anlage dominant. Bei einer Entfernung von 470m sind die Refraktionseffekte hingegen klar sichtbar. Im Vergleich zu stark positiven Schallgeschwindigkeitsgradienten ist der Schalldruckpegel bei stark negativen Gradienten um 6dB geringer.

Aufbauend auf diesen Erkenntnissen werden neue Messdaten, welche in zwei Messkampagnen im Jahr 2019 aufgenommen wurden, hinsichtlich der entfernungsabhängigen Refraktionseffekte in der WEA-Schallausbreitung ausgewertet und beurteilt. In diesem Beitrag werden die Messkampagnen sowie die Auswertungsmethoden vorgestellt und schließlich die Ergebnisse der Untersuchungen präsentiert. In einem Ausblick werden zukünftige Arbeiten dargestellt.

• Modellierung der Schallabstrahlung des Turmes einer Windenergieanlage
  M. Jonkeren, J. Hörmeyer, T. Bohne and R. Rolfes
[Abstract]

Durch den fortschreitenden Ausbau der Windenergie an Land rücken potenzielle Standorte für Windenergieanlagen zunehmend in die Nähe urbaner Gebiete. Die Folge ist eine steigende Schallemission in den menschlichen Wohnraum, was zu zunehmenden Debatten über die Akzeptanz der Bevölkerung gegenüber der Windenergie an Land führt. Die Schallabstrahlung einer Windenergieanlage kann im Entwurfsstadium mit Hilfe eines numerischen Simulationsmodells abgeschätzt werden. Aufgrund der Komplexität ist eine Zerlegung in Teilmodelle unvermeidlich, welche schließlich zu einem Gesamtmodell zusammengefügt werden. Dieses wird im Rahmen des Verbundprojektes ”WEA-Akzeptanz - Von der Schallquelle zur psychoakustischen Bewertung” entwickelt und verknüpft unter realistischen atmosphärischen Bedingungen die physikalische Schallentstehung, -abstrahlung und -ausbreitung mit der psychoakustischen Bewertung am Immissionsort. Das Ziel des vorliegenden Beitrages besteht darin, die Körperschallabstrahlung des Turmes einer Windenergieanlage zu simulieren. Dies stellt die Schnittstelle zwischen strukturdynamischer Simulation und einem Modell zur Berechnung der Schallausbreitung im Fernfeld unter meteorologischen Einflüssen dar. Mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) wird ein Modell zur Berechnung der Körperschallabstrahlung einer realen Turmgeometrie erstellt. Dessen Schwingungen werden mittels eines strukturdynamischen Simulationsmodells gesondert berechnet. Es kann gezeigt werden, dass die vorgegebenen Turmschwingungen als Randbedingung in das FE-Modell importiert und die resultierende Körperschallabstrahlung unter Freifeldbedingungen mithilfe des erarbeiteten FE-Modells berechnet werden kann.

Rollwage, Christian

• Acoustic Localization of Emergency Vehicle Sirens in Traffic
  M. Ohlenbusch, C. Rollwage and J. Bitzer
[Abstract]

The presence of emergency vehicles poses a considerable challenge to assistive and autonomous systems developed to assist in traffic-related processes. In order to enable such systems to correctly recognize and categorize the appearance of high priority vehicles, knowledge of their siren signals’ position or direction of arrival can be a great advantage in handling cases of emergency. The field of digital array processing has access to several methods for acoustic source localization, some of which are evaluated in this work regarding their applicability for siren localization. For signal-specific pre- and postprocessing, a range of steps are considered. Localization methods are then directly compared in real noise scenarios, with selected pre- and postprocessing steps applied to them. Robustness against source distance is analyzed and an experiment regarding moving siren localization with emergency vehicles is concluded. Results show that multiple methods perform sufficiently robust within the considered scenarios.

Roloff, Thomas

• Experimentelle Untersuchung der Fluid-Struktur-Kopplung eines Systems aus CFK-Struktur und quaderförmiger Kavität
  T. Roloff, B.-C. Hölscher, M. Misol and M. Sinapius
[Abstract]

Aktive Systeme eignen sich zur tieffrequenten Beruhigung von Strukturschwingungen und Minderung der strukturellen Schallabstrahlung. Zur Beschreibung des gekoppelten Systemverhaltens einer dünnwandigen Struktur mit angrenzender Kavität und daraus abzuleitenden Regelungskonzepten sind Kenntnisse über die Fluid-Struktur-Kopplung notwendig. Anhand einer generischen Geometrie wird die Interaktion zwischen einer rechteckförmigen Struktur aus kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) und einer angrenzenden quaderförmigen Kavität im Frequenzbereich bis 500 Hz experimentell untersucht. Die untersuchte CFK-Platte besitzt eine akustisch relevante Anisotropie der Steifigkeit in Form eines überwiegend unidirektionalen Lagenaufbaus. Der Prüfstand ermöglicht die Reaktionskraft- und -momentenfreie Positionierung der Platte vor einer quaderförmigen Kavität. Es wird eine experimentelle Modalanalyse der Struktur zur Bestimmung des strukturdynamischen Verhaltens unter Berücksichtigung der angrenzenden Kavität sowie eine akustische Modalanalyse des Innenraumes zur Identifikation des akustischen Verhaltens unter verschiedenen Randbedingungen durchgeführt.

Die strukturdynamischen Untersuchungen ergeben lineares Verhalten der CFK-Platte bei struktureller Anregung und verdeutlichen, dass die Strukturdynamik unabhängig von der angrenzenden Kavität ist. Die akustischen Untersuchungen zeigen ebenfalls lineares Verhalten der Kavität, liefern jedoch keine eindeutige Aussage zur Kopplung zwischen Kavität und Struktur. Zwar hat die Plattendynamik keinen Einfluss auf das akustische Verhalten der Kavität, es treten jedoch einige Phänomene bei der Betrachtung der Kavität mit frei davor gelagerter Platte auf, die weiterer Untersuchung bedürfen.

Rosenkranz, Robert

• Taktiles Design: Übersetzung von Nutzererwartungen in Vibrationen zur Gestaltung von plausiblen virtuellen Umgebungen
  R. Rosenkranz and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Dieser Beitrag demonstriert eine neuartige Designstrategie für Ganzkörperschwingungen auf der Grundlage von Benutzererwartungen, die das Produktdesign und die Erstellung plausibler virtueller Umgebungen erleichtert. In beiden Anwendungen müssen Schwingungsparameter aus den Erwartungen der Anwender abgeleitet werden. Der Benutzer kann seine taktilen Erwartungen quantifizieren, indem er einen kompakten Satz sensorischer Wahrnehmungsmerkmale (z.B. ”kribbelnd”) bewertet, die ihm aus seiner Alltagserfahrung vertraut sind. Diese Bewertungen könnten mit Hilfe der in einer vorherigen Studie aufgedeckten Beziehung in Vibrationsparameter übersetzt werden, die wiederum die erwarteten Wahrnehmungsmerkmale hervorrufen. Aber sind solche Wahrnehmungsmerkmale für die Synthese von Ganzkörpervibrationen nützlich? Um diese Frage zu beantworten, wurden audiovisuell-taktile Fahrzeugszenen aufgenommen und auf ihre Wahrnehmungsmerkmale bewertet. Anschließend wurden aus diesen Bewertungen Vibrationen synthetisiert. In einem zweiten Experiment wurden aufgenommene Vibrationen und synthetisierte Vibrationen auf ihre wahrgenommene Plausibilität im Kontext der audiovisuellen Szene bewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Plausibilitätsbewertungen zwischen aufgezeichneten und synthetisierten Schwingungen trotz deutlicher temporaler und spektraler Unterschiede sehr ähnlich sind. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Plausibilitätsillusion durch die Darbietung von Schwingungen erzeugt werden kann, die die erwarteten Wahrnehmungseigenschaften hervorrufen. Die Ergebnisse implizieren weiterhin, dass die Wahrnehmungsmerkmale die durch Vibrationen übermittelten sensorischen Informationen hinreichend erklären und damit eine Basis für eine systematische, erwartungsgerechte Vibrationsgestaltung darstellen.

• Vermeidung von Overfitting bei der Vorhersage von subjektiven Tonalitätsbewertungen auf Basis künstlicher neuronaler Netze mit kleinen Trainingsmengen
  T. Holzhäuser, R. Rosenkranz and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Bei der Produktentwicklung werden typischerweise psychoakustische Hörversuche mit Probanden durchgeführt, um unter anderem die Wahrnehmung von Tonalität zu ermittelt. Da Hörversuche mit deutlichen Zeit- und Kostenaufwand verbunden sein können, wäre es wünschenswert eine modellbasierte Vorhersage einzusetzen. Für die Modellierung komplexer Zusammenhänge eignen sich künstliche neuronale Netze. Für das Training der künstlichen neuronalen Netze werden einmalig Tonalitätsbewertungen von Probanden für Stimuli benötigt. In diesem Beitrag wurden hierfür Elektomotorengeräusche in Hörversuchen durch Probanden hinsichtlich ihrer Tonalität bewertet. Bedingt durch den hohen Aufwand der Hörversuche stehen oft nur kleine Mengen an Trainingsdaten zur Verfügung. Dadurch besteht die Gefahr von Overfitting. Dieser Beitrag schlägt einen grundlegenden Ansatz zur quadratischen Vergrößerung der Trainingsmenge durch die Transformation von ratioskalierten Daten in ordinalskalierte Daten vor. Die zusätzlichen Trainingsdaten erhöhen die Anzahl der Randbedingungen die ein Modell erfüllen muss, und verringert so die Chance für Overfitting. Durch den Vergleich mit alternativen Ansätzen wird die Wirksamkeit des neuen Ansatzes gezeigt.

Roskosch, Lukas

• Untersuchung der Fassadendämmung bei tieffrequenten Geräuschen unter besonderer Berücksichtigung der Gegebenheiten im Freizeitlärm
  L. Roskosch, B. Bernschütz and R. Tölke
[Abstract]

Bei der Durchführung von Veranstaltungen kann es auch unter Einhaltung der Immissionsrichtwerte - LAeq zzgl. der üblichen Zuschläge - zu wesentlicher Geräuschbelästigung im tieffrequenten Bereich innerhalb schutzbedürftiger Nutzungen im Umfeld der Veranstaltung kommen. Das Programmmaterial vieler Veranstaltungen mit Musikdarbietung weist hohe Energieanteile im tieffrequenten Bereich auf, die durch aktuelle Beschallungssysteme mit hohen Schalldruckpegeln reproduziert werden können. Die formal anzuwendende DIN 45680 erfordert die Messung innerhalb der schutzbedürftigen Nutzung, was im spezifischen Kontext typischer Szenarien im Freizeitlärm aus verschiedenen Gründen wenig praktikabel ist. In der Folge wird diese Prozedur in der Praxis auch nur vergleichsweise selten durchgeführt. Sehr wohl aber etablieren sich Echtzeitmessungen an den Immissionsorten im Außenbereich immer regelmäßiger. Wünschenswert wäre es nun, auf Basis der ohnehin durchgeführten Messungen im Außenbereich zumindest eine grobe Abschätzung der tieffrequenten Immissionspegel innerhalb der schutzbedürftigen Nutzungen treffen zu können. Hierfür muss mindestens der Betrag der Übertragungsfunktion vom Außenmesspunkt in den Innenraum bekannt sein. In erster Näherung wäre dafür bereits ein statistischer Schalldämmwert typischer Baukörper hilfreich. Hier liegen aber bisher vergleichsweise wenige empirische Daten im tieffrequenten Bereich vor. In diesem Kontext wurden exemplarisch 20 Baukörper als Prüfobjekte im tieffrequenten Bereich untersucht, um erste Basisdaten zu erhalten und einen empirischen Ansatzpunkt für weitere Überlegungen zu bieten.

Rosselló, Juan Manuel

• Bubble 'Lightning' Streamers from Laser Induced Cavities in Phosphoric Acid
  J.M. Rosselló, D.S. Stephens and R. Mettin
[Abstract]

The mutual interaction and structure formation of cavitation bubbles in strong sound fields is still not fully understood. Here, we analyse the temporal evolution of an ensemble of bubbles seeded by a laser pulse in concentrated phosphoric acid and driven by an ultrasonic standing wave field. The bubbles nucleate at random positions in a cylindrical volume around the laser focus and immediately start volume oscillations, translations and interactions. High-speed videos show self-organization into several small spherical clusters that are driven away from the acoustic pressure anti-node, similar to single bubbles, and producing a streamer. Different bubble sizes and cylinder radii were explored by changing the laser pulse energy and the beam focusing. The temporal evolution of relevant parameters like average maximum bubble radius or void fraction is extracted from the images and discussed for the different experimental scenarios. The role of shape instabilities and the principal forces affecting both the individual and collective behaviour of the bubbles is analysed by comparing the experimental observations with a series of numerical simulations.

Rossian, Lennart

• Effect of Porous Materials on the Acoustic Emissions of a Circulation-Control High-Lift Airfoil
  K.-S. Rossignol, L. Rossian, A. Suryadi, M. Herr, R. Ewert and J.W. Delfs
[Abstract]

Mit Reduktion des an Verkehrsflugzeugen durch die Treibwerke erzeugten Geräuschs treten vor allem im Landeanflug andere Schallquellen hervor. Neben der Umströmung des Fahrwerks stellt das Hochauftriebssystem des Flügels eine dominante Quelle dar. Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs ”SFB880 - Grundlagen des Hochauftriebs künftiger Verkehrsflugzeuge” wurden daher experimentelle und numerische Untersuchungen an einem neuartigen Hochauftriebssystem mit aktiver Strömungskontrolle durchgeführt. Dabei wird auf den konventionellen Aufbau aus mehreren Elementen (Vorflügel, Hauptelement und Fowlerklappe) verzichtet. Stattdessen kommen eine spaltlose Droopnose und eine stark ausgeschlagene, spaltlose Klappe an der Hinterkante zum Einsatz. Da die Spalte zwischen den Elementen einer konventionellen Konfiguration starke akustische Quellen darstellen, wird erwartet dass das neue System Vorteile aus aeroakustischer Perspektive bietet.

Die durchgeführten aeroakustischen Analysen zeigen, dass für die Schallabstrahlung nach unten vor allem zwei Quellmechanismen dominant sind. Zum einen kommt es zu starker lokaler Beschleunigung der turbulenten Strömung auf der Saugseite des Profils am Klappenansatz. Zum anderen entsteht Schall aus der Interaktion der turbulenten Grenzschicht mit der Hinterkante der Klappe. Aus vorangegangenen Untersuchungen ist bekannt, dass poröse Materialien zur Reduktion des Hinterkantengeräuschs an einem einfachen Tragflügelprofil genutzt werden können. Die durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass dies auch am Hochauftriebsprofil der Fall ist.

Rossignol, Karl-Stéphane

• Effect of Porous Materials on the Acoustic Emissions of a Circulation-Control High-Lift Airfoil
  K.-S. Rossignol, L. Rossian, A. Suryadi, M. Herr, R. Ewert and J.W. Delfs
[Abstract]

Mit Reduktion des an Verkehrsflugzeugen durch die Treibwerke erzeugten Geräuschs treten vor allem im Landeanflug andere Schallquellen hervor. Neben der Umströmung des Fahrwerks stellt das Hochauftriebssystem des Flügels eine dominante Quelle dar. Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs ”SFB880 - Grundlagen des Hochauftriebs künftiger Verkehrsflugzeuge” wurden daher experimentelle und numerische Untersuchungen an einem neuartigen Hochauftriebssystem mit aktiver Strömungskontrolle durchgeführt. Dabei wird auf den konventionellen Aufbau aus mehreren Elementen (Vorflügel, Hauptelement und Fowlerklappe) verzichtet. Stattdessen kommen eine spaltlose Droopnose und eine stark ausgeschlagene, spaltlose Klappe an der Hinterkante zum Einsatz. Da die Spalte zwischen den Elementen einer konventionellen Konfiguration starke akustische Quellen darstellen, wird erwartet dass das neue System Vorteile aus aeroakustischer Perspektive bietet.

Die durchgeführten aeroakustischen Analysen zeigen, dass für die Schallabstrahlung nach unten vor allem zwei Quellmechanismen dominant sind. Zum einen kommt es zu starker lokaler Beschleunigung der turbulenten Strömung auf der Saugseite des Profils am Klappenansatz. Zum anderen entsteht Schall aus der Interaktion der turbulenten Grenzschicht mit der Hinterkante der Klappe. Aus vorangegangenen Untersuchungen ist bekannt, dass poröse Materialien zur Reduktion des Hinterkantengeräuschs an einem einfachen Tragflügelprofil genutzt werden können. Die durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass dies auch am Hochauftriebsprofil der Fall ist.

Rotermund, Arne

• Simulation von Automobilglasscheiben unter realistischen Lasten
  A. Rotermund, C. Blech, M. Hartmann and S.C. Langer
[Abstract]

Die Innenraumakustik von Automobilen bekommt eine immer größere Bedeutung. Wellenauflösende mechanische Modelle zur Prognose der Schalltransmission verschiedener Quellen in den Innenraum bieten einen guten Zugang für das Verständnis von akustischen Phänomenen und der Optimierung des akustischen Gesamtsystems. Die Anregung der Fahrzeugscheiben durch Turbulenzen und von der Strömung erzeugten akustischen Feldern führt zu Scheibenvibrationen, welche in der gekoppelten Fluidkavität (Fahrgastzelle) Schalldrücke induziert. Verbundglasscheiben können als akustische Maßnahme helfen, die Schalltransmission und damit den Schalldruckpegel in der Fahrgastzelle zu reduzieren. In diesem Beitrag werden mechanische Modelle von Einfach- und Verbundglasscheiben mit Hilfe der Finite Elemente Methode (FEM) gelöst und untereinander verglichen. Dabei ist das Ziel ein validiertes parametrisiertes Modell für Verbundglasscheiben mit visko-elastischer Zwischenschicht aus Polyvinylbutyral (PVB) zu erstellen. Solch ein Modell erlaubt die Entwicklung optimaler Seitenscheibenkonfigurationen unter realistischen Lasten. Es werden 2D und 3D Modelle angewendet und ein Vergleich untereinander sowie gegen Messdaten gezeigt. Für die Berücksichtigung von Zwischenschichten im Verbundglas wird der Ansatz von Ross-Kerwin-Ungar untersucht und mit einem voll aufgelösten 3D Kontinuum validiert. Die Homogenisierung der drei Schichten auf Materialparameter einer visko-elastischen Mindlinplatte führt zu keinem signifikanten Fehler, sodass eine effiziente Simulation möglich ist.

Rottengruber, Hermann

• Benchmark-Analyse verschiedener Tonhaltigkeitsmodelle anhand von Luftschallmessungen an aktuellen Fahrzeug-Elektromotoren
  S. Schneider, F. Doleschal, J. Hots, A. Oetjen, H. Rottengruber and J. Verhey
[Abstract]

Der akustische Qualitätseindruck eines Fahrzeugantriebstrangs wird beim Kauf eines Pkw stetig relevanter. Dabei nimmt die wahrgenommene Geräuschqualität des Motoraggregates eine Schlüsselrolle ein. Doch nicht nur der Verbrennungsmotor besitzt eine eigene Charakteristik seiner Haupt- und Nebengeräusche, sondern ebenfalls der immer häufiger thematisierte Elektromotor. Gerade mit der weiter voranschreitenden Elektrifizierung der Fahrzeugantriebe wird die Geräuschabstrahlcharakteristik jener Antriebskonfigurationen ebenfalls immer wichtiger. Um die Angenehmheit von Geräuschen zu bewerten, werden psychoakustische Größen verwendet. Sind es bei der Bewertung von Verbrennungsmotoren noch vor allem die Kenngrößen Impulshaftigkeit, Rauigkeit oder Schärfe, so ist die relevante Größe bei der Geräuschbewertung von Elektromotoren die Tonhaltigkeit. Hierbei gibt es neben der DIN-normierten Tonhaltigkeit verschiedene Modellansätze zur Beschreibung dieser Kenngröße. Eine Benchmark-Analyse dieser Modelle mit Messdaten aktueller Elektromotoren wäre hinsichtlich der Untersuchung der Vor- und Nachteile der einzelnen Modelle äußerst hilfreich für die weitere Entwicklung akustisch optimierter Elektromotoraggregate. Außerdem kann dadurch abgeschätzt werden, welche Tonhaltigkeitsmodelle am besten geeignet sind, um eine Aussage über die Geräuschqualität im Fahrzeuginnenraum zu tätigen. Die Untersuchungen beinhalten stationäre Motorbetriebspunkte sowie transientes Betriebsverhalten in einem akustisch relevanten Drehzahl-Last- Bereich für eine umfassende Analyse aller verfügbaren Modelle.

• Strukturberuhigung eines spiralförmigen Akustischen Schwarzen Lochs (ASL)
  P. Schrader, C. Heinrichs, F. Duvigneau and H. Rottengruber
[Abstract]

Neben akustischen Metamaterialien gehören Akustische Schwarze Löcher (ASL) zu denjenigen passiv wirkenden Strukturen, bei denen eine Verminderung der hörakustisch relevanten Schwingungen eines Bauteils durch Strukturschwächung erzielt werden kann. Anders als die meisten Metamaterialien, deren Wirkung sich auf eingegrenzte Frequenzbänder beschränkt, entfalten ASL ihre Wirkung oberhalb einer Grenzfrequenz, welche hauptsächlich von der Länge des ASL-Profils abhängt. Dies zeigt die Theorie der ASL und die bisher publizierte Literatur zu dem Thema. Vor diesem Hintergrund wird in diesem Beitrag ein bereits bei tiefen Frequenzen wirksames spiralförmiges ASL mit einer Profillänge von über einem Meter und mit minimaler Steigung quadratisch abfallender Profildicke entworfen. Darüber hinaus wird dessen Wirkung mit Hilfe der Finiten Elemente Methode (FEM) prädiktiert und die Effekte von Modifikationen im entscheidenden Bereich minimaler Profildicke untersucht. Das entworfene ASL wird im additiven Fertigungsverfahren hergestellt und mittels Laser-Doppler-Vibrometrie hinsichtlich seiner Mobilität experimentell untersucht, wobei eine einfache Spirale aus identischem Material, gleicher Masse und gleicher Länge, aber ohne ASL-Geometrie als Referenz dient. Die essentielle, dissipativ wirkende Schicht am möglichst dünn gestalteten Profilende wird im Rahmen einer vergleichenden Studie variiert. Schließlich wird die Wirkung der optimierten ASL - Spirale auf die Strukturschwingung und Schallabstrahlung einer Motorölwanne untersucht und damit das akustische Potential gezeigt.

Rucz, Péter

• Coupled vibroacoustic finite element model of the sound production of the xylophone
  M.A. Ulveczki and P. Rucz
[Abstract]

Computer-aided design and simulation-based virtual prototyping play an increasingly important role in the design and optimization of new musical instrument models. These methods help to create precisely tuned, high-quality products and also facilitate the preparation of series production. In the case of the xylophone, two elements have a decisive role in the sound emission of the instrument: the sound bar and the resonator, which interact with each other and with the excitation produced by the mallet. For modeling realistic geometries (irregular tuning cuts, or resonators of various shapes), numerical tools, such as the finite element method, are necessarily applied.

In this contribution the vibroacoustic behavior of the sound bars and resonators of a xylophone are investigated, first independently, and then in a coupled model considering the two-way interactions of these elements. The implementation is validated by means of various tests and also by comparison with measured data. The established fully coupled model can be utilized for virtual prototyping, and for synthesizing xylophone sounds, in addition. Finally, the influence of changing certain parameters of the system on the perceived sound is illustrated, highlighting the importance of two-way coupling between sound bars and resonators.

• 3D aeroacoustic simulations of a flow-excited Helmholtz resonator
  P. Rucz
[Abstract]

The flow-excited Helmholtz resonator is a classical example of acoustical resonance induced by fluid flow. When the frequency of the hydrodynamic instabilities of the shear layer formed at the orifice of the cavity is close to the natural resonance frequency of the resonator, high amplitude pressure oscillations occur, and a strong acoustical feedback on the shear layer is observed. Similar phenomena of sound production are also responsible for the noise amplification in ventilation ducts with side branches and the sound generation of air reed wind instruments, for example.

This paper presents three-dimensional aeroacoustic simulations of a Helmholtz resonator excited by grazing flow in different configurations. First, the oscillations of the shear layer are analyzed without acoustical feedback using incompressible simulations. Then, the acoustical impulse response of the resonator is evaluated in the absence of the flow excitation. Finally, flow induced acoustical resonance is examined at different flow speeds by means of compressible large eddy simulations. All cases are implemented using the OpenFOAM software package. The results of numerical simulations are compared with previous 2D models and experimental as well as computational data published earlier by other authors.

Rudolph, Mathias

• Akustische Diagnose an Straßenbahnen
  M. Wolf, P. Holstein, J. Köllner, H.-J. Münch, D. Zschocke, A. Günther and M. Rudolph
[Abstract]

Straßenbahnen gehören zu den wichtigsten Verkehrsmitteln im öffentlichen Nahverkehr. Die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit der Technik ist für einen effektiven Betrieb der Fahrzeugflotten von großer Bedeutung. Im Projekt SmartTram wurden wichtige Fragestellungen zur technischen Diagnose und darauf beruhende Aussagen zu Prognose von Instandhaltungsmaßnahmen bearbeitet. Sowohl Luftschall- als auch Körperschallmessungen (Hörschall- und Ultraschallbereich) wurden genutzt, um (instandhaltungsbezogen) auffällige Fahrzeuge zu erkennen und die technischen Ursachen dafür zu hinterfragen. Dabei zeigte sich, dass technischer Zustand und Lärmerzeugung direkt (wenn auch nicht immer in einfacher Weise) einander bedingen. Typische Beispiele sind die Entstehung von Polygonen an den Rädern und deren Auswirkung und die Bewertung lauter Drehgestelle. Dafür wurden verschiedene messtechnische und sensorische Zugänge entwickelt.

Rudrich, Daniel

• Augmented Practice-Room - augmented acoustics in music education
  M. Frank, D. Rudrich and M. Brandner
[Abstract]

The acoustic properties of rooms not only affect the way an instrument is played but also how it is perceived by the audience. In music education, playing in concert halls with suitable acoustics often comes too short and happens rather in a late stage of training. Students then have to quickly adapt to the unfamiliar acoustic properties of the concert hall. The project Augmented Practice-Room brings concert hall acoustics to the practice room. The augmented acoustic reality tool uses open headphones or loudspeakers to play back the virtual acoustics while maintaining the direct sound path of the instrument. It is interactive in terms of location and orientation of the musician within the virtual room and also incorporates the directivity of the instrument. The software implementation is optimized for efficient and true zero-latency processing on standard computers with usual audio equipment. The application is currently installed in six practice rooms of a musical school and has been used in teaching since autumn 2019. An educational study accompanies the musical training for one full year investigating the effects of augmented acoustics in music education.

Rüther, Torben

• Reduction of systematic measurement deviation in acoustic absorption measurement systems
  L. Claes, E. Baumhögger, T. Rüther, J. Gierse, T. Tröster and B. Henning
[Abstract]

Bei der Realisierung eines Messverfahrens für die akustische Absorption tritt häufig das Problem auf, dass der eigentliche Messeffekt, die Schwächung des akustischen Signals durch die Absorption im Medium, durch andere dissipative Effekte überlagert wird. Dies sind zum Beispiel Beugungseffekte aufgrund der endlichen Abmessung der akustischen Quelle, nicht- ideale Reflektoren oder Störsignale im Messsystem, deren Einfluss als systematische Messabweichung beschrieben werden kann. Der Einfluss dieser Effekte ist besonders dann problematisch, wenn die messtechnisch zu bestimmende akustische Absorption, wie etwa bei der Charakterisierung reiner Fluide, sehr gering ist.

Während es prinzipiell möglich ist, die durch die Schallausbreitung in der Messordnung hervorgerufene systematische Messabweichung rechnerisch zu kompensieren, soll in diesem Beitrag vor allem auf konstruktive Maßnahmen bei der Auslegung einer Messordnung eingegangen werden, durch die die systematische Messabweichung verringert werden kann. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Verwendung additiver Fertigungsmethoden, welche unter anderem eingesetzt werden können, um Oberflächen im Messsystem so zu gestalten, dass diffuse oder speziell gerichtete Reflexion von akustischen Wellen erzielt wird. Weitere Freiheitsgrade ergeben sich aus der Wahl des Schallwandlers und des Frequenzbereichs, in dem die Messungen durchgeführt werden.

Ruff, Andreas

• Untersuchungen zur Schallleistung und -dämmung eines dezentralen Lüftungsgerätes
  A. Ruff, A. Drechsler and B. Zeitler
[Abstract]

Bei Gebäudesanierungen und auch Neubauten werden sehr häufig dezentrale Lüftungsgeräte zur Sicherstellung eines ausreichenden Luftwechsels in die Außenfassade eingebaut. Aufgrund der Durchdringung der Gebäudehülle kann dabei die Schalldämmung der Fassade deutlich vermindert werden. Neben dem Einfluss auf die Schalldämmung gibt es aber noch eine weitere wichtige Fragestellung: wie viel Schallleistung wird vom Gerät bei einem gewünschten oder notwendigen Luftdurchsatz in den Innenraum, z.B. ein Schlafzimmer, abgestrahlt. Im Rahmen eines Forschungsprojektes wurde in zwei verschiedenen Prüfständen die Schallleistung und die Schalldämmung eines dezentralen Lüftungsgerätes mit mehreren Leistungsstufen messtechnisch untersucht und der Einbau variiert. Aus den Messergebnissen sollen neue Ansätze zur schalltechnischen Optimierung des Lüftungsgerätes abgeleitet und, soweit konstruktiv umsetzbar, messtechnisch überprüft werden. Im Beitrag werden die bisherigen Ergebnisse vorgestellt und diskutiert.

Rummukainen, Olli S.

• Sensorimotor Coupling in Virtual Audio: Psychoacoustic Studies on the Minimum Audible Angle with 6 DoF Movement
  O.S. Rummukainen and E.A.P. Habets
[Abstract]

Virtual reality systems with 6-degrees-of-freedom tracking enable sensory information to be rendered in real time in response to the listener’s motor actions. The minimum audible angle (MAA) has been studied with a stationary listener and a stationary or a moving sound source. The studies at hand focus on a scenario where the angle is induced by listener self-translation in relation to a stationary sound source. First, the classic stationary listener minimum audible angle experiment is replicated using a headphone-based reproduction system. This experiment confirms that the reproduction system is able to produce a localization cue resolution comparable to loudspeaker reproduction. Next, the self-translation minimum audible angle (ST-MAA) is shown to be 3.3^∘ in the horizontal plane in front of the listener. Furthermore, in contrast to stationary listener MAA, the ST-MAA is shown to be unaffected by an additional visual cue.

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

 

Sarradj, Ennes

• Quantifizierung des Einflusses des Rauheitsspektrums auf das Beschleunigungsdichtespektrum der Schiene bei Zugüberfahrt
  I. Richter, K. Stampka and E. Sarradj
[Abstract]

Ein wesentlicher Anregungsmechanismus von Rollgeräuschen an Schienenfahrzeugen ist die Rauheit der Schienenoberfläche bzw. der Radlauffläche. Beim Überfahren kommt es im nichtlinearen Kontakt durch die Rauheiten zur Schwingungsanregung sowohl des Rades als auch der Schiene. Der Beitrag der Schiene zum Gesamtrollgeräusch wird dabei wesentlich durch die Stärke des Beschleunigungdichtespektrum (BDS) der Schiene bestimmt. In diesem Beitrag wird der Einfluss der Schienenrauheit auf das BDS der Schiene während einer Zugüberfahrt untersucht, um den Einfluss des nicht nichtlinearen Hertzschen Kontaktes aufzuzeigen. Es wird ein Modell von Nordborg im Zeitbereich für eine Parameterstudie verwendet. Diskutiert wird der Einfluss des Pegels des Rauheitsspektrums in Kombination mit der Zuggeschwindigkeit und der Radart auf das BDS der Schiene.

• Einfluss verschiedener Radquerschnitte auf Rollgeräusche bei Schienenfahrzeugen
  C. Klaus, K. Stampka and E. Sarradj
[Abstract]

Rollgeräusche stellen bei mittleren Geschwindigkeiten die dominante Geräuschquelle bei Schienenfahrzeugen dar. Während bei tiefen Frequenzen der Anteil der Schiene dominant am Rollgeräusch ist, wird bei höheren Frequenzen der Radanteil wichtiger. Auf Seite des Rades wird neben der Rauheit der Lauffläche den Radialmoden des Rades der größte Einfluss auf das Rollgeräusch zugeschrieben. Daher wird das Modalverhalten mehrerer Räder untersucht. Positive Effekte werden durch den Kontaktfiltereffekt, steifere Konstruktionen und eine symmetrische Masseverteilung um die Radmittelachse erwartet. Daraus resultieren fünf Radentwürfe mit systematischen Abwandlungen der Radquerschnitte. Zur Beurteilung der Querschnittsänderungen werden die Rezeptanzen der Räder mithilfe der Finite-Elemente-Methode bestimmt. Im Anschluss wird sowohl die Lage als auch die Ausprägung der Radialmoden der unterschiedlichen Räder miteinander verglichen und es werden mögliche Auswirkungen auf das Rollgeräusch diskutiert.

• Experimentelle Untersuchung von Bettungen zur Nachbildung eines unendlichen Biegebalkens
  L. Zimmermann, K. Stampka and E. Sarradj
[Abstract]

Um analytische Modelle von unendlichen Strukturen, beispielsweise Schienen, verifizieren zu können, ist es notwendig im Experiment auch das Verhalten der unendlichen Struktur nachzubilden. Daher muss die Bettung einer endlichen Struktur derart gestaltet werden, dass Körperschallwellen nicht vom Rand reflektiert werden um somit der Annahme des unendlichen Festkörpers zu entsprechen. Es werden verschiedene Möglichkeiten der Lagerung von endlichen Balken vorgestellt, die die Reflexion von Biegewellen an den Balkenenden verhindern sollen. Gegenübergestellt werden die Einflüsse von Änderungen der Querschnitte, Lagerung in Sand sowie die Ummantelung mit dämpfenden Stoffen. Die Ergebnisse der unterschiedlichen Bettungen werden untereinander und mit dem theoretischen Verhalten eines unendlichen Balkens verglichen. Dabei zeigt sich, dass eine Lagerung in Sand sehr gut geeignet ist. Aber auch Kombinationen von dämpfenden Materialien und Querschnittsänderungen können ein gutes Ergebnis erzielen. Außerdem werden die praktischen Aspekte der verschiedenen Lagerungen beschrieben.

• Bestimmung des winkelabhängigen Absorptiongsgrades mit einem Mikrofonarray-Verfahren
  A. Paszkiewicz, G. Herold and E. Sarradj
[Abstract]

Ein Mikrofonarray-Verfahren zur in-situ-Messung des winkelabhängigen Absorptiongrades wird vorgestellt. Das Verfahren bestimmt den Absorptionsgrad durch Ermittlung des einfallenden und reflektierenden Schallanteils auf Basis eines Array-Algorithmus. Dieser beruht auf dem Konzept des Beamformings. Zur präzisen Ermittlung des Einfallswinkels der Schallwelle wird zunächst ein Delay-and-Sum Beamformer verwendet. Das dargestellte Verfahren wird anhand einer Simulation des Schallfeldes über einem Absorber validiert. Das Schallfeld wird hierbei mit dem Spiegelschallquellenmodel generiert. Ebenfalls wird eine experimentelle Untersuchung zum Einfluss der Probengröße des Materials, der Mikrofonanzahl und -anordnung auf das Verfahren durchgeführt. Hierfür wird eine in-situ-Messung im Reflexionsarmen Raum durchgeführt. Die Ergebnisse der Untersuchung werden mit standardisierten Verfahren zur Absorptionsgradbestimmung verglichen.

• Lorentz Invariance and Lagrangian Formulations of Acoustics in Fluids
  D. Masovic and E. Sarradj
[Abstract]

Physical description of acoustics in fluids is commonly derived from the Newtonian equations of fluid dynamics and their simplifications. The alternative approach based on Lagrangian functions and variational principles has been used sporadically, even though it is central for most of the modern field theories, such as electromagnetism, gravity, and quantum field theory. These theories are typically formulated with Lorentz-invariant Lagrangians defined in the four-dimensional spacetime. In accordance with the increasing interest in the analogy between classical acoustics and relativistic theories, which has been established on the concept of acoustic spacetime, we inspect several Lagrangian formulations which can capture different acoustic phenomena in fluids. In particular, we show that essentially incompressible near acoustic field corresponds to adding mass to the massless gauge field associated with acoustics through the process of spontaneous symmetry breaking. Large but spatially confined mass violating the Lorentz invariance is used to represent rigid boundaries explicitly in the equation of motion, while the sources are modeled as Noether currents, which follow from the symmetries of Lagrangians describing the non-acoustical field of fluid particles. Although more abstract, the considered approach allows more straightforward introduction of main physical phenomena compared with the traditional approach starting with the conservation laws.

Saß, Bernd

• Luftschalldämmung opaker Bauteile (Paneele)
  B. Saß
[Abstract]

In der bauakustischen Planung von Gebäuden werden Angaben zur Luftschalldämmung von Bauteilen benötigt. Für die Bauteilgruppe von Paneelen (sogenannte opake Bauteile) in Vorhangfassaden lassen sich solche Angaben nur anhand von Messungen im Labor nachweisen. Eine Möglichkeit zur Planung und Nachweisführung über ein Tabellenverfahren für solche Bauteile existiert derzeit nicht.

In Ergänzung zu einen Forschungsprojekt mit dem Titel ”Erarbeitung eines Bauteilkataloges zur Ermittlung der Luftschalldämmung sowie Längsschalldämmung von Vorhangfassaden” wurde vom ift Rosenheim, Labor Bauakustik, ein Forschungsprojekt initiiert und durchgeführt, bei dem bestehende Messdaten von Paneelen unterschiedlicher Bauart analysiert wurden. Im Anschluss an diese Analyse wurden ergänzende Labormessungen durchgeführt, um Planungstabellen für opake Ausfachungen erstellen zu können. Ziel ist es auch hier, diese Tabellen in die Bauteilkataloge u.a. der DIN 4109 zu integrieren.

Der Beitrag berichtet über die Arbeiten zu diesem Projekt und stellt einen Vorschlag für einen Bauteilkatalog vor.

Sautter, Jonas

• DNN-based Speech Enhancement with Harmonics Regeneration
  P. Preißner, J. Sautter, F. Faubel, M. Buck and W. Minker
[Abstract]

In a hands-free telephony setting for automotive environments, driving noise distorts both the phase and amplitude of acquired speech signals. The aim of noise reduction approaches is to restore clean speech before sending it over the telephone channel. State-of-the-art approaches use DNN-based filters that estimate real or complex-valued filter coefficients in the frequency domain. While real-valued filters can only correct the spectral magnitude, complex-valued filters can also correct the phase. But the latter comes at a significantly higher computational cost.

In this work, we take an alternative approach that re-synthesizes the harmonic structure of speech by using DNN-based pitch trackers and voiced/unvoiced detectors. The re-synthesis concentrates on the frequency band between 0 and 1000Hz as the human hearing system is most sensitive to phase errors in this range. Higher frequency bands of the speech signal are obtained with a real-valued filter whose coefficients are estimated with a DNN.

The perceived speech quality of the processed speech is evaluated in subjective listening tests.

Schade, Stephen

• Einfluss der Schaufelzahlpaarung auf den Rotor-Stator-Interaktionslärm unter Berücksichtigung einer Lärmbewertungsmethode
  S. Schade, R. Jaron and S. Guérin
[Abstract]

Die Arbeit ist motiviert durch die Forschung an leisen, ummantelten Fanstufen für hybrid-elektrisch betriebene Kleinflugzeuge, bei denen der Fanlärm die dominante Lärmquelle darstellt. Im Rahmen einer ”design-to-noise” Auslegung einer Fanstufe werden in der akustischen Vorentwicklung Parameterstudien, unter anderem zum Einfluss der Schaufelzahlpaarung auf die Schallleistungspegel des tonalen Interaktionslärms, durchgeführt. Ziel der Studien ist das Identifizieren akustisch günstiger Bereiche im Designraum. Lärmarme Schaufelzahlpaarungen sollen ermittelt werden. Der tonale Interaktionslärm wird mit einem Verfahren berechnet, bei dem die Geometrie und Strömung, basierend auf einem Mittelschnittansatz, semi-analytisch modelliert und die Akustik rein analytisch berechnet wird. Bisher werden zur Bewertung die Schallleistungspegel innerhalb des Strömungskanals herangezogen. Das langfristige Ziel ist, die für die Zertifizierung relevante Vorhersage des Lärmteppichs am Boden zu ermöglichen. In einem ersten Schritt werden die atmosphärische Dämpfung und eine für die Zertifizierung übliche Lärmbewertungsmethode berücksichtigt. Beides hat eine frequenzabhängige Gewichtung der Pegel zur Folge. Diese Art der Bewertung ist insbesondere relevant für die Auswahl akustisch günstiger Schaufelzahlpaarungen, da eine Variation der Anzahl der Rotorschaufeln die Blattfolgefrequenz des Rotors verschiebt. Dadurch könnte der Bereich der geringsten Schallemission zu anderen Schaufelzahlpaarungen verlagert werden.

Schady, Arthur

• Zur Detektierbarkeit der Geräusche einer Windenergieanlage unter verschiedenen meteorologischen Bedingungen
  A. Schady and K. Elsen
[Abstract]

Die Messung der Lärmemission von Windenergieanlagen ist geregelt nach DIN EN 61400-11. Die Überwachung der Lärmimmission ist dennoch schwierig, da der lokale Lärmpegel von einer Vielzahl von Einflüssen bestimmt wird. Zum einen ist das der sehr variable Emissionspegel, abhängig von den Anströmbedingungen und von der Drehzahl der Anlage. Zum anderen ist eine konkrete Zuordnung der Geräusche zu der Quelle schwierig, weil der Immissionspegel, oft auf dem Level der Fremdgeräusche ist. Zur Verbesserung des Verständnisses der Schallübertragung unter verschiedenen meteorologischen Bedingungen ist eine solche Zuordnung der Quellgeräusche jedoch essentiell. Ziel dieses Vortrages ist es darzustellen, mit welchen Mitteln genügend hoch aufgelöste (zeitlich und spektral) Langzeitmessdaten ausgewertet werden können, um Informationen zu Lärmemission, Drehzahl, Hintergrundgeräuschen, Amplitudenmodulation und der lokalen Lärmbelastung durch eine WEA zu erlangen. Dazu werden Daten genutzt, die über einen Zeitraum von 40 Tagen mit einer Auflösung von 10Hz gespeichert wurden und an fünf Standorten in unterschiedlichem Abstand von der WEA in komplexem Gelände bei gleichzeitiger sehr genauer Dokumentation der Strömungsbedingungen und Meteorologie. Durch die Langzeitmessungen werden verschiedene meteorologische Bedingungen gegenübergestellt und die Einflüsse des Wetters auf die Detektierbarkeit der WEA-Geräusche dargestellt. Diese Untersuchungen ermöglichen Aussagen über die nötigen Analysezeiträume, zur Berücksichtigung meteorologischer Informationen und zu Lärmmetriken in der Lärmüberwachung.

• Schallausbreitung einer Windenergieanlage im komplexen Gelände unter Berücksichtigung verschiedener meteorologischer Bedingungen
  K. Elsen and A. Schady
[Abstract]

Im Rahmen der Energiewende leistet Windenergie als regenerativer Energieträger einen wichtigen Beitrag. Dem gegenüber stehen die teils schlechte Akzeptanz aufgrund von Lärmbelastung sowie die Verknappung guter Standorte. Die Installation von Windenergieanlagen im komplexen Gelände wird daher immer wichtiger und damit auch das Wissen um Effizienz und Lärmbelastung der Anlagen in diesem Gelände. Im Rahmen des NEWA Projektes werden Einflüsse der atmosphärischen Bedingungen, der Umgebung und des Bodens auf die Schallausbreitung untersucht. Die physikalischen Prozesse, die hierbei eine Rolle spielen (z.B. Absorption, Reflexion, Refraktion), sind komplex, frequenzabhängig und treten in Kombination auf. Der Einfluss der wechselnden atmosphärischen Bedingungen bewirkt Änderungen der Pegeldämpfung im Ausbreitungsweg, die bei Entfernungen größer 500m bis zu 15 dB oder mehr betragen können. Durch Langzeitmessungen in topografisch gegliedertem Gelände werden die Messungen und verschiedene meteorologische Bedingungen gegenübergestellt. Dabei spielt die Meteorologie auch in der Schallentstehung eine große Rolle. Dies wurde im Messaufbau berücksichtig.

Im Rahmen des Vortrages soll dargestellt werden, wie der Einfluss verschiedener meteorologischer Bedingungen in Kombination mit komplexem Gelände auf die Schallausbreitung analysiert und damit besonders extreme Situationen identifiziert werden können. Mit Hilfe hochaufgelöster Daten kann darüber hinaus der Einfluss der verschiedenen meteorologischen Parameter quantifiziert werden.

Schädler, Marc René

• Speech intelligibility and loudness perception with the trueLOUDNESS fitting rule
  F. Kramer, M.R. Schädler, V. Hohmann, D. Oetting and A. Warzybok
[Abstract]

Bei der Anpassung von Hörgeräten werden üblicherweise monaurale Reintonhörschwellen zur Bestimmung der Verstärkungswerte betrachtet. Diese schwellenbasierten Verfahren haben sich hinsichtlich der Verbesserung des Sprachverstehens bewährt, jedoch ist eine unzureichende Lautheitswahrnehmung im Alltag eine der häufigsten Gründe des Nichttragens von Hörgeräten. Diese Problematik wird bei dem trueLOUDNESS-Anpassverfahren (Oetting et al., 2018) berücksichtigt, indem die Verstärkung aufgrund der binaural breitbandigen Lautheitswahrnehmung bestimmt wird. Diese Studie untersucht das versorgte Sprachverstehen und die Lautheitswahrnehmung von erfahrenen Hörgeräteträgern in realistischen Szenen mit trueLOUDNESS im Vergleich zur schwellenbasierten Anpassformel NAL-NL2. Sprachverständlichkeitsschwellen wurden mit dem Oldenburger Satztest in reflexionsfreien und realistischen Testbedingungen ermittelt. Die reflexionsfreien Testbedingungen umfassen ein stationäres und fluktuierendes Störgeräusch (ICRA5-250) bei 45 dB SPL und 70 dB SPL. Die realistischen Testbedingungen wurden mit der Toolbox for Acoustic Scene Creation and Rendering (TASCAR, Grimm et al., 2019) realisiert und umfassen eine ”Natur”-Szene bei ca. 50 dB SPL und eine Cafeteria-Umgebung bei ca. 75 dB SPL. Zusätzlich wurden Lautheitsmessungen mit Alltagsgeräuschen und Teilen der realistischen Szenen durchgeführt. Für die 13 schwerhörende Probanden ergeben sich für trueLOUDNESS signifikant niedrigere (bessere) Sprachverständlichkeitsschwellen im stationären Störgeräusch bei 45 dB SPL (p<0,05). Die Ergebnisse der Lautheitsmessungen zeigen eine Wiederherstellung von normaler Lautheitswahrnehmung mit trueLOUDNESS, jedoch nicht mit NAL-NL2.

• In-situ Amplitude-Phase Measurements with a Mobile Hearing Aid Prototype for the Mitigation of Comb Filter Effects by Manipulation of the Gain Table
  S. Jacobsen, M. Buhl and M.R. Schädler
[Abstract]

The superposition of direct and processed sound with a hearing aid can lead to comb filtering. Especially for tonal non-speech sources like, e.g., music, the spectral perception can be altered. Depending on the time delay and level differences of direct and processed sound, certain frequencies may be amplified by up to 6 dB or alternatively cancel out completely, which may also be different for individual listeners.

An in-situ psychoacoustic measurement was developed to assess the individual amplitude-phase relation at the eardrum of a listener. The method was implemented in a mobile hearing aid prototype and evaluated with ten listeners with normal hearing. The task consisted in finding the amplitude-phase combination which results in the cancellation of the direct sound.

Unexpectedly, the measured values showed high conformity across listeners, which indicates that a universal mitigation scheme might be feasible. Based on this data, a manipulation of the gain table of the hearing aid prototype was proposed to mitigate the effect of the comb filter.

The mitigation approach could improve music perception for listeners or musicians with mildly impaired hearing. By aiming to preserve the natural sound, e.g., of musical instruments, it might also find application in a so-called ”smart hearing protection”.

• Simulating Spatial Speech Recognition Performance with an Automatic-Speech-Recognition-based Model
  M.R. Schädler, P. Kranzusch, C. Hauth and A. Warzybok
[Abstract]

The individual speech recognition performance of listeners with aided impaired hearing could recently be predicted with high accuracy in monaural noisy listening conditions. Those predictions were based on simulations of speech recognition experiments with a modified automatic speech recognition system, where the loss of information due to the hearing impairment was implemented in the feature extraction stage. In realistic listening conditions, however, the signals are presented binaurally and encode spatial information. For predictions of benefits due to using a hearing device in realistic listening conditions an extension of the speech recognition system to exploit advantages of binaural listening is required. Two extensions of the model are considered: 1) The concatenation of the separable Gabor filter bank feature vectors from the left and the right signal channel, and 2) the additional concatenation of the difference of the feature vectors. The two model variants are used to simulate the binaural masking level difference (BMLD) and speech recognition thresholds. Only the second variant shows a binaural speech recognition performance improvement beyond better ear listening. This model was found to simulate human recognition performance in anechoic and realistic room acoustics. Further, the same model could also predict the psychoacustic BMLD data.

Schäfer, Ingo

• Zielmaßverminderung eines skalierten Stahlkörpers mit Innenstruktur
  A. Stoltenberg and I. Schäfer
[Abstract]

Das Zielmaß eines skalierter zylindrischen Stahlkörpers mit dünner Aussenhaut und massiver Innenstruktur wurde in der Vergangenheit experimentell bestimmt und mit den Ergebnissen verschiedener numerischer Rechenmodelle verglichen. Hierbei treten unter bestimmten Aspektwinkeln besondere Effekte auf.

Nach Aufbringen eines Absorbermaterials mit bekannten akustischen Eigenschaften in verschiedenen Schichtdicken wird jeweils das Zielmaß und seine Verringerung abhängig vom Aspektwinkel untersucht. Wiederum werden die experimentell erlangten Ergebnisse mit denen der numerischen Zielmaßmodellierung verglichen.

• Verfahren zur Ermittlung abstrahlungsrelevanter Eigenmoden bei der Berücksichtigung von FEM-Schalenelementen
  R. Burgschweiger, I. Schäfer and M. Ochmann
[Abstract]

Ein selbstentwickelter, auf der BEM-basierender, Code zur Ermittlung des rückgestreuten Schalldruckpegels im Fernfeld wurde dahingehend erweitert, dass zusätzlich gekoppelte FEM-Schalenelemente und damit elastische Materialeigenschaften berücksichtigt werden können. Hierfür wird ein zusätzliches FEM-Gleichungssystem aufgebaut und über entsprechende Transformationsmatrizen unmittelbar in das der BEM eingebunden. Eine gängige Variante für den FEM-Anteil besteht in der Verwendung eines auf Eigenwertberechnungen basierenden Lösers, welcher für eine vorgegebene Frequenzobergrenze die entsprechenden Eigenfrequenzen und -vektoren des ungekoppelten FEM-Gleichungssystems zurückliefert. Allerdings zeigt sich, dass nur ein Teil der Moden abstrahlungsfähig und damit relevant ist. Ein Algorithmus ermittelt unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Reduktionsfaktors durch eine schnelle Postprocessing-Routine diese abstrahlungsfähigen Moden und verkleinert das Eigenwert-Gleichungssystem entsprechend. Damit verkürzt sich zum einen die Lösungszeit für das Gesamtsystem, zum anderen wird zusätzlich untersucht, ob sich die Kondition des Gleichungssystems durch das Entfernen der nicht relevanten Moden bei der Verwendung von iterativen Lösungsverfahren verbessert und sich damit die Iterationsanzahl verringert. Dieser Beitrag geht auf den verwendeten Reduktionsalgorithmus ein und stellt die erzielten Resultate an entsprechenden Teststrukturen in Abhängigkeit vom verwendeten ”Reduktionsfaktor” vor.

Schäfer, Magnus

• Neural Networks for Localizing Sound Sources
  M. Schäfer and L. Stich
[Abstract]

There are several approaches for acoustically localizing sound sources. Typically, they can be classified depending on the choice of microphone setup: Arrays with multiple microphones and the corresponding beamforming algorithms are often utilized in communication devices (e.g. conference phones or smart speakers) or for technical investigations. Artificial heads in conjunction with binaural hearing models usually aim at modeling the capabilities of human listeners.

This contribution utilizes an eight-channel microphone array that is mounted on an artificial head and spatially samples the direct vicinity of both ears. This arrangement allows for a localization approach that closely resembles the experience of a human listener while simultaneously avoiding the limitations of an artificial head (e.g., with respect to front-back confusions).

The microphone signals are converted to the frequency domain by a short-time Fourier transform and the phase information is used by a convolutional neural network to perform the localization task. The structure of the neural network was adapted to the geometrical setup of the microphone array. A performance assessment of the localization system is presented that is based on real audio recordings and a comparison with two conventional beamforming algorithms is shown.

Schäfer, Philipp

• Binaural Receiver Models for Wave-based Simulations in the Low Frequency Range
  P. Schäfer, H. Braren, J. Fels and M. Vorländer
[Abstract]

Today’s wave-based acoustic simulation tools allow to simulate the lower frequency range of complex acoustic scenes, e.g. in small rooms such as car cabins. During their design process, it is of great interest to auralize these rooms. In order to get a spatial impression, binaural receivers can be included in the simulations.

A straightforward approach is to include the geometry of an artificial head. Meshing such a model including fine structures like the pinna leads to a high number of nodes which results in high computational effort. If only considering low frequencies, however, the wavelength is generally larger than those details so that their influence on the sound field can be neglected. This suggests that omitting these details has no significant influence on the performance of the model, while reducing the computational complexity.

Thus, in the course of this work, multiple simplified models for binaural receivers are derived from an artificial head using basic mathematical bodies, e.g. ellipsoids. Then, the head-related transfer functions (HRTFs) of these models are simulated using the boundary element method (BEM) and are compared to the HRTF of the original model in order to investigate their frequency-dependent performance.

Schäfers, Martin

• Einfluss der Einbausituation von Fenstern auf die Schalldämmung
  M. Schäfers, S. Traub, M. Schneider and B. Zeitler
[Abstract]

Beim Schallschutz gegenüber Außenlärm spielt neben der Schalldämmung der Außenwandkonstruktion und der Fenster bei bestimmten Einbausituationen auch das Fugenschalldämm-Maß zwischen Außenwand und Fenster eine Rolle. Die neue Schallschutznorm DIN 4109 fordert für entsprechende Anschlussdetails einen rechnerischen Nachweis, bei dem das Fugenschalldämm-Maß explizit mit einfließt. Dieser Nachweis ist für einige marktübliche Außenwandkonstruktionen im Mauerwerksbau bisher nicht möglich, da keine Eingangswerte für die Fugenschalldämm-Maße vorhanden sind. An dieser Stelle setzt die an der Hochschule für Technik Stuttgart betreute Bachelorarbeit von Frau Stefanie Traub an. Mit Hilfe von Schallmessungen im Türen- und Fensterprüfstand der HfT sowie anhand von rechnerischen Untersuchungen wird der Einfluss der Anschlusssituation von Fenstern in typischen ein- und zweischaligen Kalksandstein-Außenwandkonstruktionen ermittelt und die entsprechenden Eingangswerte für den rechnerischen Nachweis bestimmt. Die Betrachtungen zeigen darüber hinaus, dass der Einfluss des Fugenschalldämm-Maßes erst ab einer gewissen Höhe der Schalldämmung des Fensters zu berücksichtigen ist und dass die in DIN 4109 vorgenommene pauschale Unterteilung in kritische und nicht kritische Einbausituationen nicht gerechtfertigt erscheint. Es wird ein überblick über die durchgeführten Untersuchungen gegeben und die wesentlichen Ergebnisse werden vorgestellt.

• Erhöhung des E-Moduls und damit der Schalldämmung von KS-Mauerwerk durch Optimierung von Zuschlagsstoffen und des Herstellungsprozesses
  M. Schneider, B. Zeitler, M. Schäfers, W. Eden and W. Grethe
[Abstract]

Die Schalldämmung von Mauerwerk wird in aller Regel aus der flächenbezogenen Masse des Bauteils berechnet. Allerdings zeigen sich aufgrund des Steinmaterials auch Unterschiede in der Schalldämmung bei gleicher flächenbezogener Masse. So sind in DIN 4109-32 für unterschiedliche Materialien (Kalksandstein, Leichtbeton, Porenbeton) unterschiedliche Massekurven festgelegt. Hintergrund hierfür ist die Abhängigkeit des Schalldämm-Maßes von der Biegesteifigkeit des Bauteils, die wiederum auch von der Materialeigenschaft E-Modul beeinflusst wird. In einem von der Forschungsvereinigung Kalk-Sand e. V. initiierten Forschungsvorhaben wird daran gearbeitet, durch die Wahl entsprechender Zuschlagsstoffe und deren Korngrößenverteilung sowie die Optimierung der Herstellparameter bei gleichbleibender Rohdichte einen möglichst hohen E-Modul des Steinmaterials zu erzielen. Im ersten Teil des Forschungsvorhabens wurden im Labor Proben hergestellt, an denen der E-Modul mittels akustischer Prüfung ermittelt wurde. Mit den daraus gewonnenen Erkenntnissen wurden dann in einem zweiten Schritt in verschiedenen Kalksandsteinwerken optimierte Steine hergestellt, deren Schalldämm-Maß im Wandprüfstand ermittelt wurde. Über die Durchführung und erste Ergebnisse dieser Untersuchungen wird berichtet.

Schaffert, Michael

• Rauigkeitswahrnehmung wird durch spektrale Prominenz beeinflusst
  M. Schaffert, A. Oetjen and S. Van De Par
[Abstract]

Die Ausgeprägtheit der Rauigkeit von Produktgeräuschen hat einen starken Einfluss auf die Geräuschqualität. Rauigkeit als psychoakustische Größe wurde bisher vorwiegend anhand von synthetischen Signalen untersucht, die über das komplette vorhandene Frequenzband moduliert waren. Vorherige Versuchsergebnisse haben jedoch gezeigt, dass die anhand dieser Erkenntnisse vorhergesagten Rauigkeiten von den tatsächlich wahrgenommenen bei bestimmten Signalen abweichen. Diese Art von Signalen ist nur in einem bestimmten Frequenzband moduliert, dessen Leistungsdichte im Vergleich zum restlichen Spektrum angehoben ist. Dieses Phänomen wurde als ”spektrale Prominenz” bezeichnet. Zur Untersuchung wurde rosa Rauschen nur in bestimmten Frequenzbereichen moduliert, deren spektrale Leistungsdichte variiert wurde. Diese Stimuli wurden von Probanden mit einem rosa Rauschen mit variierender Modulationstiefe mit Hilfe einer adaptiven Versuchsprozedur verglichen und auf gleiche Rauigkeit eingestellt. Die Ergebnisse dieser Studie bestätigten den von der Norm abweichenden Zusammenhang zwischen wahrgenommener Rauigkeit und Pegel des modulierten Signales. In der vorgestellten Studie wurde ein anderes Testverfahren verwendet, sowie deutlich erweiterte Parametervariationen untersucht, um einen systematischen Einblick in die Funktionsweise der hinterliegenden Mechanismen zu erlangen. Sämtliche Stimuli wurden mit dem definierten 1-asper Referenzgeräusch verglichen, um eine direkte Einteilung in asper vornehmen zu können. In diesem Vortrag werden die neuen Ergebnisse mit dem vorherigen Experiment, sowie den theoretischen Definitionen, verglichen.

Schanda, Ulrich

• Vorschlag für eine neue Messmethode zur Bestimmung von Abwassergeräuschen am Prüfstand
  J. Weinzierl, F. Schöpfer, A. Mayr and U. Schanda
[Abstract]

Die DIN EN 14366:2005-02 beschreibt derzeit das Verfahren zur Messung der Geräusche von Abwasserinstallationen im Prüfstand. Der hierfür beschriebene Laborprüfstand besteht aus zwei Räumen, einem Senderaum zur Bestimmung des Luftschallanteils und einem Empfangsraum zur Bestimmung des Körperschallanteils. Das Abwasserrohr ist an der Trennwand zwischen den beiden Räumen senderaumseitig montiert. In diesem Beitrag wird die Anwendung einer neuen Messmethode untersucht, um die relevanten Größen direkt zu bestimmen. Das zu untersuchende Abwasserrohr wird hierfür an eine vertikale Empfangsplatte nach DIN EN 15657:2017-10 montiert. Somit kann der Körperschallanteil als Körperschallleistung mit dem sogenannten Empfangsplattenverfahren bestimmt werden. Diese Größe kann direkt als Eingangsgröße zur Prognose nach EN 12354 verwendet werden. Der Luftschallanteil wird ebenfalls als leistungsbasierte Größe mit dem Schallintensitätsmessverfahren bestimmt. Das vorgeschlagene Verfahren benötigt deshalb weder einen Sende- noch einen Empfangsraum. In diesem Beitrag werden messtechnische Untersuchungen zur Anwendung der vorgeschlagenen Methode vorgestellt. Dabei werden Zusammenhänge und ggf. Abweichungen zum bestehenden Messverfahren aufgezeigt und diskutiert.

• Prognoseverfahren zum Schall- und Schwingungsschutz für BIM-basierte Gebäudeplanung
  C. Châteauvieux-Hellwig, E. Geladze, A. Mayr, U. Schanda and F. Schöpfer
[Abstract]

Die Nachhaltigkeit der Holzbauweise ermutigt immer mehr Architekten und Planer diese Bauweise zu wählen. Im Gegensatz zur Mauerwerks- und Betonbauweise fehlen im Holzbau Software-Werkzeuge zum Nachweis des Schallschutzes und der Gebrauchstauglichkeit bezüglich Schwingungen. Der innovative Ansatz von Building Infromation Modelling (BIM) eröffnet die Möglichkeit, modellbasierte Berechnungsergebnisse für eine vollständige Schallschutzprognose sowie für die Einhaltung der Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit über BIM-kompatible Schnittstellen unmittelbar bereits in den Planungsprozess einfließen zu lassen. Vor diesem Hintergrund wurde an der Technischen Hochschule Rosenheim im Labor für Schallmesstechnik LaSM der Forschungsschwerpunkt ”Prognoseverfahren zum Schall- und Schwingungsschutz für BIM-basierte Gebäudeplanung” initiiert. Dieser beschäftigt sich mit der Einbindung der zu entwickelnden Prognose Werkzeuge in einen mit BIM gestützten Planungsprozess für den Holzbau. Dabei sollen die neu gewonnen Erkenntnisse der letzten Forschungsjahre bezüglich der Berechnungsmodelle, sowie erarbeitete schall- und schwingungstechnische Daten zu Bauteilen und Bauteilverbindungen eingesetzt werden. Die Bedeutung von BIM für den Holzbau hängt von der Formulierung der Datenschnittstellen ab. Ziel des Projekts ist die Entwicklung von Konzepten und Methoden zur Verbesserung des Planungsprozesses im Schall- und Schwingungsschutz im Holzbau.

• Tieffrequenter Trittschall - Stand der Wissenschaft und Technik
  B. Zeitler, M. Schneider, U. Schanda and C. Höller
[Abstract]

Der Schutz vor tieffrequentem Trittschall ist schon seit langem ein Thema in Fachkreisen, gewinnt in letzter Zeit aber immer mehr an Bedeutung, auch auf Grund häufigerer Beschwerden von Bewohnern. Aktuell wird in vielen Ländern, im Leicht- und Massivbau, nach Lösungen zur Reduzierung dieser Belästigung gesucht.

Dazu gehört die Bestimmung geeigneter Kenngrößen und Messmethoden, die auch mit der subjektiven Wahrnehmung korrelieren. Sowohl Simulations- und Auralisierungsmethoden als auch die Verbesserung von Messmethoden und Anregungsquellen, die sich in den verschiedenen Ländern stark unterscheiden, wurden untersucht. Die Ergebnisse all dieser Untersuchungen sind für Normungsarbeiten und zur Festlegung geeigneter nationaler Anforderungsgrößen sehr bedeutsam.

Dieser Beitrag liefert eine Übersicht der durchgeführten Untersuchungen zur Messung und Beurteilung von tieffrequentem Trittschall.

Scharloth, Joachim

• Faszination sprechende Maschinen: Technologischer Wandel der Sprachsynthese über zwei Jahrhunderte
  L. Engeln, R. Groh, F. Gabriel, P. Birkholz, R. Jäckel, R. Hoffmann, J. Felten, R. Bergmann, J. Scharloth, L. Lüneburg, J. Krzywinski, J. Neumann and P. Plaßmeyer
[Abstract]

Über die historische akustisch-phonetische Sammlung (HAPS) der TU Dresden ist auf den historischen Sitzungen der DAGA regelmäßig berichtet worden. Im Jahre 2019 konnte ihr 20. Gründungsjubiläum begangen werden. Nach einer Generalsanierung des Gebäudes wird sie in einer weitgehend neu gestalteten Ausstellung präsentiert. Im gleichen Jahr konnte das BMBF-Projekt mit dem in der Überschrift angegebenen Thema (Kurztitel ”Sprechmaschine”) abgeschlossen werden, über das in diesem Beitrag berichtet wird. In einem Verbund aus sechs Einrichtungen der TU Dresden und dem Mathematisch-Physikalischen Salon der Staatlichen Kunstsammlungen Dresden wurde nicht nur an der weiteren Erschließung der Sammlung gearbeitet, sondern es wurde anhand des konkreten Beispiels der Frage nachgegangen, auf welche Weise historische Universitätssammlungen Beiträge für die aktuelle Forschung und Lehre leisten können. Dabei wurde neben einer multi-kontextuellen virtuellen Ausstellung zur Entwicklung der Sprachsynthese im Verlauf von mehr als zwei Jahrhunderten auch ein moderner artikulatorischer Sprechapparat als Forschungsplattform erforscht und entwickelt.

Scheck, Jochen

• Trittschalldämmung von thermisch getrennten Balkonplatten
  L. Heidemann, J. Scheck and B. Zeitler
[Abstract]

Für die thermische Trennung von Balkonen und Laubengängen sind tragende Isolationselemente Stand der Technik. Die schalltechnischen Eigenschaften dieser Elemente erfahren zunehmend an Bedeutung, um steigende Erwartungen an die Trittschalldämmung zu erfüllen. Die Dämmwirkung von diversen Entkopplungselementen wurde an realitätsnahen Aufbauten im Labor untersucht und der Einfluss konstruktiver Parameter auf die Trittschalldämmung beurteilt.

Scheinhardt, Michael

• Untersuchungen zur Schallpegelreduktion des Reifen-Fahrbahngeräuschs durch absorbierende KFZ-Unterbodenverkleidungen mittels Transferpfadanalyse
  K. Pfaffelhuber and M. Scheinhardt
[Abstract]

Seit der Einführung der ECE-Norm für Geräuschemission R51.03 spielt der Anteil des Reifen-Fahrbahngeräuschs eine grosse Rolle für den zu ermittelnden Gesamtpegel bei der Vorbeifahrtprüfung. Mit der Verschärfung der Grenzwerte in den nächsten Jahren sind insbesondere bei Fahrzeugen mit grossen Reifen technische Lösungen zur weiteren Pegelreduktion nötig. Schallabsorbierende Unterbodenverkleidungen können hierbei einen massgeblichen Beitrag leisten.

An einem Pkw der Mittelklasse wurden Transferpfadanalysen zwischen Reifen-Fahrbahn Kontaktflächen und Vorbeifahrtmikrofon durchgeführt. Hierbei wurden die Winkel zwischen Fahrzeug und Mikrofon variiert um verschiedene Fahrzeugpositionen während der Vorbeifahrt zu simulieren. Die Ergebnisse bei unterschiedlich absorbierenden Unterbodenverkleidungen und unterschiedlicher Verkleidungsanordnung werden präsentiert.

Scheunemann, Stefan

• Approaching Higher Frequencies - Quantitative Evaluation of Air- Coupled UT Transducers
  M. Kiel, R. Steinhausen, S. Scheunemann and K.-V. Jenderka
[Abstract]

In air-coupled ultrasonic testing the signal quality depends strongly on the performance of the transducers but their characterisation is still a challenge. There are strong limitations of the measurement equipment. Not only microphones but also well-defined sound sources in the necessary frequency range above 100 kHz are not yet available. Additionally, absolute values of the sound pressure are hardly evaluable with electromechanical transducers. In this paper the application of optical methods for the characterisation of air-borne ultrasound transmitters is discussed. Results of sound field measurements using an optical microphone (Xarion) and a scanning laser vibrometer (Polytec) are presented. Both methods base on the relation between air density and the corresponding light velocity. Therefore, an optical detection of air-pressure variations and the visualisation of the sound wave is possible. Although the spatial resolution of the optical microphone is in the millimetre range it requires additional mechanical scan equipment. In contrast, the vibrometer provides internal scanning. Thus, less mechanical components are required but the signal is proportional to the integrated pressure over the actual measurement axis. However, the results can be compared to each other by recalculation the data. The adaption for the qualitative and quantitative characterisation of ultrasound transmitters is discussed.

Schievelbusch, Uwe

• Nutzung des akustischen Fenster- und Deckenprüfstands zur Entwicklung und Auslegung von Dämmungs- und Dämpfungsbauteilen bei Volkswagen
  S. Korte and U. Schievelbusch
[Abstract]

Volkswagen in Wolfsburg betreibt seit 2003 einen akustischen Fenster- und Deckenprüfstand. In der Wandöffnung ist üblicherweise ein Vorderwagen verbaut, in der Bodenöffnung eine Fahrzeugbodengruppe oder eine ebene Platte zur Materialbewertung. Zusätzlich gibt es noch eine kleine Wandöffnung zur Messung an Einzelkomponenten, beispielsweise Tüllen.

Die Messungen erfolgen mit einer an einem sechsachsigen Industrieroboter montierten Schall-Intensitätssonde, die Prüfobjekte (z.B. die innenraumseitige Stirnwanddämmung eines Vorderwagens) werden konturgenau mit einem definierten Abstand vermessen.

Der Prüfstand wird für Systemvergleiche von Dämmungsbauteilen, für Schwachstellenanalysen, zur Überprüfung von akustischen Vorgaben sowie zur Validierung von Simulationsrechnungen eingesetzt.

Mit den Untersuchungen können beispielsweise systemische Änderungen an Baugruppen bewertet werden: Über den Vergleich der Schalldämmmaße eines Dämmbauteils mit Durchbrüchen im Serienzustand und mit maximal verschlossenen Durchbrüchen wird festgestellt, was pegelbestimmend für den Fahrzeuginnenraum ist, um Optimierungen durchzuführen.

Viele der Untersuchungen im Prüfstand tragen zu einer erheblichen Reduzierung von Fahrzeugmessungen bei. Wichtige Erkenntnisse liefern auch Messungen an Bauzustände, die im Fahrbetrieb nicht realisierbar sind. Messungen an Komponenten sind in einer frühen Entwicklungsphase möglich, in der noch keine Fahrzeuge zur Verfügung stehen.

Der Fenster- und Deckenprüfstand hat sich zu einem unverzichtbaren Standardwerkzeug in der Akustikentwicklung bei Volkswagen entwickelt, die Untersuchungsergebnisse fließen kontinuierlich in zukünftige Fahrzeugprojekte ein.

Schiller, Julian

• Lokale Dämpfung breitbandigen Lärms mittels adaptiver Mehrkanal-Steuerung
  J. Schiller, C. Pape and E. Reithmeier
[Abstract]

Die dämpfende Wirkung aktiver akustischer Systeme zur Reduktion störenden Lärms ist räumlich auf sogenannte Ruhezonen begrenzt, die sich lokal an den ortsfesten Fehlermikrofonen ausbilden. Um derartige Systeme am Menschen einsetzen zu können und eine wahrnehmbare Lärmreduktion zu gewährleisten, sind die Ruhezonen z.B. mittels virtueller Sensorik von den Fehlermikrofonen zu den Ohren zu verschieben. Im Rahmen dieses Beitrags wurde eine adaptive Mehrkanal-Steuerung auf Basis des konventionellen FxLMS-Algorithmus implementiert und durch die Remote-Microphone-Technique erweitert. Mittels des entwickelten Systems konnte an einem entsprechenden Prüfstand bei Lärm mit einer Bandbreite von bis zu 1 kHz eine 0,7 m breite Ruhezone um einen platzierten Kunstkopf erzeugt werden. Messungen in den künstlichen Gehörgängen zeigten, dass auch bei Kopfdrehungen ohne Anpassung der Steuerungsparameter stets Dämpfungen von bis zu 9 dBV gewährleistet werden konnten.

Schirmer, Hartmut

• Neuartige variable Akustikelemente für musikalische Probenräume
  T. Behrens, B. Knöfel and H. Schirmer
[Abstract]

Bei musikalisch genutzten Räumen, insbesondere Probenräumen, ist der Wunsch der Nutzer bekannt, die raumakustischen Gegebenheiten variabel gestalten zu können. Dabei geht es, wie auch eine Befragung von Musikern zeigt, z.B. um frequenzspezifische Anpassungen der Nachhallzeiten oder auch akustische Auflösung bestimmter Reflexionsflächen. Am Markt vorhandene Lösungen sind dabei technisch, akustisch wie auch gestalterisch nicht immer praktikabel. Daher sind insbesondere bezüglich des mechanischen Aufbaus neuartige variable Akustikelemente in Entwicklung. Erste kleinformatige Funktionsmuster der Entwicklung wurden im Impedanzrohr und in der Hallkabine bezüglich ihres Absorptionsverhaltens vermessen. Die Ergebnisse flossen in die Erstellung raumakustischer Konzepte zur Implementierung in zuvor akustisch vermessenen realen musikalischen Probenräumen ein und können mittels speziell aufgebautem Ambisonic-”AcousticLab” auralisiert werden. Der Vortrag greift die Thematik der neuartigen variablen Akustikelemente auf und fasst die aktuellen Entwicklungsergebnisse zusammen.

Schlieper, Roman

• On the Design of a MEMS Microphone Array for a Mobile Beamforming Application
  A. Poets, R. Schlieper, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

Considering the extensive use of smartphones and their outstanding camera capabilities these days, it’s desirable to record a high-quality audio signal in tandem with capturing video, e.g. at a rock concert. For a rather immersive sound experience when playing back smartphone-recorded material it’s mandatory to preserve the acoustic environment’s spatial properties. On that note, a design of a miniature microphone array to be rear-mounted on a smartphone is proposed. In the course of this work, we’ll focus on the development of a proper microphone arrangement that meets application-specific requirements. Therefore, several geometries are evaluated in terms of directivity index, half-power beam width and side lobe attenuation using a simulation-driven approach. Once a suitable geometry has been found, the actual sensor placement is determined by thinning the array using a genetic algorithm. Then, a prototype of the design is implemented utilizing digital MEMS microphones. Finally, a spatial filter (beamformer) is applied to the raw sensor data in order to allow the capture of multi-channel audio and the suppression of interfering background noise.

Schlittmeier, Sabine

• Erinnerungsleistung für Landmarks in virtuellen Labyrinthen: Stört ein Hintergrundsprecher mehr, wenn seine räumliche Position variiert?
  S. Schlittmeier and E. Fintor
[Abstract]

Ob ein bestimmter Hintergrundschall kognitive Leistungen stört, hängt davon ab, ob Schallverarbeitung und Aufgabenbearbeitung auf denselben kognitiven Prozessen oder Funktionen fußen. Dieses so genannte Interference-by-Process Principle (z.B. Marsh et al., 2009) wird zwar grundsätzlich nicht in Frage gestellt, ist aber noch nicht vollständig empirisch getestet. In den letzten Jahren konzentrierte sich die Forschung zu kognitiven Lärmeffekten auf die Störwirkung von Hintergrundsprache auf verbale Aufgaben (z.B. verbales Kurzzeitgedächtnis, Lesen, Schreiben), sowie auf die Rolle von Sprachverständlichkeit, Semantik und temporal-spektraler Variabilität für die Störwirkung. Entsprechend dem Interference-by-Process Principle sollten jedoch bei visuell-räumlichen Aufgaben die räumlichen Eigenschaften eines Hintergrundschalls für seine Störwirkung ausschlaggebend sein.

Wir stellen eine Serie von Experimenten vor, in der die Wirkung von Hintergrundsprache auf die Kapazität des visuell-räumlichen Kurzzeitgedächtnisses geprüft wurde, wobei der Hintergrundsprecher entweder immer von derselben räumlichen Position oder nacheinander von verschiedenen Positionen sprach. Wayfindung und Orientierung als alltägliche visuell-räumliche Aufgabe wurden mittels virtueller Labyrinthe mit Landmarks (z.B. eine Bäckerei, ein Park) operationalisiert. Die Versuchsteilnehmer sollten den Weg durch diese virtuellen Labyrinthe finden und danach die räumliche Position der Landmarks erinnern. Es zeigte sich, dass sich die beiden Sprachschallbedingungen in ihrer Wirkung auf das visuell-räumliche Kurzzeitgedächtnis unterscheiden. Dieser Befund wird bezüglich seiner kognitionspsychologischen Implikationen diskutiert.

Schmelt, Andreas Sebastian

• Aussagefähigkeit von Fehlstellenimitaten in der ZfP
  A.S. Schmelt, Z. Li, T. Marhenke, J. Hasener and J. Twiefel
[Abstract]

In der zerstörungsfreien Prüftechnik für plattenförmige Werkstoffe werden laufend neue Transmitter-Receiver Einheiten entwickelt und auf dem Markt gebracht. Um die Qualität dieser Systeme zu evaluieren werden Fehlstellenimitate eingesetzt. Diese Imitate werden auf der Oberfläche der Platte platziert und durch den so entstandenen Impedanzsprung eine Fehlstelle im Material imitiert. Jedoch wurde bis heute die Qualität des Fehlstellenimitats nicht überprüft. Die Antwort auf diese Frage wurde in dieser Arbeit mit Simulationen und Experimenten herausgearbeitet. Dafür wurden 2D-Simulationen mit der MATLAB toolbox k-Wave durchgeführt. Dabei wurden zwei Platten untersucht. Die eine mit einem Lufteinschluss und die andere mit einem Imitat auf der Oberfläche. Die Experimente werden als Durchschallungsversuche im C-Scan Verfahren durchgeführt. Dafür wurde eine Platte verwendet, die maschinell mit Fehlstellen unterschiedlicher Durchmesser produziert wurde. Eine weitere, fehlerfreie Platte, wird mit Imitaten belegt und auf identische Weise untersucht. Das gemessene Signal wird jeweils mit Hilfe des Rayleigh-Sommerfeld Beugungsintegrals zurück auf die Oberfläche gerechnet. In Bereichen mit niedrigerem Schalldruck sind dann die Fehlstellen/-imitate zu finden. Wir zeigen in dieser Arbeit das Fehlstellenimitate einige Arten von Fehlstellen qualitativ imitieren können und einige nicht. Damit wird erstmals gezeigt, wann dieses Vorgehen geeignet ist, die Qualität der Systeme zu beschreiben.

Schmerler, Rico

• Messtechnische Charakterisierung geschlossenzelliger Aluminiumschaumstrukturen
  R. Schmerler, J. Bräunig and E. Hensel
[Abstract]

In zahlreichen Baugruppen bis hin zu Gesamtfahrzeugen sind heutzutage zusätzliche Dämpfungselemente verbaut, um bspw. die akustische Güte zu verbessern. Unter diesem Aspekt sind gerade Metallschaumkomponenten prädestiniert, um bei geringer Masse und hoher Steifigkeit zusätzlich die Systemdämpfung zu erhöhen. Entsprechend gibt es bereits erste Anwendungen von Metallschaumkomponenten in Werkzeugmaschinen, wo solche Strukturen sehr werkzeugnah eingesetzt werden. Durch die Infiltration von Phasenwechselmaterial (PCM) in diese Strukturen lassen sich zusätzlich einstellbare thermische Funktionalitäten abbilden, wie beispielsweise Speicherung überschüssiger Wärmeenergie. Aufgrund der hohen spezifischen Festigkeiten und Steifigkeiten, Dämpfungseigenschaften sowie Energieabsorptionsvermögen der Schaumstrukturen stehen diese aktuell im Fokus der Entwicklung von Elektrofahrzeugkomponenten, wie Batteriegehäusen und Unterbodenbauteilen. Für diese gelten sehr hohe Anforderungen hinsichtlich Crashsicherheit und Thermomanagement. Entsprechend den Spezifikationen, die sich bereits aus den beiden Anwendungsfällen ableiten lassen, ist es sehr wünschenswert, die Eigenschaften des Schaumeswerkstoffs anwendungsgerecht einzustellen. Darauf basierend wurden am IWU Aluminiumschaumproben unterschiedlicher Dichte erstellt, die zum einen aus reinem Schaum und zum anderen aus Schaumsandwichen mit metallischen Decklagen bestehen. Weiterhin wurden Proben mit PCM infiltriert, um weitere Einstellungsmöglichkeiten der Werkstoffparameter aufzuzeigen. Konkret wurden im Rahmen der Untersuchungen Messungen an diesen Proben durchgeführt, die die modalen Unterschiede aufzeigen. Dazu wird auch im Detail auf die Messung und die Durchführung eingegangen.

Schmid, Johannes D.

• Anwendung der verallgemeinerten polynomiellen Chaosentwicklung auf industrielle Modelle
  J.D. Schmid, M. Luegmair, K.K. Sepahvand and S. Marburg
[Abstract]

Für eine zuverlässige Vorhersage von vibroakustischem Verhalten in der frühen Entwicklungsphase ist die Berücksichtigung von Unsicherheiten im Auslegungsprozess unerlässlich. In diesem Beitrag werden Unsicherheiten mithilfe der verallgemeinerten polynomiellen Chaosentwicklung (generalized Polynomial Chaos - gPC) beschrieben und auf das Finite-Elemente (FE) Modell einer Fahrzeugkarosserie angewandt. Der Fokus liegt auf der Untersuchung der optimalen Anwendung der gPC, speziell im Hinblick auf industrielle Modelle mit einer hohen Anzahl an unsicheren Parametern und rechenintensiven FE-Modellen. Implementiert wird eine nicht-intrusive gPC-Entwicklung auf Basis der Kollokationsmethode. Zunächst wird die entwickelte Methodik anhand einer analytischen Funktion verifiziert, bevor diese auf ein industrielles FE-Modell übertragen wird. Die Approximation des stochastischen Ergebnisprozesses wird mit Latin Hypercube Sampling (LHS) basierten Referenzlösungen im Hinblick auf Genauigkeit und Rechenzeit verglichen. Die Untersuchungen zeigen, dass die gPC-Methode auch bei industriellen Modellen mit hoher Dimensionalität zuverlässig anwendbar ist, dass jedoch die Ergebnisqualität maßgeblich von der Wahl der Kollokationspunkte abhängt.

Schmidt, Ben

• Monitoring and assessment in regard of technical sound mitigation developments – A perspective from MarinEARS
  C. Juretzek, B. Schmidt and M. Boethling
[Abstract]

Environmental impact assessments in the framework of approval procedures of the Federal Maritime and Hydrographic Agency (BSH) in the German Exclusive Economic Zone (EEZ) anticipate harm to the marine environment due to intensive impulsive noise emissions, as those produced by pile driving during OWP construction. To date 19 OWPs permitted by the BSH in the EEZ are operational, another 6 are under construction.

Since 2011, the implementation of technical noise mitigation measures has been a standard requirement for offshore construction projects permitted by the BSH. Importantly, the application and efficacy of technical mitigation measures is being monitored for each pile driving event.

MarinEARS (Marine Explorer and Registry of Sound), a comprehensive expert information system on underwater noise was established in 2016 at BSH. It provides the backbone of the national noise registry, which BSH has been operating since then in the framework of the Marine Strategy Framework Directive (MSFD) implementation.

On the basis of the broad knowledge base of MarinEARS, we share lessons learned from multiple years of monitoring data and experience with the application of sound mitigation measures. We highlight which significant reduction of sound input is achievable, under the premise that technical sound mitigation concepts are applied successfully.

Schmidt, Gerhard

• Implementierung einer Unterwassertelefonieschnittstelle in einem SONAR-Simulator
  T.O. Wisch, T. Wiegand, F. Schulz and G. Schmidt
[Abstract]

Sprachkommunikation unter Wasser unter Nutzung von sowohl analogen, digitalen und auch gemischten Verfahren ist noch immer ein spannendes Forschungsfeld. Durch die kostengünstige Verfügbarkeit von leistungsfähiger Hardware lassen sich die Algorithmen vollständig in Software realisieren. Im Sinne einer fortschreitenden Systemintegration ist eine Integration von Kommunikationssystemen in SONAR-Systeme, auch auf simulativer Ebene, eine logische Folge. Selbst in den Grenzen etablierter Standards können Sprachverbesserungsansätze die Verständlichkeit der Übertragung steigern und für eine verbesserte Sprachkommunikation sorgen. Aufgrund der geringen zur Verfügung stehenden Bandbreiten werden einige Sprachmerkmale, deren Energien in höheren Frequenzbereichen liegen, oftmals abgeschnitten. Während herkömmliche Techniken nur darauf abzielen, das Signal-zu-Rausch-Verhältnis zu verbessern und Spracheigenschaften außer Acht lassen, zeigt das hier vorgestellte System zusätzlich das Abbilden hochfrequenter Sprachmerkmale in niedrigere Frequenzbereiche. Auf diese Weise können auch Ansätze von Frikativen über einen stark bandbegrenzten Kanal übertragen werden.

Schmidt, J. Alexander

• Lästigkeit der Geräusche von E-Pkw und Pkw mit Verbrennungsmotor und mögliche Konsequenzen für die städtische Lebensqualität
  F. Laib and J.A. Schmidt
[Abstract]

Viele Menschen fühlen sich von Straßenverkehrslärm gestört oder belästigt. Beim Einsatz von Elektrofahrzeugen besteht im Vergleich zu Kfz mit Verbrennungsmotor bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten ein relevantes Lärmminderungspotential. Allerdings müssen neue E-Pkw seit 2019 mit einem akustischen Warnsystem (AVAS) ausgestattet sein, insbesondere um Fußgänger zu warnen. Künstlich erzeugte Geräusche könnten das Lärmminderungspotential einschränken und besonders lästig wahrgenommen werden. In einer Fallstudie wurden vergleichende Hörversuche zur Lästigkeit der Geräusche von E-Pkw und Pkw mit Verbrennungsmotor mit 60 Teilnehmern durchgeführt. Die Hörbeispiele wurden aus Audioaufnahmen bei Vorbeifahrt der Pkw erstellt und den Personen über Kopfhörer vorgespielt. Die Teilnehmer bewerteten die Lästigkeit der Geräusche bei der Vorbeifahrt einzelner Pkw mit Verbrennungs- oder E-Motor mit und ohne AVAS sowie bei der Vorbeifahrt mehrerer Pkw mit Verbrennungs- oder E Motor. Die Ergebnisse zeigen, dass die Geräusche der E-Pkw grundsätzlich weniger lästig bewertet wurden als die Geräusche der Pkw mit Verbrennungsmotor. Allerdings konnte festgestellt werden, dass sich die Lästigkeitsbewertung beim E-Pkw durch das AVAS erhöht. Überlagerte Vorbeifahrten mehrerer Pkw wurden erheblich lästiger bewertet, als Vorbeifahrten einzelner Kfz. Lästige Geräusche können die Aufenthaltsqualität mindern oder gar negative Auswirkungen auf die Gesundheit hervorrufen. Hinsichtlich eines steigenden Anteils von Elektrofahrzeugen werden mögliche negative Effekte auf die städtische Lebensqualität diskutiert.

Schmutzhard, Sebastian

• Finite Volumenelemente in 2.5D
  H. Waubke, W. Kreuzer, S. Schmutzhard and T. Hrycak
[Abstract]

The goal of the project is the simulation of vibrations from trains in tunnels. The simulation is divided into two parts. The first part is the simulation of a horizontally layered anisotropic half-space and the second part is the simulation of the tunnel structure. It is assumed that the tunnel is straight and infinity long. Therefore, as Fourier transformation is used about time and the longitudinal axis. In the past 2.5D boundary, elements are derived for a layered anisotropic medium. Now, finite elements are presented in 2.5D for the simulation of the tunnel structure. A 3 node triangular element is derived for the tunnel shell and a beam element will be added for the simulation of the rail. The load will be a moving vibrating force as a part of a high speed train. The effect of several axis can be simulated by a superposition of incoherent loads using shifts in space that lead to a modulation in the wave-number domain.

Schneehagen, Erik

• Experimental investigation of novel, low-noise turbine blade tip designs
  T. Geyer, D. Moreau, T. Zhang, E. Schneehagen and Y. Ding
[Abstract]

The vortex that is generated at the tip of wind turbine blades is a significant source of flow-induced noise and as such a major limitation to the expansion of wind power. In order to better understand the noise generation at the blade tip, an extensive wind tunnel study was performed on model blades with different tip geometries (for example flat or rounded tips). This was done both for the case of natural transition as well as for a forced transition of the boundary layer. In a second step, additional experiments were performed on a set of novel blade tips, which were modified with either perforations, serrations or side plates. The aim of this project is to empirically determine tip designs that lead to a notable noise reduction while maintaining the aerodynamic performance of an unmodified tip. In addition to acoustic microphone array measurements, hot-wire measurements were conducted to help analysing the effect of the modifcations on the flow field around the blade tips. In the presentation, an overview of the extensive experimental study and the resulting large dataset will be given, with several examples to demonstrate important results. The presentation will be given in German.

Schneider, Marc

• Lokalisierung von Schallquellen aus numerischen Daten
  P. Dietrich, M. Dörr and M. Schneider
[Abstract]

Bei der Entwicklung neuer Ventilatoren ist neben den aerodynamischen Eigenschaften das erzeugte Geräusch von großer Bedeutung. Zur Optimierung des emittierten Geräusches spielt das Verständnis der Schallerzeugungsmechanismen als auch die Lokalisierung der Schallquellen eine bedeutende Rolle. Zur Lokalisierung von Schallquellen wird im Experiment häufig ein Mikrophon-Array verwendet. Neben der experimentellen Untersuchung der Akustik von Ventilatoren gewinnen numerische Verfahren (CAA - Computational Aero Acoustics) zunehmend an Bedeutung. Auf Basis der numerischen Daten kann ebenfalls ein Mikrophon-Array erzeugt und mit dem Beamforming-Verfahren Schallquellen lokalisiert werden. Zwar können mit numerischen Verfahren, aufgrund des hohen Rechenaufwands, typischerweise nur sehr kurze Zeitreihen untersucht werden; allerdings haben bestimmte experimentelle Randbedingungen einen untergeordneten bzw. vernachlässigbaren Einfluss. So können beispielsweise sehr große Arrays mit einer Vielzahl an Mikrophonen oder auch mit dem Ventilator mitrotierende Arrays realisiert werden. Dadurch lassen sich unterschiedliche Arrays einfach vergleichen und auch kombinieren. Neben der Anordnung der Mikrophone lassen sich auch die akustisch aktiven Oberflächen beeinflussen. So wurde eine Ventilatorschaufel in mehrere Teilflächen unterteilt und die Spektren sowie das Beamforming-Ergebnis einzeln ausgewertet. Über diese Methode können die Qualität des verwendeten Mikrophon-Arrays getestet und Schallentstehungsmechanismen analysiert werden.

Schneider, Martin

• Einfluss der Einbausituation von Fenstern auf die Schalldämmung
  M. Schäfers, S. Traub, M. Schneider and B. Zeitler
[Abstract]

Beim Schallschutz gegenüber Außenlärm spielt neben der Schalldämmung der Außenwandkonstruktion und der Fenster bei bestimmten Einbausituationen auch das Fugenschalldämm-Maß zwischen Außenwand und Fenster eine Rolle. Die neue Schallschutznorm DIN 4109 fordert für entsprechende Anschlussdetails einen rechnerischen Nachweis, bei dem das Fugenschalldämm-Maß explizit mit einfließt. Dieser Nachweis ist für einige marktübliche Außenwandkonstruktionen im Mauerwerksbau bisher nicht möglich, da keine Eingangswerte für die Fugenschalldämm-Maße vorhanden sind. An dieser Stelle setzt die an der Hochschule für Technik Stuttgart betreute Bachelorarbeit von Frau Stefanie Traub an. Mit Hilfe von Schallmessungen im Türen- und Fensterprüfstand der HfT sowie anhand von rechnerischen Untersuchungen wird der Einfluss der Anschlusssituation von Fenstern in typischen ein- und zweischaligen Kalksandstein-Außenwandkonstruktionen ermittelt und die entsprechenden Eingangswerte für den rechnerischen Nachweis bestimmt. Die Betrachtungen zeigen darüber hinaus, dass der Einfluss des Fugenschalldämm-Maßes erst ab einer gewissen Höhe der Schalldämmung des Fensters zu berücksichtigen ist und dass die in DIN 4109 vorgenommene pauschale Unterteilung in kritische und nicht kritische Einbausituationen nicht gerechtfertigt erscheint. Es wird ein überblick über die durchgeführten Untersuchungen gegeben und die wesentlichen Ergebnisse werden vorgestellt.

• Erhöhung des E-Moduls und damit der Schalldämmung von KS-Mauerwerk durch Optimierung von Zuschlagsstoffen und des Herstellungsprozesses
  M. Schneider, B. Zeitler, M. Schäfers, W. Eden and W. Grethe
[Abstract]

Die Schalldämmung von Mauerwerk wird in aller Regel aus der flächenbezogenen Masse des Bauteils berechnet. Allerdings zeigen sich aufgrund des Steinmaterials auch Unterschiede in der Schalldämmung bei gleicher flächenbezogener Masse. So sind in DIN 4109-32 für unterschiedliche Materialien (Kalksandstein, Leichtbeton, Porenbeton) unterschiedliche Massekurven festgelegt. Hintergrund hierfür ist die Abhängigkeit des Schalldämm-Maßes von der Biegesteifigkeit des Bauteils, die wiederum auch von der Materialeigenschaft E-Modul beeinflusst wird. In einem von der Forschungsvereinigung Kalk-Sand e. V. initiierten Forschungsvorhaben wird daran gearbeitet, durch die Wahl entsprechender Zuschlagsstoffe und deren Korngrößenverteilung sowie die Optimierung der Herstellparameter bei gleichbleibender Rohdichte einen möglichst hohen E-Modul des Steinmaterials zu erzielen. Im ersten Teil des Forschungsvorhabens wurden im Labor Proben hergestellt, an denen der E-Modul mittels akustischer Prüfung ermittelt wurde. Mit den daraus gewonnenen Erkenntnissen wurden dann in einem zweiten Schritt in verschiedenen Kalksandsteinwerken optimierte Steine hergestellt, deren Schalldämm-Maß im Wandprüfstand ermittelt wurde. Über die Durchführung und erste Ergebnisse dieser Untersuchungen wird berichtet.

• Tieffrequenter Trittschall - Stand der Wissenschaft und Technik
  B. Zeitler, M. Schneider, U. Schanda and C. Höller
[Abstract]

Der Schutz vor tieffrequentem Trittschall ist schon seit langem ein Thema in Fachkreisen, gewinnt in letzter Zeit aber immer mehr an Bedeutung, auch auf Grund häufigerer Beschwerden von Bewohnern. Aktuell wird in vielen Ländern, im Leicht- und Massivbau, nach Lösungen zur Reduzierung dieser Belästigung gesucht.

Dazu gehört die Bestimmung geeigneter Kenngrößen und Messmethoden, die auch mit der subjektiven Wahrnehmung korrelieren. Sowohl Simulations- und Auralisierungsmethoden als auch die Verbesserung von Messmethoden und Anregungsquellen, die sich in den verschiedenen Ländern stark unterscheiden, wurden untersucht. Die Ergebnisse all dieser Untersuchungen sind für Normungsarbeiten und zur Festlegung geeigneter nationaler Anforderungsgrößen sehr bedeutsam.

Dieser Beitrag liefert eine Übersicht der durchgeführten Untersuchungen zur Messung und Beurteilung von tieffrequentem Trittschall.

Schneider, Sebastian

• Benchmark-Analyse verschiedener Tonhaltigkeitsmodelle anhand von Luftschallmessungen an aktuellen Fahrzeug-Elektromotoren
  S. Schneider, F. Doleschal, J. Hots, A. Oetjen, H. Rottengruber and J. Verhey
[Abstract]

Der akustische Qualitätseindruck eines Fahrzeugantriebstrangs wird beim Kauf eines Pkw stetig relevanter. Dabei nimmt die wahrgenommene Geräuschqualität des Motoraggregates eine Schlüsselrolle ein. Doch nicht nur der Verbrennungsmotor besitzt eine eigene Charakteristik seiner Haupt- und Nebengeräusche, sondern ebenfalls der immer häufiger thematisierte Elektromotor. Gerade mit der weiter voranschreitenden Elektrifizierung der Fahrzeugantriebe wird die Geräuschabstrahlcharakteristik jener Antriebskonfigurationen ebenfalls immer wichtiger. Um die Angenehmheit von Geräuschen zu bewerten, werden psychoakustische Größen verwendet. Sind es bei der Bewertung von Verbrennungsmotoren noch vor allem die Kenngrößen Impulshaftigkeit, Rauigkeit oder Schärfe, so ist die relevante Größe bei der Geräuschbewertung von Elektromotoren die Tonhaltigkeit. Hierbei gibt es neben der DIN-normierten Tonhaltigkeit verschiedene Modellansätze zur Beschreibung dieser Kenngröße. Eine Benchmark-Analyse dieser Modelle mit Messdaten aktueller Elektromotoren wäre hinsichtlich der Untersuchung der Vor- und Nachteile der einzelnen Modelle äußerst hilfreich für die weitere Entwicklung akustisch optimierter Elektromotoraggregate. Außerdem kann dadurch abgeschätzt werden, welche Tonhaltigkeitsmodelle am besten geeignet sind, um eine Aussage über die Geräuschqualität im Fahrzeuginnenraum zu tätigen. Die Untersuchungen beinhalten stationäre Motorbetriebspunkte sowie transientes Betriebsverhalten in einem akustisch relevanten Drehzahl-Last- Bereich für eine umfassende Analyse aller verfügbaren Modelle.

Schober, Peter

• Untersuchung der akustischen Performance von Vakuumisolierglas (VIG)
  C. Lux, B. Nusser and P. Schober
[Abstract]

Eine stetige Verbesserung der thermischen und akustischen Isolation von Mehrscheiben-Isolierglas (MIG) wird aufgrund des bereits relativ hohen Standards immer schwerer. Das ist einer der Gründe warum die Entwicklung neuer Fensterkonstruktionen komplizierter zu realisieren ist. Bei Vakuumisolierglas (VIG) befindet sich im Vergleich zum MIG im Scheibenzwischenraum (SZR) kein Edelgas oder Luft, sondern Hochvakuum mit einem Restdruck im Bereich von 10-3 hPa, was die thermische Isolation im Vergleich zum MIG sehr deutlich verbessert. In diesem Beitrag wird die akustische Performance von verschiedenen VIG untersucht und dargestellt. Das übergeordnete Ziel der Untersuchungen ist die Entwicklung möglichst ”schlanker” Verglasungen, welche auch bei architektonisch neuen Fenstersystemen eingesetzt werden können. Alle untersuchten Verglasungen hatten die Normgröße von (1230 × 1480) mm² und wurden im Fensterprüfstand des Akustik Center Austria gemäß EN ISO 10140-2 gemessen. Im ersten Schritt des Beitrags werden verschiedene VIG als Einzelsysteme betrachtet. Dabei wird der Aufbau der VIG-Systeme variiert. Die Ergebnisse werden mit vergleichbaren Einfachgläsern und Verbundglasscheiben verglichen. Im zweiten Schritt werden ausgewählte VIG-Systeme zu MIG veredelt und erneut gemessen. Diese modifizierten Aufbauten werden mit massen- und dimensionsäquivalenten MIG-Systemen verglichen, welche lediglich aus Einfach- und Verbundscheiben bestehen und in der Praxis verwendet werden.

Schoder, Stefan

• Revisiting Lighthill’s acoustic analogy
  M. Kaltenbacher and S. Schoder
[Abstract]

Lighthill’s analogy is an exact reformulation of the fluid dynamic equations into an inhomogeneous wave equation. Thereby, the source term not only accounts for generation of sound but also for acoustic nonlinearity, convection and refraction of sound waves by the flow, as well as attenuation due to thermal and viscous actions. In order to compute the flow induced sound, one needs Lighthill’s tensor for which the full set of compressible flow dynamics equations have to be solved. However, for low Mach number flows, the Reynolds stress tensor is the leading order term, which can be obtained by an incompressible flow computation. Furthermore, we want to note that Lighthill’s inhomogeneous wave equation with the physical correct boundary conditions can be applied to any aeroacoustic application and the second spatial derivative of Lighthill’s tensor contains all physical aeroacoustic source terms.

• The Influence of Temporal Discretization Regarding Lighthill's Source Terms of an Automotive Turbocharger Compressor
  C. Freidhager, S. Schoder and M. Kaltenbacher
[Abstract]

Due to improvements regarding electric engine injection, the noise generated by a combustion engine has been significantly decreased over the last years. Consequently, a major remaining noise source is the turbocharger. A direct numerical simulation resolving both the vortical flow structures and the propagating acoustic waves is computational too demanding. Therefore, a hybrid aeroacoustics method, considering Lightill’s analogy, is applied for coupling the flow and the acoustic field. In doing so, the compressible flow simulation is restricted to the relevant domain of the flow, where Lighthill’s source terms are computed and then propagated by the wave equation to the whole acoustic domain. Thereby, the influence of all three parts of Lighthill’s tensor are investigated: (1) the Reynolds stress term, (2) the excess term and the (3) viscosity term. The investigation will be performed both in time and frequency domain, and in addition their propagation via the wave equation will be analyzed.

Schöpfer, Fabian

• Vorschlag für eine neue Messmethode zur Bestimmung von Abwassergeräuschen am Prüfstand
  J. Weinzierl, F. Schöpfer, A. Mayr and U. Schanda
[Abstract]

Die DIN EN 14366:2005-02 beschreibt derzeit das Verfahren zur Messung der Geräusche von Abwasserinstallationen im Prüfstand. Der hierfür beschriebene Laborprüfstand besteht aus zwei Räumen, einem Senderaum zur Bestimmung des Luftschallanteils und einem Empfangsraum zur Bestimmung des Körperschallanteils. Das Abwasserrohr ist an der Trennwand zwischen den beiden Räumen senderaumseitig montiert. In diesem Beitrag wird die Anwendung einer neuen Messmethode untersucht, um die relevanten Größen direkt zu bestimmen. Das zu untersuchende Abwasserrohr wird hierfür an eine vertikale Empfangsplatte nach DIN EN 15657:2017-10 montiert. Somit kann der Körperschallanteil als Körperschallleistung mit dem sogenannten Empfangsplattenverfahren bestimmt werden. Diese Größe kann direkt als Eingangsgröße zur Prognose nach EN 12354 verwendet werden. Der Luftschallanteil wird ebenfalls als leistungsbasierte Größe mit dem Schallintensitätsmessverfahren bestimmt. Das vorgeschlagene Verfahren benötigt deshalb weder einen Sende- noch einen Empfangsraum. In diesem Beitrag werden messtechnische Untersuchungen zur Anwendung der vorgeschlagenen Methode vorgestellt. Dabei werden Zusammenhänge und ggf. Abweichungen zum bestehenden Messverfahren aufgezeigt und diskutiert.

• Prognoseverfahren zum Schall- und Schwingungsschutz für BIM-basierte Gebäudeplanung
  C. Châteauvieux-Hellwig, E. Geladze, A. Mayr, U. Schanda and F. Schöpfer
[Abstract]

Die Nachhaltigkeit der Holzbauweise ermutigt immer mehr Architekten und Planer diese Bauweise zu wählen. Im Gegensatz zur Mauerwerks- und Betonbauweise fehlen im Holzbau Software-Werkzeuge zum Nachweis des Schallschutzes und der Gebrauchstauglichkeit bezüglich Schwingungen. Der innovative Ansatz von Building Infromation Modelling (BIM) eröffnet die Möglichkeit, modellbasierte Berechnungsergebnisse für eine vollständige Schallschutzprognose sowie für die Einhaltung der Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit über BIM-kompatible Schnittstellen unmittelbar bereits in den Planungsprozess einfließen zu lassen. Vor diesem Hintergrund wurde an der Technischen Hochschule Rosenheim im Labor für Schallmesstechnik LaSM der Forschungsschwerpunkt ”Prognoseverfahren zum Schall- und Schwingungsschutz für BIM-basierte Gebäudeplanung” initiiert. Dieser beschäftigt sich mit der Einbindung der zu entwickelnden Prognose Werkzeuge in einen mit BIM gestützten Planungsprozess für den Holzbau. Dabei sollen die neu gewonnen Erkenntnisse der letzten Forschungsjahre bezüglich der Berechnungsmodelle, sowie erarbeitete schall- und schwingungstechnische Daten zu Bauteilen und Bauteilverbindungen eingesetzt werden. Die Bedeutung von BIM für den Holzbau hängt von der Formulierung der Datenschnittstellen ab. Ziel des Projekts ist die Entwicklung von Konzepten und Methoden zur Verbesserung des Planungsprozesses im Schall- und Schwingungsschutz im Holzbau.

Schörkhuber, Christian

• Triplet-based variable-perspective (6DoF) audio rendering from simultaneous surround recordings taken at multiple perspectives
  C. Schörkhuber, R. Höldrich and F. Zotter
[Abstract]

Recently, Six-Degrees-of-Freedom (6DoF) audio recording and rendering approaches have been recently proposed to enable a variable-perspective playback for a virtual listener. We assume that a distributed sound scene is simultaneously recorded by various main microphone arrays positioned at multiple perspectives. Variable-perspective rendering enables the virtual subject to freely move within and listen to the (virtual) sound scene. To avoid annoying artifacts that signal and position excraction of a complex recorded scene can entail, this contribution presents a simple, nearly signal-independent strategy. We assumes the presence of a single source and a diffuse sound field seen by any local triplet of recording perspectives. Our contribution reveals that weighted aerial coordinates provide a linear combination rule to mix neighboring recording perspectives in a way that provide consistent audio rendering for the virtual listener in terms of the sound power and intensity measures E and rE.

• Signal-independent approach to variable-perspective (6DoF) audio rendering from simultaneous surround recordings taken at multiple perspectives
  F. Zotter, M. Frank, C. Schörkhuber and R. Höldrich
[Abstract]

Six-Degrees-of-Freedom audio recording and rendering approaches have been recently proposed to enable a variable- perspective playback for a virtual listener. We assume that a distributed sound scene is simultaneously recorded by various main microphone arrays positioned at multiple perspectives. Variable-perspective rendering enables the virtual subject to freely move within the sound scene. To avoid annoying artifacts that signal and position excraction of a complex recorded scene can entail, this contribution presents a simple and signal-independent strategy. For each recording perspective, playback is accomplished by several loudspeaker objects of a virtual surround setup whose center is collocated with the physical recording perspective. Each of the loudspeaker signals is rendered by directional placement relative to the listener and by weighting with 1/r of the relative distance. To avoid poor imaging, additional gains are applied on every virtual loudspeaker signal to suppress its signal whenever the virtual listener either gets too close, or stands far behind the virtual loudspeaker. To avoid boundary effects, consistent additional surround perspectives are simulated by the image source method, with regard to virtual room walls.

Schössow, Daphne

• Audiovisuelle Laborstudie zur Lästigkeit von WEA-Schall
  D. Schössow, J. Bergner, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

Im Rahmen des Projekts WEA-Akzeptanz sollen mittels Laborstudien akustische Parameter untersucht werden, die die wahrgenommene Lästigkeit beeinflussen. Um im Labor eine möglichst realistische Situation nachzuahmen, wird durch die audiovisuelle Wiedergabe eine Immersion erzielt. Diese besteht aus der Wiedergabe über Higher Order Ambisonics bzw. binaural über Kopfhörer und Projektion eines 360^∘-Videos auf drei den Probanden umgebenden Leinwände. Um diese neuartige Präsentationsform zu validieren wurden eine interne Vor- und eine externe Hauptstudie durchgeführt. Die Bewertung erfolgte durch einen digitalen Fragebogen während des Versuchs. Dabei wurde die Lästigkeits-Bewertung nach ISO15666 auf einer 11-Punkte Likert-Skala vorgenommen. Auf ebendiese Weise wurde der empfundene Realismus der Situation bewertet. Weitere untersuchte teilnehmerbedingte Kriterien waren: Hör- und Sehvermögen, Geräuschempfindlichkeit, Einstellung zu WEA, subjektive Einflussfaktoren und demographische Daten. In den Studien wurden reale und künstliche Geräusche und Darstellungen untersucht - mit dem Ergebnis, dass sich die synthetisierten Audiostimuli signifikant in der Bewertung von den realen unterscheiden. Auch konnten Einflüsse von einigen teilnehmerbedingten Faktoren festgestellt werden.

Schrader, Peter

• Untersuchung des Einflusses von Randbedingungen auf die Vergleichbarkeit von numerischer und experimenteller Modalanalyse
  F. Duvigneau, F. Hähnlein, C. Daniel, P. Schrader, E. Woschke and D. Juhre
[Abstract]

Im Rahmen der Bewertung von Simulationsmodellen kommt der Validierung der dynamischen Systemeigenschaften mittels experimenteller Modalanalyse eine sehr große Bedeutung zu. Zentraler Punkt ist dabei der Abgleich der Eigenfrequenzen und der Eigenformen. Im Gegensatz dazu gestaltet sich eine zuverlässige Bestimmung der Dämpfung meist schwierig. Diese wird signifikant durch die Randbedingungen beeinflusst, die diesbezüglich häufig nur unzureichend charakterisiert sind. Im Rahmen dieses Beitrags wird der Einfluss unterschiedlicher Randbedingungen hinsichtlich der Vergleichbarkeit von numerischer und experimenteller Modalanalyse untersucht. Dafür werden verschiedene Randbedingungen, die aus mechanischer Modellsicht identisch sind, bezüglich der resultierenden Messergebnisse verglichen und hinsichtlich ihrer Eignung für Validierungszwecke bewertet. Als Probekörper dienen eine Rechteckplatte und eine Ölwanne aus Aluminiumguss. Letztere wird auch bezüglich realistischer Montagebedingungen an einem Zylinderkurbelgehäuse untersucht. Für die experimentelle Modalanalyse wird ein Laser-Scanning-Doppler-Vibrometer verwendet. Die numerischen Analysen werden mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) durchgeführt. Es werden mögliche Fehlerquellen und weitere Einflussfaktoren auf das Ergebnis der experimentellen Modalanalyse sowie das Potential einer beliebigen Umlenkung diskutiert. Diese hat das Ziel, optisch nicht direkt zugängliche Oberflächenbereiche mit dem Laserstrahl zu erreichen und erfolgreich vermessen zu können.

• Strukturberuhigung eines spiralförmigen Akustischen Schwarzen Lochs (ASL)
  P. Schrader, C. Heinrichs, F. Duvigneau and H. Rottengruber
[Abstract]

Neben akustischen Metamaterialien gehören Akustische Schwarze Löcher (ASL) zu denjenigen passiv wirkenden Strukturen, bei denen eine Verminderung der hörakustisch relevanten Schwingungen eines Bauteils durch Strukturschwächung erzielt werden kann. Anders als die meisten Metamaterialien, deren Wirkung sich auf eingegrenzte Frequenzbänder beschränkt, entfalten ASL ihre Wirkung oberhalb einer Grenzfrequenz, welche hauptsächlich von der Länge des ASL-Profils abhängt. Dies zeigt die Theorie der ASL und die bisher publizierte Literatur zu dem Thema. Vor diesem Hintergrund wird in diesem Beitrag ein bereits bei tiefen Frequenzen wirksames spiralförmiges ASL mit einer Profillänge von über einem Meter und mit minimaler Steigung quadratisch abfallender Profildicke entworfen. Darüber hinaus wird dessen Wirkung mit Hilfe der Finiten Elemente Methode (FEM) prädiktiert und die Effekte von Modifikationen im entscheidenden Bereich minimaler Profildicke untersucht. Das entworfene ASL wird im additiven Fertigungsverfahren hergestellt und mittels Laser-Doppler-Vibrometrie hinsichtlich seiner Mobilität experimentell untersucht, wobei eine einfache Spirale aus identischem Material, gleicher Masse und gleicher Länge, aber ohne ASL-Geometrie als Referenz dient. Die essentielle, dissipativ wirkende Schicht am möglichst dünn gestalteten Profilende wird im Rahmen einer vergleichenden Studie variiert. Schließlich wird die Wirkung der optimierten ASL - Spirale auf die Strukturschwingung und Schallabstrahlung einer Motorölwanne untersucht und damit das akustische Potential gezeigt.

Schreiner, Nico

• Trittschallminderung von Hantelbereichen
  M. Koehler and N. Schreiner
[Abstract]

Die zunehmende Verbreitung von Fitnessstudios gepaart mit dem Trend regelmäßiges Intensivtraining in den Tagesablauf zu integrieren führt vor allem in Großstädten, in denen im Übrigen auch die höchste Dichte an Studios pro Einwohnerzahl herrscht, immer häufiger auch zu Lärmproblemen. Crossfit-Trainings oder vergleichbare Trainingsformen in Fitnessstudios, die sich in unmittelbarer Nachbarschaft bzw. im selben Gebäude wie Wohn-, Büro-, oder Hotelbereiche befinden, sind dabei besonders kritisch. Bei Crossfit-Trainings werden Hanteln aller Art mit Gewichten von teilweise über 100 kg aus einer Höhe von bis zu 2 m abgeworfen und auf den Boden fallen gelassen. Die Anforderungen die dabei an die Böden gestellt werden, sind äußerst anspruchsvoll. Zunächst müssen die Trainierenden einen sicheren Stand haben und die Gewichte dürfen beim Aufprall nicht zurückfedern. Dabei muss der Belag möglichst elastisch sein, um sowohl Lärm als auch Schäden am Gebäude langfristig vorzubeugen, wobei auch schwere, kompakte Gewichte die weichfedernden Schichten nicht einfach durchschlagen dürfen.

Aufgrund fehlender Messwerte und Prognosehilfen werden in der Praxis gegenwärtig noch allzuoft pauschale Maßnahmen auf Basis von Erfahrungen umgesetzt, die leider nur selten die optimale Lösung darstellen. Am Fraunhofer IBP wurden deshalb messtechnische Untersuchungen durchgeführt, mit dem Ziel ein zuverlässiges Verfahren für die Bestimmung der Trittschallminderung in Hantelbereichen zu entwickeln.

Schröder, Max

• Concept and Realization of Open Educational Resources using Jupyter
  S. Spors, F. Schultz, V. Erbes and M. Schröder
[Abstract]

Open Educational Resources (OERs) provide teaching material under an open license for free access, usage, modification and redistribution. OpenCourseWare is a prominent representative of OER. In this contribution we report on the concept and realization of OERs in the field of acoustics and (digital) signal processing utilizing Jupyter notebooks. This concept features many favorable properties for technical education. Among others, it is very convenient to combine text, math, illustrations and implementations into one homogeneous document. Furthermore, code in these documents can be executed so that the results of the implementation are aligned, too. We discuss the conception of a series of Jupyter notebooks constituting the lecture notes to various bachelor and master modules. We furthermore, discuss the tools and processes used for authoring and sustainable provisioning following data literacy principles.

Schütze, Julia

• A pilot study of realistic communication in a simulated restaurant acoustic environment
  J. Schütze, M. Yadav, M. Hendrikse, B. Kollmeier and K.C. Wagener
[Abstract]

Wird im Labor der Benefit von Hörgeräten gemessen, ist die alltägliche Kommunikationssituation von Hörgeschädigten kaum repräsentiert. Freifeldmessungen im Alltag sind zwar maximal ökologisch valide, aber schwer verlässlich reproduzierbar, da es kaum möglich ist systematisch alle Variablen zu bestimmen. Der im Labor über die gemessene Sprachverständlichkeit in Ruhe und Störgeräusch bestimmte Benefit unterscheidet sich stark von der Alltagskommunikation, die auch inhaltliches Verständnis erfordert. Durch die interaktive Diapix-Kommunikationsaufgabe soll eine alltägliche Kommunikationssituation in das Labor transferiert werden: Zwei Probanden lösen eine ëFinde-den-Unterschiedë-Aufgabe, bei der im Gespräch Unterschiede zwischen Variationen eines Bildes gefunden werden. Die Diapix-Kommunikationsaufgabe wird auf Grundlage des ins Deutsche übertragenen Bildmaterials mit normalhörenden Probanden in Restaurant-Störgeräuschumgebungen untersucht. Das Störgeräusch wurde mit einem Hybridansatz bestehend aus Simulationen erster Ordnung aus TASCAR und späteren Reflexionen basierend auf den im realen Restaurant gemessenen Raumimpulsantworten virtuell erzeugt. Die Diapix-Kommunikationsaufgabe und als Basismessung die Sprachverständlichkeit mittels Oldenburger Satztest wurden in Ruhe und vier realitätsnahen Restaurantstörgeräuschpegeln (50, 60, 70, 80 dB(A)) durchgeführt. Zusätzlich wurden kognitive Tests (Stroop, CTMT) und ein Persönlichkeitstest (NEO Big Five) durchgeführt. Der Dialog des Diapix-Kommunikationstask wurde mit individuellen Kopf-Mikrofonen aufgenommen und analysiert, um akustische und phonetische Größen als Outcome-Daten zu erhalten. Mit einem Fragebogen wurden die subjektiven Parameter Hör- und Sprachanstrengung erhoben.

Schultz, Frank

• Concept and Realization of Open Educational Resources using Jupyter
  S. Spors, F. Schultz, V. Erbes and M. Schröder
[Abstract]

Open Educational Resources (OERs) provide teaching material under an open license for free access, usage, modification and redistribution. OpenCourseWare is a prominent representative of OER. In this contribution we report on the concept and realization of OERs in the field of acoustics and (digital) signal processing utilizing Jupyter notebooks. This concept features many favorable properties for technical education. Among others, it is very convenient to combine text, math, illustrations and implementations into one homogeneous document. Furthermore, code in these documents can be executed so that the results of the implementation are aligned, too. We discuss the conception of a series of Jupyter notebooks constituting the lecture notes to various bachelor and master modules. We furthermore, discuss the tools and processes used for authoring and sustainable provisioning following data literacy principles.

• Eine Web-Applikation zur Optimierung der Krümmung von Line Source Arrays
  A. Hölter, F. Straube, F. Schultz and S. Weinzierl
[Abstract]

Um verschiedene Veranstaltungsorte mit Line Source Arrays (LSAs) zu beschallen, bedarf es jeweils einer Anpassung der Krümmung des Arrays, wenn nicht allein durch elektronisches Beamsteering das gewünschte Schallfeld generiert werden kann bzw. soll. Das durch die Autoren vorgeschlagene Polygonal Audience Line Curving (PALC) zur Optimierung der Neigungswinkel der LSA-Lautsprecherboxen wurde durch verschiedene Funktionen erweitert, etwa zur Berücksichtigung von nicht zu beschallenden Bereichen, zur Verwendung von diskreten Winkelschritten und zur Gewichtung im Hinblick auf unterschiedliche Zielparameter. In diesem Beitrag wird eine Web-Applikation des PALC- Algorithmus inklusive dieser Erweiterungen vorgestellt. Sie erlaubt eine Modellierung von Veranstaltungsorten in der vertikalen Abstrahlungsebene, die Eingabe von Lautsprecher- und Arraydaten, die Benutzung modellierter und gemessener Richtcharakteristiken, die Parametrisierung des Algorithmus sowie die Visualisierung der Ergebnisse. Die Evaluation erfolgt über akustische Simulationen mit Hilfe des Complex-Directivity-Point- Source (CDPS)-Modells. Durch den Algorithmus können die Neigungswinkel eines LSAs hinsichtlich verschiedener Zielstellungen - etwa der Homogenität des simulierten Schallfeldes oder der Erhöhung des akustischen Kontrasts - optimiert werden.

• Incorporating Loudspeaker Directivity in Array Design for Increased Spatial Aliasing Frequency in Wave Field Synthesis
  F. Winter, F. Schultz and S. Spors
[Abstract]

Wave Field Synthesis aims at a physically accurate synthesis of a desired sound field inside a target region. Typically, the region is surrounded by a finite number of discrete loudspeakers. For practical loudspeaker setups, this spatial sampling causes spatial aliasing artefacts and does not allow for an accurate synthesis over the entire audible frequency range. Recently, the authors proposed a geometric model to predict the so-called aliasing frequency up to which the spatial aliasing is negligible for a specific listening position or area. Optimal discretisation schemes to increase this frequency for a given array geometry and desired sound field assuming omnidirectional loudspeakers were presented. This contribution extends prior work towards directive drivers as they are used in standard multi-way loudspeakers. Well-established radiation models such as the circular or line piston are investigated. The derived discretisation patterns are compared to the ones for the omnidirectional case via numerical simulations of the synthesised sound fields. The results show an increase of the aliasing frequency for the patterns optimised with the extended approach.

Schultz, Julius

• Krylov Subspace Model Order Reduction for Aircraft Cabin Noise Investigation
  J. Schultz, C. Blech, U. Römer, M. Bollhöfer and S.C. Langer
[Abstract]

For the development of future aircraft, an analysis of the sound pressure level inside the passenger cabin is one major aim. In this work, a generic aircraft cabin is modelled as a strongly coupled vibroacoustic system excited by a distributed frequency-dependent pressure load on the outer skin. A wave-resolving finite element approach then leads to a large linear system. Solving such a linear system many times to determine frequency response functions or perform parameter studies is computationally challenging.

Hence, in this work moment-matching Model Order Reduction (MOR) methods, specifically, Krylov subspace Model Order Reduction (KMOR) methods are investigated in order to reduce the computational costs. KMOR methods only require a solution of the full order model at certain points in the parameter space to construct a projection subspace that yields a moment-matching property of the full and reduced order transfer function.

The work shows the great potential of KMOR methods by analysing the performance and the accuracy of the algorithm for a plate, a plate coupled with a cavity and a generic aircraft cabin model. In addition, a correlation of the modal density and the ROM size is observed and the extendibility of the approach to parametrised MOR is highlighted.

Schulz, Anita

• Design von Schalldämpfern – der Weg vom CAD-Modell zum Prototypen
  F. Bake, K. Knobloch, A. Schulz, R. Burgmayer, W. Hage, S. Kruck, L. Grizewski and L. Enghardt
[Abstract]

Bei der Entwicklung und Auslegung von Schalldämpfern in Flugtriebwerken, auch Liner genannt, spielt die experimentelle Untersuchung in Strömungskanälen eine entscheidende Rolle. Moderne additive Fertigungsverfahren, wie, z.B. 3D-Druck, bieten hierbei außerdem die Möglichkeit zur Entwicklung innovativer Linerkonzepte mit komplexen Aufbaustrukturen. Zum Vergleich der weltweit existierenden Untersuchungseinrichtungen für überströmte Liner hat das International Forum for Aviation Research (IFAR) eine Benchmark-Aktivität, koordiniert von der NASA, initiiert, bei der alle teilnehmenden Partner, ausgehend von den gleichen digitalen Geometriedaten (CAD), die Fertigung sowie akustische Charakterisierung verschiedener Linertestobjekte miteinander vergleichen und bewerten können. Im Rahmen dieses Beitrags werden die Ergebnisse der entsprechenden Untersuchungen vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) vorgestellt. Hierzu wurden die 3D-gedruckten Liner zunächst in dem Liner-Strömungskanal DUCT-R beim DLR Berlin hinsichtlich ihres Dissipationsverhaltens bei verschieden Strömungsmachzahlen vermessen. In einem weiteren Schritt wurden über Mikrofone innerhalb der Linersektion die axialen Wellenzahlen der sich über dem Liner ausbreitenden, akustischen Moden bestimmt. Aus diesen Wellenzahlen wurde über verschiedene, meist inverse, Verfahren die Impedanz der Lineroberfläche berechnet. Da diese Impedanz eine Linereigenschaft in Verbindung mit der Überströmung ist, lassen sich diese Ergebnisse innerhalb des Benchmarks z.B. mit den Ergebnissen der NASA vergleichen. Dieser Vergleich zeigt für die verschiedene n Testobjekte und Strömungsbedingungen eine gute Übereinstimmung.

Schulz, Florian

• Implementierung einer Unterwassertelefonieschnittstelle in einem SONAR-Simulator
  T.O. Wisch, T. Wiegand, F. Schulz and G. Schmidt
[Abstract]

Sprachkommunikation unter Wasser unter Nutzung von sowohl analogen, digitalen und auch gemischten Verfahren ist noch immer ein spannendes Forschungsfeld. Durch die kostengünstige Verfügbarkeit von leistungsfähiger Hardware lassen sich die Algorithmen vollständig in Software realisieren. Im Sinne einer fortschreitenden Systemintegration ist eine Integration von Kommunikationssystemen in SONAR-Systeme, auch auf simulativer Ebene, eine logische Folge. Selbst in den Grenzen etablierter Standards können Sprachverbesserungsansätze die Verständlichkeit der Übertragung steigern und für eine verbesserte Sprachkommunikation sorgen. Aufgrund der geringen zur Verfügung stehenden Bandbreiten werden einige Sprachmerkmale, deren Energien in höheren Frequenzbereichen liegen, oftmals abgeschnitten. Während herkömmliche Techniken nur darauf abzielen, das Signal-zu-Rausch-Verhältnis zu verbessern und Spracheigenschaften außer Acht lassen, zeigt das hier vorgestellte System zusätzlich das Abbilden hochfrequenter Sprachmerkmale in niedrigere Frequenzbereiche. Auf diese Weise können auch Ansätze von Frikativen über einen stark bandbegrenzten Kanal übertragen werden.

Schulze, Christian

• Schallimmissionsprognose bei tieffrequenten Geräuschen
  C. Fritzsche, L. Eckert, C. Schulze and J. Hübelt
[Abstract]

Das Sächsische Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie hat eine Untersuchung beauftragt mit dem Ziel, ein Verfahren für die Ermittlung der höchstzulässigen tieffrequenten Schallemissionen einer Anlage zu finden, für welche die Einhaltung der Anhaltswerte gemäß Beiblatt 1 zu DIN 45680:1997-03 mit angemessener Sicherheit zu erwarten ist. Bislang gibt es kein genormtes Prognoseverfahren für tieffrequente Schallimmissionen, da diese gemäß DIN 45680 innerhalb von geschlossenen Räumen zu beurteilen sind und genormte Verfahren für die Schallimmissionsprognose die Schallimmissionen nur außen prognostizieren. Das Konzept der Untersuchung besteht darin, aus Messungen der Schallpegeldifferenzen zwischen außen und innen für repräsentative Räume Mittelwerte und Standardabweichungen der Pegeldifferenzen für tiefe Frequenzen zu gewinnen und daraus ein Prognoseverfahren abzuleiten. Konzept und Ergebnisse werden vorgestellt.

• Bestimmung des Elastizitätsmoduls zylindrischer Beton-Prüfkörper aus dem Spaltzug-Schwellversuch
  P. Lindner, C. Schulze, J. Hübelt, P. Bolz and F. Wellner
[Abstract]

Beton unterliegt als Baustoff in zahlreichen Anwendungsbereichen nicht nur statischen, sondern auch zeitlich veränderlichen bzw. sich wiederholenden Belastungen. Um die Eignung von Baustoffen in Bezug auf diese zyklischen Beanspruchungen sicherzustellen, existieren Verfahren zur gezielten Ermüdung von Prüfkörpern, wie der Spaltzug-Schwellversuch. Es wird ein Messverfahren vorgestellt, mithilfe dessen die Degradation zylindrischer Beton-Prüfkörper aus dem Spaltzug-Schwellversuch abgeschätzt werden kann, indem der dynamische Elastizitätsmodul in verschiedenen Ermüdungszuständen ermittelt wird. Es werden zwei weitere Verfahren zur Bestimmung des Elastizitätsmoduls hinzugezogen. Die Messergebnisse aus den in unterschiedlichen Frequenzbereichen arbeitenden Verfahren werden vergleichend gegenübergestellt.

Schulze, Veronika

• Solving piezoelectric inverse problems using Algorithmic Differentiation
  N. Feldmann, V. Schulze, B. Jurgelucks and B. Henning
[Abstract]

Die Bestimmung piezoelektrischer Materialparameter kann mathematisch als ein inverses Problem formuliert werden. Seine Lösung basiert auf einer Optimierung der Eingangsparameter eines physikalischen Modells, welches die durchgeführten Messungen im Sinne einer Kostenfunktion möglichst gut abbilden soll. Als Messgröße wird die elektrische Impedanz einer piezokeramischen Scheibe genutzt. Bei dem hier beschriebenen Problem finden Ableitungsinformationen an unterschiedlichen Stellen Beachtung. Zum einen wird eine angepasste Elektrodenstruktur genutzt, um die Sensitivität der Messgröße zu steigern. Zum anderen benutzen die verwendeten lokalen Optimierungsalgorithmen zur Prädiktion des nächsten Optimierungsschrittes Ableitungsinformationen der Kostenfunktion nach den zu optimierenden Materialparametern. Häufig wird in diesen Fällen auf die Approximation der Ableitung durch Finite Differenzen zurückgegriffen, was zu numerischen Fehlern führen kann. Alternativ kann zur Ableitungsbestimmung mit Rechnergenauigkeit Algorithmisches Differenzieren zum Einsatz kommen. Exemplarisch sollen beide Verfahren am Beispiel der Charakterisierung von Piezokeramiken untersucht werden. Dabei ergeben sich unterschiedliche Vor- und Nachteile, je nachdem ob die Ableitung zur Sensitivitätssteigerung oder zur Parameteroptimierung genutzt werden.

Schwarz, Michael

• Ultraschallbasierte Messung und tomographische Rekonstruktion von Temperaturverteilungen
  M. Schwarz, M. Reisinger, D. Eder and B.G. Zagar
[Abstract]

Dieser Beitrag behandelt die hochgenaue Temperaturmessung mittels Ultraschall sowie Möglichkeiten zur tomographischen Rekonstruktion von Temperaturverteilungen bei Messungen entlang mehrerer Messstrecken. Da die Schallgeschwindigkeit eines Mediums von seiner Temperatur abhängt, kann die Temperatur bei bekannter Länge des Ausbreitungswegs aus der Laufzeit von Ultraschallpulsen bestimmt werden. Der Zusammenhang zwischen Schallgeschwindigkeit und Temperatur ist beispielsweise für Wasser nichtlinear, es existieren allerdings verschiedene empirische Zusammenhänge für relevante Temperaturbereiche. Durch hochaufgelöste Messung der Laufzeit mit einer Standardabweichung von weniger als 500 ps ist es somit möglich, die mittlere Schallgeschwindigkeit entlang des Ausbreitungspfads und daraus die Temperatur mit einer Auflösung von wenigen Tausendstel Kelvin zu ermitteln. Durch Messung der Laufzeit in beiden Richtungen können zudem Strömungseinflüsse korrigiert werden. Wir gehen in diesem Beitrag auf verschiedene Einflussfaktoren ein, die für Messungen mit dieser Auflösung berücksichtigt werden müssen und präsentieren einen Versuchsaufbau, bei dem die Temperatur entlang mehrerer übereinanderliegender Pfade ultraschallbasiert gemessen wird. Dies ermöglicht unter anderem aufsteigende Wärme zeitlich zu verfolgen. Wird die Temperatur über mehrere Pfade in einer Ebene gemessen, ist außerdem die Rekonstruktion einer Temperaturverteilung möglich. Dies erfordert die Lösung eines inversen Problems. Wir zeigen Herausforderungen und mögliche Lösungsansätze für die Rekonstruktion der Temperaturverteilung aus Messungen mit hochfrequentem Ultraschall in Wasser.

Schwendicke, Anna

• Begreifen - Wie unabhängig arbeiten unsere Finger wirklich?
  A. Schwendicke, H. Winger, F. Wieczorek and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Viele male am Tag nehmen Menschen die unterschiedlichsten Gegenstände in die Hand. Dabei arbeiten die Finger im Allgemeinen eng zusammen und auch wenn sie je nach Situation unabhängig voneinander agieren, korrelieren ihre Bewegungen bei vielen Greifbewegungen stark. Für die Datenübertragung im taktilen Internet sind solche Korrelationseffekte von großen Interesse, da sie zur Datenkompression ausgenutzt werden können. Im Rahmen dieser Studie sollen Korrelationseffekte zwischen den einzelnen Fingern untersucht werden. Dafür wurden Versuchspersonen gebeten mit verschiedenen Datenhandschuhen unterschiedliche Gegenstände wiederholt zu greifen. Die Auswahl der Datenhandschuhe umfasst dabei sowohl kommerzielle als auch selbstentwickelte Exemplare mit unterschiedlichen Sensoren. Die Greifbewegungen wurden aufgenommen und bezüglich der Korrelation unterschiedlicher Parameter untersucht.

• Vibroakustische Beats - Durch Ganzkörperschwingungen hervorgerufene akustische Reize
  A. Schwendicke, F. Reichmann and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Im Alltag sind Menschen Ganzkörperschwingungen (GKS) in vielen verschiedenen Situationen ausgesetzt. Meistens treten die Schwingungen gleichzeitig mit akustischen Signalen auf, da Schwingung und Schall aus derselben Quelle stammen. Dies führt zu multimodalen Effekten zwischen GKS und Geräuschen, die für die Gestaltung multimodaler virtueller Umgebungen genutzt werden können und die Gesamtwahrnehmung von beispielsweise Komfort in multimodalen Situationen wie Autofahren oder Konzertbesuch beeinflussen. Dabei können GKS in geringem Maße die Wahrnehmung akustischer Reize auslösen. Dieses Phänomen kann indirekt durch die Erweiterung des Konzeptes von binauralen Beats auf vibroakustische Beats nachgewiesen werden. Die gleichzeitige Darbietung von zwei sinusförmigen Signalen mit wenigen Hertz Unterschied zwischen Kopfhörer und Ganzkörperschwingung führt zur akustischen Wahrnehmung von Schwebungseffekten. In dieser Studie wurde der Effekt systematisch mit über 20 Versuchspersonen mit zwei verschiedenen Lautheitspegeln über für fünf verschiedene Frequenzen im tiefen, gerade noch hörbaren Bereich, untersucht. Durch den Vergleich der Ergebnisse der vibroakustischen Beats mit rein akustisch erzeugten Beats kann eine Abschätzung der empfundenen Lautstärke erfolgen.

Seeber, Bernhard

• Wiedergabe von Schallfeldern: Analyse der interauralen Merkmale
  M. Kuntz and B. Seeber
[Abstract]

Für die Wiedergabe von Schallfeldern mit Ambisonics sollte idealerweise ein Lautsprecherarray mit regelmäßig verteilten Lautsprechern verwendet werden. Hier wurde die zweidimensionale Wiedergabe jedoch auf 9 Lautsprecher, die innerhalb ±40 ^∘ in regelmäßigen Winkelabständen platziert waren (offenes Lautsprecherarray), beschränkt. Die zu wiedergebende Schallszene wurde mit einem 36-kanaligen zylindrischen Mikrofonarray aufgenommen. Generell werden bei Mikrofonarrays tiefe Frequenzen mit einer niedrigeren Richtungsauflösung aufgenommen. Dies führt zu einem Abspielen dieser Frequenzen aus allen Lautsprechern mit geringen Pegelunterschieden, wodurch im wiedergegebenen Schallfeld hörbare Kammfilter entstehen. Mit einem geschlossenen Lautsprecherarray können diese durch gegenphasiges Abspielen des Signals mit den gegenüberliegenden Lautsprechern reduziert werden. Dies ist bei einem offenen Lautsprecherarray nur bedingt möglich. Deshalb wurde für jede Frequenz die dominante Ordnung der Zerlegung in Kreisharmonische N ausgerechnet. Die Anzahl der aktiven Lautsprecher L wurde proportional der Ordnung angepasst, nach der Gleichung L=2N+1. Dieser Ansatz wurde mit dem Sampling-decoder verglichen. Die Lautsprechersignale wurden für ein zirkuläres, 36-kanaliges Lautsprecherarray ausgerechnet und räumlich gefenstert. Zur Evaluierung wurden auf einer Fläche von ungefähr 2 m x 2 m 31 Messpunkte verteilt und die Impulsantworten der einzelnen Lautsprecher gemessen. Erste Ergebnisse zeigen, dass der über alle Messpunkte gemittelte, breitbandige RMS-Fehler von 5.0 dB auf 3.9 dB reduziert werden konnte.

• The effect of self-orienting on speech perception in an acoustically complex audiovisual scene
  L. Hladek and B. Seeber
[Abstract]

In real life, people often move during conversations, which affects speech intelligibility, but the established speech measures do not reflect the natural behavior. Here were present a listening experiment in which people were standing and could orient to speech sounds coming from different directions indicated by a virtual visual character of life-like size. The acoustic simulation interactively adapted according to the current orientation of the participant at the beginning of each trial. Besides having to report the words understood, participants received no instructions to reduce possible effects on behavior. The target speech material was taken from the standard OLSA test, convolved with a simulated room impulse response generated for one of four possible directions: front, two at the side, and the back. The interfering sound, six female co-located talkers asynchronously speaking OSLA sentences, came from the front. The results showed that participants oriented towards the targets during the target presentation. This put them in an acoustically more favorable condition at the end of the test sentence but this has not been reflected to the possible extent in the increase of speech intelligibility. The performance is discussed with respect to predictions of a speech intelligibility model (Jelfs et al., 2011).

Seitz, Steffen

• Akustik von Entladungen
  P. Holstein, K. Fuchs, S. Seitz, F. Berger, S. Moeck and S. Uziel
[Abstract]

Eine Methode, Teilentladungen in elektrischen Anlagen und Komponenten zu lokalisieren und zu bewerten, beruht auf der Detektion der akustischen Emissionen. Die auf dem Markt verfügbare Prüftechnik (z.B. Ultraschallgeräte) arbeitet auf der Basis eines relativ einfachen Prinzips, das neben der reinen Detektionsfunktion die Ultraschallsignale auch hörbar macht. Erfahrene Prüfer können mittels der in den Hörbereich transformierten Signale die Intensität der elektrischen Teilentladungen unterscheiden und klassifizieren. Der direkt hörbare Bereich wird dabei ausgeblendet, um im industriellen Umfeld von Störgeräuschen unabhängig zu sein. Im Beitrag wird der Versuch unternommen, die akustischen Auswirkungen der Teilentladungen an unterschiedlichen grundlegenden Elektrodenanordnungen mittels geeigneten Signalverarbeitungsverfahren zu klassifizieren. Durch diese Anordnungen können alle praxisrelevanten Fälle im Labor nachgebildet werden. Die Experimente beruhen auf der systematischen Variation der elektrischen Feldstärke, Elektrodenanordnungen und der Schlagweite zwischen den beiden Elektroden. Durch die dadurch unterschiedliche resultierende Feldinhomogenität kann die akustische Abstrahlung der entstehenden Teilentladungen gezielt beeinflusst und messtechnisch erfasst werden. Das Ziel der Untersuchungen liegt auf der Erhöhung der Aussagefähigkeit der Ultraschallprüfungen und einer darauf beruhenden Unterstützung von Prüfvorgängen durch untrainierte Prüfer.

Sepahvand, Kian K.

• Modeling and experimental validation of in-plane wheel vibrations due to tire non-uniformity
  Z. Liu, K.K. Sepahvand, Y. Wei and S. Marburg
[Abstract]

Tire non-uniformities give rise to rolling force variation at the spindle during steady-state rolling. The higher-order harmonics of the axial forces caused by the tire uniformity subsequently induce the noise within the passenger car. This paper presents a multi-body model for analyzing the characteristics of the force transmissibility of non-uniform tire. The analytical model includes mass imbalance, stiffness non-uniformity, and radial run-out. The model is established based on a three-dimensional ring on an elastic foundation model. Considering the non-uniformity of the tire, the variations of the force on the tire-road contacting area and the length of the footprint are analyzed. The longitudinal and radial forces are calculated and validated by the experimental data. The higher-order harmonics of in-plane axial force vs. the velocity and frequency are given. The proposed model provides a method which should greatly improve the dynamic characteristics of tire/wheel assemblies.

• Anwendung der verallgemeinerten polynomiellen Chaosentwicklung auf industrielle Modelle
  J.D. Schmid, M. Luegmair, K.K. Sepahvand and S. Marburg
[Abstract]

Für eine zuverlässige Vorhersage von vibroakustischem Verhalten in der frühen Entwicklungsphase ist die Berücksichtigung von Unsicherheiten im Auslegungsprozess unerlässlich. In diesem Beitrag werden Unsicherheiten mithilfe der verallgemeinerten polynomiellen Chaosentwicklung (generalized Polynomial Chaos - gPC) beschrieben und auf das Finite-Elemente (FE) Modell einer Fahrzeugkarosserie angewandt. Der Fokus liegt auf der Untersuchung der optimalen Anwendung der gPC, speziell im Hinblick auf industrielle Modelle mit einer hohen Anzahl an unsicheren Parametern und rechenintensiven FE-Modellen. Implementiert wird eine nicht-intrusive gPC-Entwicklung auf Basis der Kollokationsmethode. Zunächst wird die entwickelte Methodik anhand einer analytischen Funktion verifiziert, bevor diese auf ein industrielles FE-Modell übertragen wird. Die Approximation des stochastischen Ergebnisprozesses wird mit Latin Hypercube Sampling (LHS) basierten Referenzlösungen im Hinblick auf Genauigkeit und Rechenzeit verglichen. Die Untersuchungen zeigen, dass die gPC-Methode auch bei industriellen Modellen mit hoher Dimensionalität zuverlässig anwendbar ist, dass jedoch die Ergebnisqualität maßgeblich von der Wahl der Kollokationspunkte abhängt.

• Stochastic stability analysis of a general rotor-bearing system considering the misalignment effect
  X. Sun, K.K. Sepahvand and S. Marburg
[Abstract]

Stochastic stability problem for a general rotor-bearing system is still a challenging issue. The most published works in this area are usually focused on the rotor supported by a relatively short bearing and the impact of misalignment effect has been ignored. In this study, the threshold of a rotor-bearing system which characterizing the stability of system is studied under considering the uncertainty in a general cylindrical hydrodynamic bearing (HDB) and the misalignment effect. To analyze the stability problem under the misalignment, the thickness expression of the oil film is characterized. The static and dynamic characteristics under different eccentricities are then numerically calculated by solving the Reynold’s equation and perturbating pressure. Meanwhile, the startup curve characterizing the relationship between eccentricity and rotating speed is obtained under a specific static load. The borderline between stable and unstable zone is identified by solving the characteristic equation of the rotor-bearing system. Accordingly, the cross point of borderline and startup curve is characterized. Finally, the generalized polynomial chaos (gPC) expansion is employed to evaluate the influence of uncertain factors such as viscosity and clearance on the stability problem of system. The accuracy of the proposed method is compared with results from the Monte Carlo simulations.

• Static Performances Study on a Three-pad Air Journal Bearing Based on Near Field Acoustic Levitation
  Y. Liu, K.K. Sepahvand and S. Marburg
[Abstract]

Owing to its distinct non-contact and oil-free characteristics, squeeze- film air bearing can be introduced to satisfy ultra-precision, low wear, and oil-free requirements. This study presents a numerical analysis of the float characteristics of a three-pad squeeze-film air bearing based on squeeze film levitation technology. Unlike conventional squeeze-film bearings, this kind of bearing has two distinguishing characteristics: significantly improved load capacity, and the ability of precision spindle position control. The resonant frequency and vibration mode of the bearing are obtained by using finite element modeling and validated by experimental results. Furthermore, the mechanism of pressure generation of squeeze film is investigated. The load capacity and stability of the bearing can be improved by utilizing the squeeze film effect. Numerical and experimental results show a feasible non-contact bearing with the application potential in the high-speed and high-precision rotating machinery.

• Uncertainty analysis in dynamic response of composite structures in thermal environment
  S. Chandra, K.K. Sepahvand and S. Marburg
[Abstract]

Uncertainty analysis of various engineering structures is essential in various manufacturing sector such as aerospace, automobile etc. Application of the composite material are increasing in these sectors over the conventional materials. Moreover, these structures are often experienced rise of temperature during high speed maneuvering. Due to high strength and low coefficient of thermal expansion (CTE) graphite-epoxy, carbon-epoxy, carbon-carbon, and IM7-PEEK composites are generally used as principal structural materials to these vehicles. Therefore, uncertainty analysis of the dynamic response in various thermal environment requires for assessing the reliability of the structure. This study presents the uncertainty to the transient response for various shape of composite structure such as folded plate, stiffened plate and cylindrical shell, etc. at various temperature. The elastic parameters of IM7-PEEK composite material, and applied loading on the composite structures are considered as uncertain at various discrete temperatures. Stochastic finite element method (SFEM) is used for uncertainty analysis of the composite structure. In this study, computationally efficient collocation based generalized polynomial chaos (gPC) expansion method is used to evaluate the stochastic dynamic response of for various shapes of the composite structure. The method show a very accurate results compared with sampling based method with large number of realizations.

Siddiq, Saleh

• Das merkwürdige Verhalten von Flötenteiltönen bei der Schallabstrahlung
  C. Reuter, J. Delisle, I. Czedik-Eysenberg, S. Siddiq and M. Eder
[Abstract]

Hintergrund: Flöteninstrumente werden in ihrer Abstrahlcharakteristik meist als Dipolstrahler beschrieben, die am Anblasloch und am jeweils ersten offenen Griffloch abstrahlen (Meyer 2015). Bei mehreren geöffneten Grifflöchern und in höheren Registern ist die Abstrahlung weitaus komplexer (z.B. Coltman 1979; Fletcher et al. 1998). Mit Hilfe von Mikrofonarrays ist es möglich das Abstrahlverhalten von Musikinstrumenten genauer zu beobachten (z.B. Hohl 2009; Grothe, Kob 2013) und auch Einblicke in die Abstrahlung einzelner Teiltöne zu erhalten.

Fragestellung: Lassen sich typische Muster bei der Abstrahlung von Flötenklängen und ihren Teiltönen beobachten?

Methode: Im Reflexionsarmen Raum des Musikwissenschaftlichen Institut der Universität Wien wurden die Klänge von Piccoloflöte, Querflöte, Altflöte, Bassflöte und Traversflöte in jeweils allen erreichbaren Tonhöhen mit einer akustischen Kamera (gfai Mikado) aufgenommen und auf die Abstrahlung ihrer ersten 10 Teiltöne hin analysiert.

Ergebnisse: Während die Abstrahlungsmuster der Teiltöne pro Ton und Instrument sehr individuell ausgeprägt sind, zeigt sich mit ansteigender Teiltonnummer eine immer konzentriertere Abstrahlung am Anblasloch. Darüber hinaus wurden Frequenzbereiche erkennbar, an denen die Teiltöne stets an gleichen Positionen abgestrahlt wurden (z.B. Querflöte: 698-988Hz und 1480-1864Hz). Während der Tagung wird es am Poster die Gelegenheit geben virtuell auf den verschiedenen Flöten zu spielen und die Abstrahlung der einzelnen Teiltöne dabei zu beobachten.

• Zwischen psychoakustischen Ähnlichkeiten und mentalen Konzepten: Ein Experiment zur Gruppierung von Instrumentalklängen
  S. Siddiq, C. Reuter, I. Czedik-Eysenberg and D. Knauf
[Abstract]

Vorangegangene Studien zur Klangfarbenwahrnehmung legen nahe, dass die kategoriale Zuordnung von Musikinstrumentenklängen nicht nur aufgrund von klanglichen Eigenschaften geschieht, sondern auch von weiteren, vermutlich semantischen Vorstellungen, die das Konzept ”Musikinstrument” begleiten (schon Stumpf 1926; Siedenburg et al. 2016; Siddiq et al. 2018). Die vorgestellte Studie geht der Frage nach, inwieweit die Entstehung der perzeptiven Identität von Musikinstrumenten durch psychoakustische Merkmale gebildet bzw. behindert wird. Außerdem wird untersucht, ob die Präzision des Konzepts ”Musikinstrument” von der musikalischen Kompetenz abhängt. In einer Gruppierungsaufgabe sollten 42 Instrumentenklänge von sechs Instrumenten gemäß ihrer Instrumentenzugehörigkeit, allein anhand klanglicher Merkmale gruppiert werden. Davon abgesehen unterlag die Gruppierung keinen Einschränkungen (free sorting task). Anschließend sollten die gebildeten Gruppen benannt werden. Die individuellen Gruppierungsmatrizen wurden einer Clusteranalyse unterzogen um etwaige Ausreißer zu identifizieren und systematische Schichtungen der Stichprobe zu ermitteln (v.a. Musiker/Nichtmusiker). Alle Matrizen wurden anschließend zu einer Gesamtmatrix aggregiert, aus der wahrnehmungsbasierte Cluster ermittelt wurden. Zusammenhänge (Korrelationen) zwischen den Clustern und akustischen Klangmerkmalen wurden untersucht. Die Ergebnisse zeigen eine deutlich bessere Instrumentengruppierung als bei paarweisen Klangvergleichen. Der Schluss liegt nahe, dass Musikinstrumente nicht allein reizbasiert erfasst werden, sondern dass auch mentale Konzepte auf die Klangperzeption rückkoppeln. Der Einfluss musikalischer Bildung war hingegen geringer als erwartet.

Siegert, Ingo

• Investigation of the influence of standing waves on distant speech emotion recognition
  J. Höbel-Müller, I. Siegert, M. Gottschalk, R. Heinemann and A. Wendemuth
[Abstract]

In distant speech emotion recognition, similar training and test conditions should be ensured. Otherwise, the recognition performance can decrease significantly. One influencing factor is room acoustics. We focused on standing waves in rooms as an essential factor in distant speech emotion recognition. Previous studies limited its investigation to certain speech features or compared bundled feature groups. In this study, the influence of standing waves on extracted emobase Low Level Descriptors and a distant speech emotion recognition system were investigated.

We used EMO-DB, a database with high qualitative and emotionally coloured speech. To obtain signals influenced by standing waves and preferably little reverberation, EMO-DB was re-recorded in a small voice recording cabin. Signals for the baseline condition were re-recorded in an anechoic hall. Both room impulse responses, acoustic descriptors (T30, EDT, C50, D50) and cumulative spectra were analysed. Statistics were calculated to quantify the Low Level Descriptors’ value differences between the ”anechoic hall” and cabin. Results of statistical analysis of the Low Level Descriptors were linked to room acoustic analysis. The baseline distant speech emotion recognition performance was obtained and compared to the recognition performance in the cabin.

• Speech Communication at the Presence of Unmanned Aerial Vehicles
  O. Jokisch, E. Lösch and I. Siegert
[Abstract]

Unmanned aerial vehicles (UAVs, aerial drones) find their way into different emerging application areas such as surveillance (disaster management or public safety), but also logistic tasks (urgent delivery of small goods) or collaborative robotic tasks (precision farming), mostly relying on image processing, although sound is an important source of information. In general, sound processing and, in particular, speech communication or speech signal processing at the presence of UAVs are challenging due to rotor and other maneuver-related noise components. Signal analysis has to consider various sound sources or moving room- acoustical settings, and the desired signals have to be separated from flight and wind noises. We compiled a speech database combined with typical drone sounds (recorded during real flight maneuvers) and conducted objective speech quality measurements (simulating human perception) but also some speech recognition experiments with a state-of-the-art recognizer. In a next research step, we analyzed speech and sound improvements utilizing post-processing and optimized microphone constellations, including a portable 8-micro array. Another problem approach, focusing on the construction of ëlow-noise’ drones, is discussed afterwards. Our contribution describes different acoustic scenarios and drone characteristics, potential methods to overcome the mentioned obstacles and our recent measurement results, followed by some conclusions.

Sievers, Leon

• Acoustic Identification of Flat Spots on Wheels Using Different Machine Learning Techniques
  G. Dernbach, A. Lykartsis, L. Sievers and S. Weinzierl
[Abstract]

Continuous, non-invasive monitoring can free companies from unnecessary routine controls. We consider the case of the acoustic detection of flat spots, a sign of wear on the wheels of rail vehicles. We show that it is possible to detect the resulting acoustic signals in the field by means of audio recordings of passing trains, even with simple microphone techniques. We discuss practical considerations for data set creation and validation and investigate the use of different feature representations such as raw audio data, Mel Frequency Cepstral Coefficients (MFCCs), scatter transformation. Building upon a baseline model with Support Vector Machines (SVM) with MFCCs as input, we develop a semisupervised classifier (Efficient Net with unsupervised pre-training) and compare it to framing the problem as a segmentation task (using the U-Net architecture). Finally, we identify desirable representative invariances and implement the corresponding acoustic transformations. The results show that the detection of flat spots can be performed reliably and robustly even with comparably simple models.

Sinapius, Michael

• Versuchsträger zur Experimentellen Aktiven Minderung der Schalleinstrahlung Zylindrischer Strukturen
  B.-C. Hölscher, S. Algermissen, C. Hesse and M. Sinapius
[Abstract]

Aktive Systeme sind effektive Lösungen für tieffrequente Problemstellungen der Schwingungsdämpfung, sowohl zur Unterdrückung von Strukturschwingungen als auch für Probleme der Schallab- und -einstrahlung. Insbesondere für gekoppelte Systeme aus Struktur und Fluid, bei denen unter Verwendung struktureller Fehlersensoren eine globale Reduktion des Schallfeldes erreicht werden soll, ist die Implementierung derartiger Lösungen allerdings häufig sehr ineffizient. Bei der oft verwendeten Behandlung der Schallabstrahlung mittels Singulärwertzerlegung entstehen frequenzabhängige Schallstrahlungsmoden, die daraus resultierende hohe Modellordnung des benötigten Reglers ist durch heutige Signalverarbeitungssysteme kaum leistbar. Für Phänomene der Schalleinstrahlung in Innenräume erlauben die Fluidmoden jedoch die Formulierung frequenzunabhängiger Moden des gekoppelten Systems. Mit den frequenzabhängigen Schallstrahlungseffizienzen ermöglichen diese eine erhebliche Ordnungsreduktion des Reglers. Der Nachweis der Umsetzbarkeit eines solchen Ansatzes ist durch Vorarbeiten analytisch für generische Kavitätsgeometrien (Quader und Zylinder) erbracht. Für komplexere Geometrien muss dieser Nachweis numerisch und insbesondere experimentell erfolgen. In diesem Beitrag wird ein hierzu geeigneter Versuchsträger vorgestellt. Der Versuchsträger besteht aus einer zylindrischen CFK-Struktur, Randabschlüssen zum Abschluss des Innenraums sowie Vorrichtungen für vibroakustische Vermessung und Lagerung von Struktur und Randabschlüssen. Im Beitrag wird zum einen auf die konstruktiven Aspekte des Versuchsträgers eingegangen, zum anderen werden Ergebnisse der Messungen sowie ein Ausblick auf zukünftige Untersuchungen vorgestellt.

• Abhängigkeit des Absorptions- und des Transmissionsgrades von Schäumen vom Einbauwinkel im Impedanzrohr
  J. Tietz, M. Radestock and M. Sinapius
[Abstract]

Leichtbau sowie akustischer Komfort sind im Bereich der Mobilität wesentliche Entwicklungsfaktoren. Der Einsatz von Dämmmaterialien aus porösem Kunststoff vereint diese beiden Aspekte. Zwei Größen zur Charakterisierung des Dämmvermögens dieser Werkstoffe sind Schallabsorptions- und Schalltransmissionsgrad. Grebel et al. stellten bei der Vermessung von Schaumstoffen im Impedanzrohr fest, dass sich der Absorptionsgrad unter Variation des Drehwinkels einer Probe um die Rohrachse wesentlich ändert, sodass in bestimmten Frequenzbereichen keine verlässlichen Werte ermittelt werden können [Grebel et al. 2017]. In diesem Artikel soll die Abhängigkeit zwischen Einbauwinkel und Absorptions- sowie Transmissionsgrad im Frequenzbereich zwischen 230 und 2000 Hertz untersucht werden. Die untersuchten Materialien sind Polyurethanschaum, Polyethylenschaum, Melaminschaum sowie zwei Polyesterwollen unterschiedlicher Dichte. Aus den Ergebnissen wird eine Vorgehensweise zur Analyse von Dämmmaterialien im Impedanzrohr zur Erzielung reproduzierbarer Ergebnisse abgeleitet. Für Polyurethan und Polyethylen ergeben sich direkte Abhängigkeiten des Absorptions- bzw. Transmissionsgrades vom Einbauwinkel. Die anderen Materialien weisen zwar Unterschiede bei Variation des Einbauwinkels auf, jedoch ist keine direkte Abhängigkeit zum Absorptions- oder Transmissionsgrad erkennbar. Diese Abweichungen führen zu der Annahme, dass im Impedanzrohr für bestimmte Schäume kein eindimensionales Wellenfeld mehr vorliegt. Demzufolge wären die zugrundeliegende Theorie zur Berechnung der akustischen Größen sowie die Anwendung des Impedanzrohres selbst zur Ermittlung dieser in Frage zu stellen.

• Experimentelle Untersuchung der Fluid-Struktur-Kopplung eines Systems aus CFK-Struktur und quaderförmiger Kavität
  T. Roloff, B.-C. Hölscher, M. Misol and M. Sinapius
[Abstract]

Aktive Systeme eignen sich zur tieffrequenten Beruhigung von Strukturschwingungen und Minderung der strukturellen Schallabstrahlung. Zur Beschreibung des gekoppelten Systemverhaltens einer dünnwandigen Struktur mit angrenzender Kavität und daraus abzuleitenden Regelungskonzepten sind Kenntnisse über die Fluid-Struktur-Kopplung notwendig. Anhand einer generischen Geometrie wird die Interaktion zwischen einer rechteckförmigen Struktur aus kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) und einer angrenzenden quaderförmigen Kavität im Frequenzbereich bis 500 Hz experimentell untersucht. Die untersuchte CFK-Platte besitzt eine akustisch relevante Anisotropie der Steifigkeit in Form eines überwiegend unidirektionalen Lagenaufbaus. Der Prüfstand ermöglicht die Reaktionskraft- und -momentenfreie Positionierung der Platte vor einer quaderförmigen Kavität. Es wird eine experimentelle Modalanalyse der Struktur zur Bestimmung des strukturdynamischen Verhaltens unter Berücksichtigung der angrenzenden Kavität sowie eine akustische Modalanalyse des Innenraumes zur Identifikation des akustischen Verhaltens unter verschiedenen Randbedingungen durchgeführt.

Die strukturdynamischen Untersuchungen ergeben lineares Verhalten der CFK-Platte bei struktureller Anregung und verdeutlichen, dass die Strukturdynamik unabhängig von der angrenzenden Kavität ist. Die akustischen Untersuchungen zeigen ebenfalls lineares Verhalten der Kavität, liefern jedoch keine eindeutige Aussage zur Kopplung zwischen Kavität und Struktur. Zwar hat die Plattendynamik keinen Einfluss auf das akustische Verhalten der Kavität, es treten jedoch einige Phänomene bei der Betrachtung der Kavität mit frei davor gelagerter Platte auf, die weiterer Untersuchung bedürfen.

Skoda, Sabrina

• Virtual Reality-Systeme für Soundwalks in virtuellen Umgebungen
  M. Urbaniak, S. Skoda and J. Becker-Schweitzer
[Abstract]

Will man innerstädtische Umgebungen bzgl. ihrer Akustik optimieren oder gar eine Voraussage über die akustische Umgebungsqualität bei noch nicht erstellten Straßenzügen oder Stadtteilen erreichen, scheint es unerlässlich alltägliche Geräuschkulissen für Versuchszwecke realitätsnah im Labor abzubilden. Um die Lebenssituationen in Hinblick auf Ihre komplexe Geräuschqualität unter labortechnischen Bedingungen optimal bewerten zu können, werden diese mit Hilfe von interaktiven Soundwalks in einer virtuellen Umgebung nahezu realitätsgetreu in eine 3D basierte (akustische) Welt projiziert. Ein für diese Zwecke eigens entwickelter Segway-Simulator sowie Equipment in Form einer VR-Brille ermöglichen es unter Zuhilfenahme von 360^∘- Aufnahmetechnik authentische Situationen zur Umgebungswahrnehmung von Schall- und Bildereignissen zu erstellen. Der Proband wird dabei in ein Real-Life Szenario versetzt, in dem er sich scheinbar frei bewegen kann. Durch den Aspekt einer simulierten Form von motorischer Bewegung auf einem Segway-Simulator und durch die Software basierte Einbindung von Ton und Bild kann letztendlich eine innovative Art von Interaktion zwischen Hörer/Proband und seiner akustischen (und visuellen) Umgebung hergestellt werden. Laborversuche zur Untersuchung von Wahrnehmungsorientierten Reizen können durch die Überführung von realen akustischen in virtuell akustische Szenarien optimiert und ein Fokus vornehmlich auf die eigentlichen Wahrnehmungsprozesse und ihre Auswertung gelegt werden.

Slomski-Vetter, Elena Maja

• Identifikation sensitiver Parameter zur Systemabstimmung in der niederfrequenten Fahrzeugakustik
  L. Berk, C. Adams, E.M. Slomski-Vetter and T. Melz
[Abstract]

Konzeptänderungen von Fahrzeugen können während der Entwicklungsphase zur Veränderung des prognostizierten Schalldrucks im Fahrgastraum führen. Zur Erfüllung eines akustischen Zielbildes ist daher eine sukzessive Abstimmung des Systems nach abgeschlossenen Entwicklungsphasen notwendig. Für die Reduzierung von Gewicht und Änderungsaufwand sollen Bereiche hoher Sensitivität identifiziert werden, um eine hohe Maßnahmeneffizienz zu gewährleisten.

In einem FE-Modell stellen die Parameter Steifigkeit, Dämpfung und Masse variable Eigenschaften der Balken- oder Schalenelemente dar. Das Fluid im Innenraum des Modells wird von den umgebenden Flächenbeitragsleistern erregt. Der Schalldruck wird durch den direkten Einfluss eines Parameters oder dessen Interaktionseffekte auf Phasen und Amplituden der Flächenbeitragsleister abgestimmt. Zur Selektion sensitiver Parameter wird eine Screening-Methode ausgewählt und angepasst.

Der physikalische Haupteffekt zur Beeinflussung des niederfrequenten Schallfeldes ist die Modifikation der Phasen der Flächenbeitragsleister. In der umschlossenen Kavität wird dieser Effekt durch die Minimierung des Summenpegels indirekt als Zielgröße berücksichtigt. Zur qualitativen Bewertung der Haupt- und Nebeneffekte wird auf Basis einer Parameterstudie die Morrismethode ausgewählt. Um Rechenzeit einzusparen, wird ein verteilungsbasiertes Sampling implementiert. Sensitive Parameter werden mithilfe der Morrismethode zuverlässig detektiert. Die Auswahl erfolgt anhand eines Morris-Plots manuell und mithilfe eines Userinterfaces. Dadurch werden notwendige Informationen bereitgestellt, um das akustische Zielbild zukünftig anhand von Leichtbaumaßnahmen und Designmodifikationen effizient beeinflussen zu können.

• Bestimmung der Einflüsse von Störgrößen auf die Absorptionsgradmessung im Kundt’schen Rohr mithilfe neuronaler Netze
  S. Wenzel, E.M. Slomski-Vetter, C. Adams and T. Melz
[Abstract]

Bei Messungen des Schallabsorptionsgrades von Schaumstoffen in einem Kundt’schen Rohr treten unerwartete Einflüsse von Störgrößen auf. Es konnte in vorangegangenen Studien gezeigt werden, dass Störgrößen wie beispielsweise Formabweichungen, der Einsatz unterschiedlicher Fertigungsverfahren und die fertigende Person systematische Einflüsse auf den gemessenen Absorptionsgrad haben. In diesem Beitrag werden Korrekturkurven ermittelt, die eine präzisere Messung der Absorptionsgrade in einem Kundt’schen Rohr ermöglichen. Anhand der Korrekturkurven können die Einflüsse der Störgrößen mathematisch erfasst werden, wodurch der Absorptionsgrad rechnerisch korrigiert werden kann. Dazu wird ein Neuronales Netz verwendet, das die einzelnen Absorptionsgrade vorhersagt. Mithilfe der Vorhersagen wird eine Korrekturkurve für den gemessenen Absorptionsgrad bestimmt und der systematische Einfluss aus dem Messergebnis herausgerechnet. In diesem Beitrag wird gezeigt, inwiefern durch das vorgestellte Verfahren die Absorptionsgradmessung robuster gegenüber Einflüssen von Störgrößen wird.

Sørensen, Liv Moretto

• Clustering in an array of nonlinear and active oscillators as a model of spontaneous otoacoustic emissions
  L.M. Sřrensen, P.L. Bysted and B. Epp
[Abstract]

Spontaneous otoacoustic emissions (SOAEs) are the phenomenon of sound emitted by the inner ear in the absence of external stimulation. One potential explanation is that coupled, nonlinear oscillators tend to organize into discrete clusters, oscillating with the same period. While the presence of clusters has been verified in various models, the definition did not consider the phase within a cluster but solely the oscillation period. This study quantifies the phase relations of oscillators within a cluster relative to each other. The model was built of an array of van-der-Pol oscillators with a linear gradient in the oscillation period and scaling to result in an identical phase portrait. The simulations show different sizes of clusters, depending on the type of coupling (reactive/dissipative), the coupling strength and the absence and presence of stochastic variations in the parameters of the array. The oscillation periods of each element in the array were more stable in the presence of an external tone compared to the absence of an external tone. The phase showed a systematic gradient along the length of the array. Linking these results to corresponding information in SOAEs will provide information about the coupling, and ultimately about the mechanics in the inner ear.

Sotnik, Dimitri

• Adaptive akustische Unterwassernetzwerke
  D. Sotnik
[Abstract]

Für die Unterwasserkommunikation wird hauptsächlich Akustik verwendet. Da Schallwellen als Träger verwendet werden, verändern sich Doppler- und Zeitspreizung und die verschiedenen Umgebungsgeräusche sehr schnell und unvorhersehbar. Aktuelle Forschungsthemen befassen sich mit der direkten Modemanpassung, dies ist nicht ganz ausreichend. Im Vergleich zu Funkübertragungen ist die Bitfehlerrate immer noch sehr hoch. Um eine bessere Anpassung an die Umwelt zu gewährleisten, wird in diesem Beitrag vorgeschlagen, das zur Laufzeit verfügbare Netzwerkwissen zu betrachten. Durch die Kenntnis des Netzwerks und seiner Teilnehmer wäre es möglich, spezifische Anpassungen vorzunehmen, um die am besten geeignete Übertragung zu erreichen. Zum Beispiel das Umschalten zwischen Hochfrequent oder Tieffrequent oder die Verwendung unterschiedlicher Modulationsverfahren, je nachdem, was der Empfänger demodulieren kann. Außerdem kann die Übertragungsleistung je nach zu erreichenden Knoten variiert werden. Dafür ist es notwendig, eine Datenbank aufzubauen, die auf Metainformationen von ein- und ausgehenden Nachrichten basiert. Aussagekräftige Indikatoren müssen mit jeder Nachricht versendet werden. Vorhergehende Studien haben gezeigt, dass Pakete Unterwasser möglichst kurz sein sollten und jedes einzelne Bit teuer ist. Die wissenschaftliche Frage ist nun wie viele Bits und welche Informationen mindestens benötigt werden, um eine signifikante Verbesserung der Übertragung zu erzielen.

Sottek, Roland

• Eine Brückentechnologie zur Kombination von Versuch und Simulation mittels in-situ-TPA
  M. Wegerhoff, R. Sottek and H. Brücher
[Abstract]

Zur Verkürzung von Entwicklungsprozessen und um entscheidende Produkteigenschaften möglichst frühzeitig absichern zu können, sind neue Methoden der Produktentwicklung gefragt. Diese müssen aus der Datenlage zum jeweiligen Entwicklungsschritt das Maximum an Informationen über das zukünftige Produkt generieren können. Der Bereich Computer-Aided Engineering (CAE) gewinnt daher zunehmend an Bedeutung. CAE ermöglicht es, zu einem frühen Zeitpunkt im Entwicklungsprozess Produkteigenschaften vorherzusagen und reale Prototypen zum Teil durch numerische Modelle (virtuelle Prototypen) zu ersetzen. Der Übergang von versuchsbasierten Methoden hin zu numerischen Ansätzen ist allerdings ein großer Schritt. Häufig ist eine rein numerische Betrachtung nur eingeschränkt angesichts folgender Gründe möglich: aufwändige Modellbildung, fehlende Daten bzw. Eingangsdaten mit großen Unsicherheiten, fehlende Expertise oder nicht an numerische Methoden angepasste Entwicklungsprozesse. Daher adressiert diese Arbeit eine ”Brückentechnologie”, die die Vorteile messtechnischer und numerischer Methoden kombiniert und eine optimale Prüfung der Eigenschaften des zu entwickelnden Produktes ermöglicht. Dafür wird ein anregendes Subsystem mit seiner Strukturdynamik, basierend auf gemessenen Beschleunigungen, mittels in-situ TPA durch äquivalente Kräfte (Equivalent Forces: EF) beschrieben. Im Allgemeinen sind die EF unabhängig von der Trägerstruktur (z. B. Prüfstand, Anwendungsumgebung) des Subsystems. Durch die Einkopplung der EF in ein strukturdynamisches Simulationsmodell wird die Abstrahlung der Empfängerstruktur prognostiziert und auralisiert.

• Inside Matrix Inversion for TPA: How to prove if regularization is really needed!
  S. Anisovich and R. Sottek
[Abstract]

Source characterization by means of a Matrix Inversion Method (MIM) is very often an ill-posed problem: the solution can be very sensitive to small perturbations in the measured data. In general, the condition number of the matrix (ratio of smallest and highest singular value) is taken as an indicator of how ill-posed the problem is: The solution is more sensitive for higher condition numbers. The range of the condition number is between one and infinity. There are no clear suggestions for a maximum condition number that should not be exceeded for a given matrix. The application of regularization techniques for the treatment of ill-conditioned matrices leads to smaller condition numbers. However, regularization is based on reducing the contributions to the solution from the smallest singular values. This can lead to a loss of physically important information. Therefore, the principle ”the smaller the better” does not work here straightforwardly. In this paper we present an extended analysis of the problem, taking into account the matrix itself and the physics of the given application example.

• Application of Psychoacoustic Tonality for Product Sound Development
  J. Becker and R. Sottek
[Abstract]

The perception of tonal sounds is one of the most important psychoacoustic sensations for product sound quality. In the past, a lot of work has been carried out to automatically quantify tonal sound events. The psychoacoustic tonality is a method for the quantification of tonal sounds, which is based on a hearing model which emulates the processing of human hearing. It is standardized in the ECMA-74 standard (since June 2018). In this paper, the results of the psychoacoustic tonality are validated by comparison with the results of listening tests for different signal types. The application of the psychoacoustic tonality according to the ECMA-74 standard is described. For several examples, it is shown how the psychoacoustic tonality can be used for product sound development and how the results can be interpreted.

Späh, Moritz

• Schallabsorption einer gelochten Akustikdecke bei winkelabhängigem Schalleinfall
  K. Hengst, Y. Aoki, M. Späh and X. Zhou
[Abstract]

Ein als Klassenzimmer ausgebildeter Testraum wurde mit Möblierung und Wandabsorbern ausgestattet. Wenn eine Akustikdecke eingebracht wurde, war es trotz Besetzung mit Personen nicht möglich ein dem Hallraum vergleichbares diffuses Schallfeld zu erzeugen. Infolgedessen konnten keine signifikanten Unterschiede der resultierenden Nachhallzeit zwischen einer nach DIN EN ISO 11654 bewerteten höchstabsorbierenden Mineralfaserdecke (alpha_w = 1,0; A-Absorber) und einer hochabsorbierenden Gipskarton-Lochdecke mit Mineralwolleauflage (alpha_w = 0,6; C-Absorber) festgestellt werden. Diese Ergebnisse konnten in einem weiteren Testraum bestätigt werden. Zudem stellten sich hierin mit der perforierten C-Absorber Decke teilweise signifikant niedrigere Nachhallzeiten als mit der homogenen A-Absorber Decke ein. Eine durch das Fraunhofer Institut Stuttgart durchgeführte FEM-Simulation beider Deckensysteme zeigt bei streifendem Schalleinfall höhere Absorptionseigenschaften bei einer periodisch gelochten als bei einer homogenen Struktur. Das ist ein Hinweis darauf, dass bei begrenzt diffusem Schallfeld mit höherem Anteil an streifendem Schalleinfall eine perforierte Oberfläche Schall effektiver absorbiert, als im ideal diffusen Schallfeld des Hallraums nach DIN EN ISO 354 gemessen.

Spielvogel, Tim

• Einzelfallgerechtigkeit - ein Konzept für eine situationsbezogene Irrelevanzprüfung
  J. Baumgart, T. Spielvogel and S. Warmuth
[Abstract]

Liegt an einem Immissionsort der Pegel durch bereits vorhandene Schallquellen deutlich über dem Richtwert, ist eine weitere Schall emittierende Anlage nur dann genehmigungsfähig, wenn diese deutlich unter dem Richtwert liegt. Derzeit werden Richtwertunterschreitungen von 6 dB(A) angewandt, bei Windenergieanlagen teilweise von 15 dB(A). Dies wird jedoch nicht jeder konkreten Situation gerecht.

Das Konzept der Einzelfallgerechtigkeit betrachtet alle auf den Immissionsort wirkenden Quellen. Die geplante Anlage wird folgendermaßen auf Irrelevanz geprüft: Alle Teilpegel die am Immissionsort über dem der geplanten Anlage liegen werden auf den der geplanten Anlage gesetzt. Der energetische Summenpegel der so reduzierten Pegel, der unveränderten leiseren Teilpegel und dem der geplanten Anlage ergibt den zu prüfenden Pegel. Hält dieser den Richtwert ein, ist der Beitrag der geplanten Anlage in Bezug auf den geprüften Immissionsort als irrelevant zu beurteilen.

Durch dieses Vorgehen ergibt sich eine Gleichbehandlung im Sinne der auf den Immissionsort einwirkenden Teilpegeln. Die anzuwendende Richtwertunterschreitung ergibt sich aus der Berechnung und ist kein fester Wert mehr. Mit dem vorgeschlagenen Vorgehen ist eine langfristige Lärmsanierung gewährleistet.

Spors, Sascha

• Concept and Realization of Open Educational Resources using Jupyter
  S. Spors, F. Schultz, V. Erbes and M. Schröder
[Abstract]

Open Educational Resources (OERs) provide teaching material under an open license for free access, usage, modification and redistribution. OpenCourseWare is a prominent representative of OER. In this contribution we report on the concept and realization of OERs in the field of acoustics and (digital) signal processing utilizing Jupyter notebooks. This concept features many favorable properties for technical education. Among others, it is very convenient to combine text, math, illustrations and implementations into one homogeneous document. Furthermore, code in these documents can be executed so that the results of the implementation are aligned, too. We discuss the conception of a series of Jupyter notebooks constituting the lecture notes to various bachelor and master modules. We furthermore, discuss the tools and processes used for authoring and sustainable provisioning following data literacy principles.

• Incorporating Loudspeaker Directivity in Array Design for Increased Spatial Aliasing Frequency in Wave Field Synthesis
  F. Winter, F. Schultz and S. Spors
[Abstract]

Wave Field Synthesis aims at a physically accurate synthesis of a desired sound field inside a target region. Typically, the region is surrounded by a finite number of discrete loudspeakers. For practical loudspeaker setups, this spatial sampling causes spatial aliasing artefacts and does not allow for an accurate synthesis over the entire audible frequency range. Recently, the authors proposed a geometric model to predict the so-called aliasing frequency up to which the spatial aliasing is negligible for a specific listening position or area. Optimal discretisation schemes to increase this frequency for a given array geometry and desired sound field assuming omnidirectional loudspeakers were presented. This contribution extends prior work towards directive drivers as they are used in standard multi-way loudspeakers. Well-established radiation models such as the circular or line piston are investigated. The derived discretisation patterns are compared to the ones for the omnidirectional case via numerical simulations of the synthesised sound fields. The results show an increase of the aliasing frequency for the patterns optimised with the extended approach.

• Discrete Time Modeling of Spherical Harmonic Expansion by Using Band-Limited Step Functions
  N. Hahn and S. Spors
[Abstract]

In the spherical harmonics expansion of a homogeneous sound field, the radial components are described by the spherical Bessel functions. The time-domain counterparts are the Legendre polynomials windowed by a rectangular pulse, thus forming an orthogonal basis set in the finite interval. Since the discontinuity occurring at the edge of the rectangular window exhibits an infinite bandwidth, a discrete-time signal obtained by trivial time discretization typically suffers from aliasing. For an aliasing-free sampling, the discontinuities need to be smoothed so that the bandwidth of the signal is limited. In this paper, the so called band-limited step (BLEP) function is adopted which was primarily proposed for digital synthesis of analog synthesizer sounds such as square waves and sawtooth waves. By superimposing two delayed BLEP functions with opposite sign, a band-limited rectangular pulse can be generated, which corresponds to the zeroth-order basis signal. The basis signals for higher orders are then computed efficiently by exploiting the recurrence relation of the Legendre polynomials. Finally, the band-limited signals can be sampled with substantially reduced aliasing. The temporal and spectral properties of the proposed discrete-time spherical harmonics expansion will be discussed.

Stampka, Katja

• Quantifizierung des Einflusses des Rauheitsspektrums auf das Beschleunigungsdichtespektrum der Schiene bei Zugüberfahrt
  I. Richter, K. Stampka and E. Sarradj
[Abstract]

Ein wesentlicher Anregungsmechanismus von Rollgeräuschen an Schienenfahrzeugen ist die Rauheit der Schienenoberfläche bzw. der Radlauffläche. Beim Überfahren kommt es im nichtlinearen Kontakt durch die Rauheiten zur Schwingungsanregung sowohl des Rades als auch der Schiene. Der Beitrag der Schiene zum Gesamtrollgeräusch wird dabei wesentlich durch die Stärke des Beschleunigungdichtespektrum (BDS) der Schiene bestimmt. In diesem Beitrag wird der Einfluss der Schienenrauheit auf das BDS der Schiene während einer Zugüberfahrt untersucht, um den Einfluss des nicht nichtlinearen Hertzschen Kontaktes aufzuzeigen. Es wird ein Modell von Nordborg im Zeitbereich für eine Parameterstudie verwendet. Diskutiert wird der Einfluss des Pegels des Rauheitsspektrums in Kombination mit der Zuggeschwindigkeit und der Radart auf das BDS der Schiene.

• Einfluss verschiedener Radquerschnitte auf Rollgeräusche bei Schienenfahrzeugen
  C. Klaus, K. Stampka and E. Sarradj
[Abstract]

Rollgeräusche stellen bei mittleren Geschwindigkeiten die dominante Geräuschquelle bei Schienenfahrzeugen dar. Während bei tiefen Frequenzen der Anteil der Schiene dominant am Rollgeräusch ist, wird bei höheren Frequenzen der Radanteil wichtiger. Auf Seite des Rades wird neben der Rauheit der Lauffläche den Radialmoden des Rades der größte Einfluss auf das Rollgeräusch zugeschrieben. Daher wird das Modalverhalten mehrerer Räder untersucht. Positive Effekte werden durch den Kontaktfiltereffekt, steifere Konstruktionen und eine symmetrische Masseverteilung um die Radmittelachse erwartet. Daraus resultieren fünf Radentwürfe mit systematischen Abwandlungen der Radquerschnitte. Zur Beurteilung der Querschnittsänderungen werden die Rezeptanzen der Räder mithilfe der Finite-Elemente-Methode bestimmt. Im Anschluss wird sowohl die Lage als auch die Ausprägung der Radialmoden der unterschiedlichen Räder miteinander verglichen und es werden mögliche Auswirkungen auf das Rollgeräusch diskutiert.

• Experimentelle Untersuchung von Bettungen zur Nachbildung eines unendlichen Biegebalkens
  L. Zimmermann, K. Stampka and E. Sarradj
[Abstract]

Um analytische Modelle von unendlichen Strukturen, beispielsweise Schienen, verifizieren zu können, ist es notwendig im Experiment auch das Verhalten der unendlichen Struktur nachzubilden. Daher muss die Bettung einer endlichen Struktur derart gestaltet werden, dass Körperschallwellen nicht vom Rand reflektiert werden um somit der Annahme des unendlichen Festkörpers zu entsprechen. Es werden verschiedene Möglichkeiten der Lagerung von endlichen Balken vorgestellt, die die Reflexion von Biegewellen an den Balkenenden verhindern sollen. Gegenübergestellt werden die Einflüsse von Änderungen der Querschnitte, Lagerung in Sand sowie die Ummantelung mit dämpfenden Stoffen. Die Ergebnisse der unterschiedlichen Bettungen werden untereinander und mit dem theoretischen Verhalten eines unendlichen Balkens verglichen. Dabei zeigt sich, dass eine Lagerung in Sand sehr gut geeignet ist. Aber auch Kombinationen von dämpfenden Materialien und Querschnittsänderungen können ein gutes Ergebnis erzielen. Außerdem werden die praktischen Aspekte der verschiedenen Lagerungen beschrieben.

Steffens, Jochen

• Modellierung von Publikumsgeräuschen bei Veranstaltungen mit Sprache und Musik
  S. Böldt, J. Steffens, C. Büttner and S. Weinzierl
[Abstract]

The sounds caused by the audience account for a large part of the background sound field in a concert. However, little is known about its spectral composition, room acoustic influences, or even mood-dependent changes. Therefore, we first analyzed audience sounds from eight recordings in five different rooms with regard to its spectral distribution and temporal development. A statistical prediction model was computed to assess the influence of technical background noise, room acoustics, and audience mood. Moreover, statistical analyses revealed a significant association between the audience sound level and the technical background noise on the one side and the number of spectators on the other. Also, two characteristic curves for the A- weighted broadband audience sound level over time were determined. To further investigate the influence of the audience’s mood on the overall sound level, a self-assessment during one concert and a listening test were carried out. As a result, a terminology underlying three factors was developed to describe the perceived atmosphere (e.g., eventfulness, exuberance) and the acoustical properties of audience sounds. The findings can be used for further research on audience sound synthesis and offer valuable insights for room acoustic planning where the predictions regarding audience sound levels are needed.

• Zum Einfluss der Akustik auf die Qualität von Restaurants. Eine Feldstudie
  T. Wilczek, J. Steffens and S. Weinzierl
[Abstract]

Studies of the hospitality industry on restaurant quality only partially consider the acoustical side of atmosphere. In contrast, studies on restaurant acoustics make high demands in terms of low reverberation times to account for speech intelligibility. This raises questions regarding the reasons for this discrepancy and desirable auditive characteristics in the context of restaurants. We thus carried out a correlational field study involving a sample of 12 restaurant settings. In this study, we investigated the effect of reverberation time and sound pressure level on customers’ perceived affective quality of the soundscape. In addition, the relationship between soundscape pleasantness and the overall satisfaction with the restaurant was analyzed. Analyses using linear mixed-effects models revealed that the soundscape indicators pleasantness and eventfulness are related to the (room) acoustical parameters sound pressure level and reverberation time. Moreover, soundscape pleasantness judgments were shown to predict overall customer satisfaction. Theoretical and practical implications for the acoustical design of restaurants are discussed.

• Gibt es raumakustische Hörexpertise?
  M. Von Berg, J. Steffens, D. Müllensiefen and S. Weinzierl
[Abstract]

In zahlreichen raum- und psychoakustischen Untersuchungen wird bestimmten Versuchsteilnehmern eine ”Hör-Expertise” im Hinblick auf die zu bewertenden Stimuli unterstellt. Als Experten werden dabei häufig Musiker oder Personen mit akademischer und/oder praktischer akustischer Erfahrung eingesetzt. Inwieweit es eine individuell unterschiedliche raumakustische Hörexpertise jedoch überhaupt gibt, wie diese gemessen werden kann und von welchen Faktoren sie abhängt, wurde in der vorliegenden explorativen Studie untersucht. Dazu wurde eine Batterie raumakustischer Hörtests entwickelt, welche individuelle Unterschiede bei mehreren Einzelfähigkeiten, etwa einer Bestimmung von Dauer und Klangfarbe der Nachhallzeit, mit unterschiedlichen experimentellen Paradigmen (ABX, Sortieraufgabe, Reproduktion mit slider) misst. Zur Messung der musikalischen Erfahrenheit wurden bestimmte Dimensionen des Goldsmiths Musical Sophistication Index (Gold-MSI) verwendet. Mithilfe von Faktorenanalysen wurde ermittelt, ob ein einzelner Faktor den Testleistungen der Versuchspersonen zugrunde liegt und somit von raumakustischer Hörexpertise als einer kohärenten, übergeordneten Fähigkeit ausgegangen werden kann. Die Ergebnisse können instruktiv für die Anwendung von Kriterien für zukünftige Hörversuche sein, bei denen eine Trennung von Laien- und Expertenhörern von Bedeutung ist.

Stein, Jonas

• Fluiddynamische Berechnung von Schallfeldern an Helmholtzresonatoren
  N. Gorenflo, T. Merkel and J. Stein
[Abstract]

Es werden numerische Ergebnisse präsentiert, die im Rahmen eines Projekts zur Entwicklung von Kühlern für elektronische Bauelemente erzielt wurden. Die Kühlung erfolgt dabei durch eine gerichtete Luftströmung, welche durch resonante Anregung mit Ultraschall großer Amplitude durch ein Array aus Helmholtzresonatoren erzeugt wird. Das hierbei entstehende Strömungsfeld wurde in der Entwicklungsumgebung COMSOL Multiphysics durch die Navier-Stokes-Gleichungen modelliert. In einer früheren Projektphase wurde diese Implementierung durch den Vergleich der für kleine Amplitude erhaltenen Navier-Stokes-Lösungen mit entsprechenden Lösungen der linearen Wellenakustik verifiziert. Bei größerer Amplitude der anregenden Schallwelle macht sich die Nichtlinearität der Navier-Stokes-Gleichungen in den Lösungen stärker bemerkbar. Hier nun werden solche durch größere Amplitude entstehende Strömungen dargestellt und analysiert.

Stein, Lewin

• Synthese komplexer Richtcharakteristiken für eine Schallfeldoptimierung im Zeitbereich
  M. Lemke, L. Stein, A. Hölter, F. Straube and S. Weinzierl
[Abstract]

Die Bestimmung optimaler Treiberfunktionen von Lautsprechern in beliebiger Anordnung ist ein schlecht gestelltes Optimierungsproblem. Typischerweise werden bisher frequenz-basierte Löser eingesetzt.

In einem vorangegangenen Beitrag haben die Autoren einen Adjungierten-basierten Ansatz vorgestellt, um optimale Treiberfunktionen im Zeitbereich zu bestimmen. Die Methode erlaubt es, inhomogene Windprofile und Temperaturschichtungen einzubeziehen, die normalerweise nicht berücksichtigt werden können. Darüber hinaus können komplexe Geometrien und Randbedingungen berücksichtigt werden. Bisher war diese Methode auf Monopolquellen beschränkt.

Die Autoren stellen eine Erweiterung des Ansatzes in Bezug auf eine Adjungierten-basierte Monopolsynthese vor, die es ermöglicht, auch komplexe Richtcharakteristiken zu betrachten. Das Verfahren wird für typische Quellsignale und ein repräsentatives Lautsprechermodell mit komplexer Richtcharakteristik validiert.

Steinbach, Lisa

• Wie unterscheidet sich die Reaktion von Passanten bei Vorhandensein oder Fehlen eines Stationär-Geräuschs?
  L. Steinbach and M.E. 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. Die EU-Verordnung erlaubt eine freiwillige Einführung eines stationären Geräusches, welches aus Sicht der Blindenverbände jedoch bei weitem nicht ausreichend ist, um die Sicherheit für gefährdete Verkehrsteilnehmer zu gewährleisten. Diese Arbeit analysiert die Fragestellungen, ob künstlich erzeugte Stationär-Geräusche die Sicherheit von schwächeren Verkehrsteilnehmern in sicherheitskritischen Situationen beeinflussen. In einer Verkehrssituation, in welcher es für Fußgänger mit Seheinschränkungen sicherheitsrelevant ist, den Betriebszustand eines Fahrzeuges auditiv zu erkennen, werden unterschiedliche Stationär-Geräusche in Verbindung mit einem Fahrgeräusch auf ihren Wahrnehmungseinfluss getestet.

Steinhausen, Ralf

• Approaching Higher Frequencies - Quantitative Evaluation of Air- Coupled UT Transducers
  M. Kiel, R. Steinhausen, S. Scheunemann and K.-V. Jenderka
[Abstract]

In air-coupled ultrasonic testing the signal quality depends strongly on the performance of the transducers but their characterisation is still a challenge. There are strong limitations of the measurement equipment. Not only microphones but also well-defined sound sources in the necessary frequency range above 100 kHz are not yet available. Additionally, absolute values of the sound pressure are hardly evaluable with electromechanical transducers. In this paper the application of optical methods for the characterisation of air-borne ultrasound transmitters is discussed. Results of sound field measurements using an optical microphone (Xarion) and a scanning laser vibrometer (Polytec) are presented. Both methods base on the relation between air density and the corresponding light velocity. Therefore, an optical detection of air-pressure variations and the visualisation of the sound wave is possible. Although the spatial resolution of the optical microphone is in the millimetre range it requires additional mechanical scan equipment. In contrast, the vibrometer provides internal scanning. Thus, less mechanical components are required but the signal is proportional to the integrated pressure over the actual measurement axis. However, the results can be compared to each other by recalculation the data. The adaption for the qualitative and quantitative characterisation of ultrasound transmitters is discussed.

Steinmann, Ulrike

• FPGA basierte Plattform zur akustischen Zeitumkehrfokussierung
  F. Edner, M. Tornow and U. Steinmann
[Abstract]

Die hochaufgelöste örtliche und zeitliche Fokussierung elastischer Wellen, bspw. zur Erzeugung eines haptischen Feedbacks auf dünnen Plattenstrukturen, kann mittels Zeitumkehrakustik realisiert werden. Dafür ist die synchrone Anregung mittels der im Randbereich der Platte angebrachten Wandler mit zeitinvertierten, auf den jeweiligen Fokuspunkt kalibrierten Signalen erforderlich. Im Beitrag wird die technologische Umsetzung zur Anregung und Fokussierung transienter elastischer Körperschallwellen auf einer ebenen Platte (720x920x3 mm³, PMMA) mit Hilfe einer eigenentwickelten FPGA-basierten Plattform vorgestellt. Diese ist hinsichtlich der Kanalanzahl (bis zu 32), der maximalen Verstärkung und Samplingrate (bis 2 MS/s) konfigurierbar. Die Güte der Fokussierung des fühlbaren Feedbacks wird im Hinblick auf eine hohe Auflösung und Dynamik sowie ein hohes Kontrastverhältnis der Refokussierung vergleichend zu einem kommerziellen Gerät (National Instruments, 8-kanalig) bewertet. Anhand beider Systeme soll weiterhin die Generierung simultaner Feedbacks (≥ 2) und die Entstehung unerwünschter Störimpulse außerhalb der Fokuspunkte analysiert werden. Zur weiteren Charakterisierung der transienten Schwingungen am/ im Bereich des Fokus wird ein Scanning Laser Doppler Vibrometer (Polytec PSV 500) verwendet.

Stephens, Dwayne Savio

• Bubble 'Lightning' Streamers from Laser Induced Cavities in Phosphoric Acid
  J.M. Rosselló, D.S. Stephens and R. Mettin
[Abstract]

The mutual interaction and structure formation of cavitation bubbles in strong sound fields is still not fully understood. Here, we analyse the temporal evolution of an ensemble of bubbles seeded by a laser pulse in concentrated phosphoric acid and driven by an ultrasonic standing wave field. The bubbles nucleate at random positions in a cylindrical volume around the laser focus and immediately start volume oscillations, translations and interactions. High-speed videos show self-organization into several small spherical clusters that are driven away from the acoustic pressure anti-node, similar to single bubbles, and producing a streamer. Different bubble sizes and cylinder radii were explored by changing the laser pulse energy and the beam focusing. The temporal evolution of relevant parameters like average maximum bubble radius or void fraction is extracted from the images and discussed for the different experimental scenarios. The role of shape instabilities and the principal forces affecting both the individual and collective behaviour of the bubbles is analysed by comparing the experimental observations with a series of numerical simulations.

Stephenson, Uwe

• Berücksichtigung des nicht diffusen Schallfeldes im Hallraum durch Anwendung der radiosity -Methode
  U. Stephenson
[Abstract]

Seit Jahrzehnten wird der Diffusfeld-Schallabsorptionsgrad von Proben im Hallraum unter Anwendung der Sabine’schen Formel bestimmt. Dies ist bekanntlich systematisch falsch, da die Voraussetzung eines Diffusen Schallfeldes nicht gegeben ist. So ist die Bestrahlungsdichte über dem Absorber durch einen ”Sogeffekt” übermäßig groß; dies täuscht einen zu hohen Absorptionsgrad vor. Statt zu versuchen, durch Diffusoren die Diffusität zu verbessern, ist nun der Ansatz, die Nichtdiffusität des Schallfeldes zu akzeptieren und rechnerisch zu berücksichtigen, und zwar durch Berechnung der ortsabhängig ungleichen Bestrahlungsstärken bzw. daraus abgeleiteten Korrektur-Algorithmen. Zunächst gelang dies teilweise, sogar analytisch, durch Inversion der Kuttruff’schen Nachhallzeitformel, die zwar diffuse Reflexionen, nicht aber homogene Bestrahlung annimmt. Allerdings werden hierbei nur Flächenverhältnisse, nicht die Raumgeometrie berücksichtigt, und es wird eine nur plausible Annahme gemacht. Die Lektüre des entsprechenden papers desselben Autors auf dieser Tagung wird hierzu vorausgesetzt. Eine Berechnung der Bestrahlungsstärken gelingt durch die aus der Beleuchtungssimulation bekannte ”radiosity”-(=Strahlungsaustausch)-Methode, dabei u.a. durch Lösen eines linearen Gleichungssystems. Die geometrischen Konstellation (u.a. die Raumwinkel, unter denen die Flächen sich gegenseitig ”sehen”) wird berücksichtigt. Die Rückrechnung auf den Probenabsorptionsgrad gelingt so durch wenige überschaubare Rechenschritte in vernachlässigbarer Rechenzeit. Allerdings werden weiterhin diffuse Reflexionen angenommen. Um auch teilweise geometrische Reflexionen zu erlauben, soll später die Schallteilchensimulationsmethode angewandt werden.

• Berücksichtigung des nicht-diffusen Schallfeldes im Hallraum durch Anwendung der Kuttruff'schen Nachhallzeitformel
  U. Stephenson
[Abstract]

Seit Jahrzehnten wird der Diffusfeld-Schallabsorptionsgrad von Proben im Hallraum unter Anwendung der Sabine’schen Formel bestimmt (DIN 354). Dies ist bekanntlich systematisch falsch, da die Voraussetzung eines Diffusen Schallfeldes nicht gegeben bzw. dieses eben durch den Absorber gestört ist. So ist die Bestrahlungsdichte über dem Absorber durch einen ”Sogeffekt” übermäßig groß; dies täuscht einen zu hohen Absorptionsgrad vor. Statt -wie bisher erfolglos- zu versuchen, durch Diffusoren die Diffusität zu verbessern, ist nun der Ansatz, die Nichtdiffusität des Schallfeldes zu akzeptieren und rechnerisch zu berücksichtigen, und zwar durch Berechnung der ortsabhängig ungleichen Bestrahlungsstärken bzw. daraus abgeleiteten Korrekturfaktoren. Dies gelingt im ersten Schritt analytisch durch Inversion der Kuttruff’schen Nachhallzeitformel, die zwar diffuse Reflexionen, nicht aber homogene Bestrahlung annimmt. Zur Berücksichtigung der Raumgeometrie wird im zweiten Schritt die radiosity-Methode angewandt. Siehe dazu eine weiteres paper desselben Autors auf dieser Tagung. Geplant ist im dritten Schritt die Berücksichtigung auch geometrischer Reflexionen durch Anwendung der Schallteilchensimulationsmethode. Ziel ist es, aus den Simulationsergebnissen von der geometrischen Konstellation abhängige Korrekturformeln für eine genauere Bestimmung des Schallabsorptionsgrades von Proben herzuleiten. Messungen von Bestrahlungsstärken und eine entsprechend korrigierte Rückrechnung des Probenabsorptionsgrades aus gemessenen Nachhallzeiten bestätigen den eingeschlagenen Weg.

• Verbesserte Berechnung des Schallabsorptionsgrades von Prüfobjekten im Hallraum durch Vermessung und Auswertung der Nicht-Diffusität des Schallfeldes
  B. Weese, C. Steuck and U. Stephenson
[Abstract]

Seit Jahrzehnten wird der Diffusfeld-Schallabsorptionsgrad von Wandverkleidungen durch Messung der Nachhallzeiten ohne und mit Probe im Hallraum unter Anwendung der Sabine’schen Formel bestimmt (DIN 354). Diese Bestimmungsmethode krankt systematisch daran, dass das Schallfeld nicht diffus ist; die so bestimmten Absorptionsgrade schwanken extrem. Alle Verbesserungsversuche durch Einsatz verschiedenster Diffusoren blieben ungenügend. Unser grundlegend neuer Ansatz ist stattdessen, die Nicht-Diffusität, des Schallfeldes zu akzeptieren, auszumessen und rechnerisch zu berücksichtigen. Nach Kuttruff wird dabei angenommen, dass der mittlere Absorptionsgrad des Raumes auch mit den lokalen Bestrahlungsdichten gewichtet ist. Diese wird deshalb bestimmt durch Ausmessung der lokalen Richtwirkung. Daraus ergeben sich ortsabhängige Korrekturfaktoren für die Rückrechnung von Nachhallzeiten auf den Proben-Absorptionsgrad.

Die Absorptionsgrade nach der neuen Berechnungsmethode liegen unter den nach Sabine berechneten Werten und die ortsabhängige Varianz bei verschiedenen Anordnungen ist kleiner. Während die Absorptionsgrade der 10cm-Mineralwolle-Matte nach Sabine im 1 kHz Band zwischen 0,74 und 0,99 liegen, liegen sie nach der neuen Auswertemethode zwischen 0,41 und 0,53. Zudem ist die Varianz von 0,08 auf 0,02 gesunken. Dies sind Indizien dafür, dass die Werte nach der neuen Berechnungsmethode den ”wahren” Absorptionsgraden eher entsprechen, als die nach Sabine berechneten Werte.

Steuck, Christian

• Verbesserte Berechnung des Schallabsorptionsgrades von Prüfobjekten im Hallraum durch Vermessung und Auswertung der Nicht-Diffusität des Schallfeldes
  B. Weese, C. Steuck and U. Stephenson
[Abstract]

Seit Jahrzehnten wird der Diffusfeld-Schallabsorptionsgrad von Wandverkleidungen durch Messung der Nachhallzeiten ohne und mit Probe im Hallraum unter Anwendung der Sabine’schen Formel bestimmt (DIN 354). Diese Bestimmungsmethode krankt systematisch daran, dass das Schallfeld nicht diffus ist; die so bestimmten Absorptionsgrade schwanken extrem. Alle Verbesserungsversuche durch Einsatz verschiedenster Diffusoren blieben ungenügend. Unser grundlegend neuer Ansatz ist stattdessen, die Nicht-Diffusität, des Schallfeldes zu akzeptieren, auszumessen und rechnerisch zu berücksichtigen. Nach Kuttruff wird dabei angenommen, dass der mittlere Absorptionsgrad des Raumes auch mit den lokalen Bestrahlungsdichten gewichtet ist. Diese wird deshalb bestimmt durch Ausmessung der lokalen Richtwirkung. Daraus ergeben sich ortsabhängige Korrekturfaktoren für die Rückrechnung von Nachhallzeiten auf den Proben-Absorptionsgrad.

Die Absorptionsgrade nach der neuen Berechnungsmethode liegen unter den nach Sabine berechneten Werten und die ortsabhängige Varianz bei verschiedenen Anordnungen ist kleiner. Während die Absorptionsgrade der 10cm-Mineralwolle-Matte nach Sabine im 1 kHz Band zwischen 0,74 und 0,99 liegen, liegen sie nach der neuen Auswertemethode zwischen 0,41 und 0,53. Zudem ist die Varianz von 0,08 auf 0,02 gesunken. Dies sind Indizien dafür, dass die Werte nach der neuen Berechnungsmethode den ”wahren” Absorptionsgraden eher entsprechen, als die nach Sabine berechneten Werte.

Stich, Lukas

• Neural Networks for Localizing Sound Sources
  M. Schäfer and L. Stich
[Abstract]

There are several approaches for acoustically localizing sound sources. Typically, they can be classified depending on the choice of microphone setup: Arrays with multiple microphones and the corresponding beamforming algorithms are often utilized in communication devices (e.g. conference phones or smart speakers) or for technical investigations. Artificial heads in conjunction with binaural hearing models usually aim at modeling the capabilities of human listeners.

This contribution utilizes an eight-channel microphone array that is mounted on an artificial head and spatially samples the direct vicinity of both ears. This arrangement allows for a localization approach that closely resembles the experience of a human listener while simultaneously avoiding the limitations of an artificial head (e.g., with respect to front-back confusions).

The microphone signals are converted to the frequency domain by a short-time Fourier transform and the phase information is used by a convolutional neural network to perform the localization task. The structure of the neural network was adapted to the geometrical setup of the microphone array. A performance assessment of the localization system is presented that is based on real audio recordings and a comparison with two conventional beamforming algorithms is shown.

Stienen, Jonas

• Array Signal Processing Techniques for Analysis of Acoustic Vehicular Sources
  F. Rembold Petraglia, J. Stienen, J. Torres and M. Vorländer
[Abstract]

Road traffic is an important component of urban noise, regarded by the World Health Organization as the third type of pollution that most affects the population of large cities. The auralization technique stands out as an intuitive tool for assessing environmental noise, but does not yet explore the sound characteristics to provide an accurate hearing experience. In this context, it is desirable for a database containing vehicle sounds to be provided to the auralization systems, but these signals must be previously located and isolated from other sound sources. This paper presents a performance evaluation and comparison of two direction of arrival (DoA) algorithms employed to extract the directivity of vehicular acoustic sources. One of the algorithms is based on the generalized cross-correlation (GCC), whereas the other employs the minimum variance distortionless response (MVDR) beamformer. Based on the estimated source locations, spatial filtering is then performed using two beamforming approaches, namely the Delay-and-Sum and the MVDR. The above methods are applied to the data acquired by eleven circularly arranged microphones, and their selectivities are compared considering different velocities.

Stoltenberg, Arne

• Zielmaßverminderung eines skalierten Stahlkörpers mit Innenstruktur
  A. Stoltenberg and I. Schäfer
[Abstract]

Das Zielmaß eines skalierter zylindrischen Stahlkörpers mit dünner Aussenhaut und massiver Innenstruktur wurde in der Vergangenheit experimentell bestimmt und mit den Ergebnissen verschiedener numerischer Rechenmodelle verglichen. Hierbei treten unter bestimmten Aspektwinkeln besondere Effekte auf.

Nach Aufbringen eines Absorbermaterials mit bekannten akustischen Eigenschaften in verschiedenen Schichtdicken wird jeweils das Zielmaß und seine Verringerung abhängig vom Aspektwinkel untersucht. Wiederum werden die experimentell erlangten Ergebnisse mit denen der numerischen Zielmaßmodellierung verglichen.

Straube, Florian

• Eine Web-Applikation zur Optimierung der Krümmung von Line Source Arrays
  A. Hölter, F. Straube, F. Schultz and S. Weinzierl
[Abstract]

Um verschiedene Veranstaltungsorte mit Line Source Arrays (LSAs) zu beschallen, bedarf es jeweils einer Anpassung der Krümmung des Arrays, wenn nicht allein durch elektronisches Beamsteering das gewünschte Schallfeld generiert werden kann bzw. soll. Das durch die Autoren vorgeschlagene Polygonal Audience Line Curving (PALC) zur Optimierung der Neigungswinkel der LSA-Lautsprecherboxen wurde durch verschiedene Funktionen erweitert, etwa zur Berücksichtigung von nicht zu beschallenden Bereichen, zur Verwendung von diskreten Winkelschritten und zur Gewichtung im Hinblick auf unterschiedliche Zielparameter. In diesem Beitrag wird eine Web-Applikation des PALC- Algorithmus inklusive dieser Erweiterungen vorgestellt. Sie erlaubt eine Modellierung von Veranstaltungsorten in der vertikalen Abstrahlungsebene, die Eingabe von Lautsprecher- und Arraydaten, die Benutzung modellierter und gemessener Richtcharakteristiken, die Parametrisierung des Algorithmus sowie die Visualisierung der Ergebnisse. Die Evaluation erfolgt über akustische Simulationen mit Hilfe des Complex-Directivity-Point- Source (CDPS)-Modells. Durch den Algorithmus können die Neigungswinkel eines LSAs hinsichtlich verschiedener Zielstellungen - etwa der Homogenität des simulierten Schallfeldes oder der Erhöhung des akustischen Kontrasts - optimiert werden.

• Synthese komplexer Richtcharakteristiken für eine Schallfeldoptimierung im Zeitbereich
  M. Lemke, L. Stein, A. Hölter, F. Straube and S. Weinzierl
[Abstract]

Die Bestimmung optimaler Treiberfunktionen von Lautsprechern in beliebiger Anordnung ist ein schlecht gestelltes Optimierungsproblem. Typischerweise werden bisher frequenz-basierte Löser eingesetzt.

In einem vorangegangenen Beitrag haben die Autoren einen Adjungierten-basierten Ansatz vorgestellt, um optimale Treiberfunktionen im Zeitbereich zu bestimmen. Die Methode erlaubt es, inhomogene Windprofile und Temperaturschichtungen einzubeziehen, die normalerweise nicht berücksichtigt werden können. Darüber hinaus können komplexe Geometrien und Randbedingungen berücksichtigt werden. Bisher war diese Methode auf Monopolquellen beschränkt.

Die Autoren stellen eine Erweiterung des Ansatzes in Bezug auf eine Adjungierten-basierte Monopolsynthese vor, die es ermöglicht, auch komplexe Richtcharakteristiken zu betrachten. Das Verfahren wird für typische Quellsignale und ein repräsentatives Lautsprechermodell mit komplexer Richtcharakteristik validiert.

Strümpfel, Christoph

• Aircraft Noise Modeling of Departure Flight Events based on Radar Tracks and Actual Aircraft Performance Parameters
  C. Strümpfel and J. Hübner
[Abstract]

The development and improvement of noise abatement procedures (NADP) requires precise knowledge about the current aircraft noise situation around airports. Whereas the present noise situation can be measured and monitored the estimation of future aircraft noise around airports based on new flight procedures must be calculated using approved modeling methods (e.g. ECAC Doc 29). However, a valid assessment of NADP variants requires modeling of the present noise situation too. A method will be presented in this paper, which enables the calculation of noise footprints from real departure flights using the approved noise modeling software Aviation Environmental Design Tool (AEDT). The precise calculation of noise footprints from departure flights bases on a detailed dataset about the flight trajectory from radar data, including the estimation of aircraft performance parameters, flight operational procedures and high-fidelity weather data. Subsequently, the dataset is implemented into the modeling software and the calculated noise metrics (L_A,MAX) are validated with noise measurements of the corresponding flights. In an application example, the paper shows the results of a noise assessment for a major German airport, where the method for noise calculation of real flight events was used to examine the most suitable NADP for the airport during night time.

Sukalo, Drazenko

• Baggally Verstärker-Topologie besser als Current-Dumping?
  D. Sukalo
[Abstract]

Wie wir wissen, sind in einem Feedback-Verstärker mit globaler Rückkopplung die Möglichkeiten zur Erreichung minimaler nichtlinearer Verzerrungen bereits bei einer maximalen Gegenkopplungsstärke=1 voll und ganz ausgereizt. Gibt es jedoch eine solche global gekoppelte Verstärker-Topologie, die bei jeder eingestellten Zielverstärkung diese maximale Gegenkopplungsstärke aufweist? Im Beitrag wurde diese neue ”State-of-the-Art”-Feedback-Topologie als eine Modifikation des Designs von Baggally vorgestellt. Baggally Design ist etwas in Vergessenheit geraten, obwohl es zum Zeitpunkt seiner Veröffentlichung beachtenswert war und es auch noch heute ist. Denn als Baggally im Jahr 1933 seinen weltweit ersten verzerrungsfreien Feedback-Verstärker im Journal ”Wireless Engineer and Experimental Wireless” vorstellte, lag die Technik der Gegenkopplung topologisch gesehen praktisch noch in der Wiege.

Sukowski, Helga

• Eine Leseaufgabe für Lärmwirkungsstudien im Arbeitskontext: Analysen zu Trainingseffekten und Bearbeitungsfehlern
  H. Sukowski
[Abstract]

In einem BAuA-Forschungsprojekt, in dem der Einfluss der akustischen Arbeitsumgebung auf die Leseleistung und das Wohlbefinden von Beschäftigten untersucht wird, standen in einer ersten von zwei empirischen Studien die Untersuchung von Trainingseffekten bei zweimaliger Testbearbeitung und die Betrachtung der beiden Testversionen einer speziell für diese Studie entwickelten Leseaufgabe im Mittelpunkt.

Zur Ermittlung von Trainingseffekten haben die Teilnehmer(innen) die Leseaufgabe entweder zweimal in einer Ruhebedingung (RR) oder zweimal in einer Sprachgeräuschbedingung (GG) bearbeitet. In die Auswertung gingen die Daten von 45 berufstätigen Personen (Alter: 30-59 Jahre) ein. Zusätzlich zur Auswertung der Gesamtleistung in den beiden Versuchsdurchgängen (Sukowski, 2019) wurden weiterführende Analysen u. a. zur Art der Bearbeitungsfehler und der Bearbeitungszeit durchgeführt.

In diesem Beitrag werden Ergebnisse dieser weiterführenden Analysen berichtet. So hat sich beispielsweise gezeigt, dass die reine Bearbeitungszeit der Testitems im zweiten Durchgang signifikant geringer war als im ersten Durchgang, und dies findet sich auch bei separater Auswertung für beide Gruppen (RR und GG). Die detaillierte Betrachtung der Leseaufgabe und der Trainingseffekte sowie die daraus folgende Optimierung der Methodik werden als wichtige Voraussetzungen angesehen, um in der nachfolgenden zweiten Studie des Projektes die Wirkungen unterschiedlicher, für den Arbeitskontext relevanter Geräusche auf die Leseleistung zuverlässig untersuchen zu können.

Sultani, Hoshang

• Hydroakustische Simulation eines nabenlosen Propellersystems basierend auf einem “Hydrodynamic/Acoustic Splitting”–Ansatz
  H. Sultani and O. Von Estorff
[Abstract]

Im Vergleich zu klassischen Propellerantrieben wird bei nabenlosen Propellern sowohl aus strömungsmechanischen als auch aus konstruktiven Gründen eine geringere Schallabstrahlung erwartet. Systematische Forschungsarbeiten hierzu liegen jedoch noch nicht vor. In diesem Beitrag werden erste hydroakustische Simulationsergebnisse des nabenlosen Propellers vorgestellt und diskutiert. Die Berechnung des strömungsinduzierten Schalls erfolgt dabei mit einem Trennungs- bzw. einem ”Hydrodynamic/Acoustic Splitting” (HAS) - Ansatz, welcher der Gruppe der hybriden Verfahren angehört. Die hydrodynamischen Strömungsfelder, aus denen sich die akustischen Quellfelder der HAS-Ansätze ermitteln lassen, wurden vorab von der Universität Rostock unter Anwendung der ”Stress Blended Eddy Simulation” (SBES) berechnet. Die Simulation des Strömungsschalls erfolgt mit der Finite-Volumen-Simulationssoftware OpenFOAM®. Explizit werden die akustischen Quellfelder des nabenlosen Propellersystems analysiert und deren Zusammenhang mit dem berechneten akustischen Druck untersucht. Eine erste Verifizierung der Ergebnisse erfolgt mit Hilfe der hydrodynamischen Simulationsergebnissen aus der SBES.

Sun, Xiaodong

• Stochastic stability analysis of a general rotor-bearing system considering the misalignment effect
  X. Sun, K.K. Sepahvand and S. Marburg
[Abstract]

Stochastic stability problem for a general rotor-bearing system is still a challenging issue. The most published works in this area are usually focused on the rotor supported by a relatively short bearing and the impact of misalignment effect has been ignored. In this study, the threshold of a rotor-bearing system which characterizing the stability of system is studied under considering the uncertainty in a general cylindrical hydrodynamic bearing (HDB) and the misalignment effect. To analyze the stability problem under the misalignment, the thickness expression of the oil film is characterized. The static and dynamic characteristics under different eccentricities are then numerically calculated by solving the Reynold’s equation and perturbating pressure. Meanwhile, the startup curve characterizing the relationship between eccentricity and rotating speed is obtained under a specific static load. The borderline between stable and unstable zone is identified by solving the characteristic equation of the rotor-bearing system. Accordingly, the cross point of borderline and startup curve is characterized. Finally, the generalized polynomial chaos (gPC) expansion is employed to evaluate the influence of uncertain factors such as viscosity and clearance on the stability problem of system. The accuracy of the proposed method is compared with results from the Monte Carlo simulations.

Suryadi, Alexandre

• Effect of Porous Materials on the Acoustic Emissions of a Circulation-Control High-Lift Airfoil
  K.-S. Rossignol, L. Rossian, A. Suryadi, M. Herr, R. Ewert and J.W. Delfs
[Abstract]

Mit Reduktion des an Verkehrsflugzeugen durch die Treibwerke erzeugten Geräuschs treten vor allem im Landeanflug andere Schallquellen hervor. Neben der Umströmung des Fahrwerks stellt das Hochauftriebssystem des Flügels eine dominante Quelle dar. Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs ”SFB880 - Grundlagen des Hochauftriebs künftiger Verkehrsflugzeuge” wurden daher experimentelle und numerische Untersuchungen an einem neuartigen Hochauftriebssystem mit aktiver Strömungskontrolle durchgeführt. Dabei wird auf den konventionellen Aufbau aus mehreren Elementen (Vorflügel, Hauptelement und Fowlerklappe) verzichtet. Stattdessen kommen eine spaltlose Droopnose und eine stark ausgeschlagene, spaltlose Klappe an der Hinterkante zum Einsatz. Da die Spalte zwischen den Elementen einer konventionellen Konfiguration starke akustische Quellen darstellen, wird erwartet dass das neue System Vorteile aus aeroakustischer Perspektive bietet.

Die durchgeführten aeroakustischen Analysen zeigen, dass für die Schallabstrahlung nach unten vor allem zwei Quellmechanismen dominant sind. Zum einen kommt es zu starker lokaler Beschleunigung der turbulenten Strömung auf der Saugseite des Profils am Klappenansatz. Zum anderen entsteht Schall aus der Interaktion der turbulenten Grenzschicht mit der Hinterkante der Klappe. Aus vorangegangenen Untersuchungen ist bekannt, dass poröse Materialien zur Reduktion des Hinterkantengeräuschs an einem einfachen Tragflügelprofil genutzt werden können. Die durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass dies auch am Hochauftriebsprofil der Fall ist.

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

 

Tabuchi, Hisaaki

• Masking Release for Simultaneous AM Maskers Depends on AM Match of Temporally Flanking Stimulus
  B. Laback, H. Tabuchi and A. Kohlrausch
[Abstract]

Amplitudenmodulation (AM) eines Maskierers reduziert den simultanen Maskierungseffekt, also die Mithörschwelle für einen Zielreiz bei simultan dargebotenem Maskierer. Dieser Effekt zeigt sich z.B. bei Verwendung von harmonischen Komplexen mit variabler Phasenkrümmung (kurz: Phase), sogenannter Schroeder-Phasen-Komplexe (SPK), als Maskierer. Phasenbedingungen, die starke Modulation im periphären Gehör hervorrufen, bewirken deutlich schwächere Maskierung als jene, die wenig Modulation hervorrufen (Kohlrausch und Sanders, 1995), trotz konstantem RMS Pegel und Spektrum des Maskierers. Die vorliegende Studie testete die Hypothese, dass die maskierungsreduzierende Wirkung von AM von der AM des Gesamtsignals und damit vom spektro-temporalen Kontext abhängt. Dazu wurde der Effekt der Phase von SPKs (1600 bis 6400 Hz) auf die Maskierung eines simultanen Zielreizes (Sinuston mit 4 kHz) unter verschiedenen Kontextbedingungen mit acht normalhörenden Probanden untersucht. Konsistent mit der Hypothese hatten zusätzlich dargebotene SPKs, entweder vor (Pre) oder nach (Post) dem SPK-Maskierer, starken Einfluss auf die Maskierung. Für modulierte Simultanmaskierer war die Mithörschwelle des Zielreizes bei modulierten Pre- und Post-SPKs ca. 15 dB niedriger als bei unmodulierten Pre- und Post-SPKs. Für unmodulierte Simultanmaskierer war der Effekt der Modulation der Pre- und Post-SPKs hingegen deutlich geringer. Die Ergebnisse zeigen, dass der Simultanmaskierungseffekt von der spektro-temporalen Konsistenz der AM des Maskierers mit der AM des Signalkontexts abhängt.

Thielen, Sven

• Wi-Fi IEM – In-Ear Monitoring über WLAN
  S. Thielen, D. Leckschat and C. Epe
[Abstract]

Durch WLAN sind drahtlose Netzwerkverbindungen keine Seltenheit mehr. In der professionellen Audiodomäne, insbesondere im Niedriglatenzbereich (bspw. In-Ear Monitoring) findet es hingegen kaum Anwendung. Konventionelle Systeme für In-Ear Monitoring sind meist teuer und daher bei Künstler*innen mit geringem Budget weniger verbreitet.

Wi-Fi IEM ist der Prototyp eines kostengünstigen WLAN In-Ear Monitoring Systems auf Basis von Raspberry Pi Einplatinencomputern und Freier Software. Eine große Herausforderung stellt die unterbrechungsfreie Audioübertragung bei minimaler Latenz dar. Das System arbeitet bereits im Bereich von 8 ms und wird fortlaufend in der Übertragungsqualität optimiert.

Tietz, Jana

• Abhängigkeit des Absorptions- und des Transmissionsgrades von Schäumen vom Einbauwinkel im Impedanzrohr
  J. Tietz, M. Radestock and M. Sinapius
[Abstract]

Leichtbau sowie akustischer Komfort sind im Bereich der Mobilität wesentliche Entwicklungsfaktoren. Der Einsatz von Dämmmaterialien aus porösem Kunststoff vereint diese beiden Aspekte. Zwei Größen zur Charakterisierung des Dämmvermögens dieser Werkstoffe sind Schallabsorptions- und Schalltransmissionsgrad. Grebel et al. stellten bei der Vermessung von Schaumstoffen im Impedanzrohr fest, dass sich der Absorptionsgrad unter Variation des Drehwinkels einer Probe um die Rohrachse wesentlich ändert, sodass in bestimmten Frequenzbereichen keine verlässlichen Werte ermittelt werden können [Grebel et al. 2017]. In diesem Artikel soll die Abhängigkeit zwischen Einbauwinkel und Absorptions- sowie Transmissionsgrad im Frequenzbereich zwischen 230 und 2000 Hertz untersucht werden. Die untersuchten Materialien sind Polyurethanschaum, Polyethylenschaum, Melaminschaum sowie zwei Polyesterwollen unterschiedlicher Dichte. Aus den Ergebnissen wird eine Vorgehensweise zur Analyse von Dämmmaterialien im Impedanzrohr zur Erzielung reproduzierbarer Ergebnisse abgeleitet. Für Polyurethan und Polyethylen ergeben sich direkte Abhängigkeiten des Absorptions- bzw. Transmissionsgrades vom Einbauwinkel. Die anderen Materialien weisen zwar Unterschiede bei Variation des Einbauwinkels auf, jedoch ist keine direkte Abhängigkeit zum Absorptions- oder Transmissionsgrad erkennbar. Diese Abweichungen führen zu der Annahme, dass im Impedanzrohr für bestimmte Schäume kein eindimensionales Wellenfeld mehr vorliegt. Demzufolge wären die zugrundeliegende Theorie zur Berechnung der akustischen Größen sowie die Anwendung des Impedanzrohres selbst zur Ermittlung dieser in Frage zu stellen.

Tölke, Ralf

• Untersuchung der Fassadendämmung bei tieffrequenten Geräuschen unter besonderer Berücksichtigung der Gegebenheiten im Freizeitlärm
  L. Roskosch, B. Bernschütz and R. Tölke
[Abstract]

Bei der Durchführung von Veranstaltungen kann es auch unter Einhaltung der Immissionsrichtwerte - LAeq zzgl. der üblichen Zuschläge - zu wesentlicher Geräuschbelästigung im tieffrequenten Bereich innerhalb schutzbedürftiger Nutzungen im Umfeld der Veranstaltung kommen. Das Programmmaterial vieler Veranstaltungen mit Musikdarbietung weist hohe Energieanteile im tieffrequenten Bereich auf, die durch aktuelle Beschallungssysteme mit hohen Schalldruckpegeln reproduziert werden können. Die formal anzuwendende DIN 45680 erfordert die Messung innerhalb der schutzbedürftigen Nutzung, was im spezifischen Kontext typischer Szenarien im Freizeitlärm aus verschiedenen Gründen wenig praktikabel ist. In der Folge wird diese Prozedur in der Praxis auch nur vergleichsweise selten durchgeführt. Sehr wohl aber etablieren sich Echtzeitmessungen an den Immissionsorten im Außenbereich immer regelmäßiger. Wünschenswert wäre es nun, auf Basis der ohnehin durchgeführten Messungen im Außenbereich zumindest eine grobe Abschätzung der tieffrequenten Immissionspegel innerhalb der schutzbedürftigen Nutzungen treffen zu können. Hierfür muss mindestens der Betrag der Übertragungsfunktion vom Außenmesspunkt in den Innenraum bekannt sein. In erster Näherung wäre dafür bereits ein statistischer Schalldämmwert typischer Baukörper hilfreich. Hier liegen aber bisher vergleichsweise wenige empirische Daten im tieffrequenten Bereich vor. In diesem Kontext wurden exemplarisch 20 Baukörper als Prüfobjekte im tieffrequenten Bereich untersucht, um erste Basisdaten zu erhalten und einen empirischen Ansatzpunkt für weitere Überlegungen zu bieten.

Töpken, Stephan

• Simulator for the reproduction of “Low Sonic Boom”-signatures
  S. Töpken and S. Van De Par
[Abstract]

Supersonic aircraft produce a sonic boom when flying faster than the speed of sound. In order to rule out detrimental effects for inhabitants of overflown areas, civil supersonic flights (like the Concord) were allowed to fly over water only. Due to progress in aircraft design, the super sonic boom may be reduced considerably in the future. Such ”Low Sonic Boom”-signatures will be considerably quieter and sound completely different compared to conventional sonic booms. Currently, the sensation and the subjective response of humans to future ”Low Sonic Boom”-signatures is not known. For an assessment of human responses to ”Low Sonic Boom”-signatures, a Sonic-Boom simulator has been built at the University of Oldenburg as a pressure chamber with a volume of about 9 m³. Two 18” loudspeaker chassis enable the production of an overpressure of up to 20 Pa for a signature duration of 200 ms. The background noise level in the chamber is very low (21 dB(A)) and the chamber has a very small reverberation time of T20=0.2 s averaged over octave bands from 63 Hz to 8 kHz. A vibration platform is installed in the chamber to simulate whole-body vibration that may occur in connection with ”Low Sonic Boom ”signatures.

Tornow, Michael

• FPGA basierte Plattform zur akustischen Zeitumkehrfokussierung
  F. Edner, M. Tornow and U. Steinmann
[Abstract]

Die hochaufgelöste örtliche und zeitliche Fokussierung elastischer Wellen, bspw. zur Erzeugung eines haptischen Feedbacks auf dünnen Plattenstrukturen, kann mittels Zeitumkehrakustik realisiert werden. Dafür ist die synchrone Anregung mittels der im Randbereich der Platte angebrachten Wandler mit zeitinvertierten, auf den jeweiligen Fokuspunkt kalibrierten Signalen erforderlich. Im Beitrag wird die technologische Umsetzung zur Anregung und Fokussierung transienter elastischer Körperschallwellen auf einer ebenen Platte (720x920x3 mm³, PMMA) mit Hilfe einer eigenentwickelten FPGA-basierten Plattform vorgestellt. Diese ist hinsichtlich der Kanalanzahl (bis zu 32), der maximalen Verstärkung und Samplingrate (bis 2 MS/s) konfigurierbar. Die Güte der Fokussierung des fühlbaren Feedbacks wird im Hinblick auf eine hohe Auflösung und Dynamik sowie ein hohes Kontrastverhältnis der Refokussierung vergleichend zu einem kommerziellen Gerät (National Instruments, 8-kanalig) bewertet. Anhand beider Systeme soll weiterhin die Generierung simultaner Feedbacks (≥ 2) und die Entstehung unerwünschter Störimpulse außerhalb der Fokuspunkte analysiert werden. Zur weiteren Charakterisierung der transienten Schwingungen am/ im Bereich des Fokus wird ein Scanning Laser Doppler Vibrometer (Polytec PSV 500) verwendet.

Torres, Julio

• Array Signal Processing Techniques for Analysis of Acoustic Vehicular Sources
  F. Rembold Petraglia, J. Stienen, J. Torres and M. Vorländer
[Abstract]

Road traffic is an important component of urban noise, regarded by the World Health Organization as the third type of pollution that most affects the population of large cities. The auralization technique stands out as an intuitive tool for assessing environmental noise, but does not yet explore the sound characteristics to provide an accurate hearing experience. In this context, it is desirable for a database containing vehicle sounds to be provided to the auralization systems, but these signals must be previously located and isolated from other sound sources. This paper presents a performance evaluation and comparison of two direction of arrival (DoA) algorithms employed to extract the directivity of vehicular acoustic sources. One of the algorithms is based on the generalized cross-correlation (GCC), whereas the other employs the minimum variance distortionless response (MVDR) beamformer. Based on the estimated source locations, spatial filtering is then performed using two beamforming approaches, namely the Delay-and-Sum and the MVDR. The above methods are applied to the data acquired by eleven circularly arranged microphones, and their selectivities are compared considering different velocities.

Traub, Stefanie

• Einfluss der Einbausituation von Fenstern auf die Schalldämmung
  M. Schäfers, S. Traub, M. Schneider and B. Zeitler
[Abstract]

Beim Schallschutz gegenüber Außenlärm spielt neben der Schalldämmung der Außenwandkonstruktion und der Fenster bei bestimmten Einbausituationen auch das Fugenschalldämm-Maß zwischen Außenwand und Fenster eine Rolle. Die neue Schallschutznorm DIN 4109 fordert für entsprechende Anschlussdetails einen rechnerischen Nachweis, bei dem das Fugenschalldämm-Maß explizit mit einfließt. Dieser Nachweis ist für einige marktübliche Außenwandkonstruktionen im Mauerwerksbau bisher nicht möglich, da keine Eingangswerte für die Fugenschalldämm-Maße vorhanden sind. An dieser Stelle setzt die an der Hochschule für Technik Stuttgart betreute Bachelorarbeit von Frau Stefanie Traub an. Mit Hilfe von Schallmessungen im Türen- und Fensterprüfstand der HfT sowie anhand von rechnerischen Untersuchungen wird der Einfluss der Anschlusssituation von Fenstern in typischen ein- und zweischaligen Kalksandstein-Außenwandkonstruktionen ermittelt und die entsprechenden Eingangswerte für den rechnerischen Nachweis bestimmt. Die Betrachtungen zeigen darüber hinaus, dass der Einfluss des Fugenschalldämm-Maßes erst ab einer gewissen Höhe der Schalldämmung des Fensters zu berücksichtigen ist und dass die in DIN 4109 vorgenommene pauschale Unterteilung in kritische und nicht kritische Einbausituationen nicht gerechtfertigt erscheint. Es wird ein überblick über die durchgeführten Untersuchungen gegeben und die wesentlichen Ergebnisse werden vorgestellt.

Tröster, Thomas

• Reduction of systematic measurement deviation in acoustic absorption measurement systems
  L. Claes, E. Baumhögger, T. Rüther, J. Gierse, T. Tröster and B. Henning
[Abstract]

Bei der Realisierung eines Messverfahrens für die akustische Absorption tritt häufig das Problem auf, dass der eigentliche Messeffekt, die Schwächung des akustischen Signals durch die Absorption im Medium, durch andere dissipative Effekte überlagert wird. Dies sind zum Beispiel Beugungseffekte aufgrund der endlichen Abmessung der akustischen Quelle, nicht- ideale Reflektoren oder Störsignale im Messsystem, deren Einfluss als systematische Messabweichung beschrieben werden kann. Der Einfluss dieser Effekte ist besonders dann problematisch, wenn die messtechnisch zu bestimmende akustische Absorption, wie etwa bei der Charakterisierung reiner Fluide, sehr gering ist.

Während es prinzipiell möglich ist, die durch die Schallausbreitung in der Messordnung hervorgerufene systematische Messabweichung rechnerisch zu kompensieren, soll in diesem Beitrag vor allem auf konstruktive Maßnahmen bei der Auslegung einer Messordnung eingegangen werden, durch die die systematische Messabweichung verringert werden kann. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Verwendung additiver Fertigungsmethoden, welche unter anderem eingesetzt werden können, um Oberflächen im Messsystem so zu gestalten, dass diffuse oder speziell gerichtete Reflexion von akustischen Wellen erzielt wird. Weitere Freiheitsgrade ergeben sich aus der Wahl des Schallwandlers und des Frequenzbereichs, in dem die Messungen durchgeführt werden.

Troge, Jan

• Bestimmung des dynamischen Übertragungsverhaltens von Elastomerlagern im Frequenzbereich von 2 kHz bis 10 kHz
  J. Troge, W.-G. Drossel, M. Burkhardt, E. Hensel and M. Gnauck
[Abstract]

Die voranschreitende Ablösung klassischer Verbrennungsmotoren durch alternative Antriebskonzepte im Automobilbau wie z.B. Elektroantrieb oder Hybridantrieb hat eine andere akustische Wahrnehmung zur Folge. Elektrische Fahrantriebe zeigen oft sehr hochfrequente Geräuschanteile im Vergleich zum Verbrennungsmotor, die meist einen sehr tonalen Charakter haben und deshalb selbst bei geringen Schalldruckpegeln sehr gut wahrnehmbar sind. Für die akustische Optimierung von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren hat sich die Transferpfadanalyse (TPA) in der Automobilindustrie etabliert. In einem durch die Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen (FVV) finanzierten Forschungsprojekt soll die Eignung der TPA für Fahrzeuge mit Elektromotoren untersucht werden. Damit verbunden sind insbesondere Herausforderungen hinsichtlich des relevanten Frequenzbereichs bei Elektromotoren von f > 5 kHz. Für die Beschreibung von Transferpfaden von elektrischen Antrieben im Fahrzeug ist die Kenntnis des dynamischen Übertragungsverhaltens der verwendeten Elastomerlager von großem Interesse. Aktuelle Lagerprüfstände können bauartbedingt nur einen Frequenzbereich bis maximal 3 kHz abdecken. Dieser Beitrag beschäftigt sich daher mit der Entwicklung eines Prüfverfahrens zur Bestimmung der dynamischen Steifigkeit von Elastomerlagern unter statischer Vorlast im Frequenzbereich von ca. 2-10 kHz. Aufgrund des hohen Frequenzbereichs ergeben sich besondere Anforderungen an die Konstruktion, die überkritische Entkopplung des Prüfaufbaus sowie den dynamischen Anregungsmechanismus. Mit Hilfe des Prüfaufbaus ist es möglich, die vollständige Steifigkeitsmatrix eines Elastomerlagers in Achsenrichtung zu bestimmen.

• Messtechnische Charakterisierung und dynamische Simulation von Kunststoffbauteilen
  T. Georgi, J. Troge, B. Kranz and J. Diemert
[Abstract]

Die Betriebsgeräusche von Elektrogeräten und elektrischen Kleinantrieben sind häufig unangenehm und laut. Klassische Maßnahmen für eine verbesserte Akustik sind vor allem aufgrund des eingeschränkten Bauraums oft nicht voll-umfänglich umsetzbar. Bei den meisten dieser Produkte sind zahlreiche Kunststoffbauteile integriert, deren Auslegung und Konstruktion gegenwärtig vor allem auf Funktionalität und Design beruht. Kunststoffe besitzen im Vergleich mit vielen anderen Materialien eine höhere innere Dämpfung und eine geringere dynamische Steifigkeit. Sie bieten daher hohes Potential hinsichtlich der Lärm- und Schwingungsminderung entsprechender Produkte sowie für deren gezielte vibro-akustische Auslegung. Im Rahmen des Fraunhofer-Eigenforschungsprojektes PolymerAkustik der Fraunhofer-Institute IBP, ICT, IWM und IWU werden u.a. verschiedene Kunststoffmaterialien hinsichtlich ihres Dämpfungsverhaltens und ihrer elastischen Materialparameter charakterisiert. Die messtechnischen Untersuchungen erfolgen frequenzabhängig anhand von einfachen Probengeometrien und unter Variation des Feuchtegehalts der jeweiligen Materialien. Die Ergebnisse dienen anschließend als Materialparameter für dynamische Simulationsrechnungen von komplexeren Kunststoffbauteilen. In diesem Beitrag werden der messtechnische Aufbau zur Charakterisierung von Kunststoffmaterialien und die entsprechenden Ergebnisse vorgestellt. Hierbei wird insbesondere der Einfluss des Feuchtegehalts auf die innere Dämpfung betrachtet. Die Ergebnisse der Simulationsrechnungen von Kunststoffbauteilen werden mit Messergebnissen vergleichend gegenübergestellt und bewertet.

Twiefel, Jens

• Aussagefähigkeit von Fehlstellenimitaten in der ZfP
  A.S. Schmelt, Z. Li, T. Marhenke, J. Hasener and J. Twiefel
[Abstract]

In der zerstörungsfreien Prüftechnik für plattenförmige Werkstoffe werden laufend neue Transmitter-Receiver Einheiten entwickelt und auf dem Markt gebracht. Um die Qualität dieser Systeme zu evaluieren werden Fehlstellenimitate eingesetzt. Diese Imitate werden auf der Oberfläche der Platte platziert und durch den so entstandenen Impedanzsprung eine Fehlstelle im Material imitiert. Jedoch wurde bis heute die Qualität des Fehlstellenimitats nicht überprüft. Die Antwort auf diese Frage wurde in dieser Arbeit mit Simulationen und Experimenten herausgearbeitet. Dafür wurden 2D-Simulationen mit der MATLAB toolbox k-Wave durchgeführt. Dabei wurden zwei Platten untersucht. Die eine mit einem Lufteinschluss und die andere mit einem Imitat auf der Oberfläche. Die Experimente werden als Durchschallungsversuche im C-Scan Verfahren durchgeführt. Dafür wurde eine Platte verwendet, die maschinell mit Fehlstellen unterschiedlicher Durchmesser produziert wurde. Eine weitere, fehlerfreie Platte, wird mit Imitaten belegt und auf identische Weise untersucht. Das gemessene Signal wird jeweils mit Hilfe des Rayleigh-Sommerfeld Beugungsintegrals zurück auf die Oberfläche gerechnet. In Bereichen mit niedrigerem Schalldruck sind dann die Fehlstellen/-imitate zu finden. Wir zeigen in dieser Arbeit das Fehlstellenimitate einige Arten von Fehlstellen qualitativ imitieren können und einige nicht. Damit wird erstmals gezeigt, wann dieses Vorgehen geeignet ist, die Qualität der Systeme zu beschreiben.

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Ueberle, Friedrich

• Forschung in Lehrveranstaltungen integrieren - Forschendes Lernen initiieren
  D. Rokita, F. Ueberle and S. Mellert
[Abstract]

In der Lehrveranstaltung ”Lärmanalyse und Lärmbekämpfung” werden seit dem Sommersemester 2018 Studierende an die angewandte Forschung der HAW Hamburg im Bereich Akustik und erneuerbare Energien herangeführt. Dabei erhalten die Studierenden bei mehreren Exkursionen Einblicke in die aktuellen Forschungsprojekte und machen erste eigene Erfahrungen mit unterschiedlichen Messgeräten und -methoden.

Neben einem Soundwalk, bei dem Studierenden mit dem Konzept des Soundscape konfrontiert werden, gehören der Besuch des Akustikzentrums und des Energie Campus zu den Stationen der Exkursionen. Von den Problemen bei Freifeldmessungen mit dauerhaftem Hintergrundgeräusch bis zu den kontrollierten Bedingungen eines Hall- oder Schallarmen-Raumes wird den Studierenden das gesamte Spektrum der Schallmessung zugänglich gemacht.

Dabei werden die Studierenden auch angeleitet forschend aktiv zu werden. Durch kleinere Projekte wie der Kalibrierung von Smartphones mit anschließender Überprüfung der Gesetze für die Schallausbreitung werden die Studierenden animiert eigene Hypothesen aufzustellen, Messungen durchzuführen, zu dokumentieren und abschließend zu bewerten. Damit werden wichtige Teile des Forschungszyklus im Rahmen der Exkursionen durchlaufen.

Um diesem forschenden Charakter der Lehrveranstaltung gerecht zu werden, besteht die Prüfungsleistung aus einem Portfolio. So können die Studierenden zeigen, dass sie durch die Vorlesung neben einem tieferen Bewusstsein für Schall und Lärm auch ein Verständnis für Forschungsmethoden und Selbstreflexion entwickelt haben.

• Untersuchung zur Abstrahlcharakteristik von Windenergieanlagen mit einer akustischen Kamera
  S. Mellert, D. Rokita and F. Ueberle
[Abstract]

Windenergieanlagen (WEA) emittieren nicht in jede Richtung gleich viel Schall. Diese Annahme wurde bereits mehrfach untersucht und bestätigt. Die bisherigen Untersuchungen zeigen, dass WEA neben einer omnidirektionalen auch parallel zur Windrichtung eine bidirektionale Abstrahlcharakteristik besitzen. Entsprechend konnte bisher vor und hinter den WEA höhere Schallpegel als in den seitlichen Bereichen nachgewiesen werden. Aus diesen Messungen, die vor allem an kleineren Einzelanlagen durchgeführt wurden, sind einfache Modelle für die horizontale Abstrahlcharakteristik einer WEA abgeleitet worden. Beobachtungen an einigen 180 m hohen WEA in Hamburg legen jedoch nahe, dass die Schallausbreitung seitlich dieser Anlagen komplexer sein könnten als in den bisherigen Modellen beschrieben. Deshalb wurde eine Messkampagne mit einer akustischen Kamera gestartet, die die Abstrahlcharakteristik der Anlagen untersucht. An drei Messtagen wurde bei ähnlichen Wetterbedingungen Messungen an einer Nordex N117 durchgeführt. Dabei wurde jeweils im Abstand von 130-140 m zum Fuß der WEA ein Halbkreis in Schritten von 20^∘ vermessen. Die sich überlappenden Halbkreise der drei Messtage bilden einen fast vollständigen Kreis mit der WEA als Mittelpunkt. Die Auswertung der Messungen zeigt, dass sich bei der untersuchten Anlage in einigen Bereichen höherfrequente, modulierte Geräuschanteile ausbilden, die den Gesamtpegel jedoch nicht nennenswert beeinflussen.

Ulveczki, Mihaly Adam

• Coupled vibroacoustic finite element model of the sound production of the xylophone
  M.A. Ulveczki and P. Rucz
[Abstract]

Computer-aided design and simulation-based virtual prototyping play an increasingly important role in the design and optimization of new musical instrument models. These methods help to create precisely tuned, high-quality products and also facilitate the preparation of series production. In the case of the xylophone, two elements have a decisive role in the sound emission of the instrument: the sound bar and the resonator, which interact with each other and with the excitation produced by the mallet. For modeling realistic geometries (irregular tuning cuts, or resonators of various shapes), numerical tools, such as the finite element method, are necessarily applied.

In this contribution the vibroacoustic behavior of the sound bars and resonators of a xylophone are investigated, first independently, and then in a coupled model considering the two-way interactions of these elements. The implementation is validated by means of various tests and also by comparison with measured data. The established fully coupled model can be utilized for virtual prototyping, and for synthesizing xylophone sounds, in addition. Finally, the influence of changing certain parameters of the system on the perceived sound is illustrated, highlighting the importance of two-way coupling between sound bars and resonators.

Urbaniak, Margareta

• Virtual Reality-Systeme für Soundwalks in virtuellen Umgebungen
  M. Urbaniak, S. Skoda and J. Becker-Schweitzer
[Abstract]

Will man innerstädtische Umgebungen bzgl. ihrer Akustik optimieren oder gar eine Voraussage über die akustische Umgebungsqualität bei noch nicht erstellten Straßenzügen oder Stadtteilen erreichen, scheint es unerlässlich alltägliche Geräuschkulissen für Versuchszwecke realitätsnah im Labor abzubilden. Um die Lebenssituationen in Hinblick auf Ihre komplexe Geräuschqualität unter labortechnischen Bedingungen optimal bewerten zu können, werden diese mit Hilfe von interaktiven Soundwalks in einer virtuellen Umgebung nahezu realitätsgetreu in eine 3D basierte (akustische) Welt projiziert. Ein für diese Zwecke eigens entwickelter Segway-Simulator sowie Equipment in Form einer VR-Brille ermöglichen es unter Zuhilfenahme von 360^∘- Aufnahmetechnik authentische Situationen zur Umgebungswahrnehmung von Schall- und Bildereignissen zu erstellen. Der Proband wird dabei in ein Real-Life Szenario versetzt, in dem er sich scheinbar frei bewegen kann. Durch den Aspekt einer simulierten Form von motorischer Bewegung auf einem Segway-Simulator und durch die Software basierte Einbindung von Ton und Bild kann letztendlich eine innovative Art von Interaktion zwischen Hörer/Proband und seiner akustischen (und visuellen) Umgebung hergestellt werden. Laborversuche zur Untersuchung von Wahrnehmungsorientierten Reizen können durch die Überführung von realen akustischen in virtuell akustische Szenarien optimiert und ein Fokus vornehmlich auf die eigentlichen Wahrnehmungsprozesse und ihre Auswertung gelegt werden.

Uziel, Sebastian

• Akustik von Entladungen
  P. Holstein, K. Fuchs, S. Seitz, F. Berger, S. Moeck and S. Uziel
[Abstract]

Eine Methode, Teilentladungen in elektrischen Anlagen und Komponenten zu lokalisieren und zu bewerten, beruht auf der Detektion der akustischen Emissionen. Die auf dem Markt verfügbare Prüftechnik (z.B. Ultraschallgeräte) arbeitet auf der Basis eines relativ einfachen Prinzips, das neben der reinen Detektionsfunktion die Ultraschallsignale auch hörbar macht. Erfahrene Prüfer können mittels der in den Hörbereich transformierten Signale die Intensität der elektrischen Teilentladungen unterscheiden und klassifizieren. Der direkt hörbare Bereich wird dabei ausgeblendet, um im industriellen Umfeld von Störgeräuschen unabhängig zu sein. Im Beitrag wird der Versuch unternommen, die akustischen Auswirkungen der Teilentladungen an unterschiedlichen grundlegenden Elektrodenanordnungen mittels geeigneten Signalverarbeitungsverfahren zu klassifizieren. Durch diese Anordnungen können alle praxisrelevanten Fälle im Labor nachgebildet werden. Die Experimente beruhen auf der systematischen Variation der elektrischen Feldstärke, Elektrodenanordnungen und der Schlagweite zwischen den beiden Elektroden. Durch die dadurch unterschiedliche resultierende Feldinhomogenität kann die akustische Abstrahlung der entstehenden Teilentladungen gezielt beeinflusst und messtechnisch erfasst werden. Das Ziel der Untersuchungen liegt auf der Erhöhung der Aussagefähigkeit der Ultraschallprüfungen und einer darauf beruhenden Unterstützung von Prüfvorgängen durch untrainierte Prüfer.

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Van De Par, Steven

• Localization Performance in the Absence of Visual Cues for Binaural Renderings generated with a Virtual Artificial Head
  M. Fallahi, M. Hansen, S. Van De Par, S. Doclo, D. Püschel and M. Blau
[Abstract]

The ability to quickly and reliably detect sources in realistic environments is believed to play a key role in many applications of interactive virtual environments, e.g. in the psychotherapy of social anxiety. One way of creating convincing virtual acoustic environments is to record actual scenes using the Virtual Artificial Head (VAH) technology [Rasumow et al. JAES 2017]. Previously, the VAH was evaluated as perceptually convincing in a dynamic (head-tracked) binaural scenario and in direct comparison to the real sound source in the room with respect to different aspects including the source position [Fallahi et al. ICA 2019]. Since the listeners were able to see the sound source in those experiments, the presence of visual cues could have promoted the localization ratings. In the present study, the VAH was evaluated in a subjective listening test in which the subjects had to localize actual (loudspeaker) and virtual sources, without supplying them with any visual information about the source position. The virtual sources were dynamically rendered using the VAH technology with individual and KEMAR HRTFs in the same way as the previous experiment. The listening test results allowed to evaluate the impact of missing visual cues on localization accuracy.

• Einfluss von Vibrationen auf die Wahrnehmung psychoakustischer Empfindungsgrößen bei Fahrzeuggeräuschen
  A. Oetjen, L. Krause, M. Meierott and S. Van De Par
[Abstract]

Akustische Bewertungen von Fahrzeuggeräuschen werden in der Regel im Labor vorgenommen, da nur auf diesem Weg eine kontrollierte Schalldarbietung und der direkte Vergleich zwischen einzelnen Fahrzeugen möglich sind. In einer solchen Laborsituation werden die Geräuschaufnahmen oft jedoch ohne das Zusammenwirken mit anderen sensorischen Einflüssen präsentiert. Solche Einflüsse können visuelle Eindrücke, Gerüche, Beschleunigung oder Vibrationen aus der Fahrzeugstruktur sein. Es kann angenommen werden, dass die Art und Stärke der Ganzkörpervibrationen einen Einfluss auf die wahrgenommene Ausgeprägtheit verschiedener psychoakustischer Empfindungsgrößen hat, da die Frequenzen der im Kfz auftretenden Vibrationen oft mit den Modulationsfrequenzen in der akustischen Domäne übereinstimmen. In einem Bewertungsversuch wurden Aufnahmen von Fahrzeuggeräuschen und -vibrationen auf einem Vibrationsprüfstand mit Fahrersitz und Lenkrad dargeboten. Die ProbandInnen bewerteten die Geräusche bezüglich der Größen ”Wummern”, ”Brummen”, ”Dröhnen” und ”R-Rauigkeit” wobei die Vibrationen jeweils beim Originalpegel und um 6dB abgesenkt und angehoben dargeboten wurden. In den Bewertungen ist ein Einfluss der Variation der Vibrationsstärke auf die wahrgenommene Ausgeprägtheit der psychoakustischen Empfindungen feststellbar. Auch verläuft die Beeinflussung der Bewertungen nicht linear mit der Änderung der Vibrationsstärke. Diese Erkenntnisse geben sowohl Auskunft über die Anwendbarkeit rein akustischer Laborbewertungen auf die Geräuschqualität des realen Fahrzeugs als auch über das Zusammenspiel von Vibrationen und der akustischen Wahrnehmung.

• Perzeptuelle Interaktion zwischen akustischen Modulationen und Ganzkörpervibrationen
  L. Krause, A. Oetjen, S. Van De Par and S.D. Ewert
[Abstract]

Zeitliche Modulationen eines Geräuschs liefern wichtige Informationen in Bezug auf den Geräuschcharakter. Unter anderem wird die wahrgenommene Rauigkeit durch die Ausgeprägtheit und die Frequenz von Modulationen bestimmt. In realen Situationen, wie z.B. in Fahrzeuginnenräumen, treten Geräusche oft im Zusammenspiel mit Vibrationen auf. Die Wahrnehmung von akustischen Reizen durch das auditorische System kann durch sogenannte auditorische Filter beschrieben werden. Auch bei der Wahrnehmung von Amplitudenmodulation kann gezeigt werden, dass sich die Modulationsfrequenzselektivität durch bandpassförmige Modulationsfilter beschreiben lässt. Es stellt sich die Frage welchen Einfluss die Interaktion zwischen Modulation und Ganzkörpervibration auf die frequenzselektive Wahrnehmung beider Größen hat. In Wahrnehmungsexperimenten wird untersucht ob die zusätzliche Darbietung von Vibrationen einen Einfluss auf die Maskierung von Modulationen hat. Es wird geprüft ob Ganzkörpervibrationen im Bereich von 20 Hz bis 50 Hz die Detektionsschwelle von Amplitudenmodulationen im gleichen Frequenzbereich beeinflusst oder ob Ganzkörpervibrationen durch ein amplitudenmoduliertes Audiosignal maskiert werden. Darüber hinaus wird der Einfluss der Vibrationsstärke und Vibrationsfrequenz auf die Ausgeprägtheit der wahrgenommenen Rauigkeit eines amplitudenmodulierten Audiosignals untersucht. Anhand dieser Daten kann gezeigt werden, dass eine rein akustische Analyse eines Umgebungsgeräuschs nicht zwingend die Wahrnehmung in der realen Situation nachbilden kann. Durch eine integrierte Betrachtung zusammen mit auftretenden Vibrationen könnte eine solche Analyse verbessert werden.

• Simulator for the reproduction of “Low Sonic Boom”-signatures
  S. Töpken and S. Van De Par
[Abstract]

Supersonic aircraft produce a sonic boom when flying faster than the speed of sound. In order to rule out detrimental effects for inhabitants of overflown areas, civil supersonic flights (like the Concord) were allowed to fly over water only. Due to progress in aircraft design, the super sonic boom may be reduced considerably in the future. Such ”Low Sonic Boom”-signatures will be considerably quieter and sound completely different compared to conventional sonic booms. Currently, the sensation and the subjective response of humans to future ”Low Sonic Boom”-signatures is not known. For an assessment of human responses to ”Low Sonic Boom”-signatures, a Sonic-Boom simulator has been built at the University of Oldenburg as a pressure chamber with a volume of about 9 m³. Two 18” loudspeaker chassis enable the production of an overpressure of up to 20 Pa for a signature duration of 200 ms. The background noise level in the chamber is very low (21 dB(A)) and the chamber has a very small reverberation time of T20=0.2 s averaged over octave bands from 63 Hz to 8 kHz. A vibration platform is installed in the chamber to simulate whole-body vibration that may occur in connection with ”Low Sonic Boom ”signatures.

• Modell zur Detektion und Quantifizierung von zeitlich variablen tonalen Komponenten
  E. Claaßen, A. Oetjen and S. Van De Par
[Abstract]

Gerade durch eine stetig wachsende Bedeutung der Elektromobilität wird die Tonhaltigkeit eines Geräuschs immer mehr zur dominierenden Größe im Bezug auf den Klangkomfort von Fahrzeuggeräuschen. Hier führt ähnlich wie bei Fahrzeugen der Oberklasse ein reduziertes Antriebsgeräusch zu einer geringeren Maskierungswirkung auf Nebenaggregate und Getriebe. Tonhaltige Geräuschkomponenten können in diese Kontext als schmalbandige Rauschsignale und/oder sehr schnell zeitlich veränderliche Signale auftreten. Diese beiden Aspekte werden in der aktuellen DIN 45681 jedoch nicht berücksichtigt. Um eine besseres Verständnis für diese Vorgänge zu erlangen wurde ein Hörversuch entwickelt, dessen Ziel die Bestimmung der Tonhaltigkeit von Schmalbandrauschen war. Hierfür wurde eine Point-of-Subjective-Equality (PSE) Messung durchgeführt. Als Referenz diente bandbegrenztes Rauschen mit 13 Bandpass- und einer Tiefpass- Kondition. Als Testsignal wurde ein Sinus in weißem Rauschen verwendet, bei dem das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) als Anpassungskriterium diente. Basierend unter anderem auf diesen Daten wurde ausgehend vom Detektionsverfahren von Volk et al. (2004) eine Berechnungsmethode für die Tonhaltigkeit entwickelt. Die Detektion der tonhaltigen Komponenten erfolgt bei dieser Methode mittels einer Template-basierten Erkennung von tonale Komponenten innerhalb des Erregungsmusters. Besonderes Augenmerk lag hierbei auf der Verbesserung der Quantifizierung zeitlich variabler tonhaltiger Komponenten. Zur Weiterentwicklung dieses Verfahrens wurde die Anzahl der Vergleichs-Templates erhöht und ein Pattern-Matching mittels des Skalarproduktes implementiert.

• Rauigkeitswahrnehmung wird durch spektrale Prominenz beeinflusst
  M. Schaffert, A. Oetjen and S. Van De Par
[Abstract]

Die Ausgeprägtheit der Rauigkeit von Produktgeräuschen hat einen starken Einfluss auf die Geräuschqualität. Rauigkeit als psychoakustische Größe wurde bisher vorwiegend anhand von synthetischen Signalen untersucht, die über das komplette vorhandene Frequenzband moduliert waren. Vorherige Versuchsergebnisse haben jedoch gezeigt, dass die anhand dieser Erkenntnisse vorhergesagten Rauigkeiten von den tatsächlich wahrgenommenen bei bestimmten Signalen abweichen. Diese Art von Signalen ist nur in einem bestimmten Frequenzband moduliert, dessen Leistungsdichte im Vergleich zum restlichen Spektrum angehoben ist. Dieses Phänomen wurde als ”spektrale Prominenz” bezeichnet. Zur Untersuchung wurde rosa Rauschen nur in bestimmten Frequenzbereichen moduliert, deren spektrale Leistungsdichte variiert wurde. Diese Stimuli wurden von Probanden mit einem rosa Rauschen mit variierender Modulationstiefe mit Hilfe einer adaptiven Versuchsprozedur verglichen und auf gleiche Rauigkeit eingestellt. Die Ergebnisse dieser Studie bestätigten den von der Norm abweichenden Zusammenhang zwischen wahrgenommener Rauigkeit und Pegel des modulierten Signales. In der vorgestellten Studie wurde ein anderes Testverfahren verwendet, sowie deutlich erweiterte Parametervariationen untersucht, um einen systematischen Einblick in die Funktionsweise der hinterliegenden Mechanismen zu erlangen. Sämtliche Stimuli wurden mit dem definierten 1-asper Referenzgeräusch verglichen, um eine direkte Einteilung in asper vornehmen zu können. In diesem Vortrag werden die neuen Ergebnisse mit dem vorherigen Experiment, sowie den theoretischen Definitionen, verglichen.

• Hörstrom Segregation von Vokalen basierend auf konkurrierenden F0 und Timbre Merkmalen
  V. Kies, M. David and S. Van De Par
[Abstract]

Pitch has been shown to be a key parameter for stream segregation of speech sounds. In a task promoting integration, it has been shown that F0 differences contribute to obligatory stream segregation of vowels. Besides, spectral differences are known to influence stream segregation of frozen noise bursts. The present study assessed stream segregation of naturally uttered vowels when both pitch and spectral differences associated with timbre vary. Sequences of vowels were combined in interleaved sequences that alternated in F0 and timbre. In three tasks, the listeners were asked to report the order of the vowels. At first, no special instruction was given. Then, the listeners’ perception was biased towards segregation based on F0 or based on timbre. Two speakers were used to assess the timbre differences and 7 DF0s were tested. In all the tasks, F0-based segregation increased as the DF0 increased. More interestingly, the timbre-based segregation decreased as DF0 increased. This result indicated that at low DF0, the segregation based on timbre prevailed over the segregation based on F0. At high DF0, F0-segregation prevailed and timbre cues were progressively suppressed. The crossing point, where F0 and timbre differences equally influence the segregation, varied based on the task.

Van Dijk, Chris

• The use of Fresnel theory to predict attenuator values of attenuators in room acoustics
  C. Van Dijk and G. Busch
[Abstract]

In order to predict the performance of noise mitigation measures a number of rules for calculations apply. The calculation is fed with laboratory results of different elements that are part of the mitigation measures. In reality predictions and results are not fully equal. In an extensive evaluation of measures in practice trends were discovered that could also be derived from a finite element model. In acoustic engineering the application of a finite element model is not practical to combine with an optimization, where too many degrees of freedom apply. In this presentation the Fresnel equation will be combined with Wellington wave propagation to predict angle of incident dependent leakage through splices and acoustic propagation around a pipe opening.

Vater, Analena

• Einfluss der Materialdämpfung auf den Klang verschiedener DML-Membranen
  A. Vater, B. Zenker, S. Merchel and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Eine vielversprechende Alternative zu konventionellen Kolbenlautsprechern sind DML (Distributed Mode Loudspeaker), welche eine Variante der Biegewellenlautsprecher darstellen. Hierbei wird durch die gezielte Erregung von Eigenmoden Schall abgestrahlt. Membraneigenschaften wie die Biegesteifigkeit, die Flächendichte und die Dämpfung haben folglich einen starken Einfluss auf die Klangqualität des Lautsprechers. Die untere Grenzfrequenz der Schallabstrahlung, die Koinzidenzfrequenz und die Modendichte werden durch das Verhältnis von Flächendichte zu Biegesteifigkeit bestimmt. Wird dieses Verhältnis konstant gehalten, z.B. bei der Verwendung verschiedener Membranmaterialien, können dennoch deutliche Klangunterschiede wahrgenommen werden. Diese Unterschiede sind auf die Dämpfung und das damit verbundene zeitliche und spektrale Verhalten zurückzuführen. Dieser Beitrag präsentiert einen Hörversuch zur akustischen Bewertung verschiedener DML-Membranmaterialien. Dabei wurde die Dämpfung der Materialien entweder direkt oder durch zusätzliches Auftragen einer dämpfenden Beschichtung variiert. Das Ziel dieser Studie ist es, den Einfluss der Dämpfung auf die Klangqualität der Membran zu beurteilen. Zudem wird die Frage beantwortet, ob isotrope Materialien mit gleichem Verhältnis aus Flächendichte und Biegesteifigkeit sowie vergleichbarer Dämpfung signifikant unterschiedlich bewertet werden. Ist dies nicht der Fall, so können DML-Materialien bei gleichbleibendem Klang ersetzt werden.

Venor, Joseph

• Computation of speech clarity indicators in a car accounting for background noise
  A. Caillet, J. Venor, S. Martin, M. Calloni and O. Fatmi
[Abstract]

In the context of the increase of customer requirements for the quality of the audio system in cars and the new regulation regarding emergency calls, evaluating the speech clarity in vehicles has become more important. The background noise around the vehicle is playing an important role to evaluate this parameter. This paper will present a workflow to evaluate the speech clarity indicators using ray tracing method with a realistic background noise computed in a previous step using Statistical Energy Analysis (SEA). On a first step a car SEA model will be excited with realistic loads from powertrain, rolling noise and windnoise to evaluate the sound pressure level in the vehicle. On a second step, a ray tracing model based on the SEA model geometry of the interior of the vehicle is created to evaluate the speech clarity indicators. The influence of the background noise on the speech clarity will be demonstrated. The influence of a design change in the vehicle sound package will be investigated.

Verhey, Jesko

• Dröhnen im Fahrzeuginneren
  F. Doleschal, G.T. Badel and J. Verhey
[Abstract]

Zur perzeptiven Charakterisierung von Fahrzeuginnengeräuschen müssen mehrere Empfindungsgrößen herangezogen werden. Der vorliegende Beitrag betrachtet die Empfindungsgröße ”Dröhnen”. Hierzu wurden den Versuchspersonen im Fahrzeuginnenraum aufgenommene Geräusche dargeboten, die diese sowohl kategorial, als auch im vollständigen Paarvergleich bewerten sollten. Da sich in der Praxis häufig große Diskrepanzen zwischen den Bewertungen von Experten und Nichtexperten, als auch zwischen den einzelnen Versuchspersonen ergeben, ist ein übereinstimmendes Verständnis der zu bewertenden Größe erforderlich. Hierzu wurde einer Nichtexpertengruppe vor Versuchsbeginn ein synthetisches Einführungsgeräusch präsentiert. Die Versuchsergebnisse zeigen, dass zwischen den Ergebnissen der Kategorialskalierung und des Paarvergleichs eine hohe Übereinstimmung vorliegt, d.h., dass die Versuchspersonen konsistent bei dieser Empfindungsgröße geantwortet haben. Ein Vergleich mit der Bewertung der Geräusche durch eine Expertengruppe zeigt darüber hinaus eine hohe Übereinstimmung der Bewertung dieser beiden Versuchspersonengruppen. Dieses Ergebnis deutet darauf hin, dass das hier gewählte Versuchsdesign zu einem gemeinsamen Verständnis von Experten und Nichtexperten bezüglich der Empfindungsgröße Dröhnen geführt hat.

• Spektro-temporale Geräuschmanipulationen als Grundlage zur Erforschung der Empfindungsgröße Wummern
  G.T. Badel, F. Doleschal and J. Verhey
[Abstract]

Die Empfindungsgröße Wummern kann in bestimmten Fahrsituationen im Innenraum eines Fahrzeuges auftreten. Um eine detaillierte Charakterisierung dieser Empfindungsgröße zu erreichen, sind Hörversuche mit einer hohen Anzahl an Stimuli unerlässlich. Zudem sollte der Stimuluskorpus so gewählt werden, dass ein möglichst großer Dynamikbereich für die Empfindungsgröße gewährleistet ist. In diesem Projekt wurden daher reale Fahrzeuginnengeräusche mithilfe spektro-temporaler Manipulationen verändert. Die Signale wurden von Nichtexperten in Hörversuchen bezüglich der Empfindungsgröße Wummern bewertet. Daneben wurden im Experiment auch Daten zur Angenehmheit der Signale erhoben. Die Ergebnisse erlauben Rückschlüsse auf die Gewichtung einzelner Frequenzbänder, sowie auf den Einfluss der Modulationsfrequenzen auf die Empfindung Wummern. Sie sollen als Grundlage für eine zukünftige modellhafte Beschreibung dieser Empfindungsgröße dienen. Zudem erlaubt dieser Beitrag eine Aussage über den Zusammenhang zwischen der Stärke des Wummerns und der Angenehmheit des Signals.

• Benchmark-Analyse verschiedener Tonhaltigkeitsmodelle anhand von Luftschallmessungen an aktuellen Fahrzeug-Elektromotoren
  S. Schneider, F. Doleschal, J. Hots, A. Oetjen, H. Rottengruber and J. Verhey
[Abstract]

Der akustische Qualitätseindruck eines Fahrzeugantriebstrangs wird beim Kauf eines Pkw stetig relevanter. Dabei nimmt die wahrgenommene Geräuschqualität des Motoraggregates eine Schlüsselrolle ein. Doch nicht nur der Verbrennungsmotor besitzt eine eigene Charakteristik seiner Haupt- und Nebengeräusche, sondern ebenfalls der immer häufiger thematisierte Elektromotor. Gerade mit der weiter voranschreitenden Elektrifizierung der Fahrzeugantriebe wird die Geräuschabstrahlcharakteristik jener Antriebskonfigurationen ebenfalls immer wichtiger. Um die Angenehmheit von Geräuschen zu bewerten, werden psychoakustische Größen verwendet. Sind es bei der Bewertung von Verbrennungsmotoren noch vor allem die Kenngrößen Impulshaftigkeit, Rauigkeit oder Schärfe, so ist die relevante Größe bei der Geräuschbewertung von Elektromotoren die Tonhaltigkeit. Hierbei gibt es neben der DIN-normierten Tonhaltigkeit verschiedene Modellansätze zur Beschreibung dieser Kenngröße. Eine Benchmark-Analyse dieser Modelle mit Messdaten aktueller Elektromotoren wäre hinsichtlich der Untersuchung der Vor- und Nachteile der einzelnen Modelle äußerst hilfreich für die weitere Entwicklung akustisch optimierter Elektromotoraggregate. Außerdem kann dadurch abgeschätzt werden, welche Tonhaltigkeitsmodelle am besten geeignet sind, um eine Aussage über die Geräuschqualität im Fahrzeuginnenraum zu tätigen. Die Untersuchungen beinhalten stationäre Motorbetriebspunkte sowie transientes Betriebsverhalten in einem akustisch relevanten Drehzahl-Last- Bereich für eine umfassende Analyse aller verfügbaren Modelle.

• Detektionsschwellen von Infraschall-Tonkomplexen
  B. Friedrich, H. Joost, T. Fedtke and J. Verhey
[Abstract]

Aufgrund einer stetig zunehmenden Anzahl an Infraschallquellen in unserer Umgebung stellt die Infraschall-Exposition ein immer wichtiger werdendes gesellschaftliches Problem dar. Obwohl Infraschall-Frequenzen außerhalb des klassischen Hörfrequenzbereiches liegen, berichten mehrere Veröffentlichungen über eine Hörwahrnehmung bis hinunter zu 2 Hz. Die zugrundeliegenden Messungen werden üblicherweise mit monofrequenten Stimuli (Reintönen) durchgeführt und lassen keine direkten Rückschlüsse darauf zu, wie sich die Wahrnehmung ändert, wenn mehr als eine Infraschall- Frequenzkomponente vorhanden ist. In der vorliegenden Studie sind wir dieser Frage nachgegangen, indem Detektionsschwellen von Infraschall-Stimuli mit ein, zwei oder drei Sinuskomponenten gemessen wurden. Die Darbietung erfolgte mittels eines kompakten und verzerrungsarmen Infraschall- Reproduktionssystems. Die Pegel der Komponenten im Tonkomplex wurden so gewählt, dass alle Komponenten den gleichen Pegel relativ zu ihrer Ruhehörschwelle hatten. Im Mittel über alle am Experiment teilnehmenden normalhörenden Versuchsperson war der Pegel an der Schwelle für jede Komponente eines Infraschall-Zweitonkomplexes um 3 dB niedriger als der Pegel an der Schwelle dieser Komponente. Dieses Ergebnis steht im Einklang mit der Hypothese einer (perzeptiv gewichteten) Intensitätsintegration des Gehörs. Die Ergebnisse für den Dreitonkomplex deuten jedoch darauf hin, dass diese Integration nur sehr begrenzt möglich ist.

• Tonhaltigkeit und Hörvermögen
  J. Verhey, S. Ashraf Vaghefi and J. Hots
[Abstract]

In unserer technisierten Umwelt sind wir zunehmend von tonalen Signalen umgeben. Im Fahrzeugbereich sind dieses zum Beispiel die Schallemission alternativer Antriebssysteme und Warnsignale. Hierbei können auch mehrere tonale Komponenten auftreten. Der vorliegende Beitrag untersucht die Wahrnehmung von tonalen Anteilen im Geräusch als Funktion der Anzahl der Komponenten. Zur experimentellen Erfassung der Tonhaltigkeit wurde die Lautheit des tonalen Anteils in einem adaptiven Vergleichsverfahren bestimmt. Als Vergleichssignal wurde ein Stimulus mit nur einer Sinuskomponente genutzt. Zusätzlich wurde die störende Wirkung des tonalen Anteils durch einen Vergleich mit einem Signal ohne tonale Komponenten bestimmt. Letztere Messung erlaubt eine Abschätzung des Tonzuschlags, wie er in der DIN 45681 vergeben wird. An den Messungen nahmen sowohl normalhörende Versuchspersonen als auch Personen mit einem verminderten Hörvermögen teil. Die Ausgeprägtheit der Tonhöhe ändert sich bei vermindertem Hörvermögen. Dieses legt nahe, dass auch die Tonhaltigkeit sich ändert. Für beide Versuchspersonengruppen nimmt mit zunehmender Anzahl der Komponenten die Lautheit des tonalen Anteils zu. Eine Zunahme des Pegels des tonalen Anteils reduziert die Angenehmheit des Stimulus. Die Messungen mit den normalhörenden Versuchspersonen bestätigen hierbei frühere Messungen mit einem anderen Versuchspersonenkollektiv. Die Messungen mit den Schwerhörenden deuten an, dass das Hörvermögen einen Einfluss auf die Tonhaltigkeit hat.

• Räumliche Gewichtung bei der Lautheitswahrnehmung
  J. Hots, D. Oberfeld-Twistel, A. Fischenich and J. Verhey
[Abstract]

Lautheit ist die empfundene Intensität des Schalls. Die Empfindungsgröße hängt neben der physikalischen Schallintensität auch von anderen Signaleigenschaften wie dem spektralen Gehalt oder der Signaldauer ab. Die Abhängigkeit von diesen (monauralen) physikalischen Einflussgrößen wird in aktuellen Lautheitsberechnungsverfahren bereits erfolgreich modelliert. Noch wenig verstanden ist der Einfluss der räumlichen Position der Schallquelle auf die Wahrnehmung des Schalls. Der vorliegende Beitrag untersucht, ob unterschiedliche räumliche Positionen der Schallquellen unterschiedliche Gewichte bei der Bewertung der Lautheit haben. Hierbei wird ein Ansatz verwendet, der bereits erfolgreich dazu genutzt wurde, eine spektrale oder zeitliche Gewichtung bei der Lautheitswahrnehmung zu quantifizieren. Es werden fünf verschiedene Rauschbänder aus fünf verschiedenen Lautsprechern präsentiert, die sich vor, hinter, links, rechts und über der Versuchsperson befinden. Zunächst werden die einzelnen Rauschbänder aus jeder Richtung in einem adaptiven Verfahren in ihrer Lautheit individuell ausgeglichen. Anschließend werden zufällige Kombinationen der in ihrer Lautheit ausgeglichenen fünf Rauschbänder und fünf Richtungen mit zufälligen Pegelvariationen versehen. Die Versuchspersonen bewerten jeweils das gesamte räumliche Schallfeld in seiner Lautheit. Die Bewertungen werden durch eine multiple logistische Regression in relative Gewichte der einzelnen Richtungen überführt. Für eine realistische Lautheitsvorhersage in alltäglichen Umgebungen mit räumlich verteilten Schallquellen sollten zukünftige Verfahren zur Berechnung der Lautheit diese Gewichte berücksichtigten

Vietor, Thomas

• Harmonisches Produktdesign mit Metriken der Musiktheorie
  T.P. Ring, P. Krasteva, C.N. Klüver, T. Vietor and S.C. Langer
[Abstract]

Technische Produkte lassen sich heute nicht mehr nur anhand ihrer Funktion bewerten, das Produktdesign spielt in vielen Fällen eine mindestens ebenso wichtige Rolle. Die Erzeugung ”guter Designs” gelingt durch Zusammenarbeit erfahrener Designer und Ingenieure und lässt sich auch durch Produktlinien und -generationen verfolgen. Was ein gutes Design aber ist lässt sich schwer quantitativ messen, allgemeingültige Designregeln sind nur selten formulierbar. Dennoch herrscht üblicherweise ein breiter Konsens über die tatsächliche Güte des Designs eines Produkts.

Eine Eigenschaft des Produktdesigns ist das Konzept der Harmonie; ein gutes Design ist harmonisch. Während der Harmoniebegriff im Rahmen des Produktdesigns allerdings nicht strikt definiert ist, kennt die Musiktheorie einen mathematisch beschriebenen Harmoniebegriff. Dieser bietet eine Metrik zur Quantifizierung des Grades der Harmonie mehrerer Töne und der beteiligten Intervalle, also der zugehörigen Frequenzverhältnisse. Dabei verfügen harmonische Intervalle über einfache Verhältniszahlen (Oktave: 1:2, Quinte: 3:2, usw.), während dissonante Intervalle komplexe Zahlenverhältnisse aufweisen (bspw. Tritonus: 729:512).

In diesem Beitrag wird ein Ansatz entwickelt, die musikalische Harmonielehre auf geometrische Verhältnisse zweidimensionaler Geometrien mithilfe der elliptischen Fourier-Transformation anzuwenden. Die entstehenden Analyseergebnisse werden auf harmonische Zusammenhänge hin untersucht und eine Interpretation des Produktdesigns unter dem Gesichtspunkt einer gegebenenfalls vorhandenen Harmonik wird vorgestellt.

Von Berg, Markus

• Gibt es raumakustische Hörexpertise?
  M. Von Berg, J. Steffens, D. Müllensiefen and S. Weinzierl
[Abstract]

In zahlreichen raum- und psychoakustischen Untersuchungen wird bestimmten Versuchsteilnehmern eine ”Hör-Expertise” im Hinblick auf die zu bewertenden Stimuli unterstellt. Als Experten werden dabei häufig Musiker oder Personen mit akademischer und/oder praktischer akustischer Erfahrung eingesetzt. Inwieweit es eine individuell unterschiedliche raumakustische Hörexpertise jedoch überhaupt gibt, wie diese gemessen werden kann und von welchen Faktoren sie abhängt, wurde in der vorliegenden explorativen Studie untersucht. Dazu wurde eine Batterie raumakustischer Hörtests entwickelt, welche individuelle Unterschiede bei mehreren Einzelfähigkeiten, etwa einer Bestimmung von Dauer und Klangfarbe der Nachhallzeit, mit unterschiedlichen experimentellen Paradigmen (ABX, Sortieraufgabe, Reproduktion mit slider) misst. Zur Messung der musikalischen Erfahrenheit wurden bestimmte Dimensionen des Goldsmiths Musical Sophistication Index (Gold-MSI) verwendet. Mithilfe von Faktorenanalysen wurde ermittelt, ob ein einzelner Faktor den Testleistungen der Versuchspersonen zugrunde liegt und somit von raumakustischer Hörexpertise als einer kohärenten, übergeordneten Fähigkeit ausgegangen werden kann. Die Ergebnisse können instruktiv für die Anwendung von Kriterien für zukünftige Hörversuche sein, bei denen eine Trennung von Laien- und Expertenhörern von Bedeutung ist.

Von Estorff, Otto

• Formoptimierung eines Impulshammers zur Schallminderung bei Offshore-Pfahlrammungen
  E. Klages, S. Lippert and O. Von Estorff
[Abstract]

Bei der Rammung von Gründungspfählen zur Errichtung von Offshore-Windturbinen wird über die Pfahlmantelfläche Unterwasserschall emittiert. Zum Schutz von Meereslebewesen sind die zulässigen Schallpegel in Deutschland sowie zahlreichen anderen Ländern per Gesetz begrenzt. Zur Einhaltung dieser Grenzwerte werden üblicherweise sekundäre Schallschutzsysteme, welche die Schallausbreitung im Wasser vermindern, eingesetzt.

Die Notwendigkeit von effektiven Schallminderungssystemen hat in den letzten Jahren, aufgrund von größeren Pfählen und damit höheren Energieeinträgen, immer weiter zugenommen. Im Kontext dieser Entwicklung wächst das Interesse an primären Schallminderungsmaßnahmen, welche die Schallentstehung an der Quelle reduzieren, als Ergänzung zu vorhandenen sekundären Maßnahmen.

Der gegenwärtige Beitrag diskutiert die Verringerung der Schallabstrahlung über ein gezieltes Design des für die Rammung verwendeten Hammers. Hier hat sich gezeigt, dass insbesondere durch eine Streckung des Rammimpulses sowie die Vermeidung von Kraftspitzen die Schallabstrahlung, bei gleicher Rammenergie, erheblich reduziert werden kann. Ein akustisch zuträgliches Design zeigt allerdings oftmals Nachteile bei der Rammbarkeit des Pfahls sowie der Lebensdauer und Fertigung des Hammers. Erste Ergebnisse einer Formoptimierung der Hammerkomponenten, welche alle diese Faktoren berücksichtigt, werden vorgestellt.

• Patch-Ansatz für akustische isogeometrische Analysen mit der Boundary-Elemente-Methode
  K.M. Beiroth, S. Keuchel and O. Von Estorff
[Abstract]

Die Genauigkeit der Boundary-Elemente-Methode (BEM) hängt unter anderem von der Beschreibung der Geometrie ab. In der klassischen BEM wird das CAD-Modell durch Elemente auf Basis von Lagrange-Polynomen approximiert, wodurch sich geometrische Ungenauigkeiten ergeben. Bei einer isogeometrischen Analyse (IGA) können CAD-Geometrien direkt als Basis für die numerischen Berechnungen verwendet werden. Dadurch entfällt der Geometriefehler und der Vernetzungsprozess wird beschleunigt. Außerdem können mögliche Designänderungen des CAD-Modells direkt für das Berechnungsmodell übernommen werden. Die der Geometriebeschreibung zugrundeliegenden Nicht-Uniformen Rationalen B-Splines (NURBS) ermöglichen die exakte Darstellung der Geometrie und werden bei der IGA auch zur Approximation der Randwerte verwendet. Die NURBS sind auf einer den Elementen übergeordneten Struktur definiert, die als Patches bezeichnet werden.

Für eine erleichterte Integration der IGA in bestehende Programmstrukturen wird häufig die Bezier-Extraktion genutzt, um elementweise identische Ansatzfunktionen zu erzeugen. Im Gegensatz dazu können die Ansatzfunktionen für den Patch-Ansatz elementweise unterschiedlich verlaufen und über mehrere Elemente definiert sein. Dadurch ergibt sich der Vorteil einer geringeren Anzahl an Freiheitsgraden bei gleichzeitig höherer Stetigkeit der Basisfunktionen. Außerdem werden durch den Patch-Ansatz vielversprechende neue Verfeinerungsstrategien ermöglicht. Im vorliegenden Beitrag wird ein neu entwickelter Patch-Ansatz vorgestellt und anhand von akustischen Anwendungsbeispielen verifiziert.

• Hydroakustische Simulation eines nabenlosen Propellersystems basierend auf einem “Hydrodynamic/Acoustic Splitting”–Ansatz
  H. Sultani and O. Von Estorff
[Abstract]

Im Vergleich zu klassischen Propellerantrieben wird bei nabenlosen Propellern sowohl aus strömungsmechanischen als auch aus konstruktiven Gründen eine geringere Schallabstrahlung erwartet. Systematische Forschungsarbeiten hierzu liegen jedoch noch nicht vor. In diesem Beitrag werden erste hydroakustische Simulationsergebnisse des nabenlosen Propellers vorgestellt und diskutiert. Die Berechnung des strömungsinduzierten Schalls erfolgt dabei mit einem Trennungs- bzw. einem ”Hydrodynamic/Acoustic Splitting” (HAS) - Ansatz, welcher der Gruppe der hybriden Verfahren angehört. Die hydrodynamischen Strömungsfelder, aus denen sich die akustischen Quellfelder der HAS-Ansätze ermitteln lassen, wurden vorab von der Universität Rostock unter Anwendung der ”Stress Blended Eddy Simulation” (SBES) berechnet. Die Simulation des Strömungsschalls erfolgt mit der Finite-Volumen-Simulationssoftware OpenFOAM®. Explizit werden die akustischen Quellfelder des nabenlosen Propellersystems analysiert und deren Zusammenhang mit dem berechneten akustischen Druck untersucht. Eine erste Verifizierung der Ergebnisse erfolgt mit Hilfe der hydrodynamischen Simulationsergebnissen aus der SBES.

• Numerische Vorhersage des Strömungsschalls in einer Radialpumpe: Teil II, Akustische Analysen
  J. Piepiorka, M. Witte, A. Laß, F.-H. Wurm and O. Von Estorff
[Abstract]

Bei der Bewertung von neuen Produkten rücken die akustischen Eigenschaften immer weiter in den Vordergrund. Insbesondere für Pumpen in der Gebäudetechnik spielt die Akustik eine übergeordnete Rolle. Die Hauptlärmquellen sind transiente Druckfluktuationen der turbulenten Strömung, die zum einen Strukturschwingungen des Gehäuses anregen und zum anderen hydroakustische Wellen im Rohrleitungssystem induzieren. Um die Schallentstehung vorhersagen zu können ist eine detaillierte Modellierung des Strömungsschalls erforderlich. Im vorliegenden Beitrag werden Forschungsergebnisse eines AiF-Projektes vorgestellt. Am Beispiel einer im Betrieb befindlichen Radialpumpe wird der Strömungsschall modelliert und untersucht. Als Grundlage hierzu dienen numerische Strömungsergebnisse. Auf diesen aufbauend wird mit der Finite-Volumen-Methode (FVM) der Strömungsschall anhand der ”Perturbed Convective Wave Equation” (PCWE) simuliert. Hierbei werden zunächst die Druck- und Geschwindigkeitsfelder als anregende Quellen aufbereitet. Neben transienten Strömungsergebnissen werden erste Möglichkeiten zur Verwendung kohärenter Strömungsstrukturen als hydroakustische Quellen sondiert. Um die experimentellen Einbaubedingungen der Radialpumpe zu berücksichtigen wird ein Teil des angeschlossenen Rohrleitungssystems in das numerische Modell eingebunden. Dabei wird vor allem der Einfluss der akustischen Randbedingungen auf das gesamte System analysiert. Abschließend werden die numerischen Ergebnisse mit experimentellen Messdaten verglichen.

• Optimierung eines Helmholtz-Resonators mit integriertem Biegebalken für Anwendungen in Doppelwänden
  H. Hoppen, F. Langfeldt, W. Gleine and O. Von Estorff
[Abstract]

Um effizienteres Fliegen zu ermöglichen, tendiert die derzeitige Entwicklung der Flugzeugtriebwerke zu größer werdenden Nebenstromverhältnissen. Einhergehend mit dieser Veränderung treten ausgeprägte tieffrequente Töne mit hohen Schallpegeln im Vergleich zum Hintergrundrauschen im Schallspektrum in der Kabine auf. Um den Komfort der Passagiere zu verbessern, können Resonanzabsorber, wie z. B. Helmholtz-Resonatoren, in die Flugzeugseitenwand eingebaut werden. Da diese Absorber aber nur in einem schmalen Frequenzband um die Resonanzfrequenz herum wirksam sind, ist ihre Anwendbarkeit auf tonale oder schmalbandige Spektralbereiche beschränkt. In einem Beitrag der Autoren zur DAGA 2019 wurde ein neuartiges Konzept für einen Helmholtz-Resonator mit erhöhter Bandbreite vorgestellt. Dazu wurde ein U-förmiger Schlitz als Hals des Helmholtz-Resonators gewählt, sodass ein Biegebalken innerhalb des Schlitzes entsteht. Dieser Biegebalken sorgt für einen zweiten Resonanzmechanismus. Im gegenwärtigen Beitrag wird die Auswirkung der Modifikation verschiedener Parameter hinsichtlich einer Optimierung für die Anwendung im Flugzeug analysiert. Der Resonator soll so ausgelegt werden, dass die Schallisolation einer damit ausgestatteten Flugzeugkabinenwand gegengenüber einer dem heutigen Stand der Technik entsprechenden Kabinenwand in einem möglichst breiten Frequenzband unter 700 Hz deutlich erhöht ist.

Vorländer, Michael

• Real-time sound insulation auralization framework for virtual environments for indoor and outdoor sources
  A. Heimes, I. Muhammad and M. Vorländer
[Abstract]

In last decades, the introduction of new building technologies and new powerful sound sources in and outside the dwellings have contributed to an increased awareness of noise. Along the progress in modelling methods, the development of sound insulation auralization can contribute to studies of noise effects. Important parts of this development are the technical descriptions and solutions to various auralization methods for simulating sound insulation between adjacent rooms and for facades in virtual reality (VR) environments. In this context, a real-time building acoustic auralization framework in 3D audio-visual technology is developed which introduces more realism and contextual features into psychoacoustic experiments. The framework relies on up-to-date implementation of building acoustic prediction models and enables a perceptually plausible airborne sound insulation auralization in virtual environments. All features are evaluated by investigating both, the overall accuracy of the building acoustics flters and the computational performance of implemented algorithms.

• Perceptual Localization in Virtual Reality Environments of Pass-by Outdoor Sources under Sound Insulation Conditions
  I. Muhammad and M. Vorländer
[Abstract]

This study describes the effects of outdoor pass by noise sources, i.e. moving vehicle, on work performance under different sound insulation conditions of virtual built up building structures. The performance of buildings concerning protection against noise exposure is evaluated from technical and human-centred perspectives. The technical-oriented evaluation is based on the standard measurement and sound insulation prediction techniques. Whereas, the human-centred approach, based on dynamic auralization of virtual reality (VR) scenes, is adopted to explore the potential of audio-visual VR to evaluate outdoor noise by building characteristics. Different background intermittent noise conditions, convolved with sound insulation filters of facade of an office room, were presented in a VR office environment and the effects on working performances and subjective ratings were measured and presented.

• Design and directivity measurement of variable-directivity loudspeaker
  B. Du, G. Behler, M. Kohnen, M. Vorländer and X. Zeng
[Abstract]

Sound field reproduction is usually conducted by omnidirectional or fixed directivity loudspeaker arrays. Preceeding investigations show that better reproduction performance can be achieved in the listening area when variable-directivity loudspeakers are used, while at the same time the sound field outside of the array can be controlled. Therefore, this study presents the design of a variable directivity loudspeaker using a combination of a monopole and a dipole. Directivities of the dipole part, monopole part and the whole loudspeaker are measured independently in a hemi-anechoic room using a turntable. Directivity control settings were measured and compared against theoretical expectations. Furthermore, the performance of a 32 loudspeaker array is evaluated.

• Array Signal Processing Techniques for Analysis of Acoustic Vehicular Sources
  F. Rembold Petraglia, J. Stienen, J. Torres and M. Vorländer
[Abstract]

Road traffic is an important component of urban noise, regarded by the World Health Organization as the third type of pollution that most affects the population of large cities. The auralization technique stands out as an intuitive tool for assessing environmental noise, but does not yet explore the sound characteristics to provide an accurate hearing experience. In this context, it is desirable for a database containing vehicle sounds to be provided to the auralization systems, but these signals must be previously located and isolated from other sound sources. This paper presents a performance evaluation and comparison of two direction of arrival (DoA) algorithms employed to extract the directivity of vehicular acoustic sources. One of the algorithms is based on the generalized cross-correlation (GCC), whereas the other employs the minimum variance distortionless response (MVDR) beamformer. Based on the estimated source locations, spatial filtering is then performed using two beamforming approaches, namely the Delay-and-Sum and the MVDR. The above methods are applied to the data acquired by eleven circularly arranged microphones, and their selectivities are compared considering different velocities.

• Pedagogical approaches to acoustics for architecture students
  J. Llorca-Bofí, S. Brell-Cockan and M. Vorländer
[Abstract]

The impact of the architect’s design on the acoustics of the environment is taken for granted. It becomes more specific when talking about room acoustics, building acoustics or soundscapes. However, the architecture pedagogic programs devote very little time to the study of acoustics. This work presents the results of an introduction course to the research in architectural acoustics. With the focus in the perception of sound in built spaces, the students conduct their own research on a specific topic. The explanation will cover the results, difficulties, potential paths and limitations of this pedagogical practices.

• Creating online course materials for a teaching platform in the field of acoustics
  L. Aspöck, K. Jaruszewska, M. Melon and M. Vorländer
[Abstract]

With the goal of educational materials being available and accessible for everyone, adequate online course materials need to be prepared. For the field of acoustics, the ACOUCOU online platform (http://acoucou.org) was created in order to develop and offer free courses and materials using innovative teaching methods applying new technologies such as interactive visualizations, videos and VR contents. The materials are intended either directly for students and professionals who want to extend their knowledge in one of the many sub-disciplines or for teachers who can use the offered materials as blended-learning elements complementing traditional course material. In a recently started project called Acoustics Knowledge Alliance, which is funded by the Erasmus+ program of the European Union, an international consortium prepares and evaluates contents for five new courses on various topics of acoustics. The consortium of this project consists of four universities, four companies and many associate partners. After preparing, reviewing and testing of all materials, the courses are finally added to the ACOUCOU platform. This poster presents the consortium as well as the course concept and the specific course contents.

• Performance Analysis of a Rotating Circular Array for Plane Wave Identification
  F. Heloui De Araujo, F. Castro Pinto and M. Vorländer
[Abstract]

One advantage of a Spherical Microphone Array (SMA) is the possibility to analyze all directions in space with similar efficiency, but it usually requires a high number of microphones, each one associated with a measurement point. This paper shows the development of a rotating circular array with 14 microphones, resulting in a virtual SMA with 98 measurement points. Aiming the identification of direction and time of arrival of plane waves in a reverberant field, this array geometry allows a spherical harmonic expansion up to 6th order. It is presented the comparison between simulations and measurements with the proposed array, evaluating its robustness. At the end, it is showed the applications of the algorithm for plane wave identification in a quasi-diffuse field.

• Disentangling perception with drawings
  J. Llorca-Bofí, M. Kohnen and M. Vorländer
[Abstract]

Sound localization experiments are common tests describing the individual perception of the spatial sound. However, 3-D audio auralization techniques include spatial scenarios more complex than those presented in the experiments. In those cases, a three-dimensional drawing of the aurally perceived space would deliver detailed information about the individual perception. The present experiment was performed by architecture students, who listened to an auralized scene while scale drawing what they thought the auditory environment could look like. This poster presents the graphical data produced in the experiment. The correlation of the design properties of the drawings with some psychoacoustic parameters are presented by Kohnen et. al also in this conference.

• Directional Grouping of Decaying Modes in a Reverberation Room
  M. Berzborn and M. Vorländer
[Abstract]

The absorption coefficient estimation in a reverberation room according to ISO 354 implicitly assumes a diffuse sound field and a uniform damping of the room modes composing it. This requirement is violated when an absorbing specimen is mounted inside the room, resulting in decay curves with multi-exponential slopes. Based on an analytic model, Hunt [Hunt et al., 1939] showed that the multi-exponential slope of the decay curve can be calculated as a superposition of groups of the axial, tangential and oblique modes of vibration and their corresponding damping caused by the finite impedance at the respective room boundaries.

Using array processing we decompose the sound field in a reverberation room into plane waves, expanding the wave number spectrum. Based on the wave number spectrum we apply a grouping of the different modes and investigate their respective damping using the directional energy decay curve calculated as the Schroeder integral for the respective time domain plane wave density function.

• Die Messunsicherheit des Klarheitsmaßes bei raumakustischen Messungen
  D. Kliesch, I. Witew and M. Vorländer
[Abstract]

Basierend auf dem Messaufbau und der verwendeten Messtechnik lässt sich die Unsicherheit einer Impulsantwort bestimmen. Der Einfluss dieser Unsicherheit kann bei der Berechnung raumakustischer Parameter Einfluss auf das Resultat nehmen. Am Beispiel des Klarheitsmaßes kann so die Fortpflanzung der Unsicherheit der Impulsantwort bis hin zu der Gesamtunsicherheit des Parameters zurückverfolgt werden.

Eine abklingende Raumimpulsantwort fällt ab einem bestimmten Zeitpunkt unter den Pegel des Hintergrundrauschens und kann dort nicht mehr ausgewertet werden. Um möglichst exakte Resultate zu erzielen, wird die verdeckte Restenergie der Impulsantwort durch einen Korrekturterm nach Lyndeby et al. approximiert, und die Berechnung des Klarheitsmaßes wird durch diesen verfeinert.

Neben der Unsicherheitsdiskussion der Parameterberechnung muss dementsprechend auch eine Unsicherheitsdiskussion des Korrekturterms durchgeführt werden. Eine Kombination beider Ergebnisse liefert die Gesamtunsicherheit des Klarheitsmaßes.

• Derivation of characteristic vibroacoustic parameters in Ultrasonic Sheet Metal Welding
  E. Abi Raad, I. Balz, U. Reisgen and M. Vorländer
[Abstract]

Ultrasonic Sheet Metal welding (USMW) is often used in industry to join electrotechnical components, such as in welding wires or battery components. The workpieces to be welded are compressed between two machine parts : the horn and the anvil. The horn vibrates at 20 kHz, causing friction between the two workpieces which leads to a friction-induced bond. However, the process still suffers from quality fluctuations, even given the same welding parameters. The goal of this project is to better understand what factors influence the quality of the weld and to identify vibroacoustic parameters that can be used to monitor the quality of the weld during welding. To do that, a series of experiments was conducted: two thin copper sheets were welded with a welding frequency of 20 kHz. During welding, the vibrations of the horn and anvil were recorded using two laser Doppler vibrometers, as well as the acoustic emissions. The experiments also explored varying some of the process parameters, such as the amplitude of welding or the pressure applied by the horn. The data is analysed, up to the fourth harmonic, to characterise the different parts of the welding process, and compare to the strength of the welds.

• Auralization of Aircraft Noise by Means of Numerical and Analytical Description of Partial Sound Sources
  C. Dreier and M. Vorländer
[Abstract]

In order to optimize concept studies of aircraft already in the development phase not only with regard to their expected loudness, but also with regard to their acoustic quality, auralization can be a suitable approach. Various concepts for the auralization of aircraft noise exist: In addition to the resynthesis of microphone recordings, analytical and numerical calculations can form the basis of the modeling of partial sound sources. Basically, there are compromises regarding the flexibility of auralisation of different scenarios and complexity of data preparation in advance. The talk shows how suitable source descriptions and their emission behavior can be extracted from numerical simulations and how their results compare to classical analytical ones from the literature. In addition, an overview on various implementation methods is given, their advantages and disadvantages discussed and system applications based on current projects presented.

• Binaural Receiver Models for Wave-based Simulations in the Low Frequency Range
  P. Schäfer, H. Braren, J. Fels and M. Vorländer
[Abstract]

Today’s wave-based acoustic simulation tools allow to simulate the lower frequency range of complex acoustic scenes, e.g. in small rooms such as car cabins. During their design process, it is of great interest to auralize these rooms. In order to get a spatial impression, binaural receivers can be included in the simulations.

A straightforward approach is to include the geometry of an artificial head. Meshing such a model including fine structures like the pinna leads to a high number of nodes which results in high computational effort. If only considering low frequencies, however, the wavelength is generally larger than those details so that their influence on the sound field can be neglected. This suggests that omitting these details has no significant influence on the performance of the model, while reducing the computational complexity.

Thus, in the course of this work, multiple simplified models for binaural receivers are derived from an artificial head using basic mathematical bodies, e.g. ellipsoids. Then, the head-related transfer functions (HRTFs) of these models are simulated using the boundary element method (BEM) and are compared to the HRTF of the original model in order to investigate their frequency-dependent performance.

• Limitations of spatial perception in room auralizations
  M. Kohnen, J. Llorca-Bofí and M. Vorländer
[Abstract]

Modern 3-D audio auralization techniques are evolving with their need due to 3-D visual capturing, synthetization and reproduction approaches. On the one hand, real-time rendering of room acoustics is a costly but crucial part to excite a sensation of acoustic plausibility or authenticity. On the other hand, our perception of complex acoustic auralizations is usually superposed by multi-modal stimuli, especially visual cues. Yet, research on acoustic sound presentation typically focusses on a pure acoustic stimulus presentation. This study investigates whether people are biased in their perception when listening to a pure acoustic auralization. Architectural students were listening to an auralized scene while scale drawing what they thought the environment could look like. Later on they were tested on source distance, room volume and room geometry perception separately to correlate both findings.

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

 

Wachter, Florian

• Investigation on self-noise generation along a simplified towed array sonar
  F. Wachter, E. Bagheri and S. Becker
[Abstract]

Sonar-Schleppantennen sind geschleppte hydroakustische Messsysteme, die wegen der räumlichen Trennung der Sensoren von der schleppenden Messplattform (Schleppschiff) deutlich geringeren Störgeräuschen ausgesetzt sind als plattformgebundene Systeme. Solche Systeme bestehen meist aus einem öl- oder gelgefüllten, elastischen Schlauch, in dessen Inneren sich mehrere Hydrophone befinden. Die Schleppantennen zeichnen sich durch ein Verhältnis von Länge zu Radius aus, das in Größenordnungen von O(10^2) bis zu O(10^6) liegt. Beim Einsatz und damit bei der Umströmung solcher Systeme bildet sich eine axial-symmetrische, turbulente Grenzschicht (ATGS) um das schlauchartige Messsystem, dessen Grenzschichtdicke den Radius der Antennenhülle um ein Mehrfaches übersteigt. Derartige Grenzschichten unterscheiden sich von den turbulenten Grenzschichten an planaren oder schwach gekrümmten Oberflächen. Die durch Krümmungseffekte beeinflussten ATGS sind in Bezug auf die Schleppantennen interessant, da die strömungsinduzierten Eigenstörgeräusche, die aus den Fluktuationen innerhalb der turbulenten Grenzschichtströmung resultieren, in bestimmten Situationen das dominierende Störgeräusch darstellen können und damit die Einsatzmöglichkeiten des Messsystems limitieren. Um die grundlegenden Prinzipien der grenzschichtinduzierten Eigenstörgeräuschentstehung, die Wechselwirkung zwischen Grenzschicht und elastischer Schlauchhülle sowie die Akustik im Inneren der Schleppantenne untersuchen zu können, werden Simulationen der Fluid-Struktur-Akustik-Interaktion an einer vereinfachten Schleppantennengeometrie durchgeführt. Im Rahmen des Vortrags werden Herangehensweise und Ergebnisse vorgestellt.

Wadle, Lisa-Marie

• Die akustische Situation in Schwimmbädern und deren Auswirkungen auf Mitarbeitende sowie Besuchende
  B. Müller, A. Nolte and L.-M. Wadle
[Abstract]

Gute Akustik in Schwimmbädern hat oftmals immer noch keine Priorität und viele Hallen weisen akustische Defizite auf, welche sich sowohl auf die Mitarbeitenden als auch auf die Besuchenden negativ auswirken. Dies steht im Kontrast zur Intention eines Schwimmbadbesuchs, wie zur Ruhe kommen oder konzentriert einer Sportart nachgehen. Zugleich erfordern Sicherheitsaspekte eine angemessene Sprachverständlichkeit. Besonders große Probleme in Schwimmhallen sind der hohe Lärmpegel und der lange Nachhall aufgrund vieler schallharter Oberflächen. Fragt man Sportlehrkräfte nach der Zufriedenheit von Umgebungsbedingungen in Schwimmhallen während des Schwimmunterrichts, geben diese die Akustik als den größten Kritikpunkt an. Zur Verbesserung der akustischen Situation in Schwimmhallen wurde im Rahmen der Projektinitiative ”AKUSTIK IN SCHWIMMBÄDERN” des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik IBP und der Deutschen Gesellschaft für das Badewesen e.V. eine systematische Untersuchung des Ist-Stands in Schwimmhallen durchgeführt. Dafür wurden sechs Schwimmbäder mit verschiedenen Nutzungsformen raumakustisch vermessen und Pegel-Messungen während des Betriebs durchgeführt. Zudem erfolgte eine Befragung des Schwimmbadpersonals, an der sich mehr als 100 Schwimmbäder beteiligten.

Wagener, Kirsten C.

• A pilot study of realistic communication in a simulated restaurant acoustic environment
  J. Schütze, M. Yadav, M. Hendrikse, B. Kollmeier and K.C. Wagener
[Abstract]

Wird im Labor der Benefit von Hörgeräten gemessen, ist die alltägliche Kommunikationssituation von Hörgeschädigten kaum repräsentiert. Freifeldmessungen im Alltag sind zwar maximal ökologisch valide, aber schwer verlässlich reproduzierbar, da es kaum möglich ist systematisch alle Variablen zu bestimmen. Der im Labor über die gemessene Sprachverständlichkeit in Ruhe und Störgeräusch bestimmte Benefit unterscheidet sich stark von der Alltagskommunikation, die auch inhaltliches Verständnis erfordert. Durch die interaktive Diapix-Kommunikationsaufgabe soll eine alltägliche Kommunikationssituation in das Labor transferiert werden: Zwei Probanden lösen eine ëFinde-den-Unterschiedë-Aufgabe, bei der im Gespräch Unterschiede zwischen Variationen eines Bildes gefunden werden. Die Diapix-Kommunikationsaufgabe wird auf Grundlage des ins Deutsche übertragenen Bildmaterials mit normalhörenden Probanden in Restaurant-Störgeräuschumgebungen untersucht. Das Störgeräusch wurde mit einem Hybridansatz bestehend aus Simulationen erster Ordnung aus TASCAR und späteren Reflexionen basierend auf den im realen Restaurant gemessenen Raumimpulsantworten virtuell erzeugt. Die Diapix-Kommunikationsaufgabe und als Basismessung die Sprachverständlichkeit mittels Oldenburger Satztest wurden in Ruhe und vier realitätsnahen Restaurantstörgeräuschpegeln (50, 60, 70, 80 dB(A)) durchgeführt. Zusätzlich wurden kognitive Tests (Stroop, CTMT) und ein Persönlichkeitstest (NEO Big Five) durchgeführt. Der Dialog des Diapix-Kommunikationstask wurde mit individuellen Kopf-Mikrofonen aufgenommen und analysiert, um akustische und phonetische Größen als Outcome-Daten zu erhalten. Mit einem Fragebogen wurden die subjektiven Parameter Hör- und Sprachanstrengung erhoben.

Wagner, Sebastian

• Simulationsbasierte und experimentelle Untersuchung der Strömungsakustik von Wärmepumpen
  S. Wagner and S. Adachi
[Abstract]

Moderne elektrisch betriebene Wärmepumpen zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad aus und stellen eine attraktive Alternative zu herkömmlichen Heizungssystemen dar. Die Geräuschemissionen außenaufgestellter Wärmepumpen können allerdings zu einer steigenden Lärmbelastung führen, was eine Hürde für eine flächendeckende Verwendung von Wärmepumpen in dicht besiedelten Gebieten darstellt. Im Zuge des BMWi-Projektes WAMS wird die Akustik von Wärmepumpen gezielt untersucht; mit dem Ziel die akustische Emissionen von Wärmepumpen zu reduzieren und gezielt zu beeinflussen. Ein Augenmerk liegt dabei auf der Betrachtung strömungsakustischer Effekte aus der Interaktion von Ventilator und Wärmeübertrager. Diese Effekte werden sowohl mittels CFD/CAA Simulationen mit vereinfachten Geometrien in OpenFoam®, als auch an einem experimentellen Aufbauten untersucht. Ziel der CFD/CAA Simulationen ist es das Strömungsbild sowie den durch Luftströmung erzeugten Schall zu charakterisieren und daraus die akustische Abstrahlcharakteristik sowie die Schallleistung qualitativ abzuschätzen. Am experimentellen Aufbau sollen zum einen die energetische Wirksamkeit unterschiedlicher Wärmeübertrager in unterschiedlichen Einbausituationen relativ zum Ventilator untersucht werden. Zum anderen werden an dem Aufbau akustische Untersuchungen in Bezug auf die Interaktion zwischen Wärmeübertrager und Ventilator durchgeführt, die mit den Ergebnissen aus den Simulationen abgeglichen werden können. In diesem Konferenzbeitrag werden sowohl das Simulationsmodell als auch der experimentelle Aufbau vorgestellt und erste Ergebnisse präsentiert.

Wagner, Udo

• Der Klang alter Zweitakt-Motorräder - Teil 1
  U. Wagner, M. Domke, P. Holstein, J. Kleemann and J. Neugärtner
[Abstract]

Die DAGA wird 50 Jahre alt. Wir wollen altersmäßig nicht nachstehen und etwas noch älteres zum Klingen bringen. Die Motorräder, die uns akustisch interessiert haben und deren Klang unverwechselbar ist, sind zum Teil älter als die Autoren selbst. Der Beitrag ist nicht rein wissenschaftlich ausgelegt sondern dient auch dazu, den Klang alter Technik geeignet zu beschreiben und zu ”konservieren”. Da die Messungen im Standbetrieb durchgeführt wurden, haben wir uns auf Klangprobleme an den Auspuffanlagen von 2-Takt-Oldtimern konzentriert.

Warmuth, Sabrina

• Einzelfallgerechtigkeit - ein Konzept für eine situationsbezogene Irrelevanzprüfung
  J. Baumgart, T. Spielvogel and S. Warmuth
[Abstract]

Liegt an einem Immissionsort der Pegel durch bereits vorhandene Schallquellen deutlich über dem Richtwert, ist eine weitere Schall emittierende Anlage nur dann genehmigungsfähig, wenn diese deutlich unter dem Richtwert liegt. Derzeit werden Richtwertunterschreitungen von 6 dB(A) angewandt, bei Windenergieanlagen teilweise von 15 dB(A). Dies wird jedoch nicht jeder konkreten Situation gerecht.

Das Konzept der Einzelfallgerechtigkeit betrachtet alle auf den Immissionsort wirkenden Quellen. Die geplante Anlage wird folgendermaßen auf Irrelevanz geprüft: Alle Teilpegel die am Immissionsort über dem der geplanten Anlage liegen werden auf den der geplanten Anlage gesetzt. Der energetische Summenpegel der so reduzierten Pegel, der unveränderten leiseren Teilpegel und dem der geplanten Anlage ergibt den zu prüfenden Pegel. Hält dieser den Richtwert ein, ist der Beitrag der geplanten Anlage in Bezug auf den geprüften Immissionsort als irrelevant zu beurteilen.

Durch dieses Vorgehen ergibt sich eine Gleichbehandlung im Sinne der auf den Immissionsort einwirkenden Teilpegeln. Die anzuwendende Richtwertunterschreitung ergibt sich aus der Berechnung und ist kein fester Wert mehr. Mit dem vorgeschlagenen Vorgehen ist eine langfristige Lärmsanierung gewährleistet.

Warzybok, Anna

• Speech intelligibility and loudness perception with the trueLOUDNESS fitting rule
  F. Kramer, M.R. Schädler, V. Hohmann, D. Oetting and A. Warzybok
[Abstract]

Bei der Anpassung von Hörgeräten werden üblicherweise monaurale Reintonhörschwellen zur Bestimmung der Verstärkungswerte betrachtet. Diese schwellenbasierten Verfahren haben sich hinsichtlich der Verbesserung des Sprachverstehens bewährt, jedoch ist eine unzureichende Lautheitswahrnehmung im Alltag eine der häufigsten Gründe des Nichttragens von Hörgeräten. Diese Problematik wird bei dem trueLOUDNESS-Anpassverfahren (Oetting et al., 2018) berücksichtigt, indem die Verstärkung aufgrund der binaural breitbandigen Lautheitswahrnehmung bestimmt wird. Diese Studie untersucht das versorgte Sprachverstehen und die Lautheitswahrnehmung von erfahrenen Hörgeräteträgern in realistischen Szenen mit trueLOUDNESS im Vergleich zur schwellenbasierten Anpassformel NAL-NL2. Sprachverständlichkeitsschwellen wurden mit dem Oldenburger Satztest in reflexionsfreien und realistischen Testbedingungen ermittelt. Die reflexionsfreien Testbedingungen umfassen ein stationäres und fluktuierendes Störgeräusch (ICRA5-250) bei 45 dB SPL und 70 dB SPL. Die realistischen Testbedingungen wurden mit der Toolbox for Acoustic Scene Creation and Rendering (TASCAR, Grimm et al., 2019) realisiert und umfassen eine ”Natur”-Szene bei ca. 50 dB SPL und eine Cafeteria-Umgebung bei ca. 75 dB SPL. Zusätzlich wurden Lautheitsmessungen mit Alltagsgeräuschen und Teilen der realistischen Szenen durchgeführt. Für die 13 schwerhörende Probanden ergeben sich für trueLOUDNESS signifikant niedrigere (bessere) Sprachverständlichkeitsschwellen im stationären Störgeräusch bei 45 dB SPL (p<0,05). Die Ergebnisse der Lautheitsmessungen zeigen eine Wiederherstellung von normaler Lautheitswahrnehmung mit trueLOUDNESS, jedoch nicht mit NAL-NL2.

• Simulating Spatial Speech Recognition Performance with an Automatic-Speech-Recognition-based Model
  M.R. Schädler, P. Kranzusch, C. Hauth and A. Warzybok
[Abstract]

The individual speech recognition performance of listeners with aided impaired hearing could recently be predicted with high accuracy in monaural noisy listening conditions. Those predictions were based on simulations of speech recognition experiments with a modified automatic speech recognition system, where the loss of information due to the hearing impairment was implemented in the feature extraction stage. In realistic listening conditions, however, the signals are presented binaurally and encode spatial information. For predictions of benefits due to using a hearing device in realistic listening conditions an extension of the speech recognition system to exploit advantages of binaural listening is required. Two extensions of the model are considered: 1) The concatenation of the separable Gabor filter bank feature vectors from the left and the right signal channel, and 2) the additional concatenation of the difference of the feature vectors. The two model variants are used to simulate the binaural masking level difference (BMLD) and speech recognition thresholds. Only the second variant shows a binaural speech recognition performance improvement beyond better ear listening. This model was found to simulate human recognition performance in anechoic and realistic room acoustics. Further, the same model could also predict the psychoacustic BMLD data.

Wasmer, Paul

• Bestimmung von Materialparametern aus dem dispersiven Verhalten geführter Wellen mittels neuronaler Netze
  M. Lauschkin, J. Bulling, Y. Lugovtsova, P. Wasmer and J. Prager
[Abstract]

Damit eine Simulationsrechnung, beispielsweise mit einer FEM-Software, eine ausreichend hohe Genauigkeit erreicht, muss vorausgesetzt werden, dass die Modellparameter eine sehr hohe Güte aufweisen. Die genaue Kenntnis der Materialparameter ist dabei von besonderer Bedeutung. Um diese Parameter bestimmen zu können, müssen die verwendeten Werkstoffe messtechnisch charakterisiert werden. Neben anderen Ansätzen sind dafür akustische Verfahren im Ultraschallbereich geeignet. Für dünnwandige und plattenförmige Materialien können aus den sich ausbreitenden geführten Wellen messtechnisch Dispersionskurven bestimmt und aus diesen die Materialparameter abgeleitet werden.

Da für die Signalverarbeitung und für Optimierungsaufgaben aktuell zunehmend Machine Learning Tools zum Einsatz kommen, stellt sich die Frage, ob diese Werkzeuge auch für die Ermittlung der Materialparameter aus den gemessenen Dispersionskurven eingesetzt werden können.

In der vorgestellten Untersuchung soll ein Convolutional Neural Network aufgestellt werden, welches aus Dispersionsbildern Muster extrahiert und aus diesen eine Schätzung für die Materialparameter ermittelt. Um die Machbarkeit dieses Ansatzes zu prüfen, werden zunächst nur isotrope Materialien betrachtet. Für das Netz werden mit der Scaled-Boundary-Finite-Element-Methode synthetische Daten für das Trainieren und Validieren generiert. Zusätzlich werden die Hyperparameter des neuronalen Netzes variiert, um ein optimales Model für die Schätzung zu finden. Anschließend kann das Netz mit experimentellen Daten getestet und das Ergebnis hinsichtlich der Genauigkeit bewertet werden.

Waubke, Holger

• Beurteilung der Wahrnehmung der Schallemission von Wärmepumpen
  C.H. Kasess, C. Reichl, H. Waubke and P. Majdak
[Abstract]

Wärmepumpen sind eine vielfältig einsetzbare Technologie zur Raumwärmebereitstellung, Warmwasserbereitung und Kühlung von Gebäuden. Aufgrund ihres großen Potenzials, einen substanziellen Beitrag zum Umbau des Energiesystems zu leisten gewinnen sie stetig an Bedeutung. Das Hauptaugenmerk liegt bei Wärmepumpen naturgemäß auf der Energieeffizienz des Gerätes. Durch den zunehmenden Einsatz von Wärmepumpen spielen allerdings die von ihnen produzierten Geräusche eine immer größere Rolle. Die Anwendung lärmmindernder Maßnahmen welche sich möglichst wenig auf die Effizienz auswirken sollten ist daher ein wichtiges Forschungsthema. Wie solche Maßnahmen akustisch zu beurteilen sind ist wie auch bei anderen Arten von Umgebungslärm eine wichtige Forschungsfrage. Ziel der vorliegenden Untersuchung war es, Geräusche von Wärmepumpen richtungsabhängig und unter Anwendung verschiedener, potentiell lärmmindernder, Maßnahmen psychoakustisch zu evaluieren. Untersucht wurden stationäre Geräusche 4 unterschiedlicher Wärmepumpenvarianten welche in einer schallabsorbierend ausgekleideten Klimakammer aufgenommen wurden. Der Richtungseffekt wurde untersucht, indem Aufnahmen der Geräusche an den vier Seiten der Wärmepumpe durchgeführt wurden. 20 Probanden beurteilten die Lästigkeit der verschiedenen Geräusche in einem Hörtest. Es zeigten sich Richtungseffekte welche aber von der jeweilig installierten Variante abhängig waren. Die Unterschiede in den Lästigkeitsurteilen lassen sich sehr gut durch A-Pegel und Lautstärkepegel erklären. Die zusätzliche Verwendung der psychoakustischen Schärfe und auch Rauhigkeit tragen zur besseren Erklärung bei.

• Finite Volumenelemente in 2.5D
  H. Waubke, W. Kreuzer, S. Schmutzhard and T. Hrycak
[Abstract]

The goal of the project is the simulation of vibrations from trains in tunnels. The simulation is divided into two parts. The first part is the simulation of a horizontally layered anisotropic half-space and the second part is the simulation of the tunnel structure. It is assumed that the tunnel is straight and infinity long. Therefore, as Fourier transformation is used about time and the longitudinal axis. In the past 2.5D boundary, elements are derived for a layered anisotropic medium. Now, finite elements are presented in 2.5D for the simulation of the tunnel structure. A 3 node triangular element is derived for the tunnel shell and a beam element will be added for the simulation of the rail. The load will be a moving vibrating force as a part of a high speed train. The effect of several axis can be simulated by a superposition of incoherent loads using shifts in space that lead to a modulation in the wave-number domain.

Weber, Lutz

• Bestimmung der Körperschallleistung und Prognoseberechnung von Installationsgeräuschen anhand von Daten aus Luftschallmessungen in einem Musterbau
  S. Öhler, L. Weber and B. Kaltbeitzel
[Abstract]

Die Schallübertragung durch Sanitärinstallationen in Bauten lässt sich nach EN 12354-5 berechnen, wobei die Norm nur einen allgemeinen Rahmen aufspannt, der durch weitere Modelle (z.B. Schalldämmung und Abstrahlgrad der Bauteile in Abhängigkeit der Frequenz) ergänzt werden muss. Als Eingangsgröße benötigt man die charakteristische Körperschallleistung der Quelle, die in-situ (z.B. in einem Musterbauprüfstand) durch Anwendung des im normativen Anhang C der EN 15657 beschriebenen ”Verfahrens des Schallleistungsersatzes (Power substitution method)” messtechnisch bestimmt werden kann. Bislang sind jedoch nur wenige Daten verfügbar, so dass das Berechnungsverfahren nach EN 12354-5 noch keinen Eingang in die Praxis gefunden hat. Anstatt durch eine rechnerische Prognose erfolgt der Schallschutznachweis bei Sanitärinstallationen derzeit überwiegend durch Messungen in bauakustischen Installationsprüfständen. Gemessen wird hierbei der durch die geprüfte Installation im Empfangsraum hervorgerufene Luftschallpegel. Da der Installationsprüfstand im Fraunhofer-Institut für Bauphysik äußerst genaue und reproduzierbare akustische Messungen ermöglicht, liegt es nahe, den gemessenen Luftschallpegel zu nutzen, um daraus - in Anlehnung an das Verfahren des Schallleistungsersatzes in EN 15657 - die Körperschallleistung der geprüften Installation zu bestimmen. In dem Beitrag wird die Anwendbarkeit des entwickelten Verfahrens zur Bestimmung der KS-Leistung von realen Sanitärobjekten (Duschwannen) diskutiert. Weiter werden die Messwerte aus der Musterbauprüfung mit Ergebnissen von Prognoseberechnungen nach EN 12354-5 verglichen.

Weber, Rainer

• Dissonanz als Bewertungskriterium multi-tonalen Schalls
  A. Rieger, C. Mühlbauer, H.-P. Rabl and R. Weber
[Abstract]

Ob Menschen ein Geräusch als angenehm oder störend empfinden, hängt unter anderem maßgeblich von dessen tonalen Komponenten ab. Die adäquate Charakterisierung dieser Komponenten ist daher unerlässlich. In der Elektromobilität stellen neben Einzeltönen vor allem mehrere, gleichzeitig erklingende Tonhöhen neue akustische Herausforderungen dar. Aus der Musiktheorie ist zudem bekannt, dass nicht jede Kombination aus zusammen erklingenden Tönen ein wohlklingendes Schallereignis erzeugt. Im allgemeinen Sprachgebrauch wird dieser Zusammenhang mit dem Namenspaar Konsonanz/Dissonanz umschrieben. In aktuellen psychoakustischen Analysen ist es möglich, Einzeltöne bezüglich einiger Merkmale zu bewerten, jedoch wird dabei nicht der Zusammenklang der einzelnen Komponenten miteinbezogen. Zur Erforschung der Grundlagen menschlichen Dissonanzempfindens wurde daher ein Hörtest basierend auf synthetischen Zwei- und Dreiklängen durchgeführt. Die Versuchspersonen haben neben der Dissonanz außerdem die Lästigkeit der Beispielsounds bewertet. Es konnte dadurch beobachtet werden, was Probanden unter Dissonanz verstehen und wie sich Dissonanz und Lästigkeit zueinander verhalten. Neben der Interpretation der Ergebnisse wurden außerdem bestehende Literaturmodelle mit den Daten des Hörtests auf Korrelation untersucht.

Webersen, Manuel

• Analoge Klangsynthese zur Vermittlung von Grundkenntnissen der Signalverarbeitung an Studierende nicht-technischer Fachrichtungen
  M. Krumme, M. Webersen, L. Claes and Y. Webersen
[Abstract]

Der Studiengang ”Populäre Musik und Medien” an der Universität Paderborn vermittelt den Studierenden unter anderem Grundlagen in den Bereichen Musikwissenschaft und Musikproduktion und ist in seiner Form deutschlandweit einzigartig. Signalverarbeitende Audiotechnik stellt einen wichtigen Bestandteil der Musikproduktion und -wiedergabe dar und wird im Rahmen des Studiengangs vielfältig eingesetzt. Der technische Hintergrund dieser Technologie ist den meisten Studierenden jedoch nicht bekannt, bzw. kann in seiner Komplexität im Rahmen des Studiengangs nicht vermittelt werden. Hier setzt die neu konzipierte Lehrveranstaltung ”Klanganalyse- und Synthese” an, die eine Brücke zwischen der eher kulturwissenschaftlichen Sicht auf Musikproduktion einerseits und der ingenieurtechnischen Sicht andererseits schlägt. Dabei stellen die fehlenden physikalisch-technischen Grundlagen der Studierenden eine besondere Herausforderung dar. Aus diesem Grund ist die für Ingenieursstudiengänge übliche theorie- und mathematikfokussierte Herangehensweise ungeeignet, sodass sich der vorzustellende Ansatz auf stark anwendungsbezogene Beispiele stützt. Den Kern bilden dabei modulare Analogsynthesizer, mit deren Hilfe grundlegende Konzepte der Signalverarbeitung (z.B. Filter oder Amplituden- und Frequenzmodulation) mit bekannten Arbeitsschritten der Musikproduktion verknüpft werden können. Insbesondere können die Studierenden in praktischen Übungssituationen selbst erfahren, wie einzelne Signalverarbeitungsschritte den Klang formen.

Webersen, Yvonne

• Analoge Klangsynthese zur Vermittlung von Grundkenntnissen der Signalverarbeitung an Studierende nicht-technischer Fachrichtungen
  M. Krumme, M. Webersen, L. Claes and Y. Webersen
[Abstract]

Der Studiengang ”Populäre Musik und Medien” an der Universität Paderborn vermittelt den Studierenden unter anderem Grundlagen in den Bereichen Musikwissenschaft und Musikproduktion und ist in seiner Form deutschlandweit einzigartig. Signalverarbeitende Audiotechnik stellt einen wichtigen Bestandteil der Musikproduktion und -wiedergabe dar und wird im Rahmen des Studiengangs vielfältig eingesetzt. Der technische Hintergrund dieser Technologie ist den meisten Studierenden jedoch nicht bekannt, bzw. kann in seiner Komplexität im Rahmen des Studiengangs nicht vermittelt werden. Hier setzt die neu konzipierte Lehrveranstaltung ”Klanganalyse- und Synthese” an, die eine Brücke zwischen der eher kulturwissenschaftlichen Sicht auf Musikproduktion einerseits und der ingenieurtechnischen Sicht andererseits schlägt. Dabei stellen die fehlenden physikalisch-technischen Grundlagen der Studierenden eine besondere Herausforderung dar. Aus diesem Grund ist die für Ingenieursstudiengänge übliche theorie- und mathematikfokussierte Herangehensweise ungeeignet, sodass sich der vorzustellende Ansatz auf stark anwendungsbezogene Beispiele stützt. Den Kern bilden dabei modulare Analogsynthesizer, mit deren Hilfe grundlegende Konzepte der Signalverarbeitung (z.B. Filter oder Amplituden- und Frequenzmodulation) mit bekannten Arbeitsschritten der Musikproduktion verknüpft werden können. Insbesondere können die Studierenden in praktischen Übungssituationen selbst erfahren, wie einzelne Signalverarbeitungsschritte den Klang formen.

Weese, Barbara

• Verbesserte Berechnung des Schallabsorptionsgrades von Prüfobjekten im Hallraum durch Vermessung und Auswertung der Nicht-Diffusität des Schallfeldes
  B. Weese, C. Steuck and U. Stephenson
[Abstract]

Seit Jahrzehnten wird der Diffusfeld-Schallabsorptionsgrad von Wandverkleidungen durch Messung der Nachhallzeiten ohne und mit Probe im Hallraum unter Anwendung der Sabine’schen Formel bestimmt (DIN 354). Diese Bestimmungsmethode krankt systematisch daran, dass das Schallfeld nicht diffus ist; die so bestimmten Absorptionsgrade schwanken extrem. Alle Verbesserungsversuche durch Einsatz verschiedenster Diffusoren blieben ungenügend. Unser grundlegend neuer Ansatz ist stattdessen, die Nicht-Diffusität, des Schallfeldes zu akzeptieren, auszumessen und rechnerisch zu berücksichtigen. Nach Kuttruff wird dabei angenommen, dass der mittlere Absorptionsgrad des Raumes auch mit den lokalen Bestrahlungsdichten gewichtet ist. Diese wird deshalb bestimmt durch Ausmessung der lokalen Richtwirkung. Daraus ergeben sich ortsabhängige Korrekturfaktoren für die Rückrechnung von Nachhallzeiten auf den Proben-Absorptionsgrad.

Die Absorptionsgrade nach der neuen Berechnungsmethode liegen unter den nach Sabine berechneten Werten und die ortsabhängige Varianz bei verschiedenen Anordnungen ist kleiner. Während die Absorptionsgrade der 10cm-Mineralwolle-Matte nach Sabine im 1 kHz Band zwischen 0,74 und 0,99 liegen, liegen sie nach der neuen Auswertemethode zwischen 0,41 und 0,53. Zudem ist die Varianz von 0,08 auf 0,02 gesunken. Dies sind Indizien dafür, dass die Werte nach der neuen Berechnungsmethode den ”wahren” Absorptionsgraden eher entsprechen, als die nach Sabine berechneten Werte.

Wegerhoff, Matthias

• Eine Brückentechnologie zur Kombination von Versuch und Simulation mittels in-situ-TPA
  M. Wegerhoff, R. Sottek and H. Brücher
[Abstract]

Zur Verkürzung von Entwicklungsprozessen und um entscheidende Produkteigenschaften möglichst frühzeitig absichern zu können, sind neue Methoden der Produktentwicklung gefragt. Diese müssen aus der Datenlage zum jeweiligen Entwicklungsschritt das Maximum an Informationen über das zukünftige Produkt generieren können. Der Bereich Computer-Aided Engineering (CAE) gewinnt daher zunehmend an Bedeutung. CAE ermöglicht es, zu einem frühen Zeitpunkt im Entwicklungsprozess Produkteigenschaften vorherzusagen und reale Prototypen zum Teil durch numerische Modelle (virtuelle Prototypen) zu ersetzen. Der Übergang von versuchsbasierten Methoden hin zu numerischen Ansätzen ist allerdings ein großer Schritt. Häufig ist eine rein numerische Betrachtung nur eingeschränkt angesichts folgender Gründe möglich: aufwändige Modellbildung, fehlende Daten bzw. Eingangsdaten mit großen Unsicherheiten, fehlende Expertise oder nicht an numerische Methoden angepasste Entwicklungsprozesse. Daher adressiert diese Arbeit eine ”Brückentechnologie”, die die Vorteile messtechnischer und numerischer Methoden kombiniert und eine optimale Prüfung der Eigenschaften des zu entwickelnden Produktes ermöglicht. Dafür wird ein anregendes Subsystem mit seiner Strukturdynamik, basierend auf gemessenen Beschleunigungen, mittels in-situ TPA durch äquivalente Kräfte (Equivalent Forces: EF) beschrieben. Im Allgemeinen sind die EF unabhängig von der Trägerstruktur (z. B. Prüfstand, Anwendungsumgebung) des Subsystems. Durch die Einkopplung der EF in ein strukturdynamisches Simulationsmodell wird die Abstrahlung der Empfängerstruktur prognostiziert und auralisiert.

Wehr, Reinhard

• Quantifikation von Umgebungseinflüssen auf Vorbeifahrtsmessungen
  P. Reiter and R. Wehr
[Abstract]

Haupteinflussfaktor auf den Straßenverkehrslärm ist die Interaktion zwischen Reifen und Straße (tyre-road noise) die unter anderem vom Typ der Fahrbahnoberfläche abhängt. Um diesen Einfluss zu quantifizieren gibt es mehrere standardisierte Messmethoden wie z.B. die in ISO 11819-1 beschriebene Statistical Pass-By method (SPB). Dabei werden die Schallemmissionen einer statistisch signifikanten Anzahl von individuellen Fahrzeugvorbeifahrten messtechnisch erfasst und der im Durchschnitt maximale Schalldruckpegel bezogen auf eine Referenzgeschwindigkeit berechnet. Bei der praktischen Durchführung dieser Messmethode sind jedoch teilweise akustisch problematische Umgebungsbedingungen vorhanden. Beispielsweise können sich Leitplanken, Betonschutzwände, Gebäude oder auch unebenes/absorbierendes Gelände auf die Messergebnisse auswirken. Eine Quantifizierung verschiedener Störeinflüsse ist daher notwendig um die Vergleichbarkeit von Messungen nach ISO 11819-1 zu erhalten. Aufgrund von am Computer effizient durchführbaren Parametervariationen bieten sich für diese Abschätzung Simulationen an. Dafür wurden mehrere für SPB-Messungen typische Umgebungsbedingungen ausgewählt und mit einer 2D Randelementmethode simuliert. In dieser Arbeit werden die Ergebnisse dieser Simulationen präsentiert.

• Machine-learning-Ansätze zur Vorhersage von Rollgeräuschemissionen
  R. Wehr and A. Fuchs
[Abstract]

Mit zunehmenden Verkehrsmengen wird der Bedarf an dauerhaften lärmmindernden Straßendeckschichten deutlich. Um dabei die Entstehungsmechanismen des Rollgeräusches besser zu verstehen, müssen die Lärmemissionen mit den Oberflächentexturen der Fahrbahnen, die als Anregungsfunktionen der Reifenschwingungen wirken, gemeinsam betrachtet werden. Dabei können neben einem physikalischen Simulationsansatz Methoden des maschinellen Lernens eingesetzt werden. Im vorliegenden Paper sollen verschiedene Ansätze zur Modellierung des Rollgeräusches mittels Machine Learning miteinander verglichen werden. Es wird dabei eine Unterscheidung gezogen, ob in erster Linie eine hohe Vorhersagegenauigkeit gesucht wird, oder ob eine physikalische Interpretierbarkeit der Zusammenhänge zwischen Rollgeräusch und Fahrbahntextur im Vordergrund steht. Als Eingangsfunktion, d.h. als Texturkenngrößen, werden verschiedene Parameter-Auswertungen einer mehrere Kilometer umfassenden Datenbasis an hochaufgelösten 3D-Texturdaten verwendet. Zur Bewertung der Schallemissionen werden diesen gekoppelte CPX-Messungen gegenübergestellt.

Wei, Yintao

• Modeling and experimental validation of in-plane wheel vibrations due to tire non-uniformity
  Z. Liu, K.K. Sepahvand, Y. Wei and S. Marburg
[Abstract]

Tire non-uniformities give rise to rolling force variation at the spindle during steady-state rolling. The higher-order harmonics of the axial forces caused by the tire uniformity subsequently induce the noise within the passenger car. This paper presents a multi-body model for analyzing the characteristics of the force transmissibility of non-uniform tire. The analytical model includes mass imbalance, stiffness non-uniformity, and radial run-out. The model is established based on a three-dimensional ring on an elastic foundation model. Considering the non-uniformity of the tire, the variations of the force on the tire-road contacting area and the length of the footprint are analyzed. The longitudinal and radial forces are calculated and validated by the experimental data. The higher-order harmonics of in-plane axial force vs. the velocity and frequency are given. The proposed model provides a method which should greatly improve the dynamic characteristics of tire/wheel assemblies.

Weinzierl, Jan

• Untersuchung der Regelwerke für passiven Schallschutz unter Berücksichtigung aktueller Verkehrslärmspektren
  W. Wieland and J. Weinzierl
[Abstract]

Die Grundlagen für die Berechnungen im passiven Schallschutz unterliegen derzeit aufgrund der Neufassung der DIN 4109 einem fachlichen Diskurs. Die Nachweisverfahren für den passiven Schallschutz, ob nach DIN 4109 oder VDI 2719, werden mittels Einzahlwerten für die Schalldämmung der Außenbauteile geführt.

Gerade die Vorgehensweise mittels Einzahlwerten lässt jedoch die Frage offen, ob diese Vorgehensweise auch im Leichtbau ausreichend robuste Ergebnisse bezüglich des Schutzzieles, sprich des zu erwartenden Innenpegels, liefert.

Der Vortrag beleuchtet die Ergebnisse der Innenpegelprognosen anhand der einschlägigen Regelwerke für den passiven Schallschutz unter Berücksichtigung aktueller Straßenverkehrslärmspektren. Hierbei wird das Augenmerk auf die spektrale Würdigung der Geräuschquelle, der Schalldämmung von Bauteilen und des resultierenden Innenpegels gelegt. Insbesondere die Unterschiede in Massiv- und Leichtbauweise sind Gegenstand der Betrachtung.

Weinzierl, Johanna

• Vorschlag für eine neue Messmethode zur Bestimmung von Abwassergeräuschen am Prüfstand
  J. Weinzierl, F. Schöpfer, A. Mayr and U. Schanda
[Abstract]

Die DIN EN 14366:2005-02 beschreibt derzeit das Verfahren zur Messung der Geräusche von Abwasserinstallationen im Prüfstand. Der hierfür beschriebene Laborprüfstand besteht aus zwei Räumen, einem Senderaum zur Bestimmung des Luftschallanteils und einem Empfangsraum zur Bestimmung des Körperschallanteils. Das Abwasserrohr ist an der Trennwand zwischen den beiden Räumen senderaumseitig montiert. In diesem Beitrag wird die Anwendung einer neuen Messmethode untersucht, um die relevanten Größen direkt zu bestimmen. Das zu untersuchende Abwasserrohr wird hierfür an eine vertikale Empfangsplatte nach DIN EN 15657:2017-10 montiert. Somit kann der Körperschallanteil als Körperschallleistung mit dem sogenannten Empfangsplattenverfahren bestimmt werden. Diese Größe kann direkt als Eingangsgröße zur Prognose nach EN 12354 verwendet werden. Der Luftschallanteil wird ebenfalls als leistungsbasierte Größe mit dem Schallintensitätsmessverfahren bestimmt. Das vorgeschlagene Verfahren benötigt deshalb weder einen Sende- noch einen Empfangsraum. In diesem Beitrag werden messtechnische Untersuchungen zur Anwendung der vorgeschlagenen Methode vorgestellt. Dabei werden Zusammenhänge und ggf. Abweichungen zum bestehenden Messverfahren aufgezeigt und diskutiert.

Weinzierl, Stefan

• Acoustic Identification of Flat Spots on Wheels Using Different Machine Learning Techniques
  G. Dernbach, A. Lykartsis, L. Sievers and S. Weinzierl
[Abstract]

Continuous, non-invasive monitoring can free companies from unnecessary routine controls. We consider the case of the acoustic detection of flat spots, a sign of wear on the wheels of rail vehicles. We show that it is possible to detect the resulting acoustic signals in the field by means of audio recordings of passing trains, even with simple microphone techniques. We discuss practical considerations for data set creation and validation and investigate the use of different feature representations such as raw audio data, Mel Frequency Cepstral Coefficients (MFCCs), scatter transformation. Building upon a baseline model with Support Vector Machines (SVM) with MFCCs as input, we develop a semisupervised classifier (Efficient Net with unsupervised pre-training) and compare it to framing the problem as a segmentation task (using the U-Net architecture). Finally, we identify desirable representative invariances and implement the corresponding acoustic transformations. The results show that the detection of flat spots can be performed reliably and robustly even with comparably simple models.

• Eine qualitative Untersuchung des Generalisierungsverhaltens von CNNs zur Instrumentenerkennung
  R. Gebhardt, A. Lykartsis and S. Weinzierl
[Abstract]

Künstliche neuronale Netze (ANNs) haben sich im Bereich des maschinellen Lernens für Audiodaten als erfolgreichstes Werkzeug mit hoher Klassifikationsrate etabliert. Ein bedeutender Nachteil besteht aus wissenschaftlicher Sicht jedoch in der schweren Interpretierbarkeit des von ANNs tatsächlich gelernten Inhalts.

Um dieses Problem anzugehen untersuchen wir in dieser Arbeit den Lern- und Generalisierungsprozess eines Convolutional Neural Networks (CNNs) für Multi-Label Instrumentenerkennung in den Hidden Layers des Netzwerks. Wir betrachten die unterschiedlichen Aktivierungen aller Layers durch unterschiedliche Instrumentenklassen um nachzuvollziehen, ab welcher Tiefe das Netzwerk in der Lage ist, zwei von der gleichen Klasse stammenden Inputs als ähnlich zu erkennen.

Wir zeigen über verschiedene Distanzmaße, dass unser Netzwerk in zunehmender Tiefe besser zu generalisieren lernt, was der Intuition folgt. Unsere Ergebnisse lassen darauf schließen, dass lokale Strukturen der Feature Maps zwischen der dritten und vierten von vier Convolutional Layers irrelevant werden, was für die Robustheit des Systems entscheidend ist. Ebenso stellen wir dar, dass der Generalisierungsprozess bei der ersten Dense Layer weitestgehend abgeschlossen ist, was in Übereinstimmung mit gegenwärtigen Forschungsergebnissen steht. Ziel unserer Arbeit ist neben der Dechiffrierung der Black-Box Struktur von DNNs auch der praktische Aspekt, ein nachvollziehbares Regelwerk für die Wahl der Systemarchitektur, insbesondere der Tiefe von DNNs.

• Analyse der Geräusche von Publikum in Musikaufführungen
  M. Görlach and S. Weinzierl
[Abstract]

Die Geräusche des anwesenden Publikums sind einerseits ein wichtiges Element der Live-Atmosphäre bei der Aufführung von Musik; andererseits begrenzen sie die wahrnehmbare dynamische Bandbreite der musikalischen Aufführung nach unten. Gleichzeitig können sie technische Hintergrundgeräusche etwa durch Klima-, Licht- und Medientechnik maskieren, deren Vermeidung häufig mit hohen Kosten verbunden ist. Um für die Berücksichtigung dieser Geräusche eine bessere empirische Grundlage zu schaffen, wurde daher zum einen die Schallleistung von Publikumsgeräuschen unterschiedlicher Intensität, von reinen Atemgeräuschen bis zu Geräuschen von Bewegungen auf typischem Konzertsaal-Gestühl nach ISO 3741 im Hallraum messtechnisch bestimmt. Zum anderen wurde bei Konzerten in der Berliner Philharmonie der Schalldruck im Diffusfeld an den Stellen ausgewertet, an denen, kurz vor dem Einsetzen der Musik oder in einer Generalpause während des Stücks, nur die Publikumsgeräusche hörbar sind. Anhand dieser Referenzdaten wurde schließlich ein Klangsynthesemodell entwickelt, mit dem etwa für virtuelle akustische Szenen die Live-Atmosphäre bei der Aufführung von Musik synthetisch hergestellt werden kann.

• Modellierung von Publikumsgeräuschen bei Veranstaltungen mit Sprache und Musik
  S. Böldt, J. Steffens, C. Büttner and S. Weinzierl
[Abstract]

The sounds caused by the audience account for a large part of the background sound field in a concert. However, little is known about its spectral composition, room acoustic influences, or even mood-dependent changes. Therefore, we first analyzed audience sounds from eight recordings in five different rooms with regard to its spectral distribution and temporal development. A statistical prediction model was computed to assess the influence of technical background noise, room acoustics, and audience mood. Moreover, statistical analyses revealed a significant association between the audience sound level and the technical background noise on the one side and the number of spectators on the other. Also, two characteristic curves for the A- weighted broadband audience sound level over time were determined. To further investigate the influence of the audience’s mood on the overall sound level, a self-assessment during one concert and a listening test were carried out. As a result, a terminology underlying three factors was developed to describe the perceived atmosphere (e.g., eventfulness, exuberance) and the acoustical properties of audience sounds. The findings can be used for further research on audience sound synthesis and offer valuable insights for room acoustic planning where the predictions regarding audience sound levels are needed.

• Zum Einfluss der Akustik auf die Qualität von Restaurants. Eine Feldstudie
  T. Wilczek, J. Steffens and S. Weinzierl
[Abstract]

Studies of the hospitality industry on restaurant quality only partially consider the acoustical side of atmosphere. In contrast, studies on restaurant acoustics make high demands in terms of low reverberation times to account for speech intelligibility. This raises questions regarding the reasons for this discrepancy and desirable auditive characteristics in the context of restaurants. We thus carried out a correlational field study involving a sample of 12 restaurant settings. In this study, we investigated the effect of reverberation time and sound pressure level on customers’ perceived affective quality of the soundscape. In addition, the relationship between soundscape pleasantness and the overall satisfaction with the restaurant was analyzed. Analyses using linear mixed-effects models revealed that the soundscape indicators pleasantness and eventfulness are related to the (room) acoustical parameters sound pressure level and reverberation time. Moreover, soundscape pleasantness judgments were shown to predict overall customer satisfaction. Theoretical and practical implications for the acoustical design of restaurants are discussed.

• Gibt es raumakustische Hörexpertise?
  M. Von Berg, J. Steffens, D. Müllensiefen and S. Weinzierl
[Abstract]

In zahlreichen raum- und psychoakustischen Untersuchungen wird bestimmten Versuchsteilnehmern eine ”Hör-Expertise” im Hinblick auf die zu bewertenden Stimuli unterstellt. Als Experten werden dabei häufig Musiker oder Personen mit akademischer und/oder praktischer akustischer Erfahrung eingesetzt. Inwieweit es eine individuell unterschiedliche raumakustische Hörexpertise jedoch überhaupt gibt, wie diese gemessen werden kann und von welchen Faktoren sie abhängt, wurde in der vorliegenden explorativen Studie untersucht. Dazu wurde eine Batterie raumakustischer Hörtests entwickelt, welche individuelle Unterschiede bei mehreren Einzelfähigkeiten, etwa einer Bestimmung von Dauer und Klangfarbe der Nachhallzeit, mit unterschiedlichen experimentellen Paradigmen (ABX, Sortieraufgabe, Reproduktion mit slider) misst. Zur Messung der musikalischen Erfahrenheit wurden bestimmte Dimensionen des Goldsmiths Musical Sophistication Index (Gold-MSI) verwendet. Mithilfe von Faktorenanalysen wurde ermittelt, ob ein einzelner Faktor den Testleistungen der Versuchspersonen zugrunde liegt und somit von raumakustischer Hörexpertise als einer kohärenten, übergeordneten Fähigkeit ausgegangen werden kann. Die Ergebnisse können instruktiv für die Anwendung von Kriterien für zukünftige Hörversuche sein, bei denen eine Trennung von Laien- und Expertenhörern von Bedeutung ist.

• Flexibel installierbare Breitband-Schallabsorber für Kommunikationsräume
  H.V. Fuchs, B. Alexander and S. Weinzierl
[Abstract]

Als breitbandig wirksame Absorber mit einem Frequenzbereich von bis zu 50 Hz haben sich in Kommunikationsräumen sowohl Verbundplatten-Resonatoren als auch kompakte Kanten-Absorber in Trockenbauweise bewährt, die i.d.R. an Decken und Wänden fest installiert werden. Bisher fehlte es aber an leicht handhabbaren Absorbern, die flexibel und bevorzugt nahe den Raumkanten im gesamten für Musik und Sprache relevanten Frequenzbereich wirksam werden. Der vorliegende Beitrag stellt ein neuartiges, komplett vorgefertigtes Absorber-Modul vor, das allseitig stabil von einem nur teilweise perforierten Metallgehäuse umschlossen ist. Hallraum-Messungen und akustische Sanierungen in einem kleineren Kommunikationsraum sowie einer größeren Werkhalle machen praktisch wertvolle Kanteneffekte deutlich. Weitere Anwendungen z.B. in Speise-, Küchen- sowie anderen Reinräumen, für die sich empfindlichere Decken- und Wandpaneele weniger eignen, werden diskutiert. Mit ihrem geringen Gewicht und ihrer robusten Bauweise lassen sich diese neuartigen Breitband-Kompaktabsorber für akustische Sanierungen nachträglich bequem sowohl von Decken abhängen als auch vor Raumkanten installieren.

• Kann man die Form eines Konzertsaales hören? Ein audiovisueller Test in simulierten 3D-Umgebungen
  J. Greif, D. Ackermann, O. Kokabi and S. Weinzierl
[Abstract]

Den klassischen architektonischen Typen musikalischer Aufführungsräume wird traditionell auch ein charakteristischer Klang zugeschrieben, der durch die Raumform und damit der zeitlichen und räumlichen Verteilung früher Reflexionen bedingt sei. Wie leicht aber sind ein ”Weinberg”, ein ”Fächer”, ein ”Hufeisen” oder eine ”Schuhschachtel” tatsächlich akustisch unterscheidbar, wenn das Raumvolumen, die Nachhallzeit und der Streugrad jeweils identisch sind? Um dies zu ermitteln, wurde in der vorliegenden Arbeit untersucht, ob Menschen die Form von Konzertsälen anhand ihrer Akustik identifizieren können. In einem Experiment konnten die Teilnehmer den optischen Eindruck verschiedener virtueller Räume durch ein stereoskopisches Display und den akustischen Eindruck durch dynamische Binauralsynthese erleben und waren aufgefordert, den Klangeindruck der Raumform korrekt zuzuordnen. Gleichzeitig wurde untersucht, welchen Einfluss das Raumvolumen, die Nachhallzeit und der Streugrad der Wände auf die Erkennbarkeit der Formen haben. Die Untersuchung konnte zeigen, dass es, auch mit einer vorangehenden Trainingsphase, überraschend schwerfällt, die Form der Säle verlässlich zu erkennen, wobei insbesondere das Streuverhalten der Wände einen großen Einfluss auf die Lösbarkeit dieser Aufgabe hat.

• Eine Web-Applikation zur Optimierung der Krümmung von Line Source Arrays
  A. Hölter, F. Straube, F. Schultz and S. Weinzierl
[Abstract]

Um verschiedene Veranstaltungsorte mit Line Source Arrays (LSAs) zu beschallen, bedarf es jeweils einer Anpassung der Krümmung des Arrays, wenn nicht allein durch elektronisches Beamsteering das gewünschte Schallfeld generiert werden kann bzw. soll. Das durch die Autoren vorgeschlagene Polygonal Audience Line Curving (PALC) zur Optimierung der Neigungswinkel der LSA-Lautsprecherboxen wurde durch verschiedene Funktionen erweitert, etwa zur Berücksichtigung von nicht zu beschallenden Bereichen, zur Verwendung von diskreten Winkelschritten und zur Gewichtung im Hinblick auf unterschiedliche Zielparameter. In diesem Beitrag wird eine Web-Applikation des PALC- Algorithmus inklusive dieser Erweiterungen vorgestellt. Sie erlaubt eine Modellierung von Veranstaltungsorten in der vertikalen Abstrahlungsebene, die Eingabe von Lautsprecher- und Arraydaten, die Benutzung modellierter und gemessener Richtcharakteristiken, die Parametrisierung des Algorithmus sowie die Visualisierung der Ergebnisse. Die Evaluation erfolgt über akustische Simulationen mit Hilfe des Complex-Directivity-Point- Source (CDPS)-Modells. Durch den Algorithmus können die Neigungswinkel eines LSAs hinsichtlich verschiedener Zielstellungen - etwa der Homogenität des simulierten Schallfeldes oder der Erhöhung des akustischen Kontrasts - optimiert werden.

• Synthese komplexer Richtcharakteristiken für eine Schallfeldoptimierung im Zeitbereich
  M. Lemke, L. Stein, A. Hölter, F. Straube and S. Weinzierl
[Abstract]

Die Bestimmung optimaler Treiberfunktionen von Lautsprechern in beliebiger Anordnung ist ein schlecht gestelltes Optimierungsproblem. Typischerweise werden bisher frequenz-basierte Löser eingesetzt.

In einem vorangegangenen Beitrag haben die Autoren einen Adjungierten-basierten Ansatz vorgestellt, um optimale Treiberfunktionen im Zeitbereich zu bestimmen. Die Methode erlaubt es, inhomogene Windprofile und Temperaturschichtungen einzubeziehen, die normalerweise nicht berücksichtigt werden können. Darüber hinaus können komplexe Geometrien und Randbedingungen berücksichtigt werden. Bisher war diese Methode auf Monopolquellen beschränkt.

Die Autoren stellen eine Erweiterung des Ansatzes in Bezug auf eine Adjungierten-basierte Monopolsynthese vor, die es ermöglicht, auch komplexe Richtcharakteristiken zu betrachten. Das Verfahren wird für typische Quellsignale und ein repräsentatives Lautsprechermodell mit komplexer Richtcharakteristik validiert.

Wellner, Frohmut

• Bestimmung des Elastizitätsmoduls zylindrischer Beton-Prüfkörper aus dem Spaltzug-Schwellversuch
  P. Lindner, C. Schulze, J. Hübelt, P. Bolz and F. Wellner
[Abstract]

Beton unterliegt als Baustoff in zahlreichen Anwendungsbereichen nicht nur statischen, sondern auch zeitlich veränderlichen bzw. sich wiederholenden Belastungen. Um die Eignung von Baustoffen in Bezug auf diese zyklischen Beanspruchungen sicherzustellen, existieren Verfahren zur gezielten Ermüdung von Prüfkörpern, wie der Spaltzug-Schwellversuch. Es wird ein Messverfahren vorgestellt, mithilfe dessen die Degradation zylindrischer Beton-Prüfkörper aus dem Spaltzug-Schwellversuch abgeschätzt werden kann, indem der dynamische Elastizitätsmodul in verschiedenen Ermüdungszuständen ermittelt wird. Es werden zwei weitere Verfahren zur Bestimmung des Elastizitätsmoduls hinzugezogen. Die Messergebnisse aus den in unterschiedlichen Frequenzbereichen arbeitenden Verfahren werden vergleichend gegenübergestellt.

Wendemuth, Andreas

• Investigation of the influence of standing waves on distant speech emotion recognition
  J. Höbel-Müller, I. Siegert, M. Gottschalk, R. Heinemann and A. Wendemuth
[Abstract]

In distant speech emotion recognition, similar training and test conditions should be ensured. Otherwise, the recognition performance can decrease significantly. One influencing factor is room acoustics. We focused on standing waves in rooms as an essential factor in distant speech emotion recognition. Previous studies limited its investigation to certain speech features or compared bundled feature groups. In this study, the influence of standing waves on extracted emobase Low Level Descriptors and a distant speech emotion recognition system were investigated.

We used EMO-DB, a database with high qualitative and emotionally coloured speech. To obtain signals influenced by standing waves and preferably little reverberation, EMO-DB was re-recorded in a small voice recording cabin. Signals for the baseline condition were re-recorded in an anechoic hall. Both room impulse responses, acoustic descriptors (T30, EDT, C50, D50) and cumulative spectra were analysed. Statistics were calculated to quantify the Low Level Descriptors’ value differences between the ”anechoic hall” and cabin. Results of statistical analysis of the Low Level Descriptors were linked to room acoustic analysis. The baseline distant speech emotion recognition performance was obtained and compared to the recognition performance in the cabin.

Wenzel, Sören

• Bestimmung der Einflüsse von Störgrößen auf die Absorptionsgradmessung im Kundt’schen Rohr mithilfe neuronaler Netze
  S. Wenzel, E.M. Slomski-Vetter, C. Adams and T. Melz
[Abstract]

Bei Messungen des Schallabsorptionsgrades von Schaumstoffen in einem Kundt’schen Rohr treten unerwartete Einflüsse von Störgrößen auf. Es konnte in vorangegangenen Studien gezeigt werden, dass Störgrößen wie beispielsweise Formabweichungen, der Einsatz unterschiedlicher Fertigungsverfahren und die fertigende Person systematische Einflüsse auf den gemessenen Absorptionsgrad haben. In diesem Beitrag werden Korrekturkurven ermittelt, die eine präzisere Messung der Absorptionsgrade in einem Kundt’schen Rohr ermöglichen. Anhand der Korrekturkurven können die Einflüsse der Störgrößen mathematisch erfasst werden, wodurch der Absorptionsgrad rechnerisch korrigiert werden kann. Dazu wird ein Neuronales Netz verwendet, das die einzelnen Absorptionsgrade vorhersagt. Mithilfe der Vorhersagen wird eine Korrekturkurve für den gemessenen Absorptionsgrad bestimmt und der systematische Einfluss aus dem Messergebnis herausgerechnet. In diesem Beitrag wird gezeigt, inwiefern durch das vorgestellte Verfahren die Absorptionsgradmessung robuster gegenüber Einflüssen von Störgrößen wird.

Wieczorek, Florian

• Begreifen - Wie unabhängig arbeiten unsere Finger wirklich?
  A. Schwendicke, H. Winger, F. Wieczorek and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Viele male am Tag nehmen Menschen die unterschiedlichsten Gegenstände in die Hand. Dabei arbeiten die Finger im Allgemeinen eng zusammen und auch wenn sie je nach Situation unabhängig voneinander agieren, korrelieren ihre Bewegungen bei vielen Greifbewegungen stark. Für die Datenübertragung im taktilen Internet sind solche Korrelationseffekte von großen Interesse, da sie zur Datenkompression ausgenutzt werden können. Im Rahmen dieser Studie sollen Korrelationseffekte zwischen den einzelnen Fingern untersucht werden. Dafür wurden Versuchspersonen gebeten mit verschiedenen Datenhandschuhen unterschiedliche Gegenstände wiederholt zu greifen. Die Auswahl der Datenhandschuhe umfasst dabei sowohl kommerzielle als auch selbstentwickelte Exemplare mit unterschiedlichen Sensoren. Die Greifbewegungen wurden aufgenommen und bezüglich der Korrelation unterschiedlicher Parameter untersucht.

Wiegand, Till

• Implementierung einer Unterwassertelefonieschnittstelle in einem SONAR-Simulator
  T.O. Wisch, T. Wiegand, F. Schulz and G. Schmidt
[Abstract]

Sprachkommunikation unter Wasser unter Nutzung von sowohl analogen, digitalen und auch gemischten Verfahren ist noch immer ein spannendes Forschungsfeld. Durch die kostengünstige Verfügbarkeit von leistungsfähiger Hardware lassen sich die Algorithmen vollständig in Software realisieren. Im Sinne einer fortschreitenden Systemintegration ist eine Integration von Kommunikationssystemen in SONAR-Systeme, auch auf simulativer Ebene, eine logische Folge. Selbst in den Grenzen etablierter Standards können Sprachverbesserungsansätze die Verständlichkeit der Übertragung steigern und für eine verbesserte Sprachkommunikation sorgen. Aufgrund der geringen zur Verfügung stehenden Bandbreiten werden einige Sprachmerkmale, deren Energien in höheren Frequenzbereichen liegen, oftmals abgeschnitten. Während herkömmliche Techniken nur darauf abzielen, das Signal-zu-Rausch-Verhältnis zu verbessern und Spracheigenschaften außer Acht lassen, zeigt das hier vorgestellte System zusätzlich das Abbilden hochfrequenter Sprachmerkmale in niedrigere Frequenzbereiche. Auf diese Weise können auch Ansätze von Frikativen über einen stark bandbegrenzten Kanal übertragen werden.

Wieland, Wilfried

• Untersuchung der Regelwerke für passiven Schallschutz unter Berücksichtigung aktueller Verkehrslärmspektren
  W. Wieland and J. Weinzierl
[Abstract]

Die Grundlagen für die Berechnungen im passiven Schallschutz unterliegen derzeit aufgrund der Neufassung der DIN 4109 einem fachlichen Diskurs. Die Nachweisverfahren für den passiven Schallschutz, ob nach DIN 4109 oder VDI 2719, werden mittels Einzahlwerten für die Schalldämmung der Außenbauteile geführt.

Gerade die Vorgehensweise mittels Einzahlwerten lässt jedoch die Frage offen, ob diese Vorgehensweise auch im Leichtbau ausreichend robuste Ergebnisse bezüglich des Schutzzieles, sprich des zu erwartenden Innenpegels, liefert.

Der Vortrag beleuchtet die Ergebnisse der Innenpegelprognosen anhand der einschlägigen Regelwerke für den passiven Schallschutz unter Berücksichtigung aktueller Straßenverkehrslärmspektren. Hierbei wird das Augenmerk auf die spektrale Würdigung der Geräuschquelle, der Schalldämmung von Bauteilen und des resultierenden Innenpegels gelegt. Insbesondere die Unterschiede in Massiv- und Leichtbauweise sind Gegenstand der Betrachtung.

Wilczek, Tobias

• Zum Einfluss der Akustik auf die Qualität von Restaurants. Eine Feldstudie
  T. Wilczek, J. Steffens and S. Weinzierl
[Abstract]

Studies of the hospitality industry on restaurant quality only partially consider the acoustical side of atmosphere. In contrast, studies on restaurant acoustics make high demands in terms of low reverberation times to account for speech intelligibility. This raises questions regarding the reasons for this discrepancy and desirable auditive characteristics in the context of restaurants. We thus carried out a correlational field study involving a sample of 12 restaurant settings. In this study, we investigated the effect of reverberation time and sound pressure level on customers’ perceived affective quality of the soundscape. In addition, the relationship between soundscape pleasantness and the overall satisfaction with the restaurant was analyzed. Analyses using linear mixed-effects models revealed that the soundscape indicators pleasantness and eventfulness are related to the (room) acoustical parameters sound pressure level and reverberation time. Moreover, soundscape pleasantness judgments were shown to predict overall customer satisfaction. Theoretical and practical implications for the acoustical design of restaurants are discussed.

Winger, Hans

• Begreifen - Wie unabhängig arbeiten unsere Finger wirklich?
  A. Schwendicke, H. Winger, F. Wieczorek and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Viele male am Tag nehmen Menschen die unterschiedlichsten Gegenstände in die Hand. Dabei arbeiten die Finger im Allgemeinen eng zusammen und auch wenn sie je nach Situation unabhängig voneinander agieren, korrelieren ihre Bewegungen bei vielen Greifbewegungen stark. Für die Datenübertragung im taktilen Internet sind solche Korrelationseffekte von großen Interesse, da sie zur Datenkompression ausgenutzt werden können. Im Rahmen dieser Studie sollen Korrelationseffekte zwischen den einzelnen Fingern untersucht werden. Dafür wurden Versuchspersonen gebeten mit verschiedenen Datenhandschuhen unterschiedliche Gegenstände wiederholt zu greifen. Die Auswahl der Datenhandschuhe umfasst dabei sowohl kommerzielle als auch selbstentwickelte Exemplare mit unterschiedlichen Sensoren. Die Greifbewegungen wurden aufgenommen und bezüglich der Korrelation unterschiedlicher Parameter untersucht.

Winter, Fiete

• Incorporating Loudspeaker Directivity in Array Design for Increased Spatial Aliasing Frequency in Wave Field Synthesis
  F. Winter, F. Schultz and S. Spors
[Abstract]

Wave Field Synthesis aims at a physically accurate synthesis of a desired sound field inside a target region. Typically, the region is surrounded by a finite number of discrete loudspeakers. For practical loudspeaker setups, this spatial sampling causes spatial aliasing artefacts and does not allow for an accurate synthesis over the entire audible frequency range. Recently, the authors proposed a geometric model to predict the so-called aliasing frequency up to which the spatial aliasing is negligible for a specific listening position or area. Optimal discretisation schemes to increase this frequency for a given array geometry and desired sound field assuming omnidirectional loudspeakers were presented. This contribution extends prior work towards directive drivers as they are used in standard multi-way loudspeakers. Well-established radiation models such as the circular or line piston are investigated. The derived discretisation patterns are compared to the ones for the omnidirectional case via numerical simulations of the synthesised sound fields. The results show an increase of the aliasing frequency for the patterns optimised with the extended approach.

Winter, René

• An Iterative Eigenvalue Solver for Systems with Frequency Dependent Material Properties
  M. Gröhlich, M. Böswald and R. Winter
[Abstract]

An essential requirement of aeronautic structures is their lightweight design. Such a characteristic yields a considerable susceptibility to vibrations, which as a consequence results in an increased cabin-interior noise. In order to reduce structure-borne noise, viscoelastic materials can be integrated as damping layers in the fuselage structure. A special property of viscoelastic materials is the frequency dependence of their material parameters. At different excitation frequencies, both the stiffness and the damping capability of the material can vary significantly. Therefore, to evaluate the influence of local viscoelastic elements on a global structure regarding modal parameters such as eigenfrequencies and damping ratios, it is necessary to solve a frequency dependent, nonlinear eigenvalue problem.

At first, the paper introduces and demonstrates the principle of an iterative eigenvalue solver on a simple spring-mass system. In addition, an approach is provided to use the iterative eigenvalue solver in conjunction with MSC Nastran. Using a finite element model, the modal parameters of the iterative eigenvalue solver are finally compared with parameters identified from a frequency response analysis.

Wisch, Tim Owe

• Implementierung einer Unterwassertelefonieschnittstelle in einem SONAR-Simulator
  T.O. Wisch, T. Wiegand, F. Schulz and G. Schmidt
[Abstract]

Sprachkommunikation unter Wasser unter Nutzung von sowohl analogen, digitalen und auch gemischten Verfahren ist noch immer ein spannendes Forschungsfeld. Durch die kostengünstige Verfügbarkeit von leistungsfähiger Hardware lassen sich die Algorithmen vollständig in Software realisieren. Im Sinne einer fortschreitenden Systemintegration ist eine Integration von Kommunikationssystemen in SONAR-Systeme, auch auf simulativer Ebene, eine logische Folge. Selbst in den Grenzen etablierter Standards können Sprachverbesserungsansätze die Verständlichkeit der Übertragung steigern und für eine verbesserte Sprachkommunikation sorgen. Aufgrund der geringen zur Verfügung stehenden Bandbreiten werden einige Sprachmerkmale, deren Energien in höheren Frequenzbereichen liegen, oftmals abgeschnitten. Während herkömmliche Techniken nur darauf abzielen, das Signal-zu-Rausch-Verhältnis zu verbessern und Spracheigenschaften außer Acht lassen, zeigt das hier vorgestellte System zusätzlich das Abbilden hochfrequenter Sprachmerkmale in niedrigere Frequenzbereiche. Auf diese Weise können auch Ansätze von Frikativen über einen stark bandbegrenzten Kanal übertragen werden.

Witew, Ingo

• Die Messunsicherheit des Klarheitsmaßes bei raumakustischen Messungen
  D. Kliesch, I. Witew and M. Vorländer
[Abstract]

Basierend auf dem Messaufbau und der verwendeten Messtechnik lässt sich die Unsicherheit einer Impulsantwort bestimmen. Der Einfluss dieser Unsicherheit kann bei der Berechnung raumakustischer Parameter Einfluss auf das Resultat nehmen. Am Beispiel des Klarheitsmaßes kann so die Fortpflanzung der Unsicherheit der Impulsantwort bis hin zu der Gesamtunsicherheit des Parameters zurückverfolgt werden.

Eine abklingende Raumimpulsantwort fällt ab einem bestimmten Zeitpunkt unter den Pegel des Hintergrundrauschens und kann dort nicht mehr ausgewertet werden. Um möglichst exakte Resultate zu erzielen, wird die verdeckte Restenergie der Impulsantwort durch einen Korrekturterm nach Lyndeby et al. approximiert, und die Berechnung des Klarheitsmaßes wird durch diesen verfeinert.

Neben der Unsicherheitsdiskussion der Parameterberechnung muss dementsprechend auch eine Unsicherheitsdiskussion des Korrekturterms durchgeführt werden. Eine Kombination beider Ergebnisse liefert die Gesamtunsicherheit des Klarheitsmaßes.

Witte, Matthias

• Numerische Vorhersage des Strömungsschalls in einer Radialpumpe: Teil II, Akustische Analysen
  J. Piepiorka, M. Witte, A. Laß, F.-H. Wurm and O. Von Estorff
[Abstract]

Bei der Bewertung von neuen Produkten rücken die akustischen Eigenschaften immer weiter in den Vordergrund. Insbesondere für Pumpen in der Gebäudetechnik spielt die Akustik eine übergeordnete Rolle. Die Hauptlärmquellen sind transiente Druckfluktuationen der turbulenten Strömung, die zum einen Strukturschwingungen des Gehäuses anregen und zum anderen hydroakustische Wellen im Rohrleitungssystem induzieren. Um die Schallentstehung vorhersagen zu können ist eine detaillierte Modellierung des Strömungsschalls erforderlich. Im vorliegenden Beitrag werden Forschungsergebnisse eines AiF-Projektes vorgestellt. Am Beispiel einer im Betrieb befindlichen Radialpumpe wird der Strömungsschall modelliert und untersucht. Als Grundlage hierzu dienen numerische Strömungsergebnisse. Auf diesen aufbauend wird mit der Finite-Volumen-Methode (FVM) der Strömungsschall anhand der ”Perturbed Convective Wave Equation” (PCWE) simuliert. Hierbei werden zunächst die Druck- und Geschwindigkeitsfelder als anregende Quellen aufbereitet. Neben transienten Strömungsergebnissen werden erste Möglichkeiten zur Verwendung kohärenter Strömungsstrukturen als hydroakustische Quellen sondiert. Um die experimentellen Einbaubedingungen der Radialpumpe zu berücksichtigen wird ein Teil des angeschlossenen Rohrleitungssystems in das numerische Modell eingebunden. Dabei wird vor allem der Einfluss der akustischen Randbedingungen auf das gesamte System analysiert. Abschließend werden die numerischen Ergebnisse mit experimentellen Messdaten verglichen.

Wöstmann, Malte

• Brain Signatures of Auditory Attention in Real-Life Listening Scenarios
  M. Wöstmann, L. Fiedler, M. Orf and J. Obleser
[Abstract]

Selective attention to relevant acoustic stimuli is critical for scene analysis and communication. In the laboratory, two oscillatory brain processes index auditory attention. First, slow neural oscillations (∼4 Hz) reveal the brain’s tracking of relevant acoustic stimuli. Second, the power of alpha oscillations (∼10 Hz) indexes attention deployment to overcome listening challenges. In recent years, we found that investigation of these brain processes in more real-life listening scenarios significantly advances auditory attention research. Portable Electroencephalography (EEG), recorded inside the ear canal, reveals which sound source a listener attends to and is thus relevant for development of future hearing aids. Furthermore, EEG recordings differentiate a listener’s attentional suppression of stationary versus moving distractor sounds in a 360^∘ loudspeaker array. While previous spatial attention studies often used rather unrealistic dichotic listening setups with competing sounds on the left versus right ear, we have recently shown that hemispheric lateralization of alpha power differentially signifies auditory target selection versus distractor suppression in case one sound source is presented in the free field in front of the listener, while another sound source systematically varies between left and right. Our findings enrich the development of realistic scenarios, such as virtual reality (VR), to study auditory attention.

Wolf, Maik

• Akustische Diagnose an Straßenbahnen
  M. Wolf, P. Holstein, J. Köllner, H.-J. Münch, D. Zschocke, A. Günther and M. Rudolph
[Abstract]

Straßenbahnen gehören zu den wichtigsten Verkehrsmitteln im öffentlichen Nahverkehr. Die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit der Technik ist für einen effektiven Betrieb der Fahrzeugflotten von großer Bedeutung. Im Projekt SmartTram wurden wichtige Fragestellungen zur technischen Diagnose und darauf beruhende Aussagen zu Prognose von Instandhaltungsmaßnahmen bearbeitet. Sowohl Luftschall- als auch Körperschallmessungen (Hörschall- und Ultraschallbereich) wurden genutzt, um (instandhaltungsbezogen) auffällige Fahrzeuge zu erkennen und die technischen Ursachen dafür zu hinterfragen. Dabei zeigte sich, dass technischer Zustand und Lärmerzeugung direkt (wenn auch nicht immer in einfacher Weise) einander bedingen. Typische Beispiele sind die Entstehung von Polygonen an den Rädern und deren Auswirkung und die Bewertung lauter Drehgestelle. Dafür wurden verschiedene messtechnische und sensorische Zugänge entwickelt.

Wolf, Michael

• Dröhnende Estriche - Einflussfaktoren
  M. Wolf and C. Burkhart
[Abstract]

Immer wieder wird von Bewohnern in Mehrfamilienhäusern ein starkes Dröhnen beim Begehen von schwimmenden Estrichkonstruktionen beklagt. Über die möglichen Ursachen wurde in den vergangenen Jahren viel diskutiert, aber wenig veröffentlicht und es scheint als wäre das Problem unverändert nicht gelöst. Aktuell wird im Fachausschuss Bau- und Raumakustik der DEGA eine Stellungnahme zu diesem Thema bearbeitet. Die möglichen Einflussfaktoren, bzw. beteiligten Bauteile, die ein Dröhnen von Estrichen begünstigen oder eher reduzieren werden aufgezeigt und erläutert. Es wird gezeigt, wie groß der Einfluss der einzelnen Faktoren oder Bauteile tatsächlich ist und welche der beteiligten Personen bei der Planung, Ausführung und Nutzung der Wohnräume diese beeinflussen können.

Wolff, Oliver

• Akustik, Perzeption, Soziologie und Quantenmechanik - Versuch eines philosophischen Brückenschlags
  O. Wolff
[Abstract]

Akustik ist Information. Wie diese Information wahrgenommen wird, ist eine Frage der Perzeption. Perzeption ist subjektiv, erfolgt oft unbewusst, ist kulturabhängig und unterliegt verschiedenen Kontextsituationen.

Die Perzeption steuert bei Menschen wichtige Beurteilungs- und Entscheidungsprozesse. Soziologische Faktoren spielen hierbei eine zentrale Rolle.

Anhand von La Ola Wellen in Stadien wird beispielhaft der Wellencharakter von sozialen Phänomenen auf physikalische Grundgrössen zurückgeführt und die soziale, zwischenmenschliche Kopplungsstärke quantitativ ermittelt. Die so bestimmte soziale Kraft zwischen den Zuschauern ist, wenn man sie als rein physisch wirkende Kraft versteht, mit über 1000 Newton erstaunlich hoch und zeigt das grosse Potential soziologischer Einflussgrössen. Die Materialkonstante der Menschenmenge, die sich aufgrund dieses Beispiels berechnen lässt, entspricht, rein physikalisch betrachtet, der eines sehr weichen Schaumes.

Bei der La Ola Welle gibt es nur zwei diskrete, mögliche Zustände, aufstehen und sitzenbleiben. Eine ähnliche Quantisierung von Zuständen existiert im Bereich der Quantenmechanik. Entscheidend für das Auftreten von Quanteneffekten ist das sogenannte Plancksche Wirkungsquantum. Basierend auf Analogiebetrachtungen wird ein entsprechendes Soziales Wirkungsquantum für soziale Phänomene eingeführt und quantitativ bestimmt.

Der relativ grosse Zahlenwert des Sozialen Wirkungsquantums deutet auf die Relevanz sozialer Quanteneffekte in der makroskopischen Alltagserfahrung hin. Konkrete Beispiele werden vorgestellt.

Woschke, Elmar

• Untersuchung des Einflusses von Randbedingungen auf die Vergleichbarkeit von numerischer und experimenteller Modalanalyse
  F. Duvigneau, F. Hähnlein, C. Daniel, P. Schrader, E. Woschke and D. Juhre
[Abstract]

Im Rahmen der Bewertung von Simulationsmodellen kommt der Validierung der dynamischen Systemeigenschaften mittels experimenteller Modalanalyse eine sehr große Bedeutung zu. Zentraler Punkt ist dabei der Abgleich der Eigenfrequenzen und der Eigenformen. Im Gegensatz dazu gestaltet sich eine zuverlässige Bestimmung der Dämpfung meist schwierig. Diese wird signifikant durch die Randbedingungen beeinflusst, die diesbezüglich häufig nur unzureichend charakterisiert sind. Im Rahmen dieses Beitrags wird der Einfluss unterschiedlicher Randbedingungen hinsichtlich der Vergleichbarkeit von numerischer und experimenteller Modalanalyse untersucht. Dafür werden verschiedene Randbedingungen, die aus mechanischer Modellsicht identisch sind, bezüglich der resultierenden Messergebnisse verglichen und hinsichtlich ihrer Eignung für Validierungszwecke bewertet. Als Probekörper dienen eine Rechteckplatte und eine Ölwanne aus Aluminiumguss. Letztere wird auch bezüglich realistischer Montagebedingungen an einem Zylinderkurbelgehäuse untersucht. Für die experimentelle Modalanalyse wird ein Laser-Scanning-Doppler-Vibrometer verwendet. Die numerischen Analysen werden mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) durchgeführt. Es werden mögliche Fehlerquellen und weitere Einflussfaktoren auf das Ergebnis der experimentellen Modalanalyse sowie das Potential einer beliebigen Umlenkung diskutiert. Diese hat das Ziel, optisch nicht direkt zugängliche Oberflächenbereiche mit dem Laserstrahl zu erreichen und erfolgreich vermessen zu können.

• Design of test specimen for wind turbines to evaluate passive vibration reduction concepts based on granular materials
  B.B. Prasad, F. Duvigneau, D. Juhre and E. Woschke
[Abstract]

Mit zunehmendem Fokus auf CO2-neutrale Energieerzeugung bieten Windkraftanlagen eine effektive Möglichkeit, emissionsfrei Strom zu produzieren. Die Schallemissionen stellen eines der Haupthindernisse für den weiteren Ausbau von Onshore-Windenergieanlagen dar. Eine mögliche Quelle stellt der Generator dar, weil sich Vibrationen aus dem Generator über die Generatorstruktur in die gesamte Windenergieanlage ausbreiten können und schließlich als Schall abgestrahlt werden. Im vorliegenden Beitrag wird ein Konzept zur passiven Schwingungsdämpfung vorgestellt, das im Wesentlichen die hohe innere Reibung granularer Medien als Dissipationsquelle ausnutzt. Zur Demonstration werden unterschiedliche granulare Materialien untersucht. Die hohe Wirksamkeit der granularen Medien wird experimentell mit Hilfe von Schwingungsmessungen der abstrahlenden Oberflächen nachgewiesen. Für die experimentelle Schwingungsanalyse der partikelgefüllten sowie der ungefüllten Probekörper wird ein Laser-Scanning-Doppler-Vibrometer verwendet. Die Entwicklung der dazu erforderlichen Probekörper wird durch Simulationen auf Basis der Finite-Elemente-Methode unterstützt, um unterschiedliche Designvarianten vorab bewerten zu können. Ziel ist es, Probekörper für den Laborbetrieb zu entwerfen, die eine reale Windenergieanlage bzw. deren Komponenten in ihren wesentlichen vibroakustischen Eigenschaften möglichst gut widerspiegeln. Mit Hilfe dieser Probekörper soll im weiteren Projektverlauf ein Vergleich der berechneten und gemessenen Oberflächenschwingungen mit und ohne Füllung durchgeführt werden. Das schlussendliche Ziel ist es, die Konzepte auf reale Windenergieanlagen zu übertragen und hinsichtlich einer möglichen Industrialisierbarkeit zu bewerten.

Wühle, Tom

• Realisierung eines Schallprojektors mit verbessertem Abstrahlverhalten im hohen Frequenzbereich
  T. Wühle, F. Beyer, L. Bulla, S. Merchel and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Durch die steigende Verfügbarkeit immersiver akustischer Szenen in Multimedia-, VR- oder AR-Anwendungen für Endverbraucher werden räumliche Audiowiedergabesysteme erforderlich, die effizient und einfach realisierbar sind. Insbesondere im VR- und AR-Bereich, sollten diese Wiedergabesysteme zudem die Umgebung des Hörers möglichst minimal beeinflussen. Eine Methode zur räumlichen Audiowiedergabe, die ohne die Platzierung verteilter Lautsprecher auskommt, ist die Projektion von Schall. Dabei wird Schall gebündelt in gezielte Raumreflexionspfade abgestrahlt um den Hörer aus Richtung dieser Reflexionen zu erreichen. Um auf diese Weise Hörereignisse in den zugehörigen Richtungen zu erzeugen, müssen Schallprojektoren jedoch möglichst wenig Direktschall abstrahlen. Konventionelle Schallprojektoren bestehen daher meist aus linienartig oder flächenmäßig angeordneten, stark richtenden, Lautsprecherarrays. In der Praxis ist die Bündelungsleistung von Lautsprecherarrays jedoch prinzipiell sowohl zu tiefen Frequenzen, als auch zu hohen Frequenzen beschränkt. Einen Lösungsansatz um das gewünschte Abstrahlverhalten möglichst weit zu hohen Frequenzen hin aufrechtzuerhalten, stellt die Verwendung einer großen Anzahl kleiner Lautsprecher dar. Die vorliegende Studie behandelt einen alternativen Lösungsansatz zur Verbesserung des Abstrahlverhaltens bei hohen Frequenzen. Dieser basiert vorranging auf der Nutzung von Schallbarrieren und der teilweise indirekten Platzierung von Lautsprechern am Schallprojektor. Es wird die Realisierung eines entsprechenden Schallprojektors vorgestellt. Seine Effektivität wird schließlich im Hinblick auf physikalische und psychoakustische Aspekte evaluiert.

• Vergleich von numerischen Lautsprechermodellen zur Simulation der Richtcharakteristik von linearen Lautsprecherarrays
  F. Beyer, T. Wühle, S. Merchel and M.E. Altinsoy
[Abstract]

In dieser Arbeit werden verschiedene numerische Modelle von Lautsprechern verglichen, die sich in ihrer Komplexität unterscheiden und die Richtwirkung realer Lautsprecher entsprechend unterschiedlich detailreich abbilden. Dazu werden Simulationen eines linearen Arrays durchgeführt und der Einfluss des Richtverhaltens realer Lautsprecher auf die Richtcharakteristik des Arrays untersucht. Schließlich werden Optimierungsansätze vorgestellt, um die Richtwirkung des Arrays auf Grundlage der Simulationsergebnisse zu verbessern. Zum einen wird dazu die Richtcharakteristik der Lautsprecher bei der Positionierung selbiger im Array bewusst ausgenutzt. Zum anderen wird ein Ansatz mit 3D-Druck-Reflektorelementen vorgestellt, um das Richtverhalten der Einzellautsprecher im Sinne der Anwendung zu optimieren. Beide Ansätze verbessern die Richtwirkung des Arrays gegenüber der ursprünglichen Variante. Der Einfluss auf das Gesamtrichtverhalten des Arrays ist jedoch im Vergleich zu geometrischen Faktoren, wie Lautsprecherabstand oder Arraylänge, weniger stark ausgeprägt.

Wurm, Frank-Hendrik

• Numerische Vorhersage des Strömungsschalls in einer Radialpumpe: Teil II, Akustische Analysen
  J. Piepiorka, M. Witte, A. Laß, F.-H. Wurm and O. Von Estorff
[Abstract]

Bei der Bewertung von neuen Produkten rücken die akustischen Eigenschaften immer weiter in den Vordergrund. Insbesondere für Pumpen in der Gebäudetechnik spielt die Akustik eine übergeordnete Rolle. Die Hauptlärmquellen sind transiente Druckfluktuationen der turbulenten Strömung, die zum einen Strukturschwingungen des Gehäuses anregen und zum anderen hydroakustische Wellen im Rohrleitungssystem induzieren. Um die Schallentstehung vorhersagen zu können ist eine detaillierte Modellierung des Strömungsschalls erforderlich. Im vorliegenden Beitrag werden Forschungsergebnisse eines AiF-Projektes vorgestellt. Am Beispiel einer im Betrieb befindlichen Radialpumpe wird der Strömungsschall modelliert und untersucht. Als Grundlage hierzu dienen numerische Strömungsergebnisse. Auf diesen aufbauend wird mit der Finite-Volumen-Methode (FVM) der Strömungsschall anhand der ”Perturbed Convective Wave Equation” (PCWE) simuliert. Hierbei werden zunächst die Druck- und Geschwindigkeitsfelder als anregende Quellen aufbereitet. Neben transienten Strömungsergebnissen werden erste Möglichkeiten zur Verwendung kohärenter Strömungsstrukturen als hydroakustische Quellen sondiert. Um die experimentellen Einbaubedingungen der Radialpumpe zu berücksichtigen wird ein Teil des angeschlossenen Rohrleitungssystems in das numerische Modell eingebunden. Dabei wird vor allem der Einfluss der akustischen Randbedingungen auf das gesamte System analysiert. Abschließend werden die numerischen Ergebnisse mit experimentellen Messdaten verglichen.

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

 

Yadav, Manuj

• A pilot study of realistic communication in a simulated restaurant acoustic environment
  J. Schütze, M. Yadav, M. Hendrikse, B. Kollmeier and K.C. Wagener
[Abstract]

Wird im Labor der Benefit von Hörgeräten gemessen, ist die alltägliche Kommunikationssituation von Hörgeschädigten kaum repräsentiert. Freifeldmessungen im Alltag sind zwar maximal ökologisch valide, aber schwer verlässlich reproduzierbar, da es kaum möglich ist systematisch alle Variablen zu bestimmen. Der im Labor über die gemessene Sprachverständlichkeit in Ruhe und Störgeräusch bestimmte Benefit unterscheidet sich stark von der Alltagskommunikation, die auch inhaltliches Verständnis erfordert. Durch die interaktive Diapix-Kommunikationsaufgabe soll eine alltägliche Kommunikationssituation in das Labor transferiert werden: Zwei Probanden lösen eine ëFinde-den-Unterschiedë-Aufgabe, bei der im Gespräch Unterschiede zwischen Variationen eines Bildes gefunden werden. Die Diapix-Kommunikationsaufgabe wird auf Grundlage des ins Deutsche übertragenen Bildmaterials mit normalhörenden Probanden in Restaurant-Störgeräuschumgebungen untersucht. Das Störgeräusch wurde mit einem Hybridansatz bestehend aus Simulationen erster Ordnung aus TASCAR und späteren Reflexionen basierend auf den im realen Restaurant gemessenen Raumimpulsantworten virtuell erzeugt. Die Diapix-Kommunikationsaufgabe und als Basismessung die Sprachverständlichkeit mittels Oldenburger Satztest wurden in Ruhe und vier realitätsnahen Restaurantstörgeräuschpegeln (50, 60, 70, 80 dB(A)) durchgeführt. Zusätzlich wurden kognitive Tests (Stroop, CTMT) und ein Persönlichkeitstest (NEO Big Five) durchgeführt. Der Dialog des Diapix-Kommunikationstask wurde mit individuellen Kopf-Mikrofonen aufgenommen und analysiert, um akustische und phonetische Größen als Outcome-Daten zu erhalten. Mit einem Fragebogen wurden die subjektiven Parameter Hör- und Sprachanstrengung erhoben.

Ye, Chencheng

• Investigation of the point spread function of SAS and CSAS imaging using bandpass signals
  C. Ye, Z. Qiao, H. Liang and D. Kraus
[Abstract]

In the past decades, considerable attention has been paid to the application of ultrasonic reflection tomography. Particularly, synthetic aperture techniques have attracted extensive interest due to their superior resolution performance. Since the location of the backscattering points of a target will only accidently coincide with the pixel centers of the reflection tomographic image, the image quality might be affected by uncompensated residual phase terms during the back-projection process. Therefore, in this paper the sensitivity of the point spread function (PSF) is investigated with respect to scatterer displacements for a synthetic aperture sonar (SAS) and circular synthetic aperture sonar (CSAS). In both cases, echo signals are coherently superimposed over a given synthetic aperture length to reconstruct reflectivity at a particular pixel. For SAS, synthetic aperture length adjusts automatically according to pixel range position and carrier frequency, thus relative residual phase term remains within a small range, which is acceptable for coherent superposition. In comparison with that, both absolute and relative residual phase terms increase with carrier frequency and pixel size for CSAS without upper limit and it may lead to the consequence of destructive superposition of echo signals. Theoretical calculation and simulation results are depicted to verify the conclusion.

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

 

Zagar, Bernhard G.

• Ultraschallbasierte Messung und tomographische Rekonstruktion von Temperaturverteilungen
  M. Schwarz, M. Reisinger, D. Eder and B.G. Zagar
[Abstract]

Dieser Beitrag behandelt die hochgenaue Temperaturmessung mittels Ultraschall sowie Möglichkeiten zur tomographischen Rekonstruktion von Temperaturverteilungen bei Messungen entlang mehrerer Messstrecken. Da die Schallgeschwindigkeit eines Mediums von seiner Temperatur abhängt, kann die Temperatur bei bekannter Länge des Ausbreitungswegs aus der Laufzeit von Ultraschallpulsen bestimmt werden. Der Zusammenhang zwischen Schallgeschwindigkeit und Temperatur ist beispielsweise für Wasser nichtlinear, es existieren allerdings verschiedene empirische Zusammenhänge für relevante Temperaturbereiche. Durch hochaufgelöste Messung der Laufzeit mit einer Standardabweichung von weniger als 500 ps ist es somit möglich, die mittlere Schallgeschwindigkeit entlang des Ausbreitungspfads und daraus die Temperatur mit einer Auflösung von wenigen Tausendstel Kelvin zu ermitteln. Durch Messung der Laufzeit in beiden Richtungen können zudem Strömungseinflüsse korrigiert werden. Wir gehen in diesem Beitrag auf verschiedene Einflussfaktoren ein, die für Messungen mit dieser Auflösung berücksichtigt werden müssen und präsentieren einen Versuchsaufbau, bei dem die Temperatur entlang mehrerer übereinanderliegender Pfade ultraschallbasiert gemessen wird. Dies ermöglicht unter anderem aufsteigende Wärme zeitlich zu verfolgen. Wird die Temperatur über mehrere Pfade in einer Ebene gemessen, ist außerdem die Rekonstruktion einer Temperaturverteilung möglich. Dies erfordert die Lösung eines inversen Problems. Wir zeigen Herausforderungen und mögliche Lösungsansätze für die Rekonstruktion der Temperaturverteilung aus Messungen mit hochfrequentem Ultraschall in Wasser.

Zehmer, Pascal

• Simulation der Wirkung von Lärmschutz auf den Soundscape einer Parklandschaft
  F. Kunz, P. Zehmer and N. Petry
[Abstract]

Eine Parklandschaft direkt an der rechtsrheinischen Eisenbahnstrecke im oberen Mittelrheintal soll Teil der geplanten Gartenschau BUGA 2029 werden. Die Situation wurde an verschiedenen Orten binaural aufgezeichnet. Die heute gemessenen Geräusche lassen keine sinnvolle Nutzung zu. Rechnerisch werden verschiedene Lärmschutzmaßnahmen im Gelände simuliert und hörbar gemacht. Testhörer erleben die Verbesserung als spürbar. Die Eisenbahn dominiert aber immer noch das Geräusch auf eine störende Art und Weise. Die lärmgeminderten Eisenbahngeräusche wurden dann mit verschiedenen nicht-technischen Geräuschen kombiniert. Es gelang, die Eisenbahn in den Hintergrund der Wahrnehmung zu verschieben. Testhörer erleben eine angenehme Situation.

Zeitler, Berndt

• Einfluss der Einbausituation von Fenstern auf die Schalldämmung
  M. Schäfers, S. Traub, M. Schneider and B. Zeitler
[Abstract]

Beim Schallschutz gegenüber Außenlärm spielt neben der Schalldämmung der Außenwandkonstruktion und der Fenster bei bestimmten Einbausituationen auch das Fugenschalldämm-Maß zwischen Außenwand und Fenster eine Rolle. Die neue Schallschutznorm DIN 4109 fordert für entsprechende Anschlussdetails einen rechnerischen Nachweis, bei dem das Fugenschalldämm-Maß explizit mit einfließt. Dieser Nachweis ist für einige marktübliche Außenwandkonstruktionen im Mauerwerksbau bisher nicht möglich, da keine Eingangswerte für die Fugenschalldämm-Maße vorhanden sind. An dieser Stelle setzt die an der Hochschule für Technik Stuttgart betreute Bachelorarbeit von Frau Stefanie Traub an. Mit Hilfe von Schallmessungen im Türen- und Fensterprüfstand der HfT sowie anhand von rechnerischen Untersuchungen wird der Einfluss der Anschlusssituation von Fenstern in typischen ein- und zweischaligen Kalksandstein-Außenwandkonstruktionen ermittelt und die entsprechenden Eingangswerte für den rechnerischen Nachweis bestimmt. Die Betrachtungen zeigen darüber hinaus, dass der Einfluss des Fugenschalldämm-Maßes erst ab einer gewissen Höhe der Schalldämmung des Fensters zu berücksichtigen ist und dass die in DIN 4109 vorgenommene pauschale Unterteilung in kritische und nicht kritische Einbausituationen nicht gerechtfertigt erscheint. Es wird ein überblick über die durchgeführten Untersuchungen gegeben und die wesentlichen Ergebnisse werden vorgestellt.

• Untersuchungen zur Schallleistung und -dämmung eines dezentralen Lüftungsgerätes
  A. Ruff, A. Drechsler and B. Zeitler
[Abstract]

Bei Gebäudesanierungen und auch Neubauten werden sehr häufig dezentrale Lüftungsgeräte zur Sicherstellung eines ausreichenden Luftwechsels in die Außenfassade eingebaut. Aufgrund der Durchdringung der Gebäudehülle kann dabei die Schalldämmung der Fassade deutlich vermindert werden. Neben dem Einfluss auf die Schalldämmung gibt es aber noch eine weitere wichtige Fragestellung: wie viel Schallleistung wird vom Gerät bei einem gewünschten oder notwendigen Luftdurchsatz in den Innenraum, z.B. ein Schlafzimmer, abgestrahlt. Im Rahmen eines Forschungsprojektes wurde in zwei verschiedenen Prüfständen die Schallleistung und die Schalldämmung eines dezentralen Lüftungsgerätes mit mehreren Leistungsstufen messtechnisch untersucht und der Einbau variiert. Aus den Messergebnissen sollen neue Ansätze zur schalltechnischen Optimierung des Lüftungsgerätes abgeleitet und, soweit konstruktiv umsetzbar, messtechnisch überprüft werden. Im Beitrag werden die bisherigen Ergebnisse vorgestellt und diskutiert.

• Trittschalldämmung von thermisch getrennten Balkonplatten
  L. Heidemann, J. Scheck and B. Zeitler
[Abstract]

Für die thermische Trennung von Balkonen und Laubengängen sind tragende Isolationselemente Stand der Technik. Die schalltechnischen Eigenschaften dieser Elemente erfahren zunehmend an Bedeutung, um steigende Erwartungen an die Trittschalldämmung zu erfüllen. Die Dämmwirkung von diversen Entkopplungselementen wurde an realitätsnahen Aufbauten im Labor untersucht und der Einfluss konstruktiver Parameter auf die Trittschalldämmung beurteilt.

• Erhöhung des E-Moduls und damit der Schalldämmung von KS-Mauerwerk durch Optimierung von Zuschlagsstoffen und des Herstellungsprozesses
  M. Schneider, B. Zeitler, M. Schäfers, W. Eden and W. Grethe
[Abstract]

Die Schalldämmung von Mauerwerk wird in aller Regel aus der flächenbezogenen Masse des Bauteils berechnet. Allerdings zeigen sich aufgrund des Steinmaterials auch Unterschiede in der Schalldämmung bei gleicher flächenbezogener Masse. So sind in DIN 4109-32 für unterschiedliche Materialien (Kalksandstein, Leichtbeton, Porenbeton) unterschiedliche Massekurven festgelegt. Hintergrund hierfür ist die Abhängigkeit des Schalldämm-Maßes von der Biegesteifigkeit des Bauteils, die wiederum auch von der Materialeigenschaft E-Modul beeinflusst wird. In einem von der Forschungsvereinigung Kalk-Sand e. V. initiierten Forschungsvorhaben wird daran gearbeitet, durch die Wahl entsprechender Zuschlagsstoffe und deren Korngrößenverteilung sowie die Optimierung der Herstellparameter bei gleichbleibender Rohdichte einen möglichst hohen E-Modul des Steinmaterials zu erzielen. Im ersten Teil des Forschungsvorhabens wurden im Labor Proben hergestellt, an denen der E-Modul mittels akustischer Prüfung ermittelt wurde. Mit den daraus gewonnenen Erkenntnissen wurden dann in einem zweiten Schritt in verschiedenen Kalksandsteinwerken optimierte Steine hergestellt, deren Schalldämm-Maß im Wandprüfstand ermittelt wurde. Über die Durchführung und erste Ergebnisse dieser Untersuchungen wird berichtet.

• Tieffrequenter Trittschall - Stand der Wissenschaft und Technik
  B. Zeitler, M. Schneider, U. Schanda and C. Höller
[Abstract]

Der Schutz vor tieffrequentem Trittschall ist schon seit langem ein Thema in Fachkreisen, gewinnt in letzter Zeit aber immer mehr an Bedeutung, auch auf Grund häufigerer Beschwerden von Bewohnern. Aktuell wird in vielen Ländern, im Leicht- und Massivbau, nach Lösungen zur Reduzierung dieser Belästigung gesucht.

Dazu gehört die Bestimmung geeigneter Kenngrößen und Messmethoden, die auch mit der subjektiven Wahrnehmung korrelieren. Sowohl Simulations- und Auralisierungsmethoden als auch die Verbesserung von Messmethoden und Anregungsquellen, die sich in den verschiedenen Ländern stark unterscheiden, wurden untersucht. Die Ergebnisse all dieser Untersuchungen sind für Normungsarbeiten und zur Festlegung geeigneter nationaler Anforderungsgrößen sehr bedeutsam.

Dieser Beitrag liefert eine Übersicht der durchgeführten Untersuchungen zur Messung und Beurteilung von tieffrequentem Trittschall.

Zeng, Xiangyang

• Design and directivity measurement of variable-directivity loudspeaker
  B. Du, G. Behler, M. Kohnen, M. Vorländer and X. Zeng
[Abstract]

Sound field reproduction is usually conducted by omnidirectional or fixed directivity loudspeaker arrays. Preceeding investigations show that better reproduction performance can be achieved in the listening area when variable-directivity loudspeakers are used, while at the same time the sound field outside of the array can be controlled. Therefore, this study presents the design of a variable directivity loudspeaker using a combination of a monopole and a dipole. Directivities of the dipole part, monopole part and the whole loudspeaker are measured independently in a hemi-anechoic room using a turntable. Directivity control settings were measured and compared against theoretical expectations. Furthermore, the performance of a 32 loudspeaker array is evaluated.

Zenker, Benjamin

• Einfluss der Materialdämpfung auf den Klang verschiedener DML-Membranen
  A. Vater, B. Zenker, S. Merchel and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Eine vielversprechende Alternative zu konventionellen Kolbenlautsprechern sind DML (Distributed Mode Loudspeaker), welche eine Variante der Biegewellenlautsprecher darstellen. Hierbei wird durch die gezielte Erregung von Eigenmoden Schall abgestrahlt. Membraneigenschaften wie die Biegesteifigkeit, die Flächendichte und die Dämpfung haben folglich einen starken Einfluss auf die Klangqualität des Lautsprechers. Die untere Grenzfrequenz der Schallabstrahlung, die Koinzidenzfrequenz und die Modendichte werden durch das Verhältnis von Flächendichte zu Biegesteifigkeit bestimmt. Wird dieses Verhältnis konstant gehalten, z.B. bei der Verwendung verschiedener Membranmaterialien, können dennoch deutliche Klangunterschiede wahrgenommen werden. Diese Unterschiede sind auf die Dämpfung und das damit verbundene zeitliche und spektrale Verhalten zurückzuführen. Dieser Beitrag präsentiert einen Hörversuch zur akustischen Bewertung verschiedener DML-Membranmaterialien. Dabei wurde die Dämpfung der Materialien entweder direkt oder durch zusätzliches Auftragen einer dämpfenden Beschichtung variiert. Das Ziel dieser Studie ist es, den Einfluss der Dämpfung auf die Klangqualität der Membran zu beurteilen. Zudem wird die Frage beantwortet, ob isotrope Materialien mit gleichem Verhältnis aus Flächendichte und Biegesteifigkeit sowie vergleichbarer Dämpfung signifikant unterschiedlich bewertet werden. Ist dies nicht der Fall, so können DML-Materialien bei gleichbleibendem Klang ersetzt werden.

• Optimized Radiation Pattern and Time Response of Flat Panel Loudspeakers due to the Specific Damping of the Boundary Conditions
  B. Zenker, S. Merchel and M.E. Altinsoy
[Abstract]

In der heutigen Zeit stellen Biegewellenlautsprecher bzw. DML (Distributed Mode Loudspeaker) eine vielversprechende Alternative zu konventionellen Lautsprechern dar. Vor allem die unsichtbare Integration, z. B. als Schrankfront, als Projektionsfläche oder als Modul in einer Wand, eröffnet neue Gestaltungsoptionen. So ist es möglich, sehr große abstrahlende Oberflächen und Volumina in Räume zu integrieren, ohne das architektonische Raumdesign zu stören. Jedoch werden DMLs zum Teil wegen ihres ggf. geringeren Wirkungsgrades, der geringen Direktheit bei hohen Frequenzen und dem schlechteren zeitlichen Verhalten kritisiert. Aus fertigungstechnischen Gründen wird die Membran, die schwingende Fläche des DMLs, üblicherweise fest auf einem Rahmen verklebt. An diesem Rand treten Reflexionen auf, die für Interferenzen auf der Membran sorgen. Die dadurch angeregten Moden erhöhen den abgestrahlten Pegel aber sorgen gleichzeitig für ein schlechteres zeitliches Verhalten. Das Ziel dieser Studie ist es, den Einfluss dieser Randbedingungen auf das akustische Verhalten zu analysieren und zu optimieren. Dazu kommen numerische Methoden und die Vermessung realer Prototypen zum Einsatz. Es werden die Ergebnisse einer Untersuchung von drei Prototypen mit verschiedenen Randbedingungen vorgestellt. Dabei wird der Einfluss auf das Abstrahlverhalten und das zeitliche Verhalten diskutiert. Durch Erhöhen der Randdämpfung kann sowohl eine Verbesserung der Direktheit als auch eine starke Reduktion des Ausschwingverhaltens festgestellt werden.

Zhang, Tingyi

• Experimental investigation of novel, low-noise turbine blade tip designs
  T. Geyer, D. Moreau, T. Zhang, E. Schneehagen and Y. Ding
[Abstract]

The vortex that is generated at the tip of wind turbine blades is a significant source of flow-induced noise and as such a major limitation to the expansion of wind power. In order to better understand the noise generation at the blade tip, an extensive wind tunnel study was performed on model blades with different tip geometries (for example flat or rounded tips). This was done both for the case of natural transition as well as for a forced transition of the boundary layer. In a second step, additional experiments were performed on a set of novel blade tips, which were modified with either perforations, serrations or side plates. The aim of this project is to empirically determine tip designs that lead to a notable noise reduction while maintaining the aerodynamic performance of an unmodified tip. In addition to acoustic microphone array measurements, hot-wire measurements were conducted to help analysing the effect of the modifcations on the flow field around the blade tips. In the presentation, an overview of the extensive experimental study and the resulting large dataset will be given, with several examples to demonstrate important results. The presentation will be given in German.

Zhou, Xiaoru

• Schallabsorption einer gelochten Akustikdecke bei winkelabhängigem Schalleinfall
  K. Hengst, Y. Aoki, M. Späh and X. Zhou
[Abstract]

Ein als Klassenzimmer ausgebildeter Testraum wurde mit Möblierung und Wandabsorbern ausgestattet. Wenn eine Akustikdecke eingebracht wurde, war es trotz Besetzung mit Personen nicht möglich ein dem Hallraum vergleichbares diffuses Schallfeld zu erzeugen. Infolgedessen konnten keine signifikanten Unterschiede der resultierenden Nachhallzeit zwischen einer nach DIN EN ISO 11654 bewerteten höchstabsorbierenden Mineralfaserdecke (alpha_w = 1,0; A-Absorber) und einer hochabsorbierenden Gipskarton-Lochdecke mit Mineralwolleauflage (alpha_w = 0,6; C-Absorber) festgestellt werden. Diese Ergebnisse konnten in einem weiteren Testraum bestätigt werden. Zudem stellten sich hierin mit der perforierten C-Absorber Decke teilweise signifikant niedrigere Nachhallzeiten als mit der homogenen A-Absorber Decke ein. Eine durch das Fraunhofer Institut Stuttgart durchgeführte FEM-Simulation beider Deckensysteme zeigt bei streifendem Schalleinfall höhere Absorptionseigenschaften bei einer periodisch gelochten als bei einer homogenen Struktur. Das ist ein Hinweis darauf, dass bei begrenzt diffusem Schallfeld mit höherem Anteil an streifendem Schalleinfall eine perforierte Oberfläche Schall effektiver absorbiert, als im ideal diffusen Schallfeld des Hallraums nach DIN EN ISO 354 gemessen.

Zhykhar, Albert

• Input-Output Linearization of a MEMS Loudspeaker Using a Hammerstein Model
  E. Belgradskaia, G. Fischer, A. Zhykhar and T. Fritsch
[Abstract]

In this article, the use of a Hammerstein model to predict the linear and nonlinear behavior of a MEMS loudspeaker is discussed. The MEMS loudspeaker under investigation is based on an electrostatic drive system. Apart from that, the underlying physical structure is very complex. That is why a purely data driven black box approach was chosen to model its behavior. The resulting model is parameterized in a way, that it takes into account at least the weak second order nonlinearities resulting from the electrostatic principle. The goal of modeling the linear and nonlinear behavior of the loudspeaker is to perform input-output linearization in a feedforward controller. By reducing the harmonic and intermodulation distortions high sound quality at high sound pressure levels is guaranteed. The principle of the MEMS loudspeaker as well as the modeling procedure and the tasks for linearization are described. Based on simulated and measured total harmonic and intermodulation distortion the feedforward controller is evaluated.

Zhykhar, Albert

• Sound Propagation in Microchannels
  J. Küller, A. Zhykhar and D. Beer
[Abstract]

Ein wesentliches Bestreben der Hersteller von Kopfhörern, Hearables, Hörgeräten und Mobiltelefonen besteht in der Ausstattung der Geräte mit noch besseren Klangeigenschaften und einer größeren Funktionsauswahl. Gleichzeitig sollen die Handhabbarkeit bzw. der Tragekomfort und die Akkulaufzeit verbessert werden. Die elektroakustische Herausforderung besteht somit darin, trotz immer weniger Bauraum für die Schallwandler, Schallwandlersysteme einen großen Klang und eine hohe Effizienz zu erzielen. Die MEMS-Technologie (Micro-Electro-Mechanical-Systems) bietet viel Potential, um Schallwandler hochpräzise bis in den Submikrometerbereich zu fertigen. Gleichzeitig können der Schallwandler und die zugehörige Ansteuerelektronik in einem Gehäuse, etwa als Lautsprecher-Chip bzw. -Modul, intergiert werden. Im Vergleich zu bisherigen Absätzen ist eine deutlich höhere Miniaturisierung des Schallwandlersystems möglich. Wie sieht es aber mit der Schallausbreitung in derart winzigen Strukturen aus? Welche Effekte müssen ggf. beim Systementwurf berücksichtigt werden?

Zimmermann, Liesa

• Experimentelle Untersuchung von Bettungen zur Nachbildung eines unendlichen Biegebalkens
  L. Zimmermann, K. Stampka and E. Sarradj
[Abstract]

Um analytische Modelle von unendlichen Strukturen, beispielsweise Schienen, verifizieren zu können, ist es notwendig im Experiment auch das Verhalten der unendlichen Struktur nachzubilden. Daher muss die Bettung einer endlichen Struktur derart gestaltet werden, dass Körperschallwellen nicht vom Rand reflektiert werden um somit der Annahme des unendlichen Festkörpers zu entsprechen. Es werden verschiedene Möglichkeiten der Lagerung von endlichen Balken vorgestellt, die die Reflexion von Biegewellen an den Balkenenden verhindern sollen. Gegenübergestellt werden die Einflüsse von Änderungen der Querschnitte, Lagerung in Sand sowie die Ummantelung mit dämpfenden Stoffen. Die Ergebnisse der unterschiedlichen Bettungen werden untereinander und mit dem theoretischen Verhalten eines unendlichen Balkens verglichen. Dabei zeigt sich, dass eine Lagerung in Sand sehr gut geeignet ist. Aber auch Kombinationen von dämpfenden Materialien und Querschnittsänderungen können ein gutes Ergebnis erzielen. Außerdem werden die praktischen Aspekte der verschiedenen Lagerungen beschrieben.

Zimpfer, Véronique

• Automatic Approximation of Head-Related Transfer Functions Using Parametric IIR Filters
  P. Nowak, V. Zimpfer and U. Zölzer
[Abstract]

Head-related transfer functions (HRTFs) are used in many applications for 3D spatial audio through headphones. Often, the HRTFs are stored as FIR filters. However, IIR filters give the opportunity to approximate the magnitude of these FIR filters with less coefficients. By using a cascade of parametric IIR filters such as shelving and peak filters, the amount of stored data can be reduced to three parameters (center frequency, gain and quality factor) per filter stage. In a first step, the low and high frequency shelving filters are adjusted. Secondly, peak filters are added consecutively until the error is inside the given tolerance. After including a new peak filter, the cascade of IIR filters is post-optimized in order to yield the best approximation for the current number of peak filters. In this work, the minimum number of peak filters needed to approximate HRTFs with a given error tolerance is evaluated for different directions.

Zölzer, Udo

• Automatic Approximation of Head-Related Transfer Functions Using Parametric IIR Filters
  P. Nowak, V. Zimpfer and U. Zölzer
[Abstract]

Head-related transfer functions (HRTFs) are used in many applications for 3D spatial audio through headphones. Often, the HRTFs are stored as FIR filters. However, IIR filters give the opportunity to approximate the magnitude of these FIR filters with less coefficients. By using a cascade of parametric IIR filters such as shelving and peak filters, the amount of stored data can be reduced to three parameters (center frequency, gain and quality factor) per filter stage. In a first step, the low and high frequency shelving filters are adjusted. Secondly, peak filters are added consecutively until the error is inside the given tolerance. After including a new peak filter, the cascade of IIR filters is post-optimized in order to yield the best approximation for the current number of peak filters. In this work, the minimum number of peak filters needed to approximate HRTFs with a given error tolerance is evaluated for different directions.

Zotter, Franz

• Triplet-based variable-perspective (6DoF) audio rendering from simultaneous surround recordings taken at multiple perspectives
  C. Schörkhuber, R. Höldrich and F. Zotter
[Abstract]

Recently, Six-Degrees-of-Freedom (6DoF) audio recording and rendering approaches have been recently proposed to enable a variable-perspective playback for a virtual listener. We assume that a distributed sound scene is simultaneously recorded by various main microphone arrays positioned at multiple perspectives. Variable-perspective rendering enables the virtual subject to freely move within and listen to the (virtual) sound scene. To avoid annoying artifacts that signal and position excraction of a complex recorded scene can entail, this contribution presents a simple, nearly signal-independent strategy. We assumes the presence of a single source and a diffuse sound field seen by any local triplet of recording perspectives. Our contribution reveals that weighted aerial coordinates provide a linear combination rule to mix neighboring recording perspectives in a way that provide consistent audio rendering for the virtual listener in terms of the sound power and intensity measures E and rE.

• Signal-independent approach to variable-perspective (6DoF) audio rendering from simultaneous surround recordings taken at multiple perspectives
  F. Zotter, M. Frank, C. Schörkhuber and R. Höldrich
[Abstract]

Six-Degrees-of-Freedom audio recording and rendering approaches have been recently proposed to enable a variable- perspective playback for a virtual listener. We assume that a distributed sound scene is simultaneously recorded by various main microphone arrays positioned at multiple perspectives. Variable-perspective rendering enables the virtual subject to freely move within the sound scene. To avoid annoying artifacts that signal and position excraction of a complex recorded scene can entail, this contribution presents a simple and signal-independent strategy. For each recording perspective, playback is accomplished by several loudspeaker objects of a virtual surround setup whose center is collocated with the physical recording perspective. Each of the loudspeaker signals is rendered by directional placement relative to the listener and by weighting with 1/r of the relative distance. To avoid poor imaging, additional gains are applied on every virtual loudspeaker signal to suppress its signal whenever the virtual listener either gets too close, or stands far behind the virtual loudspeaker. To avoid boundary effects, consistent additional surround perspectives are simulated by the image source method, with regard to virtual room walls.

Zschocke, Dominik

• Akustische Diagnose an Straßenbahnen
  M. Wolf, P. Holstein, J. Köllner, H.-J. Münch, D. Zschocke, A. Günther and M. Rudolph
[Abstract]

Straßenbahnen gehören zu den wichtigsten Verkehrsmitteln im öffentlichen Nahverkehr. Die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit der Technik ist für einen effektiven Betrieb der Fahrzeugflotten von großer Bedeutung. Im Projekt SmartTram wurden wichtige Fragestellungen zur technischen Diagnose und darauf beruhende Aussagen zu Prognose von Instandhaltungsmaßnahmen bearbeitet. Sowohl Luftschall- als auch Körperschallmessungen (Hörschall- und Ultraschallbereich) wurden genutzt, um (instandhaltungsbezogen) auffällige Fahrzeuge zu erkennen und die technischen Ursachen dafür zu hinterfragen. Dabei zeigte sich, dass technischer Zustand und Lärmerzeugung direkt (wenn auch nicht immer in einfacher Weise) einander bedingen. Typische Beispiele sind die Entstehung von Polygonen an den Rädern und deren Auswirkung und die Bewertung lauter Drehgestelle. Dafür wurden verschiedene messtechnische und sensorische Zugänge entwickelt.