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Abawi, Yama

• Evaluation of the Delany-Bazley-Miki model for the calculation of the sound absorption coefficient of aerogel granules
  Y. Abawi, F. Langfeldt und W. Gleine
[Abstract]

The Delany-Bazley model is a widely used calculation method for the prediction of the sound absorption coefficient of porous materials. It is an empirical model, which provides reasonable values for the characteristic impedance and the wave number for fibrous absorbent materials having a porosity near unity. The biggest strength of the Delany-Bazley model is, that it requires only one material parameter, the flow resistivity, which can be easily measured. Even though this model finds widespread application, however, since the estimation of the characteristic impedance and the wave number is based on quite simple power-law relations, it may not be expected that the model is valid for all the porous materials. Hence for other than fibrous materials an adjustment of the power-law relations might be necessary. In this paper an evaluation of the Delany-Bazley-Miki model, which furthermore satisfies the impedance function positive real part property, for the prediction of the sound absorption coefficient of aerogel granules is discussed. The core question is, if and how the power-law relations, suggested by Delany and Bazley, should be adjusted to provide a good approximation of the characteristic impedance and the wave number with impedance tube measured data for aerogel granules of different particle sizes.

Abbasi, Reyhaneh

• A Quantitative Comparison of Traffic Noise During, Before and Long Before the Pandemic Using A-Posteriori Heuristic Calibration
  R. Abbasi, P. Balazs, J. Spitzbart, B. Graf und N. Wallaszkovits
[Abstract]

One of the prominent effects of lockdown periods is the restrictions on human movement and activity and likely reduced noise levels. The aim of this study is to quantify the possible changes in noise in Vienna (Austria) in two lockdown periods (in March and December 2020) compared to normal conditions (recorded in 1980, 1981, 1983, 2011, and 2012) at two traffic stations (Freyung and Schottentor) and a walking area (Graben). In order to calibrate the data collected by three different microphones, an a-posteriori heuristic calibration was used. The results show that the noise level in lockdown II is lower than all periods at all stations (except in one traffic station in 1980). At both traffic stations, the noise level in 2011 is almost equal to and higher than that of lockdown I and the early 80’s noise level, respectively.

• Pitfalls of Using Feature-Based Classification for Mouse Ultrasonic Vocalizations
  R. Abbasi, P. Balazs, D.J. Penn und S.M. Zala
[Abstract]

House mice communicate through ultrasonic vocalizations (USVs), which are above the range of human hearing (>20 kHz), and have been classified into >10 syllable types. Feature-based classifiers are mainly used to study USVs, and yet these have been shown to be outperformed by image-based models in studies of other types of acoustic signals. In this study, we focused on the pitfalls of feature-based classification of USVs comparing them with a state-of-the-art image-based classification method (CNNs). Results show that the limitation of feature-based methods can be attributed to two main reasons: 1) features are defined by the frequency track (FT) of USVs, and as a result, any error in determining the FT has a profound impact on the extracted features and thus the performance of the classifier. 2) The features are based on human-determined thresholds which may not be met in case of any trivial variations in calculated FTs. We will show the exact results of the numerical experiments.

Abbasion, Saeed

• Raumakustische Untersuchung der Mensa der Hochschule Luzern - Technik & Architektur: Ein Fallbeispiel
  A. Taghipour, A. Odermatt, S. Abbasion, P. Walczak und T. Graf
[Abstract]

Wegen Beschwerden seitens der Studierenden und der Mitarbeitenden der Hochschule Luzern - Technik & Architektur bezüglich der Lautstärke / Lärmkulisse in der Mensa wurde deren raumakustische Qualität durch akustische Messungen und Simulationen untersucht. Nach einer qualitativen Analyse der Situation (inkl. Vergleich mit der Literatur) wurden folgende Messungen an mehreren Orten im Raum durchgeführt: Hintergrundgeräuschpegel, Noise-Kurven-Vergleichswerte, Nachhallzeit und Schallausbreitung (Schalldruckpegel-Abnahme) im leeren Raum, sowie Schalldruckpegel-Messungen bei typischer Besetzung vor und während der Corona-Pandemie (d.h. im reduzierten Betrieb). Der Median- Schalldruckpegel der Hintergrundgeräusche lag bei 45.1 dBA, Median Noise-Rating-Kurve bei RNC-40 bzw. NR-40, d.h. verträglich. Der typische Schalldruckpegel (LAeq) betrug 72.6 dBA vor und 66.4 dBA während der Corona-Pandemie (Median-Werte), was darauf schliessen lässt, dass der Essbereich für eine niedrigere Gästeanzahl geeigneter wäre als für die Normalbesetzung. Die Nachhallzeit betrug 0.82 Sekunden, was für multiple Sprachkommunikationen in einem engen Raum nicht ganz geeignet ist. Die Messergebnisse zur Schallausbreitung zeigen ein Potential, durch Intervention mit z.B. zusätzlichen Hochfrequenz-Absorbern die Raumakustik zu verbessern. Parallel zu den Messungen wurde der Raum in der Software-Umgebung COMSOL Multiphysics raumakustisch simuliert. Der Einfluss zusätzlicher absorbierender Materialien an der Decke und den Wänden auf die Qualität der Sprachkommunikation wurde anhand mehrerer simulierten Szenarien untersucht.

Abi Raad, Elie

• Transfer function analysis of welding stage models in Ultrasonic Metal Welding
  E. Abi Raad, T. Joyeux-Alcindor und M. Vorländer
[Abstract]

Ultrasonic Metal Welding (USMW) is a welding process in which two thin metal ”workpieces” are welded together. The concept is simple: the workpieces - in our case, sheets of copper- are placed on the anvil, and compressed against each other by the sonotrode. The sonotrode then vibrates horizontally at 20 kHz, leading to friction at the interfaces between the workpieces, anvil and sonotrode. Under the effect of heat and compression, a bond forms between the workpieces. However, the bond strength fluctuates between otherwise similar welds, and these fluctuations are still not understood. In an effort to control these fluctuations, the literature has analysed USMW and described it as happening in stages. The exact stages, and the mechanical models they suggest, differ from one source to another.

In this project, the mechanical models suggested in the literature are investigated experimentally: the vibrations of the sonotrode and anvil are measured along the direction of welding. The measurement data is divided into welding stages, and different transfer functions were fitted to the data. The results are then analysed to track the development of the weld, and compared to the literature models.

Adam, Christoph

• Experimentelle und numerische vibroakustische Untersuchung der Trittschallübertragung durch eine Brettsperrholzdecke in einem Schulgebäude
  T. Furtmüller, M. Billmaier, M. Kawrza und C. Adam
[Abstract]

In diesem Beitrag wird die Trittschallübertragung über eine Geschoßdecke eines Schulgebäudes untersucht. Im Obergeschoß befindet sich ein Turnsaal, im Untergeschoß Klassenzimmer. Die konstruktive Ausbildung der Decke ist über eine Brettsperrholzdecke mit schwimmendem Estrich realisiert. Ziel ist es, die als störend empfundene Trittschallabstrahlung über die Geschoßdecke experimentell zu bestimmen und durch ein geeignetes numerisches Modell abzubilden, sodass darauf basierend Sanierungskonzepte untersucht werden können. Das Schwingungsverhalten der Geschoßdecke im Frequenzbereich bis 50 Hz wird durch eine experimentelle Modalanalyse untersucht, auf dessen Basis ein Finite Elemente (FE-) Modell der Decke erstellt wird. Das raumakustische Verhalten eines Klassenzimmers bis 200 Hz wird durch Schalldruckmessungen experimentell untersucht und ebenso ein (akustisches) FE-Modell erstellt. In weiterer Folge wird der experimentell durchgeführte Trittschallversuch mittels Normhammerwerk numerisch abgebildet, wobei verschiedene Berechnungsvarianten untersucht werden: Erstens wird die abgestrahlte Schallleistung aus dem Geschwindigkeitsfeld der Brettsperrholzdecke bestimmt, also ohne Berücksichtigung der Raumakustik im Empfangsraum. Zweitens wird ein voll gekoppeltes vibroakustisches Modell untersucht, das vom Berechnungsaufwand wesentlich größer ist, jedoch insbesondere bei sehr niedrigen Frequenzen auf deutlich andere Ergebnisse führt. Drittens werden die beiden Teilsysteme sequentiell berechnet, was sich hinsichtlich Berechnungsaufwand und Genauigkeit als guter Kompromiss erweist. Basierend auf dem an die Messdaten angepassten FE-Modell werden Sanierungskonzepte, beispielsweise eine zusätzliche Aufbetonschicht, untersucht.

Adams, Christian

• Schallexposition und -wirkung auf einer neonatologischen Intensivstation
  C. Adams, R. Stutz, E. Kaiser, M. Bous, S. Goedicke-Fritz, F. Hornberger und M. Zemlin
[Abstract]

Eine erhöhte Schallexposition von Neugeborenen, die auf neonatologischen Intensivstationen behandelt werden, wirkt sich akut auf Vitalfunktionen wie Herzschlag, Blutdruck oder Atmung aus und scheint das Risiko von Hörverlusten sowie von neurologischen Entwicklungsstörungen zu erhöhen. In diesem Beitrag werden die medizinischen Implikationen einer erhöhten Schallexposition diskutiert und das Potenzial einer akustikgerechten Gestaltung beschrieben. Anhand von akustischen Messungen an einem Inkubator auf einer neonatologischen Intensivstation wird die akustische Umgebung im Klinikalltag untersucht. Dazu werden mehrere typische Situationen im Klinikalltag simuliert und Akustikmessungen durchgeführt. Inkubatoren bieten einerseits geeignete Umgebungsbedingungen für Frühgeborene und ermöglichen therapeutische Eingriffe und Überwachung von Vitalfunktionen. Andererseits erzeugen die Systemkomponenten des Inkubators Geräusche z. B. Überwachungsalarme, Geräusche der Atemunterstützung oder Geräusche durch das Öffnen und Schließen von Klappen während der Behandlung. Basierend auf den Messergebnissen werden typische Geräusche analysiert und hinsichtlich ihrer Schallexposition im Inkubator bewertet. Dies legt die Grundlage für eine akustikgerechte Gestaltung von Inkubatoren sowie neonatologischen Intensivstationen.

• Analyse von Clipverbindungen zur Befestigung von Fahrzeugverkleidungen
  K. Bahrke-Rein, P. Groba-Güsken, C. Adams und T. Melz
[Abstract]

Die Anforderung an die Akustik im Innenraum eines Fahrzeugs steigt mit zunehmendem Komfortbedürfnis der Insassen. Ein Teil der Fahrzeugakustik beschäftigt sich mit dem Körperschall und Luftschall, der durch Anregung der Karosserie über die Innenverkleidung in den Fahrzeuginnenraum übertragen wird. Die Innenverkleidung wird teilweise mittels Clips an der Karosseriestruktur befestigt. Für diese Fälle besteht nur in diesen Kontaktpunkten eine direkte Verbindung zwischen Innenverkleidung und Karosseriestruktur. Die Clips aktueller Fahrzeugmodelle bestehen aus einem Kunststoff und sind mit einer elastischen Zwischenschicht ausgestattet, um die Ausbreitung des Körperschalls durch eine Entkopplung zwischen den beiden Verbindungsteilen zu verringern.

In diesem Beitrag wird ein vereinfachtes, durch Clips verbundenes Struktur-Verkleidung-Modell untersucht, um die Ausbreitung des Körperschalls durch den Clip in Form der Durchgangsdämmung und die Körperschallreduktion durch den Einfluss des Gummielements in Form der Einfügungsdämmung zu ermitteln. Das Struktur-Verkleidung-Modell besteht aus einer 3D-gedruckten Verkleidung mit entsprechenden Cliphalterungen, die mit einem Aluminium-Profil verbunden sind. In Unsicherheitsbetrachtungen werden Abweichungen durch Montage- und Fertigungstoleranzen analysiert sowie die je nach Vorspannung unterschiedlich starke Kompression des Gummielements berücksichtigt. Zusätzlich wird der Luftschall ermittelt, der nach Anregung der Aluminiumstruktur mit Hilfe eines Shakers von der Verkleidungsoberfläche abgestrahlt wird. Die gesamte Untersuchung erfolgt mit numerischer FE-Simulation und wird mit experimentellen Daten validiert.

• Increasing adjustability of acoustic system properties by activating fixed control levers
  M. Bronzova, L. Berk, C. Adams und F. Duddeck
[Abstract]

For several decades car acoustic optimization studies have been conducted on early design phases, directly including sound criteria as optimization objectives. As a result, any subsequent conceptual design changes lead to deviations from the determined acoustic behavior and consequently to a lack of predictive ability. Increasing the sensitivity of acoustic criteria with respect to a set of design parameters ensures leverages for acoustic adjustments on arbitrary design stages, solving the issue.

A new acoustic optimization method was developed based on pre-defined design components and their parameter properties to be activated. The sensitivities of the sound pressure sum level acoustic response concerning the pre-defined variables were used directly as optimization goals. Thus, maximizing the chosen sound criterion sensitivity regarding specific design parameters, one receives leverages for acoustic manipulations and adjustments.

A simplified fluid-structure coupled FE model was implemented to conduct the optimization studies. Once the sound pressure sum level sensitivities with respect to the selected parameters were maximized, the sound pressure level curve got flattened with changing the activated parameter values. The optimization was thus predominantly concentrated on major sound pressure level peaks. In contrast, varying parameters, whose influence was minimized, resulted in no significant effect on sound pressure level distribution.

• Messtechnische Ermittlung der Strukturintensität bei spritzgegossenen, faserverstärkten Kunststoffen
  D. Netzband, N. Kleinfeller, M. Fiolka, A. Nevoigt, A. Ujma, C. Adams und T. Melz
[Abstract]

Im Zuge der Produktentwicklung - beispielsweise bei Elektrofahrzeugen - kommt neben dem Leichtbauaspekt der Akustik im Interieur-Bereich eine immer bedeutendere Rolle zu. Zur Gewichtsreduktion werden die Komponenten im Innenraum in der Regel im Spritzgießprozess aus Thermoplasten hergestellt. Bei Bedarf können die Materialien mit Fasern oder Füllstoffen verstärkt werden. Durch die Verstärkung werden die Schwingungseigenschaften der Bauteile verändert und die Eigenfrequenzen werden in höhere Bereiche verschoben. Die Hörcharakteristik des menschlichen Ohres zeigt, dass die Hörschwelle bei zunehmender Frequenz sinkt und Geräusche somit eher wahrgenommen werden können. Um die Disziplinen Leichtbau und Akustik vereinen zu können, sollte das akustische Verhalten bereits in frühen Entwicklungsschritten des Produktes optimiert werden. Hierbei sollten idealerweise der geräuschverursachende Körperschall sowie seine Ausbreitungspfade im Bauteil optimiert werden. Eine Möglichkeit diese Pfade zu analysieren, ist die Ermittlung der Strukturintensität. In der Vergangenheit wurden die Pfade hauptsächlich simulativ und für isotrope Materialien analysiert. Erste Simulationsuntersuchungen für unidirektional verstärkte Laminate zeigten ein hohes Potential zur Körperschallbeeinflussung durch eine gezielt eingebrachte Anisotropie. In einem momentan laufenden Forschungsprojekt wurde eine Messmethode zur Bestimmung der Strukturintensität bei isotropen Materialien weiterentwickelt, sodass nun auch Bauteile mit einem anisotropen Materialverhalten getestet werden können. Im Rahmen des Vortrags wird die erarbeitete Methode vorgestellt und mit Simulationsergebnissen verglichen.

• Analyse der Strukturintensität in dünnwandigen Maschinenstrukturen mittels Bayes'scher Inferenz
  N. Kleinfeller, C.M. Gehb, M. Schaeffner, C. Adams und T. Melz
[Abstract]

Das Vektorfeld der Strukturintensität (STI) beschreibt den Energiefluss des Körperschalls und liefert ein erweitertes Verständnis zum Körperschalltransfer innerhalb einer schwingenden Maschinenstruktur. Für die vibroakustische Gestaltung von Maschinenstrukturen zeigt das Vektorfeld der STI aufgrund des hohen Informationsgehalts ein Potential für die Entwicklung von datenbasierten Auslegungskriterien. In diesem Zusammenhang wird das Vektorfeld der STI mit einem virtuellen Modell ermittelt und als Datengrundlage für die Ableitung von Auslegungskriterien herangezogen. Unsicherheit tritt auf, wenn die STI aufgrund fehlenden Wissens zu den Verteilungen von Modellparametern und der inhärenten Abweichungen des virtuellen Modells nicht oder nur eingeschränkt vorhergesagt werden kann. In diesem Fall sind Methoden zur Identifikation und Quantifizierung von Unsicherheit anzuwenden. Die statistische Modellkalibrierung mittels Bayesëscher Inferenz ist eine Möglichkeit, basierend auf vorhandenem Wissen, z. B. Messdaten, die Unsicherheit der Modellparameter und der vorhergesagten STI zu identifizieren und zu reduzieren. Im Rahmen dieses Beitrags wird die STI mit einem virtuellen Modell analysiert, welches über Bayes’sche Inferenz kalibriert wird. Zu diesem Zweck wird zunächst eine Likelihood-Funktion für den komplexen STI-Vektor entwickelt und für den eindimensionalen Energiefluss einer Balkenstruktur sowie für den zweidimensionalen Energiefluss einer Schalenstruktur verifiziert. Die Ergebnisse dieses Beitrags bilden eine Grundlage für die weitere Analyse der STI in Maschinenstrukturen mittels Bayesëscher Inferenz.

• Systemidentifikation von Diskreten Schwingungssystemen mit Beschleunigungssignalen
  Y. Ren, C. Adams und T. Melz
[Abstract]

Das Framework Spärliche Identifikation Nichtlinearer Dynamischer Systeme (SINDy) identifiziert die polynomische Bewegungsgleichung von dynamischen Systemen durch spärliche Regression. Bei der Identifikation von Schwingungssystemen durch SINDy werden die zeitlichen Signale von Beschleunigung, Geschwindigkeit und Verschiebung als Trainingsdaten verwendet. Allerdings wird in der Praxis häufig nur die Beschleunigung gemessen, um die Kosten und die Komplexität der Messung zu reduzieren. Dieser Beitrag bezieht sich auf die Anwendung des SINDy-Frameworks mit Beschleunigungssignalen und der kleinsten-Quadrat-post-LASSO-Methode (KQPL) zur Systemidentifikation der freischwingend oder periodisch angeregt diskreten Systeme. Zur Rekonstruktion der Verläufe der Geschwindigkeit und der Verschiebung werden die IFFT-Methode (Inverse Fast Fourier Transform), das explizite Einschrittverfahren und die Trapezregel anhand von numerisch erzeugten Messdaten verglichen. Nach dem Abwägen der Vor- und Nachteile der Methoden wird die Trapezregel für folgende Arbeiten ausgewählt. Darüber hinaus werden die rekonstruierten Signale mithilfe der Mittellinie der Hüllkurven korrigiert. Der Workflow mit SINDy-KQPL und Beschleunigungssignalen wird auf einen gemessenen Datensatz angewendet und im Vergleich mit den theoretischen Daten validiert.

• Messung von Klickgeräuschen an Cochlea-Implantaten
  C. Adams, U. Baumann, T. Stöver und T. Weißgerber
[Abstract]

Cochlea-Implantate (CI) werden eingesetzt, um Taubheit oder schweren bis hochgradigen Hörverlust zu behandeln. Das CI-System besteht aus dem eigentlichen Implantat sowie einer Sendespule, die außen am Kopf getragen wird und die mit Magneten gehalten wird. Der Magnet ist bei einigen CI-Modellen beweglich gelagert. Bei Magnetresonanztomographie (MRT)-Untersuchungen kann sich der Magnet drehen und am Magnetfeld des MRT-Geräts ausrichten. Dies verhindert schmerzhafte Nebenwirkungen oder eine Dislokation des Magneten während MRT-Untersuchungen. Das vorhandene Lagerspiel des CI-Magneten kann bei ruckartigen Bewegungen wie etwa Kopfschütteln zu Geräuschen führen, die als ”Klicken” beschrieben werden können. Diese Klickgeräusche können von Patienten mit einseitiger Taubheit im gesunden Gegenohr als Störgeräusch wahrgenommen werden. Dieser Beitrag beschreibt einen Versuchsaufbau zur Charakterisierung der Klickgeräusche von CI-Magneten. Es zeigt sich, dass das CI um mehrere Achsen wiederholgenau ”geschüttelt” werden muss, um die Klickgeräusche zu provozieren. Die Klickgeräusche können in Luftschallmessungen im Frequenzbereich oberhalb von 1,5 kHz identifiziert werden. Mithilfe von Beschleunigungssignalen kann die Bewegungstrajektorie des CI ermittelt werden. Anhand der Ergebnisse soll ein verbesserter Versuchsaufbau entwickelt werden, der neben der Anbringung des CI im menschlichen Schädel auch typische Bewegungsformen wie etwa Kopfschütteln realitätsnäher nachbilden kann. So sollen CI zukünftig auf Klickgeräusche untersucht und Maßnahmen zur Reduzierung von Klickgeräuschen abgeleitet werden.

• Benchmark-Messungen in den neuen Akustiklabors an der TU Darmstadt
  C. Adams und E. Schröder
[Abstract]

An der Technischen Universität Darmstadt wurde die ”Maschinenakustikhalle” neu errichtet, um vibroakustische Messungen in einer zeitgemäßen Laborumgebung durchführen zu können. Neben einer Laborfläche für strukturdynamische Untersuchungen wurden drei akustische Messräume eingerichtet: ein reflexionsarmer Raum, ein Hallraum und ein reflexionsarmer Halbraum. Der Hallraum besitzt Prüföffnungen zu den beiden anderen Messräumen für Schalltransmissionsmessungen. Außerdem können im reflexionsarmen Halbraum antriebstechnische Systeme, befeuerte Maschinen oder wasserführende Maschinen oder Anlagen akustisch untersucht werden. Dieser Beitrag ordnet zunächst die neu eingerichteten Messräume in ein übergeordnetes Schema von Labordesigns ein. Anschließend wird geschildert, wie die neuen Messräume aus Nutzersicht in Betrieb genommen werden. Hierzu werden Benchmark-Messungen durchgeführt. Zum einen wird ein mögliches Übersprechen zwischen den elektromagnetisch empfindlichen Signalleitungen der Sensorik und dem Niederspannungsnetzwerk untersucht. Aus baulichen Gründen waren Kompromisse bei der Leitungsführung erforderlich, deren praktische Auswirkungen in Form von Einkoppeln von unerwünschten Signalen in die Messleitungen ermittelt werden. Zum anderen sollen mehrere Benchmark-Messungen u. a. in Anlehnung an den ”Benchmark for Room Acoustical Simulation (BRAS)” durchgeführt werden, wobei akustische Phänomene wie Reflexion, Streuung oder Beugung einzeln untersucht werden können. Dies soll dazu beitragen, die akustischen Raumeigenschaften aus Nutzersicht besser zu verstehen und kennenzulernen. Somit soll der Beitrag einen Leitfaden bilden für Inbetriebnahme von neuen Akustiklabors aus Nutzersicht.

• Stand der Wissenschaft der Auralisation in der Maschinenakustik
  S. Benatti Camargo, C. Adams und T. Melz
[Abstract]

Obwohl die Methode der Auralisation in einigen Bereichen der Akustik schon seit geraumer Zeit eingesetzt wird, fehlt es an Daten über die verwendeten Auralisationswerkzeuge und an praktischen Anwendungsbeispielen im Maschinenbau. Jedoch ist die Entwicklung und der Einsatz neuer Konzepte und Technologien wie die Auralisation notwendig, um auf die zunehmenden Schwierigkeiten im Bereich der Maschinenakustik zu reagieren. Jeder Ton, jedes Geräusch, jede Musik oder generell jedes Schallsignal, das erzeugt, übertragen, abgestrahlt und wahrgenommen wird, kann durch eine Auralisierung genauer interpretiert und verglichen werden, anstatt nur über ”Pegel in Frequenzbändern” oder ”dB” zu diskutieren. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über den aktuellen Stand der Wissenschaft zu den Methoden in der Auralisation. Ziel des Beitrags ist es auch, die heute verfügbaren Methoden zu analysieren, und deren Anwendungspotential für praktische Problemstellungen im Maschinenbau zu bewerten. Die Vor- und Nachteile der verschiedenen Methoden werden gegenübergestellt, um zu skizzieren, welche ein geeignetes Verfahren zur Durchführung einer Auralisation in der Maschinenakustik sein könnte.

Afarideh, Hossein

• Bubble structures and Sonoluminescence in viscous liquids
  A. Aghel Maleki, S. Lesnik, H. Afarideh, G. Brenner und R. Mettin
[Abstract]

Intense ultrasonic fields in liquids lead to acoustic cavitation, i.e. nucleation and dynamics of bubbles. Under continued sonication, the bubbles can move and form structures. Objects submerged in the liquid are attacked by collapsing bubbles, a phenomenon leading to the well-known ultrasonic cleaning, but also to surface erosion. While many applications and scientific investigations of acoustic cavitation are concerned with pure water, tap water or sea water, the behavior of acoustic bubbles in different media is less well documented. Still, type of liquid and dissolved gases are important parameters, and acoustic cavitation in oils or acids cannot be simply extrapolated from the aqueous case. Here we systematically investigate changes of bubble structures and bubble dynamics in a bath reactor when viscosity is incrementally increased from the case of pure water by adding Glycerin or Ethylene Glycol. As well, the bubble activity with respect to sonoluminescence is examined for varying viscosity.

Aghel Maleki, Atiyeh

• Bubble structures and Sonoluminescence in viscous liquids
  A. Aghel Maleki, S. Lesnik, H. Afarideh, G. Brenner und R. Mettin
[Abstract]

Intense ultrasonic fields in liquids lead to acoustic cavitation, i.e. nucleation and dynamics of bubbles. Under continued sonication, the bubbles can move and form structures. Objects submerged in the liquid are attacked by collapsing bubbles, a phenomenon leading to the well-known ultrasonic cleaning, but also to surface erosion. While many applications and scientific investigations of acoustic cavitation are concerned with pure water, tap water or sea water, the behavior of acoustic bubbles in different media is less well documented. Still, type of liquid and dissolved gases are important parameters, and acoustic cavitation in oils or acids cannot be simply extrapolated from the aqueous case. Here we systematically investigate changes of bubble structures and bubble dynamics in a bath reactor when viscosity is incrementally increased from the case of pure water by adding Glycerin or Ethylene Glycol. As well, the bubble activity with respect to sonoluminescence is examined for varying viscosity.

Ahlefeldt, Thomas

• Validierung von Übertragungsmodellen für ortsfeste und rotierende Schallquellen in Strömungskanälen durch drucksensitive Farbe
  M. Behn, M. Hilfer, C. Klein, T. Ahlefeldt, L. Enghardt und U. Tapken
[Abstract]

Die Anwendung von drucksensitiver Farbe (Pressure Sensitive Paint, PSP) ermöglicht generell die Visualisierung von dynamischen Strömungsvorgängen. In dieser Arbeit soll sie zur Sichtbarmachung der von ortsfesten und rotierenden Schallquellen in einem Strömungskanal angeregten Moden eingesetzt werden. Analytische Quell- und Ausbreitungsmodelle kommen häufig bei der Untersuchung der Schallanregung von Turbomaschinen in Strömungskanälen zum Einsatz, als Beispiele seien die physikbasierte Vorhersageverfahren zur Lokalisierung von Schallquellen auf Rotor- und Statorschaufeln oder die aeroakustische Vorauslegung von Fanstufen genannt. Neben der vereinfachenden Annahme eines konstanten axialen Strömungsprofils werden dabei meist eine verlustfreie Schallausbreitung im Kanal und von der Kanalimpedanz unabhängige, ideale Punktschallquellen angenommen. Hier werden die Grenzen des analytischen Übertragungsmodells für ortsfeste und rotierende Quellen im Vergleich mit der Visualisierung durch PSP mittels Messungen an einem speziell entwickelten Versuchsstand untersucht, indem eine mit Lautsprechern besetzte Scheibe mittels einer Antriebswelle in Rotation versetzt werden kann. Der experimentelle Aufbau umfasst ein Mikrofonarray zur Durchführung von Radialmodenanalysen des akustischen Fernfeldes und der Einsatz von PSP ermöglicht die Visualisierung des Nahfeldes auf der Lautsprecherscheibe. Die Validierung der Übertragungsmodelle erfolgt jeweils durch Gegenüberstellung der modellierten und gemessenen Modenamplituden und Druckverteilung im Nahfeld. Im finalen Paper werden eine Auswahl der Ergebnisse vorgestellt und Möglichkeiten zur Verbesserung der analytischen Übertragungsmodelle diskutiert.

Ahmed, Mostafa

• Einsatz von Ultraschall für die Schmelzebehandlung in der Gießereiindustrie – Überblick und numerische Betrachtungen
  E. Riedel, M. Ahmed und P. Köhler
[Abstract]

Seit einigen Jahren wird der Einsatz von Ultraschall auch im Bereich der Gießereitechnologie in Form der Schmelzebehandlung untersucht. Die mit ihr dort einhergehenden Effekte der Kavitation und akustischen Strömung werden genutzt, um insbesondere Leichtmetallschmelzen wie Aluminium zu behandeln und damit die Gefüge- und mechanischen Eigenschaften der zu fertigenden Gussteile gezielt zu verbessern und diese damit belastbarer zu gestalten. Damit könnte die Ultraschallbehandlung aufgrund ihres rein physikalischen Wirkprinzips perspektivisch eine saubere Alternative zu den in der Gießereiindustrie bislang eingesetzten, meist chemischen Behandlungsmethoden darstellen. Eine der wesentlichen Herausforderungen bei der breiten Einführung der Ultraschalltechnologie in die Gießereien stellt die Möglichkeit der numerischen Simulation der Ultraschallbehandlung dar. Insbesondere deshalb, da die Möglichkeit der Prozesssimulation in der Gießereiindustrie in Hinblick auf eine optimale Prozessauslegung heute nahezu unverzichtbar ist. Die Möglichkeit der Vorhersage der Ultraschallbehandlung und ihrer Effekte ist eine wichtige Voraussetzung für das Verständnis, die Implementierung und die Skalierung dieser Technologie in der Gießereiindustrie. Neben der Vorstellung der Einsatzmöglichkeiten von Ultraschall in der Gießereiindustrie liegt das Hauptaugenmerk des Vortrages auf der Vorstellung eines ganzheitlichen numerischen Ansatzes zur Berechnung der Ultraschallbehandlung, der unter Verwendung der CFD-Simulation die Prognose von Schallwellenausbreitung, Kavitation und akustischer Strömung sowie die Möglichkeit der zwei- und (noch wichtiger) dreidimensionalen Ergebnisberechnung ermöglicht.

Ahnert, Maik

• Balanced MEMS loudspeaker: Coulomb forces vs. viscosity of air and squeeze film damping
  A. Melnikov, H.A.G. Schenk, M. Stolz, A. Mrosk, L. Ehrig, F. Wall, J.M. Monsalve Guaracao, M. Ahnert, S. Langa und B. Kaiser
[Abstract]

Miniaturized micro-electro-mechanical systems (MEMS) loudspeakers is a current developmental trend for in-ear audio applications. However, when a loudspeaker shrinks to a size of a microelectronic chip, the involved physics starts to differ from the macroscopic world. At one side, an electrostatic MEMS loudspeaker benefits from small electrode gaps leading to high driving forces. At the same time, the fluid dynamics of the air can cause strong damping forces inside the microscopic cavities of a µSpeaker chip. In our presentation, we discuss the influence of the fluid dynamics on the damping of a balanced nanoscopic electrostatic drive (NED) test loudspeaker design. We analyze simulation results and link them to experimental observations done with a high-speed camera. Understanding the various sources of fluid dynamic damping is of high importance for the design of high fidelity MEMS audio transducers.

Ahrens, Jens

• Das Äquator-Mikrofon-Array für binaurale Wiedergabe
  J. Ahrens, H. Helmholz, S. Amengual Garí und D.L. Alon
[Abstract]

Mikrofonanordnungen auf der Oberfläche eines kugelförmigen Streukörpers haben sich als besonders geeignet gezeigt, räumliche Audioszenen für binaurale Darbietung aufzunehmen. Wenn die Außenohrübertragungsfunktionen des/der Hörers/in bekannt sind, können die Signale berechnet werden, die an seinem/ihrem Ohr entstehen würden, wenn er/sie dem aufgenommenen Schallfeld ausgesetzt würde. Durch eine Rotation des Schallfeldes kann eine Nachführung der Kopforientierung bei der Wiedergabe umgesetzt werden. Um Ergebnisse zu erzielen, die perzeptiv mit einer Kunstkopfaufnahme vergleichbar sind, werden in der Größenordnung von 100 Mikrofone benötigt. Wir stellen eine Variante der Anordnung vor, bei der sich die Mikrofone lediglich entlang des Äquators des kugelförmigen Streukörpers befinden. Dies hat den Vorteil, dass die benötigte Zahl der Mikrofone bei gleicher räumlicher Auflösung auf ca. 17 Stück reduziert wird. Der Nachteil ist, dass nur horizontale Information dargestellt werden kann. Wir zeigen, dass diese Einschränkung den Raumeindruck leicht bzw. gar nicht beeinflusst, sofern sich die Primärschallquellen in der Horizontalebene befinden. Selbst für Schallquellen außerhalb der Horizontalebene ist die Beeinträchtigung tolerabel.

Ahsani, Sepide

• Locally Resonant Vibro-Acoustic Metamaterials: Applications at KU Leuven
  E. Deckers, C. Claeys, S. Ahsani, F. Alves Pires, R. Boukadia, M. Clasing Villanueva, V. Cool, F. De Bie, F. Qu, N. Rocha De Melo Filho, L. Sangiuliano, K. Steijvers, L. Van Belle, Z. Zhang, B. Pluymers und W. Desmet
[Abstract]

Vibro-acoustic metamaterials have recently emerged as potential candidates to target low-frequency noise and vibration issues. These material structures are engineered to have properties that are not common in nature. By adding small resonant structures on a sub-wavelength scale with respect to the waves in the host structure that are targeted, so-called stopbands can be obtained. These are frequency zones in which free wave propagation is hampered. These material systems allow for the combination of excellent noise and vibration attenuation in a targeted low frequency band and being lightweight. While most research focuses on the validation and verification for academic concepts, it is clear that steps still need to be taken to bring this concept to industrial applications. Within this overview some successful industrial use cases from KU Leuven are shown and discussed: a metamaterial shock tower, a thermoformed metamaterial panel and the application of locally resonant metamaterials to a compressor unit.

Alexa, Marc

• Curvature-adaptive mesh grading for numerical approximation of head-related transfer functions
  T. Palm, S. Koch, F. Brinkmann und M. Alexa
[Abstract]

Head-related transfer functions (HRTFs) describe the di-rection dependent free field sound propagation from apoint source to the listener’s ears and are an importanttool for audio in virtual and augmented reality. Traditionally, HRTFs are measured acoustically with the listener being positioned in the center of a spherical loudspeaker array. Alternatively, they can be approximated by numerical simulation, for example applying the boundary element method (BEM) to a piece-wise linear representation (a surface mesh) of the listener’s head. Numerical approximation may be more economical, particularly in combination with methods for the synthesis of head geometry. To decrease the computation time of the BEM, it has been suggested to gradually decrease the resolution of the mesh with increasing distance from the ear for which the HRTF is approximated. We improve this approach by also considering the curvature of the geometry. The resulting graded meshes lead to faster simulation with the same or better accuracy in the HRTF compared to previous work. Our software is available at https://cg-tub.github.io/hrtf_mesh_grading.

Alma, Ugur Alican

• Whole-Body Haptic Feedback in Cinema
  U.A. Alma und M.E. Altinsoy
[Abstract]

In the last two decades, many types of haptic feedback devices have been presented for various reasons such as for the hand, arm, chest, and whole body. However, many haptic devices have been investigated in terms of technical aspects instead of further applications. In this study, the effect of haptic feedback on the movie experience is evaluated. Hence, a short movie, where the main character exposes different physical contacts, was recorded. Electrovibration signals were prepared corresponding to these activities, and driven via upper body commercial haptic suit, TeslaSuit. 9 subjects watched the video with and without haptic feedback, and they evaluated the plausibility of both conditions using the magnitude estimation approach. According to the results, plausibility from a movie experience is augmented through upper body haptic feedback.

Almeida, André

• Redesigning the Helmholtz Resonator with Reeds and the Vocal Folds: Expanding Helmholtz's writings on aerophones
  A. Almeida und L. Fuks
[Abstract]

Helmholtz gathered a remarkably complete understanding of the physics of wind instruments without access to devices such as microphones, stroboscopes, or high-speed cameras. He pioneered the account of physiology in music production. His classic book ”On the Sensations” contains abundant comparisons among various instruments and the human voice, showing (1) The role of the reed (or ”tongue”) as a modulator of airflow (rather than a membrane ”pumping” air into the instrument) (2) That many sound sources share the same basic principles, such as harmonium reeds, mechanical reeds and lips (when playing a brass instrument) and vocal folds (3) Operating differences exist between reeds that impose their own vibration frequency and reeds that follow the frequency imposed by a coupled-resonator (4) and between reeds that close when blown into and those that open (5) The spectral richness of a sound is related to the more or less abrupt way the reed closes the air intake into the resonator. (6) the musical sounds should be split into an attack, a permanent, and a termination phase. The path to these discoveries is undoubtedly a pedagogical tool to understand the behavior of these instruments and the scientific process in real life.

Alon, David Lou

• Das Äquator-Mikrofon-Array für binaurale Wiedergabe
  J. Ahrens, H. Helmholz, S. Amengual Garí und D.L. Alon
[Abstract]

Mikrofonanordnungen auf der Oberfläche eines kugelförmigen Streukörpers haben sich als besonders geeignet gezeigt, räumliche Audioszenen für binaurale Darbietung aufzunehmen. Wenn die Außenohrübertragungsfunktionen des/der Hörers/in bekannt sind, können die Signale berechnet werden, die an seinem/ihrem Ohr entstehen würden, wenn er/sie dem aufgenommenen Schallfeld ausgesetzt würde. Durch eine Rotation des Schallfeldes kann eine Nachführung der Kopforientierung bei der Wiedergabe umgesetzt werden. Um Ergebnisse zu erzielen, die perzeptiv mit einer Kunstkopfaufnahme vergleichbar sind, werden in der Größenordnung von 100 Mikrofone benötigt. Wir stellen eine Variante der Anordnung vor, bei der sich die Mikrofone lediglich entlang des Äquators des kugelförmigen Streukörpers befinden. Dies hat den Vorteil, dass die benötigte Zahl der Mikrofone bei gleicher räumlicher Auflösung auf ca. 17 Stück reduziert wird. Der Nachteil ist, dass nur horizontale Information dargestellt werden kann. Wir zeigen, dass diese Einschränkung den Raumeindruck leicht bzw. gar nicht beeinflusst, sofern sich die Primärschallquellen in der Horizontalebene befinden. Selbst für Schallquellen außerhalb der Horizontalebene ist die Beeinträchtigung tolerabel.

Alsina, Rosa M

• Assessment of Dairy Cattle Welfare through Acoustic Analysis: preliminary results using a digital phonendoscope
  R.M. Alsina, P. Llonch, G.J. Ginovart-Panisello, R. Guevara, M. Freixes, M. Castro, L. Duboc und E. Mainau
[Abstract]

The efficiency of dairy cattle production is crucial in a context of population growth. Last decades, animal welfare has become a fundamental concern for consumers and for the dairy industry. In addition, evidence shows that improving the welfare of cows increases their production efficiency, the economic return of dairy farms and their environmental impact. The animal welfare assessment normally relies on temporary indicators. Tools available for this purpose are costly, time consuming, discontinued and sometimes invasive. Bioacoustics assessment of the internal organs of cows through a phonendoscope-like device is non-invasive and can continuously inform about the welfare status at an individual cow. This contribution shows the preliminary results of an acoustic analysis of the feasibility of listening to organ sounds in cows. Several acoustic measurements identified as respiration, cardiac impulses and peristaltic movements were tagged by an expert using a digital phonendoscope. In this work we describe the acoustic characterization of these signals. The cardiac impulses are present in most of the measurements, respiration and peristaltic movements are harder to identify and find in the recording campaign conducted. These preliminary results are encouraging, artificial intelligence might assist to the assessment of the cows welfare using a non-invasive and permanent system.

Altinsoy, M. Ercan

• Vergleich von Schall und Sitzschwingungen in verschiedenen Fahrzeugtypen hinsichtlich ihrer Wahrnehmung
  M.M. Maravich und M.E. Altinsoy
[Abstract]

Während einer Fahrt in einem Kraftfahrzeug sind wir alltäglichen Reizen wie Schall und Ganzkörper-Schwingungen nicht nur einzeln, sondern gleichzeitig ausgesetzt. Die Ausprägung der Signaleigenschaften der beteiligten vibroakustischen Reize ist entscheidend für unsere Wahrnehmung und den Gesamteindruck hinsichtlich gewünschter und nicht gewünschter Eigenschaften wie Komfort oder Lästigkeit. Daher ist es wichtig existierende Signale zu messen, zu analysieren und einzuordnen. Damit bilden Signalanalysen die Grundlage für weiterführende Untersuchungen wie Wahrnehmungsexperimente, welche der Verknüpfung dieser Signaleigenschaften und der Wahrnehmung dienen. In diesem Beitrag werden simultan aufgezeichnete akustische Signale als auch Sitzschwingungen aus Sicht des Fahrers verschiedener Fahrzeugtypen analysiert und charakterisiert. Ziel ist es akustische als auch vibratorische Signale gegenüberzustellen und Korrelationen sichtbar zu machen.

• Groovuator - A Haptic Feedback System to improve Musical Interaction between a Drummer and a Bass Guitar Player
  K. Dehmelt, P. Alvarez Romeo und M.E. Altinsoy
[Abstract]

When playing a musical performance, the interaction between a bass guitar player and a drummer may be disturbed due to a lack of acoustic feedback from the other musician, e.g. large reverb and additional disturbing noises, resulting in undesirable effects such as playing asynchronously, and therefore a decrease in quality of the overall music experience for the listener. In this paper a supporting system, the Groovuator, is presented. This tool is capable of providing the musician with vibrotactile feedback, generated from the partner instrument ës output, in order to deliver additional information and therefore improve stability in timing and synchronization. In the first part of this paper, different actuator types are compared regarding their suitability within a musical context, including a perceptual experiment. In the second part the system’s influence on musical disturbing situations is analysed.

• Effects of frequency on annoyance caused by motorcycle noise
  O. Ghatreh Samani und M.E. Altinsoy
[Abstract]

Motorcycles are one of the main sources of traffic noise emission. Considering that emitted noise from motorcycles are extremely annoying, it is essential to study influencing parameters which might cause annoyance. Various motorcycles generate noise in different frequency ranges. Although emitted noise with higher frequency can be more annoying, the lower frequency noise can be heard farther away from the noise source. This study aims to investigate the relationship between the frequency content of the motorcycle noise and caused annoyance. For this purpose, noise measurements for various types of motorcycles are carried out. The measurements are then used for conducting a perceptual experiment to realize the caused annoyance by each stimulus. Eventually the results of the perceptual experiment are utilized to determine the effect of the frequency range on participant’s annoyance. Moreover, the psychoacoustic parameters related to each stimulus are analyzed and a conclusion is drawn to show which parameters in motorcycle noise exacerbate the annoyance.

• Preliminary study of the influence of skin stretching in force perception
  P. Alvarez Romeo und M.E. Altinsoy
[Abstract]

Haptic feedback has been applied in various forms, from direct feedback in kinaesthetic or tactile modalities, where the goal is to recreate and apply forces realistically, to haptic illusions, that instead focus on influencing human touch perception in such a way that non-existing forces are sensed. One type of tactile feedback modality is skin stretching, having being applied in the literature for spatial guidance and orientation purposes. However, its influence on force perception, both on its own and as part of a multisensory experience with audio feedback, remains unaddressed. In this paper, a preliminary study in that regard is presented. First, the design of a wearable haptic prototype alongside its operation will be explained, proceeding then with the experiment details and the analysis of its results.

• Vibrotaktile Wahrnehmungsschwelle für Vibrationen im Kinnbereich im Kontext von Violinen
  F. Beyer und M.E. Altinsoy
[Abstract]

Neben dem Klang sind wahrnehmbare Vibrationen essentiell für die Qualitätsbeurteilung von Violinen. Bisher ist jedoch wenig darüber bekannt, wie sich bestimmte Eigenschaften des physikalisch messbaren Vibrationssignals auf bestimmte Wahrnehmungskategorien auswirken. Grundsätzlich können dabei nur Vibrationen mit Amplituden oberhalb der Fühlschwellen vom Menschen wahrgenommen werden, weshalb die Kenntnis dieser Schwellen von großer Bedeutung ist. Wahrnehmungsschwellen für Vibrationen wurden für verschiedene Körperteile und bestimmt Signalformen bereits grundlegend untersucht. Im anwendungsorientierten Kontext von Violinen sind die Erkenntnisse jedoch begrenzt und beschränken sich auf die Wahrnehmung von Vibrationen in der Hand. Die hier vorliegende Pilotstudie weitet diese kontextbezogenen Untersuchungen auf die Wahrnehmungsschwelle von Vibrationen am Kinn aus und setzt die ermittelte Fühlschwelle in Relation zu den tatsächlich am Kinnhalter einer Violine zu erwartenden Vibrationsamplituden.

• Quantifizierung erwarteter taktiler Eigenschaften ohne Vibrationsdarbietung für taktiles Design
  R. Rosenkranz und M.E. Altinsoy
[Abstract]

Beim taktilen Design von Produkten oder Inhalten für virtuelle Umgebungen wäre es wünschenswert, die erwarteten sensorisch-taktilen Soll-Schwingungseigenschaften zu quantifizieren, um sie in spektrale und temporale Schwingungsparameter zu übersetzen. Dies würde die Abhängigkeit von Prototypen des zukünftigen Produktes reduzieren und somit einen zeit- und kosteneffizienteren Entwicklungsprozess ermöglichen. Hierfür gibt es jedoch drei Voraussetzungen. Erstens benötigt der Designer eine taktile Sprache, um mit den potenziellen zukünftigen Nutzern über alle relevanten sensorischen Wahrnehmungseigenschaften einer dargebotenen Schwingung zu kommunizieren. Zweitens sollte ein Modell diese Wahrnehmungseigenschaften in physikalische Vibrationsparameter übersetzen. Drittens ist es erforderlich, über die erwarteten Wahrnehmungseigenschaften in Abwesenheit einer dargebotenen Vibration zu kommunizieren. Um die letzte Anforderung zu untersuchen, wurde eine Studie durchgeführt. Sechs sensorisch-taktile Wahrnehmungsmerkmale, die den Wahrnehmungsraum von Vibrationen hinreichend repräsentieren, wurden für eine Menge von auditiv-visuell-taktilen Szenarien mit Ganzkörperschwingungen bewertet. Von jedem Szenario wurden zwei Varianten präsentiert, die sich in den dargebotenen Modalitäten unterschieden: auditiv-visuell-taktile Präsentation und verbale Beschreibung ohne Darbietung von Vibrationen. Die Ergebnisse zeigen, dass die erwarteten und hervorgerufenen Wahrnehmungsmerkmalsbewertungen der beiden Präsentationsmodi nur sehr geringe Unterschiede aufweisen. Dies deutet darauf hin, dass es tatsächlich möglich ist, Wahrnehmungsmerkmale in Abwesenheit von Vibration sinnvoll zu bewerten und damit Nutzererwartungen an Vibrationen zu quantifizieren.

• Whole-Body Haptic Feedback in Cinema
  U.A. Alma und M.E. Altinsoy
[Abstract]

In the last two decades, many types of haptic feedback devices have been presented for various reasons such as for the hand, arm, chest, and whole body. However, many haptic devices have been investigated in terms of technical aspects instead of further applications. In this study, the effect of haptic feedback on the movie experience is evaluated. Hence, a short movie, where the main character exposes different physical contacts, was recorded. Electrovibration signals were prepared corresponding to these activities, and driven via upper body commercial haptic suit, TeslaSuit. 9 subjects watched the video with and without haptic feedback, and they evaluated the plausibility of both conditions using the magnitude estimation approach. According to the results, plausibility from a movie experience is augmented through upper body haptic feedback.

• Kinderleicht greifen – angepasste haptische Eingabe für Kinder und Jugendliche
  A. Schwendicke, H. Winger, F. Wieczorek, L. Lüneburg, T. Bobbe und M.E. Altinsoy
[Abstract]

Die aktuelle Weiterentwicklung des bestehenden Internets sowie der technischen Möglichkeiten dieses zu Nutzen und zu Erleben ebnen den Weg in Richtung eines Taktilen Internet. Der Tastsinn wird zunehmend in die Mensch-Computer-Schnittstelle integriert. Mit Hilfe eines Handschuhs mit direkt eingestrickten Sensoren kann z.B. ein Roboterarm gesteuert und so - auch über große Distanzen hinweg - mit dem Roboter interagiert und kooperiert werden. Da derartige, intuitive Mensch-Maschine-Schnittstellen von unterschiedlichsten Nutzergruppen eingesetzt werden sollen, muss ein breites Spektrum der Ausprägung physiologischer Merkmale abgedeckt werden können. Soll diese Technologie für verschiedene Altersgruppen nutzbar gemacht werden, ist ein abgestuftes Größensystem notwendig, um die optimale Passform der Handschuhe und damit eine gute Gestenerkennung zu gewährleisten. Vergleichsmessungen der unterschiedlichen Größen stellen sicher, dass auch mit kleinen Handschuhe mit integrierten Sensoren die Gesten zuverlässig erkannt werden. So kann auch bei kleinen Handgrößen auf externe Sensoren verzichtet werden. Ein spielerisches Beispiel für den Einsatz unterschiedlicher Handschuhgrößen ist beispielsweise das interaktive ”Schere, Stein, Papier” Exponat, das von einem interdisziplinären Team des Exzellenzcluster CeTI entwickelt wurde. Es soll Kinder und Jugendliche für diesen Bereich der Forschung begeistern, indem diese direkt mit einem Sensorhandschuh einen Roboterarm steuern und mit ihm spielen können, insbesondere hier sind große Unterschiede der Hände zu berücksichtigen.

• Advantages and Challenges of Online Listening Tests for Sound Quality Studies
  S. Atamer, M.E. Altinsoy und Y. Zhang
[Abstract]

Ever since the outbreak of Covid-19 pandemic and its wide-ranging impact on the scientific community, conducting listening experiments in the closed rooms are becoming more problematic. At this point, importance of online perceptual experiments are growing. In this study, former ëoffline’ sound quality experiments conducted within the Chair of Acoustic and Haptics are repeated online to investigate the reliability and reproducibility of online auditory experiments. Both results are going to be compared in each other for different testing methods and different psychoacoustical investigations. Available online auditory experimenting methods and further challenges in terms of equalization problems, data handling and subject recruiting are also discussed.

Alvarez Romeo, Pablo

• Groovuator - A Haptic Feedback System to improve Musical Interaction between a Drummer and a Bass Guitar Player
  K. Dehmelt, P. Alvarez Romeo und M.E. Altinsoy
[Abstract]

When playing a musical performance, the interaction between a bass guitar player and a drummer may be disturbed due to a lack of acoustic feedback from the other musician, e.g. large reverb and additional disturbing noises, resulting in undesirable effects such as playing asynchronously, and therefore a decrease in quality of the overall music experience for the listener. In this paper a supporting system, the Groovuator, is presented. This tool is capable of providing the musician with vibrotactile feedback, generated from the partner instrument ës output, in order to deliver additional information and therefore improve stability in timing and synchronization. In the first part of this paper, different actuator types are compared regarding their suitability within a musical context, including a perceptual experiment. In the second part the system’s influence on musical disturbing situations is analysed.

• Preliminary study of the influence of skin stretching in force perception
  P. Alvarez Romeo und M.E. Altinsoy
[Abstract]

Haptic feedback has been applied in various forms, from direct feedback in kinaesthetic or tactile modalities, where the goal is to recreate and apply forces realistically, to haptic illusions, that instead focus on influencing human touch perception in such a way that non-existing forces are sensed. One type of tactile feedback modality is skin stretching, having being applied in the literature for spatial guidance and orientation purposes. However, its influence on force perception, both on its own and as part of a multisensory experience with audio feedback, remains unaddressed. In this paper, a preliminary study in that regard is presented. First, the design of a wearable haptic prototype alongside its operation will be explained, proceeding then with the experiment details and the analysis of its results.

Alves Pires, Felipe

• Locally Resonant Vibro-Acoustic Metamaterials: Applications at KU Leuven
  E. Deckers, C. Claeys, S. Ahsani, F. Alves Pires, R. Boukadia, M. Clasing Villanueva, V. Cool, F. De Bie, F. Qu, N. Rocha De Melo Filho, L. Sangiuliano, K. Steijvers, L. Van Belle, Z. Zhang, B. Pluymers und W. Desmet
[Abstract]

Vibro-acoustic metamaterials have recently emerged as potential candidates to target low-frequency noise and vibration issues. These material structures are engineered to have properties that are not common in nature. By adding small resonant structures on a sub-wavelength scale with respect to the waves in the host structure that are targeted, so-called stopbands can be obtained. These are frequency zones in which free wave propagation is hampered. These material systems allow for the combination of excellent noise and vibration attenuation in a targeted low frequency band and being lightweight. While most research focuses on the validation and verification for academic concepts, it is clear that steps still need to be taken to bring this concept to industrial applications. Within this overview some successful industrial use cases from KU Leuven are shown and discussed: a metamaterial shock tower, a thermoformed metamaterial panel and the application of locally resonant metamaterials to a compressor unit.

Ambros, Sarah

• Sind crossmodal correspondences kulturell erlernt? Zuordnungen von Farben und Tönen in Madagaskar
  S. Ambros, J. Jewanski, C. Reuter und A. Schmidhofer
[Abstract]

Zuordnungen von hohen-tiefen Tonhöhen und hellen-dunklen Farben sind als crossmodal correspondences in der menschlichen Wahrnehmung verankert (Spence 2011, 2019). Klangfarben spielen bei westlichen Farbe-Klangfarbe-Zuordnungen nur eine untergeordnete Rolle. Um zu klären, ob Farbe-Klangfarbe Wahrnehmungen kulturell erlernt oder angeboren sind, wurde aufbauend auf einer Studie mit westeuropäischen Hörer*innen (Siddiq et al. 2021) eine Replikationsstudie mit afrikanischen Teilnehmer*innen in Madagaskar durchgeführt. Hierbei wurden von 63 Versuchspersonen 60 Klänge westlicher Orchesterinstrumente in verschiedenen Tonhöhen den 38 Farben des Berkeley Color Projects (Palmer et al. 2013) zugeordnet.

Im Gegensatz zur Studie mit westeuropäischen Hörer*innen zeigten sich hier deutliche Farbzuordnungen zu einzelnen Instrumentalklangfarben, während ein Einfluss verschiedener Tonhöhen auf die Farbzuordnung nicht erkennbar war. Darüber hinaus wurden Unterschiede bei den Klangfarbe-Farbzuordnungen zwischen Kindern und Erwachsenen festgestellt. Eine mögliche Erklärung für dieses Ergebnis könnte sein, dass die Zuordnung von hohen-tiefen Tonhöhen zu hellen-dunklen Farben eine westlich ankulturierte crossmodale correspondence darstellt und dass in nichtwestlichen Kulturen auch Gegensatzpaare wie leicht- schwer, jung-alt oder dünn-dick zur crossmodalen Beschreibung von Tonhöhen verwendet werden (z.B. Eithan and Timmers 2010; Dolscheid et al. 2013), so dass hier die Farbe anderen auditiven Attributen (in diesem Fall der Klangfarbe) zugeordnet werden kann.

Amengual Garí, Sebastià

• Das Äquator-Mikrofon-Array für binaurale Wiedergabe
  J. Ahrens, H. Helmholz, S. Amengual Garí und D.L. Alon
[Abstract]

Mikrofonanordnungen auf der Oberfläche eines kugelförmigen Streukörpers haben sich als besonders geeignet gezeigt, räumliche Audioszenen für binaurale Darbietung aufzunehmen. Wenn die Außenohrübertragungsfunktionen des/der Hörers/in bekannt sind, können die Signale berechnet werden, die an seinem/ihrem Ohr entstehen würden, wenn er/sie dem aufgenommenen Schallfeld ausgesetzt würde. Durch eine Rotation des Schallfeldes kann eine Nachführung der Kopforientierung bei der Wiedergabe umgesetzt werden. Um Ergebnisse zu erzielen, die perzeptiv mit einer Kunstkopfaufnahme vergleichbar sind, werden in der Größenordnung von 100 Mikrofone benötigt. Wir stellen eine Variante der Anordnung vor, bei der sich die Mikrofone lediglich entlang des Äquators des kugelförmigen Streukörpers befinden. Dies hat den Vorteil, dass die benötigte Zahl der Mikrofone bei gleicher räumlicher Auflösung auf ca. 17 Stück reduziert wird. Der Nachteil ist, dass nur horizontale Information dargestellt werden kann. Wir zeigen, dass diese Einschränkung den Raumeindruck leicht bzw. gar nicht beeinflusst, sofern sich die Primärschallquellen in der Horizontalebene befinden. Selbst für Schallquellen außerhalb der Horizontalebene ist die Beeinträchtigung tolerabel.

• Transfer function measurements of the Bassoon
  T. Grothe, S. Amengual Garí und A. Baskind
[Abstract]

Physical models of the reed wind instruments allow to simulate the evolution of self-sustained oscillations of the reed and the resulting mouthpiece pressure. However, the sound inside the mouthpiece is quite different in timbre from the radiated sound.

The goal of this study is to investigate the timbre change of the sound as pressure waves travel from the reed into the room. An approach is shown which bases on the assumption, that the non-linear generation of pipe oscillations can be treated independently from the linear and time invariant transmission of sound from within the bore into the room. Then, an output-to-output transfer function (from the mouthpiece to the room microphone) can be estimated during measurements. If the sound pressure inside the reed mouthpiece is known (e.g. from a measurement or simulation), the sound pressure at a listening position in a room can be approximated by means of convolution.

This contribution presents a measurement setup and postprocessing for the case of the bassoon, and the current work in progress focussing on sound quality of the syntheses.

Further work should be done to test measured 3D source-receiver transferfunctions for rendering of musical instrument sounds in virtual acoustic scenes.

Andermann, Martin

• Neuromagnetische Repräsentation von Timbre im auditorischen Cortex
  M. Günther, M. Andermann, C. Reuter und A. Rupp
[Abstract]

Timbre ist ein mehrdimensionales Attribut zur Beschreibung komplexer Schallreize wie z.B. Musikinstrumenten oder Sprachlauten. Psychoakustische und modellbasierte Vorarbeiten zeigen, dass die prominentesten Timbre-Dimensionen mit der Periodizität und dem spektralen Schwerpunkt eines Klangs korrelieren. Die spektrale Einhüllende des Klangs kann mithilfe eines geeigneten Vocoders (STRAIGHT) unabhängig von seiner Periodizität variiert werden. In unserer Studie nutzen wir die Magnetenzephalographie (MEG), um mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung zu untersuchen, wie verschiedene Timbre-Dimensionen in der frühen neuronalen Aktivität auf Ebene des auditorischen Cortex repräsentiert werden. Während der MEG-Messung werden den normalhörenden erwachsenen Versuchspersonen kurze Melodien von verschiedenen Holz- und Blechblasinstrumenten präsentiert und die dadurch spezifisch evozierten auditorischen Felder aufgezeichnet. Mithilfe von STRAIGHT wird die spektrale Einhüllende der einzelnen Klänge als Einheit entlang der Frequenzachse verschoben, ohne dass dabei die Form der Einhüllenden verändert wird. Wir untersuchen, wie sich die verschiedenen Timbre-Dimensionen der räumlich-zeitlichen Organisation von frühen physiologischen Prozessen zuordnen lassen. Ziel ist es, der (psycho-)akustischen Dimensionalität von Timbre eine neuronale Verarbeitungsstruktur im auditorischen Cortex gegenüberzustellen.

Angermeier, Julian

• Cue Dependent Spatial Release from Masking in the Presence of Large Interaural Delays
  J. Angermeier, W. Hemmert und S. Zirn
[Abstract]

When trying to understand factors that determine spatial release from masking (SRM) in subjects using hearing aids (HA) or cochlear implants (CI), processing latencies of these devices are often overlooked. In asymmetric treatment of hearing loss these latencies can lead to a change of the reference ITD (i.e. the interaural time difference at 0^∘ azimuth) of several milliseconds. To understand the influence of these changes in reference ITD on SRM we measured SRM in normal hearing subjects with reference ITD of 0, 1.75, 3.5, 5.25 and 7 ms using the Oldenburg Sentence Test (OlSa). Further the available cues for spatial separation of target and masker were manipulated to measure the effect of reference ITD on SRM with only interaural level differences (ILD), interaural time differences (ITD) or both cues available. A rising reference ITD shows significant detrimental impact on SRM measured with ITD present and with ITD and ILD present. When only ILD are present a rising reference ITD does not lead to a significant reduction in SRM. To further understand this phenomenon a binaural model for speech understanding was applied to the data.

• Adjustment of the interaural stimulation timing leads to improved sound localization in bimodal listeners
  S. Zirn, W. Hemmert und J. Angermeier
[Abstract]

In bimodal cochlear implant (CI) / hearing aid (HA) users a constant interaural time delay in the order of several milliseconds occurs due to differences in signal processing of the devices. For MED-EL CI systems in combination with different HA types, we have quantified the respective device delay mismatch (Zirn et al. 2015). In the current study, we investigate the effect of the device delay mismatch in actual bimodal listeners on sound localization accuracy. To deal with the device delay mismatch we delayed the CI stimulation according to the measured HA processing delay and two other values. To determine potential effects of procedural learning, we applied an A-B-B-A testing paradigm. With all delay values highly significant improvements of the rms error were observed compared to the test without the delay (14.7^∘ improvement in average). Also the signed bias of sound localization improved significantly from 25.2^∘ to 10.5^∘ averaged across listeners. The results reveal that bimodal listeners benefit from a reduction of the device delay mismatch between CI and HA. With this form of temporal adjustment of modalities, spatial re-centering seems possible.

Anisovich, Serafima

• Perception of Fluctuating Sounds
  R. Sottek, S. Anisovich, J. Becker und T. Lobato
[Abstract]

Fluctuating sounds easily attract the listener’s attention and can therefore have a profound impact on sound quality. To better understand the human perception of fluctuating sounds and to model it for automatic quantification, it is necessary to evaluate this sensation through jury tests. The stationary perception of fluctuating sounds was examined in detail for synthetic sounds depending on various modulation parameters (e.g.: modulation rate, modulation type AM/FM, degree of modulation, modulation index). Several jury test results can be found in the literature for this type of signal. However, these existing studies are insufficient to provide an accurate model that takes temporal effects into account and can be applied for technical sounds. This paper therefore describes jury tests that were carried out to obtain the necessary information about the fluctuation perception of less-investigated phenomena such as temporal effects, as well as the fluctuation perception for technical sounds.

Aoki, Yohko

• Bauakustische Gestaltung von städtischen Innenhöfen
  D. Goecke, M. Koehler und Y. Aoki
[Abstract]

Im urbanen Gebiet bilden Gebäudeensemble in Kombination mit Straßenschluchten und divers genutzten Innenhofsituationen eine typisch städtische Topologie. Vielerorts stellen dabei die Gebäude eine bewohnte Lärmschutzmaßnahme dar, die den Lärm der Mobilitätsflächen, den Straßenschluchten, vor einem Eintrag in die Innenhöfe abschirmen. Das Eindringen des Verkehrslärms durch Öffnungen und Durchgänge, die Verstärkung durch schallharte und damit schallreflektierende Oberflächen sowie zusätzliche Schallquellen (z. B. Parkbewegungen) führen jedoch in den Innenhöfen selbst zu einer erhöhten und für die Anwohnender belastenden Schallimmission. Gleichzeitig bieten Innenhöfe das vielfältig nutzbare Potenzial, als Naherholungsgebiete die Lebensqualität zu erhöhen. Dabei können Synergieeffekte des Klimaschutzes, der Bauphysik und im Speziellen der Akustik genutzt werden, um die physische und psychische Gesundheit zu verbessern.

Die hier vorgestellte Untersuchung zeigt beispielhaft die Entwicklung eines ganzheitlichen Maßnahmenportfolios zur Reduktion der Schallimmission in Innenhöfen. Die Prognose und Beurteilung der Akustik stellt dabei eine besondere Herausforderung dar, da hier verschiedene lokale Schallquellen zu betrachten sind. Daher wird bei der ganzheitlichen Abbildung und Beurteilung der Akustik in Innenhöfen auf Momentaufnahmen und Einzelschallereignisse (z. B.: Kurvenquietschen einer Straßenbahn, Parkbewegungen) eingegangen. Basierend auf gezielten Schallmessungen und softwaregestützten Lärmkartierungen, werden die Auswirkungen der entworfenen Maßnahmen prognostiziert und beurteilt. Im Beitrag wird gezeigt, welche Maßnahmen maßgeblich der Ruhe den Hof machen.

Appell, Jens-E.

• Dynamische Klangindividualisierung im Fahrzeug unter Berücksichtigung von Geräuschen in unterschiedlichen Fahrsituationen
  S. Buchholz, J.-E. Appell, J. Hübelt, J. Rennies und A. Volgenandt
[Abstract]

Bevorzugte Klangeinstellungen bei der Wiedergabe von Musik, wie z.B. Lautstärke, Equalizer oder Dynamikbereich, unterscheiden sich individuell sehr stark, selbst zwischen Menschen mit einem nach audiologischen Maßstäben sehr ähnlichen Gehör. Wie Musik und Sprache individuell am besten verarbeitet werden sollten, hängt zudem von den Geräuschen in der Umgebung ab. Besonders während Autofahrten liegt eine sich häufig ändernde Geräuschkulisse vor, die neben unterschiedlichen Gesamtschalldruckpegeln auch variierende Frequenzverteilungen aufweist. In dieser Studie wurde geprüft, ob und wie sich die Klangpräferenzen von normalhörenden Versuchspersonen bei unterschiedlichen Störgeräuschkulissen verändern. Unter Verwendung eines bereits bestehenden Klangpersonalisierungssystems stellten die Bedienenden für Musik die bevorzugten Klangparameter, wie u.a. die angenehmste Verstärkung für hohe und mittlere Frequenzen sowie deren Balance bei normaler und leiser Abhörlautstärke ein. Die Wiedergabe erfolgte über Kopfhörer unter Verwendung von mit einem Kunstkopf aufgenommen Geräuschen in unterschiedlichen Fahrsituationen und Impulsantworten der Wiedergabesysteme. Durch die Einbindung dieser Komponenten in das bestehende Klangpersonalisierungssystem wurden die Klangpräferenzen der Versuchspersonen bei verschiedenen Fahrsituationen untersucht und verglichen. Anhand der Ergebnisse ließen sich Aussagen über die Notwendigkeit der Berücksichtigung der veränderlichen Fahrgeräusche in Klangpersonalisierungssystemen im Fahrzeug treffen.

• Tatort Sprachverständlichkeit – Wie schlimm ist es wirklich?
  R. Huber, H. Baumgartner, T. Bruns, J. Thomas, J.-E. Appell und J. Rennies
[Abstract]

Der ”Tatort” ist eine der meistgesehenen Sendungen der ARD mit rund 900.000 Fans, die wöchentlich zwischen 4.000 und 15.000 Kommentare zum aktuellen Fall auf Facebook posten. Das Thema Sprachverständlichkeit kommt in den Kommentaren oft zur Sprache, manchmal wird die Krimiserie sogar als ”Bösewicht der Sprachverständlichkeit” bezeichnet. Aber ist das objektiv? Ist die Sprachverständlichkeit des ”Tatorts” im Vergleich zu anderen deutschen Spielfilmen wirklich schlechter? Und ist es fair, alle ”Tatort”-Versionen (die in verschiedenen Städten spielen und mit unterschiedlichen Schauspielern besetzt sind) über einen Kamm zu scheren, oder sind es vielleicht nur spezifische ”Tatort”-Sendungen, die den Ruf (hinsichtlich der Sprachverständlichkeit) des gesamten Formats schmälern? Der vorliegende Beitrag geht diesen Fragen nach, indem er ein neu entwickeltes, auf automatischer Spracherkennung-basierendes Messverfahren einsetzt, um die Höranstrengung, die mit dem Verfolgen des Filmdialogs verbunden ist, instrumentell zu erfassen. Das als ”Listening Effort Meter” bezeichnete Verfahren, das zuvor in umfangreichen Hörtests validiert wurde, wird eingesetzt, um die Dialogverständlichkeit verschiedener ”Tatort”-Standorte zu vergleichen. Darüber hinaus werden Gründe für schlechte Verständlichkeit untersucht, darunter Nuscheln und Deutlichkeit der Aussprache sowie Hintergrundgeräusche, und ihr Einfluss auf die Verständlichkeit des Endergebnisses analysiert. Die Analysen des ”Tatorts” werden mit Beispielen anderer Spielfilmproduktionen verglichen.

Arend, Johannes M.

• A High-Resolution Spatial Room Impulse Response Database
  T. Lübeck, J.M. Arend und C. Pörschmann
[Abstract]

This work presents an open-source database of spatial room impulse responses (SRIRs) captured at three different rooms of TH Köln. The database includes binaural room impulse responses (BRIRs) measured with a Neumann KU100 dummy head on a horizontal grid, omnidirectional impulse responses (IRs), and rigid spherical microphone array (SMA) impulse responses measured sequentially with an automated single-microphone measurement system. In each of the three rooms, an audio laboratory (RT60 = 0.81 s, f = 0.25-8 kHz), a seminar room (RT60 = 0.89 s, f = 0.25-8 kHz), and a lecture hall (RT60 = 1.0 s, f = 0.25-8 kHz), we conducted measurements for three source and two receiver positions. Currently available SMA measurements have a maximum spatial order of N = 29 for the spherical harmonic transform. However, as head-related transfer functions (HRTFs) have a spatial order greater than N = 40, binaural reproduction of sound fields at N = 29 still has the disadvantage that the HRTFs must be reduced in spatial order. To avoid this and guarantee artifact-free binaural reproduction without audible spatial aliasing and order truncation effects, we performed the SMA measurements on a Lebedev grid with a spatial order of N = 44.

Arndt, Hendrik

• Simulationsstudie zur Generierung von orts- und zeitdiskreten Druckfeldern auf Basis der Zeitumkehrtechnik für die Akustophorese
  P. Hörnlein, S. Wöckel, H. Arndt und J. Auge
[Abstract]

Die Akustophorese ist in der Biotechnologie eine etablierte Methode zur Trennung, Sortierung und Positionierung von Zellen und Partikeln in kleinen Volumen. Auf Basis der Acoustic Radiation Force (ARF) lassen sich speziell mit fokussierten akustischen Feldern gezielt Kraftwirkungen auf einzelne Objekte erreichen. Bisherige Realisierungen mit Ultraschall-Gruppenstrahlern (Phased-Arrays), stationären Schallfeldern (sog. passive Systeme) oder speziellen Wandlergeometrien weisen jedoch u. a. aufgrund von Reflexionseffekten wesentliche Einschränkungen auf, wenn in geschlossenen Volumen (Kavitäten) in 3D fokussiert werden soll. In einer aktuellen Simulationsstudie wurde untersucht, inwieweit ein fokussiertes Schallfeld auf Basis der Zeitumkehrtechnik realisierbar ist, um gezielt die vorher einschränkenden Mehrfachreflexionen zugunsten der Fokussierung auszunutzen. Dabei hat sich gezeigt, dass sich mit dieser Technik grundsätzlich variable Schallfeldgeometrien in geschlossenen Kavitäten umsetzen lassen. Die besten Ergebnisse hinsichtlich des Druckfeldes, der Reproduzierbarkeit und des Kraftvektors auf ein Partikel liefert dabei die sog. Bottle-Trap. Bei dieser Schallfeldgeometrie werden simultan sechs Fokuspunkte erzeugt, wovon sich in jeder Achse eines kartesischen Koordinatensystems zwei in einem Abstand von λ/2 gegenüber stehen. Werden diese gegenüberliegenden Fokuspunkte so angeregt, dass sich eine inverse Phasenlage ausbildet, ergibt sich eine lokal begrenzte stehende Welle in drei Dimensionen. Innerhalb der Simulation wurden Kraftwirkungen erreicht, die ein sicheres Partikel-Trapping in drei Dimensionen erlauben.

Atamer, Serkan

• Advantages and Challenges of Online Listening Tests for Sound Quality Studies
  S. Atamer, M.E. Altinsoy und Y. Zhang
[Abstract]

Ever since the outbreak of Covid-19 pandemic and its wide-ranging impact on the scientific community, conducting listening experiments in the closed rooms are becoming more problematic. At this point, importance of online perceptual experiments are growing. In this study, former ëoffline’ sound quality experiments conducted within the Chair of Acoustic and Haptics are repeated online to investigate the reliability and reproducibility of online auditory experiments. Both results are going to be compared in each other for different testing methods and different psychoacoustical investigations. Available online auditory experimenting methods and further challenges in terms of equalization problems, data handling and subject recruiting are also discussed.

Atzrodt, Heiko

• Application of vibroacoustic metamaterials for broadband vibration reduction on space structures
  D. Manushyna, M. Droste und H. Atzrodt
[Abstract]

In this paper, vibroacoustic metamaterials are applied for launcher structural components made of composite materials to optimize their vibration transmission characteristics. For these applications the stopband behavior is desired in the frequency range up to 200 Hz and a broadband damping characteristics up to 500 Hz. Three configurations of two different concepts (pillar-type and beam-type resonators) are considered to fulfill the requirements on high damping and low additional mass to the component. Dispersion relations of the unit cells are calculated to predict the stopband region in an infinite compound. The resonators are designed and built to have their relevant out-of-plane resonance frequency at 160 Hz. The validated design of resonators is transferred to finite planar specimens made of carbon fiber reinforced polymers to evaluate the stop band behaviour of the vibroacoustic metamaterials. The expected dynamic behaviour is observed in the experimental investigation as well as in the simulation, thus proving the potential of the usage of vibroacoustic metamaterials for dynamically optimized launcher structures.

• Design and validation of production-suited vibroacoustic metamaterials for application in a vehicle door
  M. Droste, D. Manushyna, S. Rieß, H. Atzrodt, T. Druwe, S. Melzer, A. Struß und A. Lühring
[Abstract]

In the presented work, vibroacoustic metamaterials are designed and validated for application in a vibroacoustic-optimized vehicle door, focusing on a design suitable for production. This requires an efficient vibration reduction in the frequency range around 500 Hz with an aim to overcome limitations of existing solutions. Thus, metamaterial designs suitable for a mass production and exhibiting strong stopband behaviour are needed. In this work, different concepts for the implementation of local resonant structures to compose vibroacoustic metamaterials are developed with respect to an economical and production- suited manufacturing. The proposed concepts and manufacturing techniques are initially tested on metallic plate demonstrators in different configurations. For an experimental validation, specific transfer functions are measured using a laser vibrometer. For the proposed concepts, stopbands are found in the intended frequency region. The gained knowledge will be used to develop a vibration-optimized vehicle door.

Aublin, Pierre

• The effect of early and late reflections on binaural unmasking
  N. Kolotzek, P. Aublin und B. Seeber
[Abstract]

In rooms, the auditory system has to deal with incoming reflections over time, starting with a few reflections right after the direct sound and increasing in density to diffuse reverberation. The sparse early reflections are considered useful for detecting sounds in noisy backgrounds while late reflections can be detrimental. To investigate the effect of early and late reflections on binaural unmasking from a fundamental perspective, two experiments were conducted with a harmonic complex tone, centered around 500 Hz, from the front or at 60^∘ azimuth in a simulated room with a constant anechoic noise masker at 0^∘. First, early reflections were progressively added to the harmonic target sound and detection thresholds were measured. While thresholds remain unchanged for a target at 60^∘, they significantly improve for a frontal source. In the second experiment, early reflections were progressively removed from the room impulse response so that listeners can exploit late reflections. Even if reflections are delayed and not energetically favorable, listeners’ detection thresholds improved compared to only the direct sound. While a simple model based on equalization and cancellation fails to predict the measured binaural benefit, considering dynamic processing of interaural cues improves the prediction of the measured results.

Auge, Jörg

• Simulationsstudie zur Generierung von orts- und zeitdiskreten Druckfeldern auf Basis der Zeitumkehrtechnik für die Akustophorese
  P. Hörnlein, S. Wöckel, H. Arndt und J. Auge
[Abstract]

Die Akustophorese ist in der Biotechnologie eine etablierte Methode zur Trennung, Sortierung und Positionierung von Zellen und Partikeln in kleinen Volumen. Auf Basis der Acoustic Radiation Force (ARF) lassen sich speziell mit fokussierten akustischen Feldern gezielt Kraftwirkungen auf einzelne Objekte erreichen. Bisherige Realisierungen mit Ultraschall-Gruppenstrahlern (Phased-Arrays), stationären Schallfeldern (sog. passive Systeme) oder speziellen Wandlergeometrien weisen jedoch u. a. aufgrund von Reflexionseffekten wesentliche Einschränkungen auf, wenn in geschlossenen Volumen (Kavitäten) in 3D fokussiert werden soll. In einer aktuellen Simulationsstudie wurde untersucht, inwieweit ein fokussiertes Schallfeld auf Basis der Zeitumkehrtechnik realisierbar ist, um gezielt die vorher einschränkenden Mehrfachreflexionen zugunsten der Fokussierung auszunutzen. Dabei hat sich gezeigt, dass sich mit dieser Technik grundsätzlich variable Schallfeldgeometrien in geschlossenen Kavitäten umsetzen lassen. Die besten Ergebnisse hinsichtlich des Druckfeldes, der Reproduzierbarkeit und des Kraftvektors auf ein Partikel liefert dabei die sog. Bottle-Trap. Bei dieser Schallfeldgeometrie werden simultan sechs Fokuspunkte erzeugt, wovon sich in jeder Achse eines kartesischen Koordinatensystems zwei in einem Abstand von λ/2 gegenüber stehen. Werden diese gegenüberliegenden Fokuspunkte so angeregt, dass sich eine inverse Phasenlage ausbildet, ergibt sich eine lokal begrenzte stehende Welle in drei Dimensionen. Innerhalb der Simulation wurden Kraftwirkungen erreicht, die ein sicheres Partikel-Trapping in drei Dimensionen erlauben.

Aumann, Quirin

• A numerical study of 3D Kelvin cell arrangements as a basis for locally resonant acoustic metamaterials
  L. Kleine-Wächter, H. Mao, R. Rumpler, M. Miksch, Q. Aumann und G. Müller
[Abstract]

Locally resonant acoustic metamaterials (LRM) are designed to inhibit wave propagation in targeted frequency bands, evoked by the resonant behavior of sub-structural elements attached to a host structure. Typically, the resonant attachments are periodically clustered on the host structure and scaled smaller than the wavelength of interest. A novel approach in designing LRM comprises 3D cellular structures. Such architectures exhibit diverse resonances that are tunable by modifying the geometry and could thus provide structurally inherent multi-resonators without requiring embedded resonant units. This contribution investigates these prospects of 3D cellular architectures in a parametric study using the finite element method. An isometric Kelvin cell (KC) is employed as a reference design strategy. The reference’s material properties and geometry are altered and the structural dynamic behaviors of the respective designs are examined. It is demonstrated that rigid body rotations of the cell’s square faces modify the coupling between longitudinal and transverse displacement directions and induce various mode shapes that are potentially exploitable to attain efficient low-frequent vibration attenuation. It is discussed whether the KC-resonator strategy provides an opportunity for achieving LRM with tunable broadband features, followed by an outline of future research steps employing this concept.

Avsic, Tom

• Aktive Reduzierung der Schallreflexion an Oberflächen in Wasser
  J. Timmermann, T. Avsic, D. Sachau und I. Martens
[Abstract]

Moderne Sonarsysteme sind in der Lage, die Position von Wasserfahrzeugen zu bestimmen. Ein aktives Sonarsystem sendet Schallwellen aus, die an Oberflächen reflektieren und wieder detektiert werden. Durch die Auswertung der reflektierten Signale lässt sich die Position von Fahrzeugen ermitteln. Um schwerer oder gar nicht detektiert werden zu können, muss die Reflexion an der Oberfläche des Fahrzeuges minimiert werden. In dieser Studie wird der Reflexionsfaktor am Übergang von Wasser zu Stahl reduziert. In einem mit Wasser gefüllten Impedanzrohr werden Drucksensoren und eine aktive Beschichtung implementiert. Die Beschichtung besteht aus einer dünnen Piezokeramik, die in einen Kunststoff eingebettet ist. Die Ansteuerung des Piezoaktors erfolgt zunächst durch manuelle Eingabe und anschließend durch einen Regler. Der Regler basiert auf einer Wellentrennung und einem digitalen adaptiven Filter. Der Nachweis der Funktionstüchtigkeit des neuen Systems erfolgt für stationären tonalen Schall im Impedanzrohr.

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

 

Baasch, Benjamin

• Die Beeinflussung des Rollgeräusches durch Fehlstellen an der Schiene
  K. Proschitzki, K. Stampka, B. Baasch und E. Sarradj
[Abstract]

Um die Wirkung von Fehlstellen an Schienen auf das Rollgeräusch zu untersuchen, wird eine Methodik vorgestellt, die es ermöglicht simultan durchgeführte schienen- und fahrzeugseitige Messungen miteinander zu vergleichen. Der Einfluss der Fehlstellen auf das Rollgeräusch wurde über Referenzmessungen an einem weitestgehend homogenen Gleisabschnitt sowie Messungen an ausgewählten Fehlstellen, wie z. B. Schweißnähten an der Schiene, ermittelt. Es wurden Vorbeifahrtsmessungen mit einer Lok und einem Zweiwegefahrzeug bei Geschwindigkeiten von bis zu 30km/h durchgeführt. An der Schiene wurde mit Beschleunigungsaufnehmern und an der Zugachse mittels Achslagerbeschleunigungssensoren gemessen. Zusätzlich wurde die Luftschallabstrahlung neben dem Gleis bestimmt. Ein Vergleich dieser drei Messungen konnte durch eine zeitliche Synchronisierung der schienen- und fahrzeugseitigen Messungen realisiert werden. Außerdem wurde die Gleisbeschaffenheit durch Messungen der Schwellenabstände, des Schienenabriebs, der Schienenrauheiten, der Steifigkeit des Oberbaus sowie des Abklingverhaltens der Schiene erfasst. So kann gezeigt werden, dass die untersuchten Fehlstellen nicht ohne Weiteres in den Messungen der Luftschallabstrahlung und der Achslagerbeschleunigungen erkennbar sind. Die schienenseitigen Messungen weisen jedoch Unterschiede zum Referenzgleis auf, da die Fehlstellen die Steifigkeit der Schiene beeinflussen, was hochfrequente Peaks in den Mobilitäten und Beschleunigungsdichtespektren der Schiene zur Folge hat.

Badel, Gloria-Tabea

• Modellierung der Empfindung „Dröhnen“ im Fahrzeuginnengeräusch
  J. Verhey, G.-T. Badel und F. Doleschal
[Abstract]

Ein dröhnendes Motorgeräusch im Fahrzeuginneren wird häufig als störend empfunden und kann so die empfundene Geräuschqualität deutlich mindern. Der vorliegende Beitrag hat zum Ziel, die Empfindung ”Dröhnen” zu modellieren. Als Basis dienen eigene Messergebnisse zum Dröhnen von realen Fahrzeuginnengeräuschen. Darüber hinaus werden eigene Daten eines Versuchs mit künstlich veränderten Fahrzeuggeräuschen verwendet, bei denen die Empfindung ”Dröhnen” parametrisch variiert wurde. Die Empfindung ”Dröhnen” tritt üblicherweise bei Geräuschen auf, die neben hörbaren tieffrequenten tonalen Anteilen auch hochfrequente tonale Anteile aufweisen, deren Amplitudenmodulationsfrequenz der Frequenz eines tieffrequenten tonalen Anteils entspricht. Daher wurde für die Modellierung eine Kombination eines Lautheitsmodells mit einem Modulationsfilteransatz verwendet. Das Lautheitsmodell gewährleistet eine gehörgerechte Zerlegung in Frequenzgruppen sowie eine realistische nichtlineare periphere Verarbeitung. Die Modulationsfilterbank wurde zur physiologisch und psychoakustisch motivierten spektralen Analyse der zeitlichen Amplitudenmodulationen in jeder Frequenzgruppe herangezogen. Die optimale Kombination der einzelnen Informationskanäle zur Vorhersage des Dröhnens wurde mit einem maschinellen Lernverfahren ermittelt. Das entwickelte Modell zeigte eine hohe Güte der Vorhersage der Empfindung ”Dröhnen” für den betrachten Kontext von Fahrzeuginnengeräuschen.

Bader, Nicki

• Schallpegel im Ultraschallbereich
  P. Holstein, N. Bader, H.-J. Münch, M. Domke, U. Wagner, T. Hutschenreuther und S. Uziel
[Abstract]

Um die Auswirkungen der Belastung durch Ultraschall bewerten zu können, braucht man verlässliche Messdaten und geeignete Messtechnik. Es ist sicher zunehmend von Bedeutung, verlässliche Aussagen darüber erhalten zu können, welcher Ultra-Schallpegel mit bestimmten Ursachen in Verbindung gebracht werden kann oder welche Gesamtexposition damit verbunden ist. Geeignete Messtechnik, die auch vom betroffenen Personenkreis komfortabel genutzt werden kann, ist eine der Voraussetzung dafür, dass eine ausreichende Menge von Daten zur Verfügung stehen kann.

Lärm in Umwelt und industrieller Umgebung enthält auch Ultraschallanteile. Diese können sowohl rauschartig sein als auch ausgeprägte tonale Komponenten enthalten. Der Anteil am gesamten Schallpegel kann erheblich sein. Aktiv erzeugter Leistungsultraschall ist in der Industrie nicht mehr wegzudenken. Druckluftlecks können sehr laute Ultraschall erzeugen. Im Haushalt gibt es neue Ultraschallquellen, die die u. U. ständig ungewollt präsent sind. Die Vertreibung von bestimmten ultraschallsensitiven Tieren ist inzwischen extrem verbreitet und belästigt möglicherweise die übrige Fauna. Natürlich gibt es noch jede Menge natürliche Ursachen für hochfrequenten Schall.

Im Beitrag wird ein diesbezüglicher Ansatz für die Messung des Ultra-Schallpegels mit mobiler Messtechnik vorgestellt.

Bader, Rainer

• Data-driven analysis of structure borne sound for the detection of hip-stem implant loosening
  S. Spors, K. Völzer, R. Bader und D. Klüß
[Abstract]

One major reason for required revision of total hip replacements is loosening of the hip-stem. This is often detected late due to low sensitivity and specificity of current diagnostic methods. As alternative it as has been suggested to analyze the structure borne sound in the hip-stem generated by a forced vibration excitation. For this purpose, an existing hip-stem implant was modified to house a mechanical oscillator which can be excited by an extracorporeal magnetic coil. The excitation system is directly located in the hip-stem implant thus allowing for in vivo monitoring of implant loosening. In previous studies using artificial bones is was shown that loosening states can be classified successfully by sensing the structure borne sound with vibration sensors. In order to investigate the inter-individual variability resulting from anatomy, experiments with four human femur bones from body donations have been conducted. The aim of this contribution is to use the experimental data in order to develop robust classifiers detecting the loosening of hip-stem using deep learning techniques. The development of the classifiers as well as their in-depth evaluation is discussed.

Bader, Rolf

• Metamaterial Resonanz-Absorber für tiefe und breitbandige Schallabsorption
  T.A. Krohn, R. Bader und P. Kontopidis
[Abstract]

Metamaterial Resonanz-Absorber sind eine neue Kategorie der Resonanzabsorber. Sie bestehen aus einer geometrischen Labyrinthstruktur und einem abgeschlossenen Luftvolumen. Ein solches Metamaterial wird mittels Finite-Element-Method (FEM) berechnet, als auch durch Impedanzrohrmessungen an einer gedruckten Probe untersucht. Hierbei wird die Entwicklung absorbierender Metamaterialien durch das 3D-Druckverfahren erheblich beschleunigt. Die Probe hat eine Abmessung von 70 x 70 x 20 mm und wurde aus Polylactid (PLA) gedruckt. Die tiefste Eigenfrequenz der Probe liegt bei 238 Hz. Somit beläuft sich die Wellenlänge dieser Eigenfrequenz auf 1,44 m. Im Verhältnis zur Probe ist die Wellenlänge zwanzigmal größer, folglich resoniert die Probe im Subwellenlängenbereich, was auf die Eigenschaften eines Metamaterials schließen lässt. Die hohe Frequenzdichte der höherliegenden Resonanzen führen zu breitbandiger Absorption im mittleren und hohen Frequenzbereich des menschlichen Gehörs. Metamaterial Resonanz-Absorber haben durch ihre kleine Dimensionierung, das breitbandige Absorptionsvermögen, sowie die einfache Herstellung, großes Potential in der Lärmbekämpfung. Applikationen auf engem Raum, wie etwa in der Fahrzeug- und Medizintechnik, sind denkbar. Des Weiteren ist die Konstruktion materialunabhängig, da die Schallabsorption mit Hilfe des abgeschlossenen Luftvolumens erzielt wird. Somit ergeben sich auch neue Möglichkeiten der innenarchitektonischen Gestaltung.

Bagheri, Eman

• Apriori grid cut-off frequency estimation for hybrid Aeroacoustic simulations
  E. Bagheri, F. Wachter, J. Riedel und S. Becker
[Abstract]

Aeroacoustic simulations require instationary flow field data. In most cases, flow simulations are significantly more expensive than sound propagation simulations. In general, the maximum frequency of interest in the sound spectra is known prior to the simulation. Thus, the flow field is often modelled by scale-resolving simulations whereby turbulence is only partially captured by the grid depending on the local cell-size. On one hand, the highest resolvable frequency and the simulation accuracy is inversely related to the cell-size, on the other hand, the computational cost scales at least linearly with the number of grid-cells. This trade-off between the accuracy and the computational complexity calls for a systematic approach for determining the local grid-resolution of the flow domain. Therefore, the motivation of this work is to establish a clear relation between the maximum resolved frequency in the sound spectra and the required local grid-resolution. For this purpose, we investigate common approaches in the literature for estimating the grid cut-off frequency in flow simulations. Besides, we propose a new approach based on the eddy turnover time and Kolmogov’s energy law for the inertial subrange. Lastly, we compare the results of different approaches in our test-cases.

Bahrke-Rein, Kai

• Analyse von Clipverbindungen zur Befestigung von Fahrzeugverkleidungen
  K. Bahrke-Rein, P. Groba-Güsken, C. Adams und T. Melz
[Abstract]

Die Anforderung an die Akustik im Innenraum eines Fahrzeugs steigt mit zunehmendem Komfortbedürfnis der Insassen. Ein Teil der Fahrzeugakustik beschäftigt sich mit dem Körperschall und Luftschall, der durch Anregung der Karosserie über die Innenverkleidung in den Fahrzeuginnenraum übertragen wird. Die Innenverkleidung wird teilweise mittels Clips an der Karosseriestruktur befestigt. Für diese Fälle besteht nur in diesen Kontaktpunkten eine direkte Verbindung zwischen Innenverkleidung und Karosseriestruktur. Die Clips aktueller Fahrzeugmodelle bestehen aus einem Kunststoff und sind mit einer elastischen Zwischenschicht ausgestattet, um die Ausbreitung des Körperschalls durch eine Entkopplung zwischen den beiden Verbindungsteilen zu verringern.

In diesem Beitrag wird ein vereinfachtes, durch Clips verbundenes Struktur-Verkleidung-Modell untersucht, um die Ausbreitung des Körperschalls durch den Clip in Form der Durchgangsdämmung und die Körperschallreduktion durch den Einfluss des Gummielements in Form der Einfügungsdämmung zu ermitteln. Das Struktur-Verkleidung-Modell besteht aus einer 3D-gedruckten Verkleidung mit entsprechenden Cliphalterungen, die mit einem Aluminium-Profil verbunden sind. In Unsicherheitsbetrachtungen werden Abweichungen durch Montage- und Fertigungstoleranzen analysiert sowie die je nach Vorspannung unterschiedlich starke Kompression des Gummielements berücksichtigt. Zusätzlich wird der Luftschall ermittelt, der nach Anregung der Aluminiumstruktur mit Hilfe eines Shakers von der Verkleidungsoberfläche abgestrahlt wird. Die gesamte Untersuchung erfolgt mit numerischer FE-Simulation und wird mit experimentellen Daten validiert.

Bai, Siwei

• Why does ITD Sensitivity Break Down in Electric Hearing? A Modeling Study
  W. Hemmert, A. Croner, J. Encke und S. Bai
[Abstract]

While cochlear implant users achieve surprisingly high speechrecognition scores in clean acoustic conditions, their ability to localize sounds is severely limited. One reason for this impairment is that their ability to detect interaural time differences (ITDs) is much worse than for normal hearing subjects, which is surprising, as this happens even in laboratory conditions with precise single electrode stimulations. In this talk we feed the neuronal signals derived from a detailed finite element model of the current spread in a human inner ear based on high-resolution (6 micrometer voxel size) micro-computertomography, and a multi-compartment model of auditory nerve fibers into a phenomenological model of the medial superior olive developed by Encke. In the first step, we estimated the temporal jitter of electrically evoked action potentials of nerve fibers along the cochlea. It turned out that the neurons in the medial superior olive in the mammalian auditory pathway evaluate the overlap between ipsilateral excitatory inputs and contralateral inhibitory inputs. With this knowledge we will highlight the consequence of the neuronal processing for the detection of interaural time differences and suggest why it fails in electric hearing.

Bake, Friedrich

• Analytische und experimentelle Modellierung eines über flexible Wände gekoppelten Helmholtz-Resonators
  F. Kohlenberg, J. Genßler, F. Bake, K. Knobloch und L. Enghardt
[Abstract]

Um die Umweltwirkungen von Luftfahrtantrieben zu verringern ist neben einer Verminderung der Emissionen fossiler Brennstoffe auch eine Reduzierung der akustischen Abstrahlung in Form von Fluglärm notwendig. Eine Erhöhung des Nebenstromverhältnisses ist prinzipiell geeignet, beide Aspekte zu verbessern. Bei gleichem Schub verringert sich die Rotordrehzahl und es ergeben sich tiefere tonalen und breitbandige Anregungsfrequenzen. Durch den limitierten Bauraum ist es nicht möglich deren größere Wellenlängen durch konventionelle Linermodelle wie größere Helmholtz-Resonatoren oder längere λ/4-Resonatoren auszugleichen. Ein neues Linerkonzept besteht aus der Kopplung mehrerer Helmholtz-Resonatoren über flexible Kunststofffolien. Hierbei ergeben sich neue Designmöglichkeiten durch die zusätzlichen Resonanzen sowie die materialinhärente Dämpfung der Folien. Weitere Einflussfaktoren sind beispielsweise die Anzahl, die Anordnung und das Verhältnis der Volumina untereinander. Zur Modellierung der akustischen Dämpfungswirkung sind mehrere Ansätze denkbar. Da einzelne Helmholtz-Resonatoren üblicherweise über ein Feder-Masse-System modelliert werden, liegt es nahe das neuartigen Linerdesign über gekoppelte Punktmassen zu beschreiben. Dies setzt jedoch eine akustische Kompaktheit des Resonators voraus und vernachlässigt die modale Struktur der Folienschwingung. Diese Einschränkungen können durch eine Betrachtung über gekoppelte Impedanzen teilweise überwunden werden. In diesem Beitrag werden verschiedene Modellierungen zu diesem Linerkonzept gezeigt und mit Messergebnissen aus einem Modellaufbau am Strömungsakustikprüfstand DUCT-R des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt verglichen.

• Design von Schalldämpfern – der Weg vom CAD-Modell zum Prototypen
  F. Bake, K. Knobloch, A. Schulz, R. Burgmayer, W. Hage, S. Kruck, L. Grizewski und 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 verschiedenen 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 die Impedanz der Lineroberfläche über verschiedene, meist inverse Verfahren berechnet. Da diese Impedanz eine Linereigenschaft in Verbindung mit der Überströmung ist, lassen sich die DLR-Ergebnisse innerhalb des Benchmarks z.B. mit den Ergebnissen der NASA vergleichen. Dieser Vergleich zeigt für die verschiedenen Testobjekte und Strömungsbedingungen eine gute Übereinstimmung.

• Ein modularisierter Versuchsträger für experimentelle Untersuchungen an Helmholtz-Resonatoren mit flexiblen Wänden
  J. Genßler, F. Kohlenberg, F. Bake, K. Knobloch und L. Enghardt
[Abstract]

Die Verwendung von Akustiklinern in Flugtriebwerken ist seit vielen Jahren Stand der Technik. Diese Liner bestehen meist aus Helmholtz- oder λ/4 - Resonatoren und reduzieren beispielsweise den faninduzierten Schall im Einlauf des Triebwerks. Durch immer größer werdende Triebwerke mit höheren Nebenstromverhältnissen und weniger zur Verfügung stehenden Bauraum bei gleichzeitig tieferen tonalen Anteilen in einem breitbandigeren Bereich muss die Wirkungsweise der Akustikliner angepasst werden. Die Verwendung von flexiblen Wänden in einem Helmholtz-Resonator, bei denen die materialinhärente Dämpfung ausgenutzt wird, hat sich als praktikabel gezeigt. Mit einem neuen Modellaufbau wurden nun die Wirkungsweise der flexiblen Wände, die Abhängigkeiten der Volumina und Anordnung der aktiven und passiven Kavitäten, sowie die Abhängigkeiten der Anordnungen und Formen der flexiblen Wände untersucht. Mit dem modularisierten Aufbau ist es möglich, sowohl im Bereich der Helmholtz-Resonanz als auch im Bereich der λ/4-Resonanz Messungen durchzuführen und die Effekte der flexiblen Wände auf beide Resonanzeffekte zu untersuchen. Weiterhin wird der Einfluss der materialinhärenten Dämpfung der flexiblen Wand aus TPU-Material durch eine Vergleichsmessung mit einer Aluminiumfolie mit annähernd gleicher Resonanzfrequenz herausgestellt. Alle Messungen werden im Strömungsakustikkanal DUCT des DLR durchgeführt und dabei die Dissipation der eingestrahlten akustischen Energie durch stromauf und stromab des Modellaufbaus angebrachte Mikrofone bestimmt.

• Schalldruckmessungen mittels tomografischer laser-interferometrischer Vibrometrie
  L. Grizewski, O. Rothkamm, J. Gürtler, F. Bake, J. Czarske und L. Enghardt
[Abstract]

Liner als passive Schallabsorber sind ein wichtiges Element zur Reduktion der Lärmemissionen von Flugzeugtriebwerken. Die Entwicklung und Optimierung der Liner basiert jedoch nach wie vor auf heuristischen Methoden und ist daher Gegenstand intensiver Forschung. Die Charakterisierung von Linern und damit die Beschreibung des akustischen Verhaltens an den perforierten Oberflächen erfolgt durch die komplexe Schallimpedanz. Diese ergibt sich aus dem Schalldruck und der wandnormalen Komponente der Schallschnelle. Die Bestimmung der Impedanz erfolgt meist indirekt durch die Schalldruckmessungen an schallharten Wänden des Strömungskanals. Damit wird eine globale Impedanz der gesamten Lineroberfläche eduziert. Die lokalen physikalischen Phänomene an den Perforationen konnten bisher nur unzureichend messtechnisch erfasst werden. Doch für die weiterführende Analyse der Effizienz eines Liners ist die lokale Messung des Schalldrucks und der Schallschnelle an der perforierten Wand mit hoher Ortsauflösung notwendig. Dafür eignen sich insbesondere die nichtinvasiven optischen Verfahren, wie das von der Technischen Universität Dresden entwickelte tomographische kamerabasierte laser-interferometrische Vibrometrie. Im Rahmen eines gemeinsamen Projektes mit der Technischen Universität Berlin soll die experimentelle Bestimmung der lokalen Druck- und Schnelleverteilung und damit der lokalen Impedanz über der Lineroberfläche erfolgen. Im ersten Schritt werden nun hier die Ergebnisse der gemessenen Druckverteilung über der Lineroberfläche mit der örtlichen Auflösung im Mikrometer-Bereich vorgestellt.

Balazs, Peter

• Zeit-Frequenz Darstellungen und Deep Learning
  D. Haider, P. Balazs, N. Holighaus und L. Gutscher
[Abstract]

Während der letzten Jahre hat Deep Learning (DL) einen Paradigmenwechsel in vielen Anwendungsbereichen eingeleitet und dabei haben sich sogenannte end-to-end Modelle als besonders beliebt erwiesen. Diese verarbeiten Rohdaten direkt, sodass es während des Trainings notwendig ist, alle strukturellen Relationen zwischen Input und Output zu lernen. Für akustische Daten schlüsseln Zeit-Frequenz Darstellungen viele wichtige Relationen bereits auf, wodurch gleichwertige Ergebnisse bei geringerer Modellkomplexität und kleineren Trainingdatensätzen erzielt werden können. Obwohl diese Art der Vorverarbeitung enormes Potential für die Verbesserung von DL Verfahren für Audio Anwendungen birgt, setzt ihr optimaler Einsatz ein gewisses Maß an Fachwissen und Erfahrung voraus und hält weiterhin Herausforderungen bereit. Wir präsentieren einen Überblick aktueller Ansätze für Zeit-Frequenz-basiertes DL und deren theoretische Untersuchung und präsentieren schließlich einfache Code-Beispiele, die demonstrieren wie LTFAT mit Python in einem typischen DL Framework verwendet werden kann um diese Ansätze umzusetzen.

• Domain Decomposition with Fusion Frames
  M. Shamsabadi und P. Balazs
[Abstract]

In computational acoustics the goal is to find a numerical solution of physical equations, like the Helmholtz equation. Traditionally, this is done by the boundary element or finite element method. To reduce the computational load the operator equation is split. The domain decomposition methods solves a boundary value problem by splitting it into smaller boundary problems on subdomains. It is vital to find the most applicable and tractable overlapping or non-overlapping domain decomposition for dividing a large problem to smaller one. One of the most important problems in this method is the splitting the given space and finding the global solution from the local ones, in particular in the overlapping domain case. In this paper, we approach this problem by using fusion frames, therefore allowing overlapping. At least in a mathematical setting fusion frames allows to find more numerically tractable approach on subdomains and combine the solution on the subspaces to get the global solution. We can apply this idea for operator equations and present several discretization by fusion frames and their duals and analyze their numerical efficiency.

• A Quantitative Comparison of Traffic Noise During, Before and Long Before the Pandemic Using A-Posteriori Heuristic Calibration
  R. Abbasi, P. Balazs, J. Spitzbart, B. Graf und N. Wallaszkovits
[Abstract]

One of the prominent effects of lockdown periods is the restrictions on human movement and activity and likely reduced noise levels. The aim of this study is to quantify the possible changes in noise in Vienna (Austria) in two lockdown periods (in March and December 2020) compared to normal conditions (recorded in 1980, 1981, 1983, 2011, and 2012) at two traffic stations (Freyung and Schottentor) and a walking area (Graben). In order to calibrate the data collected by three different microphones, an a-posteriori heuristic calibration was used. The results show that the noise level in lockdown II is lower than all periods at all stations (except in one traffic station in 1980). At both traffic stations, the noise level in 2011 is almost equal to and higher than that of lockdown I and the early 80’s noise level, respectively.

• PanDeNoise: Measurements before and during the lockdown at Zederhaus
  H. Waubke, P. Balazs, L. Köhldorfer und A. Kranabetter
[Abstract]

The first lock-down caused by the COVID-19 pandemic in April 2020 lead to large reduction in traffic. A permanent mesaurement point at Zederhaus at the Austrian motorway A10 showed that the traffic has been reduced by 50% during the lock-down. The measuement device recorded the noise level in 1/2 hour intervals. From the weekly travel it was found that the reduction is the same during working days and weekends only the amount has changed. From the noise exposure the traffic reduction was estimated assuming that the velocity of the cars was the same and that the mixture between cars and trucks did not change.

• Pitfalls of Using Feature-Based Classification for Mouse Ultrasonic Vocalizations
  R. Abbasi, P. Balazs, D.J. Penn und S.M. Zala
[Abstract]

House mice communicate through ultrasonic vocalizations (USVs), which are above the range of human hearing (>20 kHz), and have been classified into >10 syllable types. Feature-based classifiers are mainly used to study USVs, and yet these have been shown to be outperformed by image-based models in studies of other types of acoustic signals. In this study, we focused on the pitfalls of feature-based classification of USVs comparing them with a state-of-the-art image-based classification method (CNNs). Results show that the limitation of feature-based methods can be attributed to two main reasons: 1) features are defined by the frequency track (FT) of USVs, and as a result, any error in determining the FT has a profound impact on the extracted features and thus the performance of the classifier. 2) The features are based on human-determined thresholds which may not be met in case of any trivial variations in calculated FTs. We will show the exact results of the numerical experiments.

Balint, Jamilla

• Raumakustik aus einem interdisziplinären Blickwinkel
  R. Hofer, J. Balint und M. Stavric
[Abstract]

W. C. Sabine, a pioneer in acoustics, made his first experiments in the field of architectural acoustics in the lecture hall of the Fogg Art Museum around 1897. He was asked to suggest improvements because the speech intelligibility was very poor and the hall too reverberant. Years of hard work led him to the derivation of the reverberation formula that we use today. Over 100 years later, together with students of Graz University of Technology we assessed the acoustic situation in 26 lecture halls to take a look how the acoustic situation in lecture halls evolved over the last decades. Acoustic measurements and subjective evaluations were carried out and a spider chart was designed for comparing subjective and objective measures for each lecture hall. The results suggest that the speech intelligibility in 14 out of the 26 halls is unsatisfactory. To improve the acoustic situation, a new approach is suggested which benefits from an interdisciplinary viewpoint between architecture and audio engineering. With the approach ”research through design”, collaborative student projects are implemented to improve the situations in lecture halls with innovative architectural designs and acoustic concepts.

• Research data management across disciplines in AUDICTIVE
  J. Balint, D. Hausen und J. Fels
[Abstract]

The priority program SPP 2236 - AUDICTIVE (Auditory cognition in interactive virtual environments) is embedded within the interdisciplinary field of acoustics, cognitive psychology and virtual reality. The goal of the project is to combine the viewpoints of the three disciplines and gain new insights on auditory cognition in virtual reality. The potential of interconnectedness in interdisciplinary projects through the exchange of data and a joint vocabulary can be fostered through constant exchange of knowledge and an overall tool for managing the research data. To make the insights accessible for all project participants and on a long-term basis for researchers and society overall, a research data management plan has to be implemented at an early stage of the project. Hereby the visibility can be ensured for the future, also. First, a survey is sent to all project participants with questions on their research content and corresponding data. Hence the basic requirements for data management in all disciplines can be collected and the need for suitable tools identified. This presentation will show the results of the survey and propose a cross-disciplinary, sustainable and intuitive framework for collecting, managing and re-using the generated data within the first phase of the project.

Bangert, Christiane

• Variable Raumakustik – Multifunktionalität von Probesälen
  C. Bangert, M. Lachmann, D. Kessler und M. Peter
[Abstract]

Orchester benötigen zum Proben grosse Säle mit einer entsprechenden Raumakustik. Gleichzeitig steht nicht jedem Orchester ein eigener Probesaal zur Verfügung. Vielfach werden Probensäle durch mehrere Ensembles und Orchester mit unterschiedlichen Besetzungsgrössen und Musikstilen bespielt, woraus sich die Notwendigkeit einer variablen Raumakustik ergibt. Eine weitergehende Nutzung der Säle z.B. für Vorträge, Präsentationen und verschiedenste Musikaufführungen mit Publikum erhöht die Anforderungen an die Variabilität. Wege der raumakustischen Gestaltung, um den diversen, zum Teil divergenten Anforderungen möglichst gerecht zu werden, sollen in diesem Beitrag anhand von zwei Beispielen aufgezeigt werden: der Kammermusiksaal im Neubau der ”Hochschule Luzern - Musik” und der ”Paul Sacher Saal” in einem umgenutzen Kirchenraum des Musik- und Kulturzentrums Don Bosco Basel. Eine besondere Herausforderung bei der Planung des Kammermusiksaals war, auch geeignete Bedingungen für Proben eines Symphonieorchesters mit grosser Besetzung in dem mit einem Volumen von ca. 3000 Kubikmeter eher zu kleinen Saal zu schaffen. Im ”Paul Sacher Saal”’setzen vorhandene Geometrie und Baustruktur sowie der Denkmalschutz den Rahmen, in den sich die variable Raumakustik einpassen musste. Nicht als Hauptnutzung geplant, aber ”coronabedingt” forciert wird der Saal nun vermehrt für Aufnahmen klassischer Ensemble und Orchester genutzt.

Barfuss, Hannes

• VAS Objects - A Toolbox for (dynamic) convolution-based Applications for Pure Data and Max/MSP
  H. Barfuss und T. Resch
[Abstract]

The VAS objects are a set of objects for Max/MSP and Pure Data for (dynamic) convolution-based applications. While numerous objects already exist for static convolution for Max/MSP or Pure Data, there is no object library available, that works with both applications, can handle up-to-date file formats (such as sofa), provide dynamic convolution with in real-time exchangeable filters and is published as open-source software. Besides partitioned, multi-threaded convolution with static filters, the objects facilitate crossfade-based swapping between old and new filter (for applications such as dynamic binaural synthesis) as well as a true polyphonic dynamic convolution in which the respective filters may decay to the end. As the filter length is not limited, binaural synthesis based on binaural room impulse responses is possible too. Another application is the modelling of existing audio hardware such as vintage equalizers, compressors, delays or reverberators with impulse responses.The objects are implemented with the VAS library and source code and binaries for all compatible platforms are publicly available.

Bartha-Doering, Lisa

• The preterm baby in the bass booster - Zur Frage der A-Bewertung bei Pegelmessungen in Inkubatoren
  C. Reuter, M. Maeder, I. Czedik-Eysenberg, L. Bartha-Doering, P. Deindl, M. Bertsch, A. Berger und V. Giordano
[Abstract]

Spitzenpegel in Inkubatoren erreichen teilweise Extremwerte von bis zu 117 dB(A)(Thomas 1989) bzw. 130-140 dB(SPL)(Bess et al. 1979). Die seit 1959 bis heute bei Pegelmessungen an Inkubatoren erhobenen Schallpegelwerte schwanken erheblich. Dies ist zum einen auf unterschiedliche Messsituationen zurückzuführen, zum anderen aber auch darauf, dass je nach Veröffentlichung die Pegel entweder in dB(A) oder in dB(SPL) angegeben werden. Selbst in der als Standard geltenden Empfehlung der American Academy of Pediatrics (AAP 1995) wird nicht zwischen SPL- und A-Bewertung unterschieden, wenn als Richtwert für Inkubatoren ein Geräuschpegel von <45 dB empfohlen wird. Bislang gemessene Geräuschpegel in Inkubatoren sowie eigene Messergebnisse liegen real weit über dieser Empfehlung (Bemmer et al. 2003). Der Hauptenergieanteil bei Inkubatorgeräuschen liegt zudem bei 100-200Hz (Seleny 1969; Bertsch et al. 2019). Da bei der A-bewerteten Pegelmessung gerade die Energieanteile unterhalb von 1000 Hz mit abnehmender Frequenz immer weniger einbezogen werden, fallen die gemessenen Inkubator-Pegel bei einer A-Bewertung in der Regel um 20 dB geringer aus als die tatsächlich vorliegenden Werte in dB(SPL)(z.B. Blennow et al. 1974). Ziel des Beitrags ist es deswegen nicht nur Licht in das Dunkel der A-bewerteten Inkubatorpegelmessungen zu bringen, sondern auch mit Hilfe von Signalanalysetechniken und numerischen Simulationen gehörsadäquatere Beschreibungsmöglichkeiten der akustischen Inkubator-Innenwelt anzubieten.

• Verantwortungsethik als gesamtheitliche Aufgabe bei der Behandlung von Frühgeborenen
  M. Maeder, V. Giordano, L. Bartha-Doering, P. Deindl, M. Bertsch, A. Berger und C. Reuter
[Abstract]

Kinder, die vor der 37 Gestationswoche geboren werden sind Frühgeborene. Frühgeburtlichkeit ist ein globales Gesundheitsproblem, das etwa 11 % aller Lebendgeburten betrifft: Sie ist nach wie vor eine bedeutende Todesursache und eine wichtige Ursache für langfristige Einschränkungen menschlichen Potenzials bei Überlebenden auf der ganzen Welt. Unreife und leichte Frühgeborene werden in Inkubatoren versorgt, um physiologische Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen zu schaffen. Bis zu 50% der Frühgeborenen, die in Inkubatoren behandelt werden zeigen im dritten Lebensjahr sprachliche Auffälligkeiten und Defizite. Unterschiedliche Studien lassen darauf schließen, dass die unnatürliche Umgebung aus Sicht der Akustik in einem Inkubator zu diesen Auffälligkeiten beiträgt. Bereits durchgeführte Schalldruckpegelmessungen in Inkubatoren am AKH Wien zeigen, welche Spitzenwerte durch weitere angeschlossene medizinische Geräte wie beispielsweise der Schauerstoffversorgung erreicht werden. Gleiches gilt auch für die Verhaltensweisen des medizinischen Personals, das zu hohen Spitzenpegeln führen kann.

Der vorliegende Beitrag befasst sich mit den ethischen Aspekten und Fragestellungen, die bei der Nutzung von Inkubatoren auftreten und soll als Denkanstoß dafür dienen, dass Verantwortungsethik in diesem Kontext auch als Aufgabe zu verstehen ist, in der auch über die Zeit im Inkubator hinaus eine möglichst gesunde Entwicklung des Frühgeborenen - vor allem im Hör- und Sprachbereich - im Vordergrund steht.

Bartolomaeus, Wolfram

• Testaufgaben für RLS-19 und BUB
  W. Bartolomaeus und L. Schade
[Abstract]

Am 1. März sind die ”Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen” (RLS-19) in Kraft getreten. In diesem Jahr noch soll die Datenbank (BUB-D) der ”Berechnungsmethode für den Umgebungslärm von bodennahen Quellen (Straße, Schienenwege, Industrie und Gewerbe)” (BUB) in einer geänderten Fassung veröffentlicht werden. Beide Vorschriften beinhalten u. a. ein Emissionsmodell für Straßen, das möglichst ähnliche - wenn nicht gleiche - Emissionspegel für die einzelnen Fahrzeuge ausgeben sollte. In dem Normungsausschuss ”Qualitätsanforderung und Prüfbedingungen schalltechnischer Software für den Immissionsschutz” des ”DIN/VDI-Normenausschuss Akustik, Lärmminderung und Schwingungstechnik” (NALS) wurde die DIN/TR 8999-1 erstellt, die regelwerkspezifische Ergänzungen zur Qualitätssicherung von Software für die Berechnung von Schall im Freien für die Anwendung der RLS-19 zur Verfügung stellt. Die Testaufgaben dienen der Qualitätssicherung der Umsetzung der RLS-19 durch ein Programm und wurden entsprechend DIN 45687 erstellt. Für die BUB ist ein ähnliches Dokument mit Testaufgaben zur Qualitätssicherung geplant. Über die Testaufgaben beider Verfahren mit dem Schwerpunkt auf dem jeweiligen Emissionsmodell - Gesamtpegel bei den RLS und Oktavpegel bei der BUB - wird berichtet. Die Ähnlichkeit beider Modellansätze führt zu der Überlegung einer weitreichenden Harmonisierung. Eine spektrale Betrachtung der Geräuschemissionen von Fahrzeugen ist dabei eine notwendige Voraussetzung für die angestrebte Harmonisierung der Vorschriften beim Planungs- und Umweltrecht.

• Berücksichtigung meteorologischer Daten in der Schallausbreitungsrechnung und Abgleich mit Messergebnissen
  M. Liepert, V. Skowronek, M. Crljenkovic, A. Schady, K. Elsen, F. Strigari, W. Bartolomaeus und M. Chudalla
[Abstract]

Die Schallausbreitung zwischen Emissionsort und Immissionsorten wird u.a. von den atmosphärischen Bedingungen (Wetter), der Umgebung (Topografie) und den Eigenschaften des Bodens bestimmt. Die physikalischen Prozesse, die hierbei eine Rolle spielen (z.B. Absorption, Reflexion, Refraktion), sind komplex, frequenzabhängig und treten vielfach in Kombination auf. Der Einfluss der wechselnden atmosphärischen Bedingungen (Windprofil, Temperaturschichtung, Luftfeuchte) bewirkt Schwankungen der Pegeldämpfung im Ausbreitungsweg, die bei Entfernungen größer 500m bis zu 25 dB oder mehr betragen können. In einem Forschungsprojekt für die Bundesanstalt für Straßenwesen werden Einflüsse des Wetters auf die Schallausbreitung und deren Berücksichtigung in verschiedenen Berechnungsverfahren dargestellt und verglichen. Durch Langzeitmessungen an einem Autobahnabschnitt werden die Berechnungsergebnisse den Messungen bei den korrespondierenden meteorologischen Bedingungen gegenübergestellt. Diese Untersuchungen ermöglichen Aussagen über den Mehrwert der Berücksichtigung meteorologischer Informationen in der Ausbreitungsrechnung. Die Ergebnisse und Vorschläge für die praxisgerechte Berücksichtigung der Meteorologie in Rechenmodellen werden vorgestellt.

• SOPRANOISE – Inspektionsverfahren zur Bewertung der Luftschalldämmung bestehender Lärmschutzwände in situ
  F. Strigari, M. Chudalla, W. Bartolomaeus, M. Conter, A. Fuchs, M. Garai, C. Nicodeme und J.-P. Clairbois
[Abstract]

Im Rahmen des Projekts SOPRANOISE (gefördert von CEDR als Teil des ”Transnational Road Research Programme 2018”) war das Ziel des dritten Arbeitspakets, ein in-situ-Inspektionsverfahren zu entwickeln, das die Möglichkeiten visueller/auraler Untersuchungen (ohne Durchführung von Messungen) ausnutzt, um erste Hinweise auf die möglichen Auswirkungen von Schäden auf die Luftschalldämmung bestehender Lärmschutzwände zu erhalten. Auf der Grundlage eines Reviews - einschließlich einer Umfrage unter den CEDR-Mitgliedsstaaten - und eines vereinfachten theoretischen Modells, wurde ein Inspektionsprotokoll entworfen, das eine schnelle Bewertung möglicher akustischer Auswirkungen von Leckagen auf die Luftschalldämmung von Lärmschutzwänden ermöglicht. Nach dem Ausfüllen des Inspektionsprotokolls wird eine Abschätzung der Folgen der erfassten Leckagen - hinsichtlich der Schalldämmung - ausgegeben. Je nach Beschaffenheit und Position des Lecks wird eine akustische Bewertung vorgenommen und ein ”kritischer Einflussradius” berechnet, bis zu dem das Leck einen nicht vernachlässigbaren Effekt auf die Luftschalldämmung hat. Anhand dieser schnellen Bewertung kann beurteilt werden, wo es zweckmäßig ist, weitere Prüfungen vorzunehmen, d. h. entweder eine ”schnelle” Messmethode anzuwenden (die ebenfalls innerhalb von SOPRANOISE entwickelt wird) oder Messungen nach den Normen EN 1793 durchzuführen.

Baskind, Alexis

• Transfer function measurements of the Bassoon
  T. Grothe, S. Amengual Garí und A. Baskind
[Abstract]

Physical models of the reed wind instruments allow to simulate the evolution of self-sustained oscillations of the reed and the resulting mouthpiece pressure. However, the sound inside the mouthpiece is quite different in timbre from the radiated sound.

The goal of this study is to investigate the timbre change of the sound as pressure waves travel from the reed into the room. An approach is shown which bases on the assumption, that the non-linear generation of pipe oscillations can be treated independently from the linear and time invariant transmission of sound from within the bore into the room. Then, an output-to-output transfer function (from the mouthpiece to the room microphone) can be estimated during measurements. If the sound pressure inside the reed mouthpiece is known (e.g. from a measurement or simulation), the sound pressure at a listening position in a room can be approximated by means of convolution.

This contribution presents a measurement setup and postprocessing for the case of the bassoon, and the current work in progress focussing on sound quality of the syntheses.

Further work should be done to test measured 3D source-receiver transferfunctions for rendering of musical instrument sounds in virtual acoustic scenes.

Batke, Johann-Markus

• Darstellung und praktische Untersuchung eines HOA-Mikrofonarrays mit 8 Kapseln
  J.-M. Batke und T. Görne
[Abstract]

Higher Order Ambisonics (HOA) ist als 3D-Schallfelddarstellung für die Tonwiedergabe in VR-Umgebungen oder bei 360^∘-Videodarstellungen sehr geeignet. Bei der Aufnahme natürlicher Schallfelder können sphärische Mikrofonarrays eingesetzt werden. Die erreichte Ordnung der HOA-Schallfelddarstellung und damit die erzielbare räumliche Auflösung der Tonwiedergabe gehen einher mit dem aufzubringenden technischen Aufwand. So lässt sich mit 4 Mikrofonkapseln eine HOA-Darstellung 1. Ordnung aufzeichnen, während die 2. Ordnung bereits 9 Kapseln verlangt.

Auf dem Markt angebotene Arrays mit 8 Kapseln stellen damit ein überbestimmtes Mikrofonarray für HOA-Signale 1. Ordnung dar, werden aber auch als Quelle für HOA-Signale 2. Ordnung beworben. Dies ist über die Beschränkung auf eine 2D-Schallfelddarstellung möglich bzw. die Inkaufnahme von räumlichen Darstellungsfehlern. Der vorliegende Beitrag fasst die theoretischen Möglichkeiten eines 8-Kapsel-Arrays zusammen und untersucht die in der Anwendung wahrnehmbaren räumlichen Darstellungsfehler.

Baudson, Romain

• Hybride Methode zur Vorhersage des Schallübertragungsverlusts für Fahrzeugdämmung unter Berücksichtigung von Komponentenmessdaten in Finiten Elementen Modellen
  M. Brandstetter und R. Baudson
[Abstract]

Die Beurteilung des Schallübertragungsverlusts (TL) von mehrschichtigen Materialien ist seit vielen Jahren ein aktives Forschungsthema in der Automobilindustrie. In jüngster Zeit ist aufgrund der Elektrifizierung der Fahrzeugflotten die Isolierung des Fahrzeuginnenraums von vorrangigem Interesse. Der Elektromotor besitzt ein spezielles Geräuschspektrum, welches niedrige, mittlere bis hohe Frequenzen beinhaltet. Daher sind präzise Methoden, Messungen und Simulationen erforderlich, um den Schallübertragungsverlust vorherzusagen. Für den akustischen Komfort im Fahrzeug muss ein bestimmter Übertragungsverlust garantiert werden. In vielen numerischen Modellen wird ein ideales Szenario bewertet, das einen optimistischen Schallübertragungsverlust ergibt. Für eine gute Vorhersagbarkeit ist eine präzise Modellierung der Isolationsmaterialien und der Fahrzeugstruktur unabdingbar, für solche Modelle müssen für den Vergleich mit Messungen alle Leckagen und Stopfen akustisch isoliert werden. Sollten Öffnungen und Stopfen für beispielsweise HVAC und Lenksäule während der Messung vorhanden sein, müssen diese in der Simulation ebenfalls berücksichtigt werden, um prädiktive Vorhersagen zu erzielen. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, diese Komponenten in ein Simulationsmodell einzubeziehen. Die physikalische Modellierung von Stopfen ist zeitaufwändig und erfordert möglicherweise Materialmesstechniken und garantiert keine Vorhersagbarkeit. Dieser Artikel stellt ein neues Verfahren vor, bei dem gemessene TL- Werte für Komponenten, beispielsweise Stopfen durch die Transferadmittanzmethode in ein Finite-Elemente-TL-Modell aufgenommen werden. Die Auswirkungen werden auf Finite-Elemente-Modelle in Industriegröße untersucht.

Bauerschäfer, Ulf

• Entwicklung eines Kavitationssensors für NE-Metallschmelzen
  U. Bauerschäfer, L. Ledig und S. Gai
[Abstract]

Leistungsultraschall in der Prozesstechnik unter Standardbedingungen ist eine etablierte Technologie für das Homogenisieren, Dispergieren und für sonochemische Reaktionen durch Kavitation in Mehrphasen-Fluid-Systemen. Besondere Herausforderungen existieren bei der Anwendung der Kavitation in Aluminiumschmelzen bei hohen Prozesstemperaturen. Ein etabliertes Mittel zum Nachweis der Kavitationsintensität sind externe Cavitometer [1]. In diesem Beitrag wird ein Kavitationssensor für ein Leistungsultraschallsystem zur Behandlung von Aluminiumschmelzen vorgestellt. Die Herausforderung besteht in der Weiterentwicklung des Kavitationsnachweises über den Wellenleiter der Sonotrode [2] für ein Prozess-Medium von 670^∘C. Es wurde eine Lösung für die Erfassung hochfrequenter Wellenfelder direkt in der Kavitationszone an der Sonotrodenoberfläche entwickelt.

[1] Tzanakis, I., Lebon, G. S. B., Eskin, D. G., Pericleous, K. A., Characterisation of the ultrasonic acoustic spectrum and pressure field in aluminium melt with an advanced cavitometer, Journal of Materials Processing Technology, 229 (2016) 582-586

[2] Patent: DE 10 2010 043 316 B4

Baumann, Philippe

• Akustische Vorhangsysteme als flexible Raumtrennelemente in Bürolandschaften
  T. Graf, P. Jund, A. Taghipour, C. Hächler, P. Baumann und O. Schälli
[Abstract]

Akustische Vorhangsysteme sind flexible Lösungen zur visuellen und auditiven Raumtrennung in Grossraumbüros. Da es sich dabei um Textilien handelt, ist die visuelle Abschottung viel leichter zu erreichen als die akustische Trennung. Für die akustische Trennung braucht es mehrschichtige Vorhangstoffe mit spezifischen Eigenschaften. Vorhangsysteme mit mehreren Vorhanglagen hintereinander / in Serie wurden mit Finiter-Element- Simulation (FEM) modelliert und optimiert. Die Simulationen wurden im akustischen Vorhangprüfstand der Hochschule Luzern – Technik & Architektur experimentell validiert. Dabei wurden der Dämmungsgrad, der Sprachübertragungsindex (STI) und der Sprachverständlichkeitsindex (SII) in unterschiedlichen Szenarien bestimmt. Die Ergebnisse zeigen, dass das Vorhangsystem die Schallübertragung partiell dämmt, sowie die Sprachverständlichkeit reduziert. Eine geringe Schallübertragung fand statt, in Folge deren die Sprache nur in Anwesenheit von zusätzlichen Geräuschen (im Büro) ganz unverständlich gemacht werden konnte. Eine Nutzerumfrage hat gezeigt, dass der Einsatz des Vorhangsystems in Büroräumlichkeiten das akustische Wohlbefinden, sowie die akustische Privatsphäre erhöht hat. Ferner wurde die Installation des Vorhangsystems mit einer Reduktion der subjektiv empfundenen Störung durch Umgebungsgeräusche assoziiert.

Baumann, Uwe

• Messung von Klickgeräuschen an Cochlea-Implantaten
  C. Adams, U. Baumann, T. Stöver und T. Weißgerber
[Abstract]

Cochlea-Implantate (CI) werden eingesetzt, um Taubheit oder schweren bis hochgradigen Hörverlust zu behandeln. Das CI-System besteht aus dem eigentlichen Implantat sowie einer Sendespule, die außen am Kopf getragen wird und die mit Magneten gehalten wird. Der Magnet ist bei einigen CI-Modellen beweglich gelagert. Bei Magnetresonanztomographie (MRT)-Untersuchungen kann sich der Magnet drehen und am Magnetfeld des MRT-Geräts ausrichten. Dies verhindert schmerzhafte Nebenwirkungen oder eine Dislokation des Magneten während MRT-Untersuchungen. Das vorhandene Lagerspiel des CI-Magneten kann bei ruckartigen Bewegungen wie etwa Kopfschütteln zu Geräuschen führen, die als ”Klicken” beschrieben werden können. Diese Klickgeräusche können von Patienten mit einseitiger Taubheit im gesunden Gegenohr als Störgeräusch wahrgenommen werden. Dieser Beitrag beschreibt einen Versuchsaufbau zur Charakterisierung der Klickgeräusche von CI-Magneten. Es zeigt sich, dass das CI um mehrere Achsen wiederholgenau ”geschüttelt” werden muss, um die Klickgeräusche zu provozieren. Die Klickgeräusche können in Luftschallmessungen im Frequenzbereich oberhalb von 1,5 kHz identifiziert werden. Mithilfe von Beschleunigungssignalen kann die Bewegungstrajektorie des CI ermittelt werden. Anhand der Ergebnisse soll ein verbesserter Versuchsaufbau entwickelt werden, der neben der Anbringung des CI im menschlichen Schädel auch typische Bewegungsformen wie etwa Kopfschütteln realitätsnäher nachbilden kann. So sollen CI zukünftig auf Klickgeräusche untersucht und Maßnahmen zur Reduzierung von Klickgeräuschen abgeleitet werden.

Baumgartner, Bernhard

• Reduktion des Reifen/Fahrbahngeräusches durch Grinding-Texturen
  R. Wehr, B. Baumgartner und R. Spielhofer
[Abstract]

Zur Reduktion von Straßenverkehrslärm werden in Deutschland und Österreich in den letzten Jahren vermehrt Beton-Fahrbahndecken mittels Grinding bearbeitet. Dabei werden feine Längsrillen in die Fahrbahndecke im Abstand von typischerweise 2-3 mm gefräst. Dadurch soll eine ebene Reifenauflagefläche sowie ein relevanter Hohlraumgehalt am Reifen/Fahrbahnkontakt hergestellt werden, um sowohl die Reifenvibrationen als auch das Air-Pumping zu reduzieren. Im vorliegenden Paper werden erste Untersuchungen zum Langzeitverhalten der existierenden Teststrecken vorgestellt. Ebenfalls werden Analysen der 3D-Oberflächentextur sowie deren zeitlicher Entwicklung präsentiert. Schlussendlich wird versucht, verschiedene Parameter der Oberflächentextur mit dem Alterungsverhalten der Teststrecken in Zusammenhang zu bringen.

Baumgartner, Hannah

• Tatort Sprachverständlichkeit – Wie schlimm ist es wirklich?
  R. Huber, H. Baumgartner, T. Bruns, J. Thomas, J.-E. Appell und J. Rennies
[Abstract]

Der ”Tatort” ist eine der meistgesehenen Sendungen der ARD mit rund 900.000 Fans, die wöchentlich zwischen 4.000 und 15.000 Kommentare zum aktuellen Fall auf Facebook posten. Das Thema Sprachverständlichkeit kommt in den Kommentaren oft zur Sprache, manchmal wird die Krimiserie sogar als ”Bösewicht der Sprachverständlichkeit” bezeichnet. Aber ist das objektiv? Ist die Sprachverständlichkeit des ”Tatorts” im Vergleich zu anderen deutschen Spielfilmen wirklich schlechter? Und ist es fair, alle ”Tatort”-Versionen (die in verschiedenen Städten spielen und mit unterschiedlichen Schauspielern besetzt sind) über einen Kamm zu scheren, oder sind es vielleicht nur spezifische ”Tatort”-Sendungen, die den Ruf (hinsichtlich der Sprachverständlichkeit) des gesamten Formats schmälern? Der vorliegende Beitrag geht diesen Fragen nach, indem er ein neu entwickeltes, auf automatischer Spracherkennung-basierendes Messverfahren einsetzt, um die Höranstrengung, die mit dem Verfolgen des Filmdialogs verbunden ist, instrumentell zu erfassen. Das als ”Listening Effort Meter” bezeichnete Verfahren, das zuvor in umfangreichen Hörtests validiert wurde, wird eingesetzt, um die Dialogverständlichkeit verschiedener ”Tatort”-Standorte zu vergleichen. Darüber hinaus werden Gründe für schlechte Verständlichkeit untersucht, darunter Nuscheln und Deutlichkeit der Aussprache sowie Hintergrundgeräusche, und ihr Einfluss auf die Verständlichkeit des Endergebnisses analysiert. Die Analysen des ”Tatorts” werden mit Beispielen anderer Spielfilmproduktionen verglichen.

• Improvement of Broadcast Speech Intelligibility Based on Instantaneous Listening Effort Estimate
  R. Huber, H. Baumgartner, T. Bruns, C. Rollwage, R. Sinha und J. Rennies
[Abstract]

Depending on the hearing abilities, environment and/or age of the TV viewers, the speech intelligibility of dialogs in movies can differ markedly for individual recipients. A possibility to change the intelligibility at home on the TV set to an individual optimal level would be a desirable option for many recipients. An adaptive audio modification would be preferred because a static modification (e.g., a fixed SNR increase) may work in some scenes but be too little or too much improvement in other scenes. This contribution therefore presents a way to provide a second, automatically realized version of a speech/background mix for people with increased demands on intelligibility. The degree of intervention depends on the instantaneously estimated listening effort in relation to the target or individually desired listening effort. To this end, a single-ended (i.e. reference-free) method is used to evaluate the instantaneous listening effort and to inform a subsequent stage of blind source separation and dialog enhancement. The latter can be configured to a target listening effort, which is not to be exceeded, and can hence be adjusted to improve the speech intelligibility of broadcast audio for individual needs or different target groups.

Bechtel, Philipp

• Schießlärm & Gehörschädigungsprognoseverfahren - Gehörschützermodelle und ihr Einfluss auf Schusszahlprognosen
  P. Bechtel, M. Humberg, C. Hudasch, T. Langenbucher und C. Kleinhenrich
[Abstract]

Das Gehörschädigungsrisiko von Schießlärm in Mündungsnähe ist stark vom verwendeten Gehörschutz geprägt. Um dieses Risiko prognostizieren zu können, werden Gehörschädigungsprognoseverfahren wie beispielsweise das AHAAH-Modell oder das Pfander-Kriterium benötigt. Aus dem prognostizierten Gehörschädigungsrisiko kann anschließend eine Anzahl möglicher Schüsse abgeleitet werden, bei der die betrachtete Person keine Gehörschädigungen befürchten muss. Somit ist die korrekte Berücksichtigung der Dämmwirkung eines Gehörschützers von großer Bedeutung. Die prognostiziertze Wirkung eines Gehörschützers hängt jedoch stark vom Berechnungsmodell des jeweilgen Prognoseverfahrens ab. Es werden Untersuchungen vorgestellt, die Kreuzvergleiche zwischen zwei gängigen Gehörschädigungsprognoseverfahren - dem AHAAH-Modell und dem Pfander-Verfahren - bezüglich ihrer Modellierung von Gehörschützern ziehen. Hierbei werden sowohl die Reduzierung des Spitzenpegels als auch der spektrale Einfluss untersucht. Zusätzlich fließen In-Situ gemessene Dämmwerte von Kapselgehörschützern in diese Untersuchung mit ein. Anschließend werden gemessene und synthetisch generierte Waffenknalle mit den unterschiedlichen Dämmwerten eines Gehörschützers belegt und ausgewertet. Die hieraus resultierenden möglichen Schusszahlen in Abhängigkeit des Gehörschädigungsprognoseverfahren und des Gehörschützers werden abschließend diskutiert.

Becker, Julian

• Perception of Fluctuating Sounds
  R. Sottek, S. Anisovich, J. Becker und T. Lobato
[Abstract]

Fluctuating sounds easily attract the listener’s attention and can therefore have a profound impact on sound quality. To better understand the human perception of fluctuating sounds and to model it for automatic quantification, it is necessary to evaluate this sensation through jury tests. The stationary perception of fluctuating sounds was examined in detail for synthetic sounds depending on various modulation parameters (e.g.: modulation rate, modulation type AM/FM, degree of modulation, modulation index). Several jury test results can be found in the literature for this type of signal. However, these existing studies are insufficient to provide an accurate model that takes temporal effects into account and can be applied for technical sounds. This paper therefore describes jury tests that were carried out to obtain the necessary information about the fluctuation perception of less-investigated phenomena such as temporal effects, as well as the fluctuation perception for technical sounds.

Becker, Stefan

• Complex fluid properties of additively manufactured periodic lattice structures
  B. Berchtenbreiter und S. Becker
[Abstract]

The volume of the cavity significantly influences the resonant frequency of resonators. The lower the frequency to be damped, the larger the required volume. The combination of resonators and passive porous absorbing material is intended to reduce the volume of the cavity and thus the required installation space. In order to design such a combined resonator and to adapt it to a target spectrum it is necessary to be able to manipulate the sound propagation in the porous medium. For this purpose, fine mesh additively manufactured periodic lattice structures are investigated in this work. These lattice structures are modelled with the surrounding air as complex fluids and the effective fluid properties are determined for different lattice constants as a function of frequency. With the determined complex fluid properties and the Johnson-Champoux-Allard-Lafarge (JCAL) model, it is now possible to calculate the complex fluid properties as a function of the lattice constant and the frequency. The fluid properties calculated using the JCAL model agree in good approximation with comparative measurements. Being able to predict sound propagation as a function of lattice constant and frequency using the JCAL model is an important step in the development of the combined resonator.

• Schallquellenlokalisierung an Geschlitzten Axialventilatoren mit Rotierendem Beamforming
  C. Ocker, F. Czwielong, F. Krömer, C. Paruchuri, W. Pannert und S. Becker
[Abstract]

Axialventilatoren werden in den meisten Fällen stromab von Schutzgittern, Wärmeübertrager oder Luftfilter eingesetzt. Durch die gestörte turbulente Zuströmung wird der induzierte Schalldruckpegel im Vergleich zur freien Anströmung erhöht. Vorderkantenmodifikationen, wie Zähnelungen, poröse Strukturen oder in Strömungsrichtung orientierte Schlitze sind hierbei effektive Maßnahmen zur Lärmminderung von Tragflügelprofilen. Um diese Vorderkantenmodifikationen auf Axialventilatoren zu übertragen, müssen Axialventilator-spezifische Effekte wie Spalt- und Radialströmung, rotierender Strömungsabriss und Interaktion mit nachlaufenden Ventilatorschaufeln, berücksichtigt werden. Für die aeroakustische Messung von rotierenden Systemen eigenet sich insbesondere die Mikrofon Array Technik in Kombination mit rotierendem Beamforming. Zur Berechnung des benötigten Schallfeldes ist es vorteilhaft in einem virtuellen, rotierendem Referenzsystem zu arbeiten, in dem die Quelle ruht. Die Berechnung des Schallfeldes erfolgt in dieser Arbeit mit der Methode der akustischen Strahlentheorie. Basierend auf der Differentialgeometrie einer vierdimensionalen Mannigfaltigkeit wird der Energiefluss von der Schallquelle zu den Mikrofonen berechnet. Anschließend werden die Mikrofonsignale auswertet und die Schallquellen mit üblichen Beamforming-Verfahren lokalisiert. In einem Axialventilatorprüfstand können dadurch die aerodynamischen und aeroakustischen Eigenschaften von Axialventilatoren mit geschlitzten Vorderkanten in einer turbulenten Zuströmung untersucht und bewertet werden.

• Apriori grid cut-off frequency estimation for hybrid Aeroacoustic simulations
  E. Bagheri, F. Wachter, J. Riedel und S. Becker
[Abstract]

Aeroacoustic simulations require instationary flow field data. In most cases, flow simulations are significantly more expensive than sound propagation simulations. In general, the maximum frequency of interest in the sound spectra is known prior to the simulation. Thus, the flow field is often modelled by scale-resolving simulations whereby turbulence is only partially captured by the grid depending on the local cell-size. On one hand, the highest resolvable frequency and the simulation accuracy is inversely related to the cell-size, on the other hand, the computational cost scales at least linearly with the number of grid-cells. This trade-off between the accuracy and the computational complexity calls for a systematic approach for determining the local grid-resolution of the flow domain. Therefore, the motivation of this work is to establish a clear relation between the maximum resolved frequency in the sound spectra and the required local grid-resolution. For this purpose, we investigate common approaches in the literature for estimating the grid cut-off frequency in flow simulations. Besides, we propose a new approach based on the eddy turnover time and Kolmogov’s energy law for the inertial subrange. Lastly, we compare the results of different approaches in our test-cases.

• The influence of periodic structures on sound propagation through heat exchangers
  F. Czwielong, V. Hruška, M. Bednařík und S. Becker
[Abstract]

Axialventilatoren werden in ihren Hauptanwendungen saugseitig von anderen Systemkomponenten wie Schutzgittern, Wärmeübertragern, Drosselklappen oder Filtern betrieben. Aufgrund dieser Anordnungen kommt es zu einer Interaktion des saugseitigen Strömungsfeldes der Axialventilatoren mit den stromaufwärts verbauten Komponenten. Diese Wechselwirkungen werden als Installationseffekte bezeichnet. Die Folge dieser ist, dass das Strömungsfeld stromaufwärts gestört wird und somit die Turbulenzeigenschaften verändert werden. Die Änderung der Zuströmturbulenzen induziert eine erhöhte Schallabstrahlung der Ventilatoren im Vergleich zur ungestörten Zuströmung. Aufgrund der hohen Anzahl an verschiedenen Systemkomponenten und der damit verbunden unterschiedlichen Zuströmbedingungen, ist es bisher nicht möglich die Auswirkungen der Installationseffekte im Allgemeinen zu erfassen und im Auslegungsprozess von Axialventilatoren diesen entgegenzuwirken. Um ein besseres Verständnis für die aerodynamischen und akustischen Wechselwirkungen von Axialventilatoren mit gestörten Zuströmbedingungen zu erhalten, wurde ein aktives Turbulenzgitter entworfen. Mit diesem ist es möglich definierte Zuströmturbulenzen zu generieren und Auswirkung auf die Schallentstehungsmechanismen am Axialventilator zu untersuchen. Bei der Auslegung lag ein leises Eigengeräusch als auch eine möglichst realitätsgetreue Abbildung von Wärmeübertragern im Fokus. Es wurde gezeigt, wie sich die Einstellungsparameter des aktiven Gitters auf das Strömungsfeld und das Eigengeräusch auswirken und wie das aktive Turbulenzgitter zum Verständnis der Schallentstehungsmechanismen an Axialventilatoren beitragen kann.

• Benchmarking des Star-CCM+ Acoustic Wave Solvers anhand eines generischen HVAC-Ausströmers
  J. Riedel und S. Becker
[Abstract]

HVAC-Noise spielt in der Automobilindustrie im Zeitalter zunehmend elektrischer Antriebskonzepte eine entscheidende Rolle bei der akustischen Auslegung des Gesamtfahrzeuges, da Klimaanlagengeräusche nicht mehr von der Schallemission des Verbrennungsmotors maskiert werden. Bei der Entwicklung neuer PKW-Ausströmergeometrien soll die strömungsakustische Performance zu einem möglichst frühen Produktentwicklungsstadium abgeschätzt werden können. An der Universität Erlangen-Nürnberg wurde in der Vergangenheit mit Hilfe des hybriden Ansatzes bestehend aus Strömungssimulation mittels STAR-CCM+ und Ausbreitungsrechnung mittels CFS++ eine Methodik entwickelt, um die Akustik der Ausströmer über einen weiten Frequenzbereich hinweg genau berechnen zu können.

Star-CCM+ bietet seit einigen Releases einen eingebauten Acoustic Wave Solver an, der auf den Acoustic Perturbation Equations nach Ewert und Schröder basiert. Der Solver berechnet Strömungsmechanik und Akustik simultan auf einem Netz. Die Erstellung eines Akustiknetzes sowie die Interpolation der Quellterme entfallen somit. In der vorliegenden Arbeit wurde der neue Solver mit der bisherigen Berechnungsmethodik anhand eines vereinfachten generischen Ausströmers bezüglich Genauigkeit und Ressourcenbedarf verglichen. Für die berechnete Geometrie liegen zudem umfangreiche Validierungsmessungen am Institut vor. Der grundlegende Verlauf des Schalldruckpegels sowie charakteristische Peaks konnten mit Hilfe des Solvers sehr gut nachgebildet werden. Um im hochfrequenten Bereich, die Pegel in ihrer Amplitude richtig wiederzugeben, ist ein enormer Ressourcenbedarf bezüglich Gittergröße und Berechnungszeit notwendig.

• Experimentelle Untersuchung der strömungsinduzierten Schallabstrahlung von Kiteleinen
  L. Saur, J. Riedel und S. Becker
[Abstract]

Flugwindkraftwerke sind die Zukunft der Windenergie, da sie die Nutzung starker und stetiger Höhenwinde zur Erzeugung elektrischer Energie ermöglichen. Erste Testanlagen lassen 120 qm große Kites in einem speziellen Energiegewinnungszyklus auf bis zu 600 m Höhe steigen. Problematisch ist der laute Pfeifton, der bei hohen Windgeschwindigkeiten durch die Leinen des Kitesegels erzeugt wird. Ziel der Untersuchung war es, den strömungsinduzierten Schall von Kiteleinen zu charakterisieren und eine wirksame Methode zur Lärmreduzierung zu entwickeln.

Forschungsergebnisse zur Akustik gibt es bisher nur für starre Zylinder, Kiteleinen wurden lediglich auf ihren Strömungswiderstand untersucht. Daher wurden Schallmessungen umströmter Kiteleinen in einem aeroakustischen Windkanal durchgeführt. Gespannte Leinen und starre Zylinder weisen vergleichbare aeroakustische Eigenschaften auf. Die tonale Schallabstrahlung von Kiteleinen kann durch helixförmige Oberflächenerhebungen deutlich reduziert werden. Eine spiralförmige Kontur senkt das Leinengeräusch um bis zu 11,5 dB. Aeroakustisch optimierte Kiteleinen ermöglichen eine Lärmreduktion dieser innovativen Windenergieanlagen.

Auf Basis der gemessenen Schallabstrahlung unterschiedlicher Kiteleinen können jedoch keine konkreten Aussagen zum Einfluss der spiralförmigen Oberflächenerhebungen auf die Umströmung und die Vibrationen der Leinen gemacht werden. Weiterführende Untersuchungen des Geschwindigkeitsfeldes im Nachlauf sowie die Messung der strömungsinduzierten Leinenvibrationen bieten hier interessante Forschungsmöglichkeiten.

• The influence of periodic structures on sound propagation through heat exchangers
  F. Czwielong, V. Hruška, M. Bednařík und S. Becker
[Abstract]

The demand for air conditioning and cooling applications worldwide continues to grow. This trend is due to the rising temperatures caused by climate change, as well as the need for air filters due to the Corona pandemic. In most of the devices, which are located in close proximity to people, a combination of heat exchanger and axial fan is used. In order for these air conditioners to gain acceptance among people, they must be as quiet as possible. The axial fan is a dominant sound source in this context. It has already been shown that the heat exchanger interacts with the flow field of the axial fan, causing a disturbed inflow and thus amplifying the sound generation mechanisms at the axial fan. The interaction of the heat exchanger with the sound field, on the other hand, was only slightly investigated. Due to periodically arranged coolant tubes inside the heat exchanger, a reduction of the sound pressure level can occur at specific frequencies. This offers the possibility to design the heat exchanger according to the sound spectrum of the axial fan and thus to reduce the overall sound pressure level of the entire air conditioning system.

• Micro-perforated panels in interaction with boundary layers in zero pressure gradient flow
  S. Floss, F. Czwielong, M. Lang, S. Becker und M. Kaltenbacher
[Abstract]

The application of a micro-perforated absorber (MPA) adjacent to an axial fan in duct flows can significantly influence both the effective sound emissions, as well as the fan’s efficiency. These phenomena can be theoretically attributed in part to bias flow, altered blind flow in tip gap clearance, turbulent boundary layer stimulation, and self-excitation of the MPA. In this contribution, we investigate the influence of a zero pressure gradient boundary layer over a MPA flushed mounted in an overflowed plate test rig at low Mach numbers. The alteration of the boundary layer profile due to the presence of the MPA is investigated, as well as, the wall pressure correlation to the self-noise of the MPA. It is found that self-noise and excitation vary strongly with the perforation ratio and slit orientation relative to the mean flow velocity. Furthermore, the flow over the MPA might reduce the sound-absorbing effectiveness in the high-frequency range.

• Strukturierte Porosität zur Lärmminderung von Axialventilatoren
  C. Ocker, F. Czwielong, T. Geyer, M. Merkel und S. Becker
[Abstract]

Der Einsatz von Lüftungsanlagen ist insbesondere in der Zeit der Covid-Pandemie wichtig, um ein gesundes Raumklima in Wohn- und Arbeitsräumen zu schaffen. Die eingesetzten Axialventilatoren in derartigen Anlagen sind jedoch diejenige Systemkomponente mit der höchsten Schallerzeugung. Eine erhöhte turbulente Zuströmung durch den Einsatz von Schutzgittern, Wärmeübertrager oder Luftfilter führt zudem zu einem gestörten Strömungsfeld saugseitig vom Ventilator. Der induzierte Schalldruckpegel wird dadurch im Vergleich zur freien Anströmung deutlich erhöht. Eine Möglichkeit, um den erzeugten Schall im erforderlichen Maße zu reduzieren, ist die Modifikation der Vorderkante der Ventilatorschaufel mit einem strömungsdurchlässigen Material. In der hier vorgestellten Studie wird dazu eine strukturierte Porosität verwendet, die durch ein additives Fertigungsverfahren im Metall-3D-Druck entsteht. Hierbei basiert die strukturierte Porosität auf geometrisch definierten Einheitsgitterzellen. In einem ersten Schritt werden strukturierte Porositäten an der Vorderkante von isolierten Tragflügeln experimentell in einem Windkanal hinsichtlich der aerodynamischen und aeroakustischen Eigenschaften untersucht. Aufbauend auf den Tragflügeluntersuchungen werden ausgewählte strukturierte Porositäten in einem zweiten Schritt auf Ventilatorschaufeln übertragen. Die modifizierten Axialventilatoren werden hinsichtlich ihrer Effizienz, der Schallabstrahlung und Axialventilator-spezifischen Effekte in einem Axialventilatorprüfstand untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass durch eine strukturierte Porosität die Schallemission zwar reduziert werden kann, jedoch diese auch zu einer Verringerung der aerodynamischen Leistung führt.

Becker, Volker

• A sub-array beamforming approach to simulated pass-by measurements
  A. Jahnke, V. Becker, C. Puhle und D. Döbler
[Abstract]

In this paper, we discuss a method that utilizes two 432-channel microphone arrays in order to create a 3D-beamforming map of both sides of a running car during a simulated pass-by measurement on a test stand. First, we present the steps that led to the design of the multi-purpose microphone array(s) under consideration. We then introduce a sub-array method that directly interfaces a simulated pass-by measurement by projecting its unique microphone trajectory onto the planes of the array. In theory, any multi-channel method could be used to analyze the time data of each of these sub-array measurements. Choosing a suitable frequency domain beamforming method and composing the resulting maps on the 3D model together with some directivity information derived in the process, we finally demonstrate this method in its entirety for several real-world measurements.

Becker-Schweitzer, Jörg

• Untersuchung der Wirksamkeit von Acoustic Vehicle Alerting System (AVAS) Sounds mit Hilfe von virtueller Simulation
  M. Urbaniak, A. Yesildag und J. Becker-Schweitzer
[Abstract]

Aufgrund der leisen Motorgeräusche von Elektro- und Hybridfahrzeugen fordert die Gesetzgebung der EU die Einführung eines akustischen Warnsystems (Acoustic-Vehicle-Alerting-System, AVAS) zum Schutz der übrigen Verkehrsteilnehmer. Infolge der Elektromobilität haben sich insbesondere innerstädtisch zahlreiche neue Fortbewegungsmittel etabliert (bsp. E-Bikes, Scooter). Vor diesem Hintergrund hat an der Hochschule Düsseldorf eine Untersuchung zur Wirksamkeit der AVAS-Sounds bei der Kollisionsverhütung mit neuen Fortbewegungsmitteln stattgefunden. Ein am Institute of Sound and Vibration Engineering (ISAVE) konstruierter Segway-Simulator gekoppelt mit zugehörigem VR-System bildet dabei ein maßgebliches Hilfsmittel zur Durchführung der Versuchsreihe. In einer visuell wie akustisch gestalteten virtuell-modellierten Umgebung wird eine Segway-Fahrt simuliert und durch eine multimodale Interaktion auf Gefahrensituationen untersucht. Der Proband steuert im Zuge der Fahrt die virtuelle Szene über eine Lenk- und Kippvorrichtung am Segway-Simulator. Mit Hilfe einer Virtual-Reality(VR)-Brille samt Echtzeit-Headtracking-Funktion und Binauralton über Kopfhörer wird er so vollständig in eine VR-Welt eingebunden. Die akustische Modellierung der Sounds für die Versuchssimulation wird dabei mittels eines softwarebasierten synthetischen Klangerzeugers realisiert. Da das System für die Bewertung und Optimierung von innerstädtischen Geräuschkulissen konzipiert wurde, können diese bei der Untersuchung der Wirksamkeit der AVAS-Sounds mit einbezogen werden. Neben dem Systemkonzept und verschiedenen Simulationsparametern werden erste Versuchsergebnisse präsentiert.

Bednar, Thomas

• Raumakustik im Senderaum bei Prüfung des Schalldämm-Maßes
  F. Dirnberger, P. Pirch, T. Bednar und M. Neusser
[Abstract]

Wie die Ergebnisse diverser Ringversuche zeigen, ist die Ermittlung der Luftschalldämmung im Prüfstand, speziell im tiefen Frequenzbereich von 50 Hz bis 100 Hz, mit großer Messunsicherheit behaftet. Die genauen Eigenschaften des Senderaums, wie Nachhallzeit, Volumen und Diffusität des Schallfeldes, werden bei der Messung des Schalldämm-Maßes derzeit nicht berücksichtigt. Das Ziel der dargestellten Untersuchungen war es zu zeigen, inwiefern die Eigenschaften des Senderaums das Schalldämm-Maß beeinflussen. Die Messungen wurden anhand einer hochschalldämmenden Leichtbauwand (Rw = 79 dB) in einem Forschungsprüfstand mit überdurchschnittlich großen (ca. 150 m³) Prüfräumen durchgeführt. Die Raumakustik des Senderaums wurde dabei durch Absorber sowie Diffusoren variiert, sodass sich sowohl normative wie auch sehr kurze und sehr lange Nachhallzeiten ergaben. Durch Visualisierung der Rastermessungen der Schalldruckpegel in den Prüfräumen konnte gezeigt werden, wie die Ausprägung der Raummoden zu unterschiedlichen Messergebnissen führt. Es konnten Unterschiede von bis zu ca. 5 dB in einzelnen Terzbändern gemessen werden. Die Konfiguration des Senderaums hat somit eine besondere Auswirkung auf die Sensibilität der Lautsprecher- und Messpositionen.

Bednařík, Michal

• The influence of periodic structures on sound propagation through heat exchangers
  F. Czwielong, V. Hruška, M. Bednařík und S. Becker
[Abstract]

Axialventilatoren werden in ihren Hauptanwendungen saugseitig von anderen Systemkomponenten wie Schutzgittern, Wärmeübertragern, Drosselklappen oder Filtern betrieben. Aufgrund dieser Anordnungen kommt es zu einer Interaktion des saugseitigen Strömungsfeldes der Axialventilatoren mit den stromaufwärts verbauten Komponenten. Diese Wechselwirkungen werden als Installationseffekte bezeichnet. Die Folge dieser ist, dass das Strömungsfeld stromaufwärts gestört wird und somit die Turbulenzeigenschaften verändert werden. Die Änderung der Zuströmturbulenzen induziert eine erhöhte Schallabstrahlung der Ventilatoren im Vergleich zur ungestörten Zuströmung. Aufgrund der hohen Anzahl an verschiedenen Systemkomponenten und der damit verbunden unterschiedlichen Zuströmbedingungen, ist es bisher nicht möglich die Auswirkungen der Installationseffekte im Allgemeinen zu erfassen und im Auslegungsprozess von Axialventilatoren diesen entgegenzuwirken. Um ein besseres Verständnis für die aerodynamischen und akustischen Wechselwirkungen von Axialventilatoren mit gestörten Zuströmbedingungen zu erhalten, wurde ein aktives Turbulenzgitter entworfen. Mit diesem ist es möglich definierte Zuströmturbulenzen zu generieren und Auswirkung auf die Schallentstehungsmechanismen am Axialventilator zu untersuchen. Bei der Auslegung lag ein leises Eigengeräusch als auch eine möglichst realitätsgetreue Abbildung von Wärmeübertragern im Fokus. Es wurde gezeigt, wie sich die Einstellungsparameter des aktiven Gitters auf das Strömungsfeld und das Eigengeräusch auswirken und wie das aktive Turbulenzgitter zum Verständnis der Schallentstehungsmechanismen an Axialventilatoren beitragen kann.

• The influence of periodic structures on sound propagation through heat exchangers
  F. Czwielong, V. Hruška, M. Bednařík und S. Becker
[Abstract]

The demand for air conditioning and cooling applications worldwide continues to grow. This trend is due to the rising temperatures caused by climate change, as well as the need for air filters due to the Corona pandemic. In most of the devices, which are located in close proximity to people, a combination of heat exchanger and axial fan is used. In order for these air conditioners to gain acceptance among people, they must be as quiet as possible. The axial fan is a dominant sound source in this context. It has already been shown that the heat exchanger interacts with the flow field of the axial fan, causing a disturbed inflow and thus amplifying the sound generation mechanisms at the axial fan. The interaction of the heat exchanger with the sound field, on the other hand, was only slightly investigated. Due to periodically arranged coolant tubes inside the heat exchanger, a reduction of the sound pressure level can occur at specific frequencies. This offers the possibility to design the heat exchanger according to the sound spectrum of the axial fan and thus to reduce the overall sound pressure level of the entire air conditioning system.

Beer, Daniel

• Investigations on working principles and design methods for metamaterial silencers
  A. Troll, J. Rohlfing, J. Küller, G. Fischer, D. Beer und A. Lühring
[Abstract]

Acoustic metamaterials (AMM) are a promising approach for the development of innovative, compact, fiber-free silencers with customized acoustic properties. The integration of active transducer systems in AMM provides further potential for significantly increasing the acoustic efficiency. For the development of commercially viable AMM silencer systems, practical design methods and economic manufacturing processes are required, which are currently not available.

In the Fraunhofer research project MetaVib passive and active AMM silencer concepts for duct and splitter silencers are investigated. The AMM silencers are designed, prototypically manufactured and experimentally validated. Besides the acoustic efficiency, the design also considers the manufacturability on an industrial scale.

This conference paper discusses the working principle of Bragg reflections and the modelling of a periodic waveguide using the transfer matrix method in combination with the Bloch-wave theory and the FEM. The simulations and experimental results for an arrangement of simple λ/4-resonators are in good agreement.

In addition, the paper presents first compact resonator concepts. To date these concept resonators are manufactured using 3D printing. However, they are designed to be mass producible using standard injection moulding processes. Concepts for the integration of active components into the concept resonators are also presented and discussed.

Behn, Maximilian

• Validierung von Übertragungsmodellen für ortsfeste und rotierende Schallquellen in Strömungskanälen durch drucksensitive Farbe
  M. Behn, M. Hilfer, C. Klein, T. Ahlefeldt, L. Enghardt und U. Tapken
[Abstract]

Die Anwendung von drucksensitiver Farbe (Pressure Sensitive Paint, PSP) ermöglicht generell die Visualisierung von dynamischen Strömungsvorgängen. In dieser Arbeit soll sie zur Sichtbarmachung der von ortsfesten und rotierenden Schallquellen in einem Strömungskanal angeregten Moden eingesetzt werden. Analytische Quell- und Ausbreitungsmodelle kommen häufig bei der Untersuchung der Schallanregung von Turbomaschinen in Strömungskanälen zum Einsatz, als Beispiele seien die physikbasierte Vorhersageverfahren zur Lokalisierung von Schallquellen auf Rotor- und Statorschaufeln oder die aeroakustische Vorauslegung von Fanstufen genannt. Neben der vereinfachenden Annahme eines konstanten axialen Strömungsprofils werden dabei meist eine verlustfreie Schallausbreitung im Kanal und von der Kanalimpedanz unabhängige, ideale Punktschallquellen angenommen. Hier werden die Grenzen des analytischen Übertragungsmodells für ortsfeste und rotierende Quellen im Vergleich mit der Visualisierung durch PSP mittels Messungen an einem speziell entwickelten Versuchsstand untersucht, indem eine mit Lautsprechern besetzte Scheibe mittels einer Antriebswelle in Rotation versetzt werden kann. Der experimentelle Aufbau umfasst ein Mikrofonarray zur Durchführung von Radialmodenanalysen des akustischen Fernfeldes und der Einsatz von PSP ermöglicht die Visualisierung des Nahfeldes auf der Lautsprecherscheibe. Die Validierung der Übertragungsmodelle erfolgt jeweils durch Gegenüberstellung der modellierten und gemessenen Modenamplituden und Druckverteilung im Nahfeld. Im finalen Paper werden eine Auswahl der Ergebnisse vorgestellt und Möglichkeiten zur Verbesserung der analytischen Übertragungsmodelle diskutiert.

Behrendt, Matthias

• Modal Analysis of Multi-Material Resonator Elements for Acoustic Metamaterials
  M. Bopp und M. Behrendt
[Abstract]

Acoustic Metamaterials have introduced highly effective concepts to dampen vibrations with sub-wavelength elements, especially in the low frequency range. With advances in additive manufacturing, it is now possible to manufacture parts that are composed of multiple materials without any need for assembly. In this study, a previously investigated resonator design is extended with a visco-elastic insert in the spring section of the resonator element. Multiple variants with different insert geometries are designed and manufactured using MultiJet Modeling with two different photo-polymers. A variant without insert is also manufactured as a baseline for all comparisons. Multiple instances of each design are measured, utilizing a 3D-Laser-Scanning- Vibrometer. Initially, the general suitability of the rigid photopolymer is assessed and compared to resonators made from ABSplus and PLA with Fused Filament Fabrication. Subsequently, the multi-material variants are analyzed in detail regarding their modal behavior.

Beiroth, Kim Marcel

• Isogeometrische Analyse von getrimmten CAD-Geometrien mit der Boundary-Elemente-Methode
  K.M. Beiroth, S. Keuchel und O. Von Estorff
[Abstract]

Die Boundary-Elemente-Methode (BEM) ist ein sehr effizientes Verfahren zur numerischen Simulation akustischer Fragestellungen. Die Genauigkeit hängt dabei unter anderem von der Diskretisierung der Geometrie ab. Isogeometrische Analysen (IGA) verwenden CAD-Modelle direkt als Basis für die numerischen Berechnungen und gewährleisten somit eine exakte Darstellung der Geometrie. Dafür nutzen sie die den CAD-Modellen zugrundeliegenden Nicht-Uniformen Rationalen B-Splines (NURBS) zur Geometriebeschreibung. Die oberflächenbasierte BEM ermöglicht dabei die direkte Verknüpfung zwischen CAD- und Berechnungsmodell. Dadurch reduziert sich neben dem Diskretisierungsfehler auch der mit der Vernetzung verbundene Aufwand erheblich.

CAD-Modelle enthalten zur effizienten Geometriedarstellung häufig getrimmte Flächen. Dabei werden NURBS-Flächen mithilfe von Trimmkurven in aktive und inaktive Bereiche aufgeteilt. Auf diese Weise können komplexe Geometrien mit überschaubarem Aufwand erstellt werden. Für die numerische Simulation getrimmter Geometrien ergeben sich jedoch einige Schwierigkeiten, wie degenerierte Ansatzfunktionen, die nur zum Teil in das Rechengebiet hineinragen, was zu Stabilitätsproblemen führen kann. Außerdem stellt die numerische Integration getrimmter Elemente eine Herausforderung dar. Im vorliegenden Beitrag wird eine Methode zur numerischen Behandlung getrimmter CAD-Geometrien mit der IGA-BEM vorgestellt und anhand akustischer Anwendungsbeispiele verifiziert.

Bellam-Muralidhar, Nanda Kishore

• Numerical Simulation of Guided Ultrasonic Waves in Fiber Metal Laminates including Model Reduction Methods
  N. Rauter, A. Mikhaylenko, N.K. Bellam-Muralidhar, D. Lorenz und R. Lammering
[Abstract]

Fiber metal laminates (FML) offer substantial reduction in structural weight along with excellent fatigue strength. However, FML are very sensitive to delaminations that are usually not detectable by visual inspection. Here, SHM with guided ultrasonic waves is potentially suitable for damage detection by using the physical phenomena of wave propagation interacting with structural defects. The presented works combines the efforts of numerical simulation and model reduction methods to allow time and cost-efficient simulations of the wave propagation in FML as well as a post processing by inverse methods. Based on an already existing 2D-model a 3D finite element model is developed involving the excitation of waves and observing its propagation. One crucial aspect here is the model discretization and hence, the corresponding element size. To validate the numerical model the wave propagation and the resulting displacement field are compared to analytical solutions derived from the dispersion relation. Furthermore, a model-based inverse solution in a stochastic framework is described for the damage detection, localization and characterization with the aid of a simpler case study on 2D elastic wave equation. The inference problem uses a projection-based reduced-order model rather than the high- fidelity model in order to significantly reduce the computational costs.

Bellomini, Raffaella

• LIFE E-VIA: Electric Vehicle Noise Control by Assessment and Optimisation of Tyre/Road Interaction
  C. Hoever, A. Tsotras, R. Bellomini und A. Melloni
[Abstract]

Excessive road traffic noise is negatively impacting human health in many parts of Europe, especially in cities. The introduction of electric mobility has universally been recognized as one of the best solutions to reduce noise in urban areas. Importantly, this measure also helps with other environmental issues such as air quality and CO2 emissions. For electrical vehicles (EV), the lack of masking powertrain noise at low speeds emphasizes the increased importance of tyre/road noise for the overall traffic noise when compared to a classical internal combustion engine vehicle. It is the objective of the LIFE E-VIA EU project to reduce noise for roads inside very populated urban areas through the implementation of mitigation measures aimed at providing optimized road surfaces and tyres for modern EVs. For the tyres a holistic approach is used which aims to give an optimal balance between low exterior noise and other crucial key performances such as rolling resistance, wet safety, and wear. For the road, a noise-optimized pavement for the specific context of EVs will be developed. A final version of this will later be used for a road in Florence, Italy. An overview of LIFE E-VIA will be presented together with intermediate results.

Benatti Camargo, Sabina

• Stand der Wissenschaft der Auralisation in der Maschinenakustik
  S. Benatti Camargo, C. Adams und T. Melz
[Abstract]

Obwohl die Methode der Auralisation in einigen Bereichen der Akustik schon seit geraumer Zeit eingesetzt wird, fehlt es an Daten über die verwendeten Auralisationswerkzeuge und an praktischen Anwendungsbeispielen im Maschinenbau. Jedoch ist die Entwicklung und der Einsatz neuer Konzepte und Technologien wie die Auralisation notwendig, um auf die zunehmenden Schwierigkeiten im Bereich der Maschinenakustik zu reagieren. Jeder Ton, jedes Geräusch, jede Musik oder generell jedes Schallsignal, das erzeugt, übertragen, abgestrahlt und wahrgenommen wird, kann durch eine Auralisierung genauer interpretiert und verglichen werden, anstatt nur über ”Pegel in Frequenzbändern” oder ”dB” zu diskutieren. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über den aktuellen Stand der Wissenschaft zu den Methoden in der Auralisation. Ziel des Beitrags ist es auch, die heute verfügbaren Methoden zu analysieren, und deren Anwendungspotential für praktische Problemstellungen im Maschinenbau zu bewerten. Die Vor- und Nachteile der verschiedenen Methoden werden gegenübergestellt, um zu skizzieren, welche ein geeignetes Verfahren zur Durchführung einer Auralisation in der Maschinenakustik sein könnte.

Berchtenbreiter, Benedikt

• Complex fluid properties of additively manufactured periodic lattice structures
  B. Berchtenbreiter und S. Becker
[Abstract]

The volume of the cavity significantly influences the resonant frequency of resonators. The lower the frequency to be damped, the larger the required volume. The combination of resonators and passive porous absorbing material is intended to reduce the volume of the cavity and thus the required installation space. In order to design such a combined resonator and to adapt it to a target spectrum it is necessary to be able to manipulate the sound propagation in the porous medium. For this purpose, fine mesh additively manufactured periodic lattice structures are investigated in this work. These lattice structures are modelled with the surrounding air as complex fluids and the effective fluid properties are determined for different lattice constants as a function of frequency. With the determined complex fluid properties and the Johnson-Champoux-Allard-Lafarge (JCAL) model, it is now possible to calculate the complex fluid properties as a function of the lattice constant and the frequency. The fluid properties calculated using the JCAL model agree in good approximation with comparative measurements. Being able to predict sound propagation as a function of lattice constant and frequency using the JCAL model is an important step in the development of the combined resonator.

Berdau, Martin

• Improving face-to-face communication in loud environments by means of blind source separation
  M. Berdau, A. Volgenandt, R. Huber, C. Rollwage, J. Bitzer und J. Rennies
[Abstract]

In this study a Deep Neural Network-based blind source separation, which had previously been used successfully for enhancing speech in tv broadcasting, was used in a hearing protection device with the intention to improve speech intelligibility in noisy environments. The employed long short-term memory (LSTM) network predicts masks in the frequency domain for speech as well as background noise. In order to keep situational awareness, speech was not isolated completely, but rather mixed back with the separated noise at a better SNR. Offline evaluations with speech quality and listening effort measures using noises common to industrial work environments yielded promising results. The algorithm was then implemented in ”real-time” in an electronic earpiece functioning as a hearing protection device. Testing with speech in diffuse field noise using dummy head recordings were conducted to compare the device to other hearing protection devices. These evaluations also included a possible negative impact of state-of- the-art level-adaptive damping on binaural cues, which may potentially decrease localization abilities and orientation. Results indicate that, while the LSTM approach can potentially improve speech communication in noisy environment, care has to be taken regarding processing delay in relation to the direct sound in order to avoid disturbing echoes.

Berger, Angelika

• The preterm baby in the bass booster - Zur Frage der A-Bewertung bei Pegelmessungen in Inkubatoren
  C. Reuter, M. Maeder, I. Czedik-Eysenberg, L. Bartha-Doering, P. Deindl, M. Bertsch, A. Berger und V. Giordano
[Abstract]

Spitzenpegel in Inkubatoren erreichen teilweise Extremwerte von bis zu 117 dB(A)(Thomas 1989) bzw. 130-140 dB(SPL)(Bess et al. 1979). Die seit 1959 bis heute bei Pegelmessungen an Inkubatoren erhobenen Schallpegelwerte schwanken erheblich. Dies ist zum einen auf unterschiedliche Messsituationen zurückzuführen, zum anderen aber auch darauf, dass je nach Veröffentlichung die Pegel entweder in dB(A) oder in dB(SPL) angegeben werden. Selbst in der als Standard geltenden Empfehlung der American Academy of Pediatrics (AAP 1995) wird nicht zwischen SPL- und A-Bewertung unterschieden, wenn als Richtwert für Inkubatoren ein Geräuschpegel von <45 dB empfohlen wird. Bislang gemessene Geräuschpegel in Inkubatoren sowie eigene Messergebnisse liegen real weit über dieser Empfehlung (Bemmer et al. 2003). Der Hauptenergieanteil bei Inkubatorgeräuschen liegt zudem bei 100-200Hz (Seleny 1969; Bertsch et al. 2019). Da bei der A-bewerteten Pegelmessung gerade die Energieanteile unterhalb von 1000 Hz mit abnehmender Frequenz immer weniger einbezogen werden, fallen die gemessenen Inkubator-Pegel bei einer A-Bewertung in der Regel um 20 dB geringer aus als die tatsächlich vorliegenden Werte in dB(SPL)(z.B. Blennow et al. 1974). Ziel des Beitrags ist es deswegen nicht nur Licht in das Dunkel der A-bewerteten Inkubatorpegelmessungen zu bringen, sondern auch mit Hilfe von Signalanalysetechniken und numerischen Simulationen gehörsadäquatere Beschreibungsmöglichkeiten der akustischen Inkubator-Innenwelt anzubieten.

• Verantwortungsethik als gesamtheitliche Aufgabe bei der Behandlung von Frühgeborenen
  M. Maeder, V. Giordano, L. Bartha-Doering, P. Deindl, M. Bertsch, A. Berger und C. Reuter
[Abstract]

Kinder, die vor der 37 Gestationswoche geboren werden sind Frühgeborene. Frühgeburtlichkeit ist ein globales Gesundheitsproblem, das etwa 11 % aller Lebendgeburten betrifft: Sie ist nach wie vor eine bedeutende Todesursache und eine wichtige Ursache für langfristige Einschränkungen menschlichen Potenzials bei Überlebenden auf der ganzen Welt. Unreife und leichte Frühgeborene werden in Inkubatoren versorgt, um physiologische Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen zu schaffen. Bis zu 50% der Frühgeborenen, die in Inkubatoren behandelt werden zeigen im dritten Lebensjahr sprachliche Auffälligkeiten und Defizite. Unterschiedliche Studien lassen darauf schließen, dass die unnatürliche Umgebung aus Sicht der Akustik in einem Inkubator zu diesen Auffälligkeiten beiträgt. Bereits durchgeführte Schalldruckpegelmessungen in Inkubatoren am AKH Wien zeigen, welche Spitzenwerte durch weitere angeschlossene medizinische Geräte wie beispielsweise der Schauerstoffversorgung erreicht werden. Gleiches gilt auch für die Verhaltensweisen des medizinischen Personals, das zu hohen Spitzenpegeln führen kann.

Der vorliegende Beitrag befasst sich mit den ethischen Aspekten und Fragestellungen, die bei der Nutzung von Inkubatoren auftreten und soll als Denkanstoß dafür dienen, dass Verantwortungsethik in diesem Kontext auch als Aufgabe zu verstehen ist, in der auch über die Zeit im Inkubator hinaus eine möglichst gesunde Entwicklung des Frühgeborenen - vor allem im Hör- und Sprachbereich - im Vordergrund steht.

Bergner, Jakob

• Soundscape Fingerprinting - Methods and Parameters for Acoustic Assessment
  J. Bergner, S. Preihs und J. Peissig
[Abstract]

Soundscape, as defined in ISO 12913-1, is understood as a perceptual construct whose evaluation is recommended by a triangulation between the components person, context and acoustic environment. With the increase of information about each of these components, the description of a specific soundscape gains validity. This paper is motivated by this approach and focuses on the identification of methods, parameters and indicators for the acoustic description of soundscapes. The proposed methodology goes along and extends the recommendations from ISO 12913-1/-2/-3 and is based on an analysis of a large database of spatial (Ambisonics) recordings that covers a wide range of anthropogenic and natural soundscapes. A signal analysis is conducted in terms of parameters of the acoustic categories of timbre, level, sound sources, spatiousness and temporal behavior. A subsequent dimensionality reduction using multivariate statistics is used to extract those parameter combinations that best characterize a soundscape from an acoustic aspect and that therefore contribute to the development of a discriminative acoustic soundscape fingerprint. This contribution presents the methodology and implementation as well as intermediate results. Possible applications of such fingerprints can be manifold: e.g. (un-)pleasantness modeling, acoustic scene classification or the validation of reproduced immersive soundscapes using loudspeakers or headphones.

• On Predicting the Perceived Annoyance of Wind Turbine Sound
  S. Preihs, J. Bergner, D. Schössow und J. Peissig
[Abstract]

In the course of the project WEA-Akzeptanz, funded by the German Federal Ministry for Economic Affairs and Energy, interdisciplinary approaches for the analysis and modeling of the meteorology-dependent propagation of acoustic emissions from wind turbines were investigated in a cooperation of different institutes of Leibniz University Hannover. At the end of this model chain, an objectified estimation of the annoyance of acoustic immissions was developed at the Institute of Communications Technology.

For that, a framework for extracting signal parameters relevant in terms of perception was developed within the scope of our investigations. The parameters of this analysis were then used together with the results of listening tests to realize a prediction of the annoyance perceived by test persons via a neural network.

This paper presents the approach of the project including the subject studies conducted, describes the framework for signal analysis, and presents the methodology used to train the annoyance model. The results obtained are presented and discussed, and the limitations of the methodology are identified.

Berk, Lukas

• Increasing adjustability of acoustic system properties by activating fixed control levers
  M. Bronzova, L. Berk, C. Adams und F. Duddeck
[Abstract]

For several decades car acoustic optimization studies have been conducted on early design phases, directly including sound criteria as optimization objectives. As a result, any subsequent conceptual design changes lead to deviations from the determined acoustic behavior and consequently to a lack of predictive ability. Increasing the sensitivity of acoustic criteria with respect to a set of design parameters ensures leverages for acoustic adjustments on arbitrary design stages, solving the issue.

A new acoustic optimization method was developed based on pre-defined design components and their parameter properties to be activated. The sensitivities of the sound pressure sum level acoustic response concerning the pre-defined variables were used directly as optimization goals. Thus, maximizing the chosen sound criterion sensitivity regarding specific design parameters, one receives leverages for acoustic manipulations and adjustments.

A simplified fluid-structure coupled FE model was implemented to conduct the optimization studies. Once the sound pressure sum level sensitivities with respect to the selected parameters were maximized, the sound pressure level curve got flattened with changing the activated parameter values. The optimization was thus predominantly concentrated on major sound pressure level peaks. In contrast, varying parameters, whose influence was minimized, resulted in no significant effect on sound pressure level distribution.

Bertsch, Matthias

• The preterm baby in the bass booster - Zur Frage der A-Bewertung bei Pegelmessungen in Inkubatoren
  C. Reuter, M. Maeder, I. Czedik-Eysenberg, L. Bartha-Doering, P. Deindl, M. Bertsch, A. Berger und V. Giordano
[Abstract]

Spitzenpegel in Inkubatoren erreichen teilweise Extremwerte von bis zu 117 dB(A)(Thomas 1989) bzw. 130-140 dB(SPL)(Bess et al. 1979). Die seit 1959 bis heute bei Pegelmessungen an Inkubatoren erhobenen Schallpegelwerte schwanken erheblich. Dies ist zum einen auf unterschiedliche Messsituationen zurückzuführen, zum anderen aber auch darauf, dass je nach Veröffentlichung die Pegel entweder in dB(A) oder in dB(SPL) angegeben werden. Selbst in der als Standard geltenden Empfehlung der American Academy of Pediatrics (AAP 1995) wird nicht zwischen SPL- und A-Bewertung unterschieden, wenn als Richtwert für Inkubatoren ein Geräuschpegel von <45 dB empfohlen wird. Bislang gemessene Geräuschpegel in Inkubatoren sowie eigene Messergebnisse liegen real weit über dieser Empfehlung (Bemmer et al. 2003). Der Hauptenergieanteil bei Inkubatorgeräuschen liegt zudem bei 100-200Hz (Seleny 1969; Bertsch et al. 2019). Da bei der A-bewerteten Pegelmessung gerade die Energieanteile unterhalb von 1000 Hz mit abnehmender Frequenz immer weniger einbezogen werden, fallen die gemessenen Inkubator-Pegel bei einer A-Bewertung in der Regel um 20 dB geringer aus als die tatsächlich vorliegenden Werte in dB(SPL)(z.B. Blennow et al. 1974). Ziel des Beitrags ist es deswegen nicht nur Licht in das Dunkel der A-bewerteten Inkubatorpegelmessungen zu bringen, sondern auch mit Hilfe von Signalanalysetechniken und numerischen Simulationen gehörsadäquatere Beschreibungsmöglichkeiten der akustischen Inkubator-Innenwelt anzubieten.

• Musik und Trance: Physiologische Messungen an Besessenheitsmedien bei Tromba-Ritualen in Madagaskar
  A. Schmidhofer, C. Reuter, J. Jewanski, A.-M. Niemand, C. Mandihitsy und M. Bertsch
[Abstract]

Psychophysiologische Untersuchungen zur musikinduzierten/-begleiteten Trance wurden in der Vergangenheit fast ausschließlich in Laborsituationen durchgeführt. Dieser Beitrag berichtet von einer Studie, in deren Verlauf physiologische Messungen an Besessenheitsmedien im realen Kontext von fünf Tromba-Ritualen durchgeführt wurden. Tromba ist ein in Madagaskar weit verbreiteter religiöser Kult, bei dem sich der Zeremonienleiter bzw. die -leiterin unter den Klängen von Musik in Trance begibt. Ziel der Studie war es, die physiologischen Veränderungen beim Wechsel vom Alltagsbewusstsein in den Trancezustand zu ermitteln und die Rolle, die die Musik dabei spielt, näher zu beleuchten. Während Studien zur Trance bislang vorwiegend physiologische Prozesse im Gehirn untersuchten, standen hier körperliche Vorgänge wie Atmung, Temperatur, Hautleitwert, Herzratenvariabilität, Puls, Muskelspannung und Motilität im Fokus. Zur Messung der physiologischen Signale diente ein Schuhfried Biofeedback Xpert System, die Weiterverarbeitung der Daten geschah mittels BioTrace+, Kubios, Excel und JASP. Gleichzeitig wurde das Geschehen mit mehreren Kameras, darunter eine 360^∘ Ricoh Theta Z1, aufgezeichnet. Ungeachtet der Unterschiede hinsichtlich der physiologischen Ausprägung der Trance bei den einzelnen Medien, verweisen die Ergebnisse auf Trance als bewusst angewandte Körpertechnik, die auf die Synchronisation von Musik, Bewegung und physiologischen Reaktionen abzielt. Die Präsentation wird eine interaktive VR Video Experience in 360^∘ beinhalten.

• Tataaa! Wie und wie schnell funktioniert die Zunge als Artikulationsventil beim Trompetenspiel?
  M. Bertsch
[Abstract]

Der klar artikulierte Ton auf Blechblasinstrumenten startet durch den kontrollierten Beginn des Luftstroms vom Mund, welcher in Folge die Lippen in Schwingung versetzen. In zwei unterschiedlichen Studien wurde untersucht: (A) Was ist die maximale Spielgeschwindigkeit der Zungentöne von Amateuren bzw. professionellen BlechbläserInnen (N=206)? (B) Welche Bewegungsformen der Zunge öffnet das Luftventil, und welche Ausmaße haben diese Zungenbewegungen? A: Die maximalen Tempi von 1/16 Noten mit Einfachzunge (EZ) und Doppelzunge (DZ) wurden aufgenommen und analysiert. Die durchschnittlichen Tempi für die einfache Zunge über 2 Sekunden betrug MM=109 bei den Amateuren, MM=120 bei den Studierenden und MM=123 bei den professionellen MusikerInnen. (Max 11 Töne pro Sek.) Der Median bei der Doppelzunge lag bei MM=149 bei den Amateuren, MM=171 bei den Studierenden und MM=172 bei Profis. (Max 15 Töne pro Sek.) B: In einer Pilotstudie wurde erstmals das ”Electromagnetic Articulography”-Verfahren (EMA) genutzt, welches zur Analyse der dreidimensionalen Bewegungen der Zunge verwendet wird. Vier Sensoren wurden auf der Zunge befestigt und deren Bewegungen wurden mit einer Samplefrequenz von 250 Hz untersucht, welches eine Visualisierung in Zeitlupe ermöglicht. Während sich im langsamen Tempo die Zunge bis zu 2 cm nach hinten/unten bewegt, ist die Bewegungsdistanz im schnellen Tempo nur mehr wenige 4-5 mm.

• Verantwortungsethik als gesamtheitliche Aufgabe bei der Behandlung von Frühgeborenen
  M. Maeder, V. Giordano, L. Bartha-Doering, P. Deindl, M. Bertsch, A. Berger und C. Reuter
[Abstract]

Kinder, die vor der 37 Gestationswoche geboren werden sind Frühgeborene. Frühgeburtlichkeit ist ein globales Gesundheitsproblem, das etwa 11 % aller Lebendgeburten betrifft: Sie ist nach wie vor eine bedeutende Todesursache und eine wichtige Ursache für langfristige Einschränkungen menschlichen Potenzials bei Überlebenden auf der ganzen Welt. Unreife und leichte Frühgeborene werden in Inkubatoren versorgt, um physiologische Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen zu schaffen. Bis zu 50% der Frühgeborenen, die in Inkubatoren behandelt werden zeigen im dritten Lebensjahr sprachliche Auffälligkeiten und Defizite. Unterschiedliche Studien lassen darauf schließen, dass die unnatürliche Umgebung aus Sicht der Akustik in einem Inkubator zu diesen Auffälligkeiten beiträgt. Bereits durchgeführte Schalldruckpegelmessungen in Inkubatoren am AKH Wien zeigen, welche Spitzenwerte durch weitere angeschlossene medizinische Geräte wie beispielsweise der Schauerstoffversorgung erreicht werden. Gleiches gilt auch für die Verhaltensweisen des medizinischen Personals, das zu hohen Spitzenpegeln führen kann.

Der vorliegende Beitrag befasst sich mit den ethischen Aspekten und Fragestellungen, die bei der Nutzung von Inkubatoren auftreten und soll als Denkanstoß dafür dienen, dass Verantwortungsethik in diesem Kontext auch als Aufgabe zu verstehen ist, in der auch über die Zeit im Inkubator hinaus eine möglichst gesunde Entwicklung des Frühgeborenen - vor allem im Hör- und Sprachbereich - im Vordergrund steht.

Best, Virginia

• Release from energetic and informational masking as revealed by listening effort and speech intelligibility
  J. Rennies, M. Krueger, V. Best, E. Roverud und G. Kidd Jr.
[Abstract]

Normal-hearing listeners can exploit different unmasking cues to recognize target speech in complex speech-on-speech masking conditions. While this capability is typically measured as improvement in speech intelligibility, this study additionally investigated the release from perceived listening effort that could be achieved by three unmasking cues (spatial separation, gender differences, and masker time reversal). Speech intelligibility and categorically scaled listening effort were measured for a fixed target talker masked by two competing talkers with no unmasking cues or one to three unmasking cues. In addition to natural stimuli, measurements were also conducted with so-called ëglimpsed speech’ to estimate the relative amounts of informational and energetic masking as well as the effort associated with source segregation. For normal-hearing listeners, all unmasking cues as well as glimpsing improved intelligibility and reduced listening effort. Providing more than one cue was beneficial in overcoming informational masking. The reduction in listening effort due to glimpsing corresponded to increases in signal-to-noise ratio of more than 15 dB, indicating that a significant amount of listening effort was devoted to segregating the target from the maskers. For hearing-impaired listeners, the benefit was reduced and varied considerably across subjects.

Beyer, Friedrich

• Vibrotaktile Wahrnehmungsschwelle für Vibrationen im Kinnbereich im Kontext von Violinen
  F. Beyer und M.E. Altinsoy
[Abstract]

Neben dem Klang sind wahrnehmbare Vibrationen essentiell für die Qualitätsbeurteilung von Violinen. Bisher ist jedoch wenig darüber bekannt, wie sich bestimmte Eigenschaften des physikalisch messbaren Vibrationssignals auf bestimmte Wahrnehmungskategorien auswirken. Grundsätzlich können dabei nur Vibrationen mit Amplituden oberhalb der Fühlschwellen vom Menschen wahrgenommen werden, weshalb die Kenntnis dieser Schwellen von großer Bedeutung ist. Wahrnehmungsschwellen für Vibrationen wurden für verschiedene Körperteile und bestimmt Signalformen bereits grundlegend untersucht. Im anwendungsorientierten Kontext von Violinen sind die Erkenntnisse jedoch begrenzt und beschränken sich auf die Wahrnehmung von Vibrationen in der Hand. Die hier vorliegende Pilotstudie weitet diese kontextbezogenen Untersuchungen auf die Wahrnehmungsschwelle von Vibrationen am Kinn aus und setzt die ermittelte Fühlschwelle in Relation zu den tatsächlich am Kinnhalter einer Violine zu erwartenden Vibrationsamplituden.

Bharadwaj Ananthan, Varun

• Large Eddy Simulation of Sound Sources on a Cambered Airfoil
  V. Bharadwaj Ananthan, J. Dierke, R. Ewert und J. Kreuzinger
[Abstract]

With an increased emphasis on reducing the flow-induced wind turbine and airframe noise, the current work focuses on quantifying the turbulent sound sources on a cambered wind-turbine profile namely, DU96-180. Aeroacoustics simulation will be carried out following a hydrodynamic-acoustic splitting method that was also recently extended to include the acoustic feedback onto the flow. Flow is resolved by a Large Eddy Simulation (LES) following a finite-volume, immersed-boundary method on a hierarchical Cartesian mesh using MGLET. Run-time coupled with the LES, Acoustic Perturbation Equations (APEs) will be solved on the same mesh with a coarser time-stepping i.e. a multiple of the time-step used to resolve the flow. The flow parameters specified in the workshop of ‘Benchmark Problems for Airframe Noise Computations (BANC-II)’ will be used for the current study with a free-stream velocity of 60m/s, angle-of-attack of 4^∘ and a chord based Reynolds number of 1.2 Million. A wall model will be employed to alleviate the computational requirement of LES at such high Reynolds numbers. The near-field and far-field dataset generated via industry-ready LES+APE simulations will not only be an addition to the benchmarking exercise of BANC, but also serves as a baseline for future noise reduction studies, e.g., retro-fitted serrations.

Biebl, Florian

• Schienenkopfkonditionierung im Bogen – Auftrittshäufigkeiten auffälliger Bogengeräusche
  T. Maly, M. Ostermann, F. Biebl und M. Gunacker
[Abstract]

Die von Schienenfahrzeugen bei Bogenfahrten hervorgerufenen Vorbeifahrtgeräusche können einen hochfrequenten und zum Teil tonalen Charakter aufweisen, wodurch sie von Anrainern oftmals als besonders störend empfunden werden. Schienenkopfkonditioniermittel beeinflussen den Reibwert im Rad-Schiene Kontakt, wodurch störende Emissionsanteile in Bögen merklich gesenkt werden können. Im Rahmen eines geförderten Forschungsprojekts wurde deren Wirkung unter realen Bedingungen vertiefend untersucht. Zu diesem Zweck wurden zwei akustische Langzeitmessungen über elf Monate an der Wiener Vororteliniean zwei engen Bögen mit Radien von ∼230 m und vergleichbaren Oberbaueigenschaften durchgeführt. An einem der beiden Bögen befand sich zudem eine Schienenkopfkonditionieranlage, welche nach einer Referenzphase zum direkten Vergleich der beiden Messbögen über einen Zeitraum von neun Monaten in Betrieb war. Auffällige Emissionskomponenten in den rund 20000 Vorbeifahrten je Bogen konnten durch den Einsatz eines Auswertealgorithmus automatisiert identifiziert werden, wobei in beiden Bögen breitbandige, hochfrequente Komponenten, welche charakteristisch für einen Spurkranzanlauf sind, dominierten. Darauf aufbauende, statistische Auswertungen attestieren der Schienenkopfkonditionierung grundsätzlich eine deutliche, senkende Wirkung hinsichtlich der Auftrittshäufigkeiten. Der Einfluss der eingebrachten Konditioniermittelmenge konnte durch eine einmalige Änderung des Intervalls der Aufbringung demonstriert werden. Hinsichtlich der Abhängigkeit zu Witterungsbedingungen zeigten sich beispielsweise mit steigender Temperatur eine geringfügige Wirkungsverminderung, während die Luftfeuchtigkeit kaum bzw. zum Teil entgegengesetzte Tendenzen zeigte.

Bienert, Jörg

• Psychoacoustic Assessment of Noise under a Motorcycle Helmet
  K. Ganesan, J. Bienert und X. Zhao
[Abstract]

Psychoacoustics is a dicipline that has been applied to many products of real life. Especially psychoacoustic metrics are uses in the automotive industry. In opposite psychoacoustics have not been applied to motorcycle helmet noise, yet. After first approaches to quantify the sound pressure level for helmets in the last years, the psychoacoustic investigation is a consequent step. For evaluating the product sound quality of motorcycle helmets and to increase the acoustic comfort for the motorcyclists thereof, a series of on-road trials using a combination of different helmets, vehicle speeds, and riding positions were performed. An arbitrary magnitude digital filter to equalize was used for the frequency-varying calibration response of the in-ear microphones. After this technical necessary step the accurate objective psychoacoustic quantification was possible. In parallel the subjective perception of the helmet has been determined by an jury test. The main effect plots reveal that all the three predictor variables used in the measurement contributes significantly to the overall sound pressure level and other psychoacoustic metrics. An analytical association between the objective and subjective psychoacoustic assessments using a statistical linear regression analysis model correlated the metrics loudness, sharpness, roughness and articulation index at 75%, 85%, 48% and 68% respectively.

Bietz, Heinrich

• Untersuchungen zur Anwendbarkeit eines Referenzabsorbers für Absorptionsgradmessungen nach dem Hallraumverfahren
  V. Wittstock und H. Bietz
[Abstract]

Die Unsicherheit von Absorptionsgradmessungen nach dem Hallraumverfahren wird für viele Anwendungen als inakzeptabel hoch angesehen. Seit langem werden Möglichkeiten diskutiert, einen Referenzabsorber mit bekanntem oder bestimmbarem Absorptionsgrad einzusetzen, um die Vergleichbarkeit der Messergebnisse zu erhöhen. In jüngerer Zeit ist im Rahmen der Überarbeitung der Messnorm ISO 354 die Verwendung eines im aktuellen Normentwurf definierten Referenzabsorbers vorgeschlagen worden. Bei den in der PTB stattfindenden Schallschutz-Vergleichsmessungen wurden die Teilnehmer gebeten, als Zusatzaufgabe den Absorptionsgrad des Referenzabsorbers in einem Hallraum der PTB zu bestimmen, um Erfahrungen mit der praktischen Anwendbarkeit zu sammeln und Erkenntnisse über verschiedene Eigenschaften (Einbauwiederholbarkeit, zeitliche Konstanz, Klimaeinflüsse etc.) zu gewinnen. Bei der Auswertung der Ergebnisse wurde bei zwei Terzbändern eine außergewöhnlich hohe Streuung der Ergebnisse festgestellt, hierzu wurden einige zusätzliche Untersuchungen durchgeführt. Weiterhin wurden seitens der PTB verschiedene Konfigurationen von Absorbern, die einen weiten Bereich von Absorptionsgraden abdecken, in beiden Hallräumen der PTB gemessen. Es wurde untersucht, ob sich die Differenzen zwischen den gemessenen Absorptionsgraden durch die Verwendung des Referenzabsorbers signifikant verringern lassen. Im Beitrag werden die gewonnenen Erkenntnisse im Lichte der aktuellen Vorschläge zur Überarbeitung der ISO 354 diskutiert.

Billmaier, Maximilian

• Experimentelle und numerische vibroakustische Untersuchung der Trittschallübertragung durch eine Brettsperrholzdecke in einem Schulgebäude
  T. Furtmüller, M. Billmaier, M. Kawrza und C. Adam
[Abstract]

In diesem Beitrag wird die Trittschallübertragung über eine Geschoßdecke eines Schulgebäudes untersucht. Im Obergeschoß befindet sich ein Turnsaal, im Untergeschoß Klassenzimmer. Die konstruktive Ausbildung der Decke ist über eine Brettsperrholzdecke mit schwimmendem Estrich realisiert. Ziel ist es, die als störend empfundene Trittschallabstrahlung über die Geschoßdecke experimentell zu bestimmen und durch ein geeignetes numerisches Modell abzubilden, sodass darauf basierend Sanierungskonzepte untersucht werden können. Das Schwingungsverhalten der Geschoßdecke im Frequenzbereich bis 50 Hz wird durch eine experimentelle Modalanalyse untersucht, auf dessen Basis ein Finite Elemente (FE-) Modell der Decke erstellt wird. Das raumakustische Verhalten eines Klassenzimmers bis 200 Hz wird durch Schalldruckmessungen experimentell untersucht und ebenso ein (akustisches) FE-Modell erstellt. In weiterer Folge wird der experimentell durchgeführte Trittschallversuch mittels Normhammerwerk numerisch abgebildet, wobei verschiedene Berechnungsvarianten untersucht werden: Erstens wird die abgestrahlte Schallleistung aus dem Geschwindigkeitsfeld der Brettsperrholzdecke bestimmt, also ohne Berücksichtigung der Raumakustik im Empfangsraum. Zweitens wird ein voll gekoppeltes vibroakustisches Modell untersucht, das vom Berechnungsaufwand wesentlich größer ist, jedoch insbesondere bei sehr niedrigen Frequenzen auf deutlich andere Ergebnisse führt. Drittens werden die beiden Teilsysteme sequentiell berechnet, was sich hinsichtlich Berechnungsaufwand und Genauigkeit als guter Kompromiss erweist. Basierend auf dem an die Messdaten angepassten FE-Modell werden Sanierungskonzepte, beispielsweise eine zusätzliche Aufbetonschicht, untersucht.

Bitzer, Jörg

• Improving face-to-face communication in loud environments by means of blind source separation
  M. Berdau, A. Volgenandt, R. Huber, C. Rollwage, J. Bitzer und J. Rennies
[Abstract]

In this study a Deep Neural Network-based blind source separation, which had previously been used successfully for enhancing speech in tv broadcasting, was used in a hearing protection device with the intention to improve speech intelligibility in noisy environments. The employed long short-term memory (LSTM) network predicts masks in the frequency domain for speech as well as background noise. In order to keep situational awareness, speech was not isolated completely, but rather mixed back with the separated noise at a better SNR. Offline evaluations with speech quality and listening effort measures using noises common to industrial work environments yielded promising results. The algorithm was then implemented in ”real-time” in an electronic earpiece functioning as a hearing protection device. Testing with speech in diffuse field noise using dummy head recordings were conducted to compare the device to other hearing protection devices. These evaluations also included a possible negative impact of state-of- the-art level-adaptive damping on binaural cues, which may potentially decrease localization abilities and orientation. Results indicate that, while the LSTM approach can potentially improve speech communication in noisy environment, care has to be taken regarding processing delay in relation to the direct sound in order to avoid disturbing echoes.

Blank, Stephanie

• Lautheits- und Entfernungswahrnehmung von Sprache in virtuellen Räumen
  S. Blank, S. Töpken und S. Van De Par
[Abstract]

Der Schalldruckpegel am Ohr wird häufig als der wichtigste bestimmende Faktor für die empfundene Lautheit angesehen. Möglicherweise könnten darüber hinaus aber auch kognitive Faktoren wie die angenommene Quellleistung und die Sprechanstrengung die Lautheitswahrnehmung beeinflussen. In dieser Studie wird daher untersucht, ob die wahrgenommene Lautheit vom Pegel nahe der Quelle oder vom Schalldruckpegel am Ohr, welcher mit steigender Distanz zur Quelle sinkt, abhängt. Es wird der Einfluss des Sprachpegels, der Sprecherentfernung und der Sprechanstrengung auf die Lautheits- und Entfernungswahrnehmung betrachtet. Von einer weiblichen Sprecherin wurde der gleiche Satz bei drei unterschiedlichen Sprechanstrengungen aufgenommenen und im Schallpegel sowie der Entfernung zwischen virtueller Schallquelle und Hörposition in zwei virtuellen Räumen variiert. In Hörexperimenten wurden diese Stimuli Probanden binaural über Kopfhörer dargeboten. In separaten Versuchen hatten sie die Aufgabe, die empfundene Lautheit der Sprachsignale gegenüber einer SSN-Referenz zu bewerten sowie die Entfernung zur Schallquelle absolut einzuschätzen. Die Ergebnisse zeigen einen Einfluss von Pegel, Entfernung und Sprechanstrengung. Der Pegel nahe der Quelle ist entsprechend nicht der ausschließliche Einflussfaktor. Es ist ein Abfall der Lautheits- und ein Anstieg der Entfernungsschätzung für Distanzen bis 4 m zu beobachten. Entferntere Stimuli wurden aber in der Distanz stark unterschätzt und in der Lautheit teilweise konstant bewertet.

Blau, Matthias

• Bewertung der richtungsabhängigen Schalleintragskomponenten im individuellen Restgehörgang bei undichtem Sitz eines offenen Im- Ohr-Hörsystems hinsichtlich akustischer Transparenz
  R. Roden, V. Gräfen, P. Rivera Benois, S. Doclo und M. Blau
[Abstract]

Für Im-Ohr-Hörsysteme mit mehreren Mikrofonen und Lautsprechern wird oft akustische Transparenz angestrebt, d.h. der Schalldruck am Trommelfell beim Tragen des Hörsystems sollte dem im natürlichen, offenen Zustand gleichen. Häufig ist zudem eine einheitliche, nicht-individuelle Passform der Otoplastik wünschenswert, die allerdings Undichtigkeiten mit sich bringt. Die Integration individualisierter elektroakustischer Modelle des Schallfelds im Hörsystem und im Restgehörgang ermöglicht eine verbesserte Leistung der zu Grunde liegenden Signalverarbeitungsalgorithmen, setzt allerdings die genaue Kenntnis über das zu modellierende Schallfeld voraus. Bestenfalls breiten sich zwischen einem Mikrofon dicht am Restgehörgang (im Vent) des Hörsystems und dem Trommelfell ebene Wellen aus. Tatsächlich wird die Modellierung durch eine richtungsabhängige Einfügedämmung, sowie eine richtungsabhängige Übertragungsfunktion vom Vent-Mikrofon zum Trommelfell erschwert. In diesem Beitrag werden beide Größen für das gegebene Hörsystem-Design untersucht. Es wird gezeigt, dass individuelle Undichtigkeiten zwischen Gehörgangswand und Hörsystem zu einem interindividuell unterschiedlichen Muster des zusätzlichen Schalleintrags in den Restgehörgang in Abhängigkeit von der Richtung externer Schallquellen führen. Die Richtungsabhängigkeiten treten hauptsächlich im Frequenzbereich zwischen 2 und 7kHz auf. Beim betrachteten Prototyp stellt dies glücklicherweise kein Problem dar, da in diesem Frequenzbereich die passive Dämmwirkung des Hörsystems dazu führt, dass die Beiträge externer Schallquellen gegenüber dem Beitrag der internen Lautsprecher des Hörsystems vernachlässigt werden können.

Blech, Christopher

• Large-scale vibroacoustic simulations using parallel direct solvers for high-performance clusters
  H.K. Sreekumar, C. Blech und S.C. Langer
[Abstract]

The future scenario in computational sciences is the availability of abundant computational resources, thereby strengthening high-performance computing. Therefore, the finite element modeling of vibroacoustic problems with large number of degrees of freedom can be efficiently realized in high- performance clusters for solving using parallel sparse solvers. The contribution addresses the different capabilities of the in-house numerical tool, elPaSo (Elementary Parallel Solver), to solve large-scale finite element models. Parallelization is performed with the distribution of workload among different computing nodes and their threads with MPI (Message Passing Interface) and OMP (Open Multi-Processing). An investigation is performed on a generic model with fluid-structure interaction, where the complexity of the system matrix represents a wide range of practical vibroacoustic models. The model is subjected to various parallel LU factorization routines using an interface from PETSc (Portable, Extensible Toolkit for Scientific Computation) suite. Finally, the performances are evaluated in terms of solver clock, parallel speedup and the number of floating-point operations performed.

• Ein adaptives hybrides Verfahren zur Modellordnungsreduktion von dynamischen Systemen im Frequenzbereich
  C. Blech, H.K. Sreekumar, U. Römer, M. Bollhöfer und S.C. Langer
[Abstract]

Mechanische Modelle von abgeschlossenen vibroakustischen Systemen werden häufig im Frequenzbereich formuliert und mit Hilfe der Finite Elemente Methode diskretisiert. Insbesondere für Parameterstudien im Rahmen von Unsicherheitsanalysen, Sensitivitätsstudien oder Optimierungen müssen mit steigender Frequenz große lineare Gleichungssysteme wiederholt gelöst werden. In diesem Beitrag wird ein hybrides Verfahren zur parametrischen Modellordnungsreduktion vorgestellt, welches eine rationale Arnoldi Methode im Frequenzbereich mit einer Polynominterpolation auf dünnbesetzten Gittern im Parameterraum verbindet. Adaptivität ist dabei sowohl im rationalen Krylov-Unterraum als auch im Parametergitter implementiert und wird durch duale Fehlerindikatoren gesteuert. Zur Steigerung der Effizienz werden die Fehler über den zufallsverteilten Parametern und den Frequenzschritten balanciert. Die Ordnung der gekoppelten Methoden wird dabei so lange erhöht, bis eine geforderte Genauigkeit in den statistischen Größen erreicht wird. Anhand eines numerischen vibroakustischen Demonstrators wird die Effizienz des hybriden Verfahrens gegenüber einer Monte Carlo Simulation gezeigt. Durch die integrierte Adaptivität, die eine Parameter-Anisotropie automatisch berücksichtigt, können relevante statistische Ergebnisse in einem Bruchteil der sonst üblichen Zeit erzeugt werden, was anhand einer gekoppelten Kavität-Plattenstruktur gezeigt wird. Die Effizienz des Verfahrens ergibt sich dabei aus einer gezielten Parametergewichtung innerhalb der Polynominterpolation und der Nutzung der rationalen Arnoldi Methode mit adaptiver Stützpunktwahl zur Modellreduktion im Frequenzbereich.

Bleiholder, Stefan

• Acoustic Measurements for Speech Processing Systems with a Rotatable HATS
  S. Bleiholder und F. Kettler
[Abstract]

Head and Torso Simulators (HATS) have been used for in-vehicle acoustic measurements of hands-free telephones (HFT), Speech Recognition (ASR) and In-Car Communication (ICC) for years. These tests are typically carried out under static conditions, without moving or rotating the HATS. Acoustic measurements were conducted with an experimental rotatable HATS model on the drivers’ seat. The transfer characteristics from the artificial mouth to different microphone positions and to a second HATS (listener) at different positions in the car cabin were measured. Turning angles ranging from -90^∘ to +90^∘ deviating from the default position were investigated. The measurements were conducted in a test room without periphery like dashboard, door and windows and in a vehicle cabin for comparison. Discriminating transfer characteristics of the rotation on high-frequency components observed in test rooms decrease with vehicle cabin reflections, vice versa inserting strong comb filter effects. These data are useful to verify the benefit to compensate for any loss by appropriate filtering in the microphone signal processing. Besides applications like HFT, ASR and ICC, such variable head positions are also relevant for robustness tests of Active Noise Canceling (ANC) or transmission characteristics between different acoustic zones in vehicles.

• Overall End-to-End Conversational Quality Prediction
  F. Kettler, S. Bleiholder, S. Poschen und N. Rohrer
[Abstract]

At DAGA 2020 we presented the results of an auditory conversational test conducted with experts and naïve subjects using commercial wireless phones. These phones have been specifically manipulated to cover a wide range of possible impairments. Thus, the auditory results reflect overall end-to-end conversational quality for single disturbances on one side, on both sides, the combination of multiple disturbances and the mutual interaction between the terminals. Instrumental conversational speech quality tests were carried out on the same phones covering a wide range of test conditions to characterize the performance. These tests focused on perception-based parameters (instrumental MOS scores). The auditory results were then used to motivate an approach to predict end-to-end conversational quality from these instrumental results. The complexity of this task arises from the mutual influence of disturbances from the phones used on both ends and the perceptual weighting of disturbances by subjects in the conversational context. This motivates a two-stage approach for the prediction model. This idea is discussed in the contribution together with the correlation of auditory and predicted end-to-end conversational quality results.

Blickensdorff, Johannes

• Assessment and Evaluation of an Unsupervised Machine Learning Model for Automotive and Industrial NVH Applications
  A.H.A. Paracha, J. Blickensdorff und D.S. Johnson
[Abstract]

Current NVH analysing techniques involve an interdisciplinary knowledge of structural dynamics, signal processing, technical- and psycho-acoustics but most notably they require an experienced professional to analyse and assess the ever-expanding amount of industrial acquired NVH data.

Recent advances in machine learning (ML) have shown the possibilities of inference on feature representations of input data without human intervention, which has helped experts to focus on actual solutions and reduce manual efforts for pre-processing and classification significantly. [1]

We challenged an unsupervised deep neural network model (DNN) based on autoencoders (AE) to detect anomalies and semantic relations in different types of industrial NVH data and compared findings with an analytical state of the art approach. [2]

Conclusion is drawn on applications, data types and future challenges.

[1] Y. Bengio, A. Courville, and P. Vincent, ”Representation learning: A review and new perspectives,” IEEE Trans. Pattern Anal. Mach. Intell., vol. 35, no. 8, pp. 1798-1828, 2013.

[2] Y. Koizumi, S. Saito, H. Uematsu, Y. Kawachi, and N. Harada, ”Unsupervised Detection of Anomalous Sound Based on Deep Learning and the Neyman-Pearson Lemma,” IEEE/ACM Trans. Audio Speech Lang. Process., vol. 27, no. 1, pp. 212-224, Jan. 2019.

Blödt, Adrian

• Schallschutz im Hybridbau am Beispiel eines MFH mit Massivholzwänden und Stahlbetondecken
  M. Schneider, B. Zeitler und A. Blödt
[Abstract]

Die Berechnung der Luft- und Trittschalldämmung ist sowohl für Massiv- als auch für Leichtbau in DIN 4109-2 geregelt. Allerdings stellen sich immer wieder Fragen bezüglich der Berechnungsgrundlagen bei Mischbauweisen, wie beispielsweise einer Hybridbauweise mit tragenden Massivholzwänden und Stahlbetondecken. Mit dieser Bauweise können beispielsweise Mehrfamilienhäuser (MFH) aufgrund des hohen Vorfertigungsgrades besonders schnell errichtet werden. In dem Beitrag werden Messergebnisse zur Luft- und Trittschalldämmung aber auch zur Stoßstellen- und zur Flankendämmung von solchen Hybridkonstruktionen ermittelt in einem MFH in Würzburg vorgestellt. Diese Messwerte werden mittels unterschiedlicher Rechenansätzen überprüft und es werden Vorschläge zur zukünftigen Berechnung des Luft- und Trittschallschutzes zwischen Räumen mit solchen Hybrid-Konstruktionen gegeben.

• Messung und Bewertung von elastischen Bodenbelägen auf tief abgestimmten schwimmenden Estrichen in Fitnessstudios
  C. Höller und A. Blödt
[Abstract]

Die Schalldämmung von tieffrequentem Trittschall in Fitnessstudios in gemischt genutzten Gebäuden stellt Planer vor große Herausforderungen. Das Fallenlassen von schweren Gewichten (Hanteln usw.) aus großer Höhe führt zu impulsartigen, tieffrequenten Signalen mit hoher Amplitude. Die Messung, Bewertung und Prognose dieser Signale ist derzeit normativ nicht eindeutig geregelt. Eine adäquate Auslegung des Fußbodens basiert neben einer möglichst tiefen Abstimmung der Masse-Feder-Resonanzfrequenz auf zusätzlichen elastischen Bodenbelägen. In dieser Studie wurde diese Problematik im Zuge der Errichtung eines Funktionsgebäudes einer professionellen Sportmannschaft untersucht. Randbedingung war u.a., dass die Aufbauhöhe des Bodens auf 150 mm begrenzt war. Ein schwimmender, schwerer Estrich auf einer sehr weichen Unterlage wurde mit einer Resonanzfrequenz von etwa 20 Hz ausgelegt. Messungen mit dem Norm-Hammerwerk gemäß DIN 16283-2 lieferten einen L’n,w + CI,50-2500 von 28 dB (ohne elastischen Bodenbelag). Anschließend wurden verschiedene elastische Bodenbeläge aufgelegt und mit Hilfe einer fallenden Stahlkugel vermessen. Die resultierenden Schalldruckpegel im Empfangsraum zeigten gute Wiederholbarkeit, aber große Abhängigkeit von der Fallposition. Mit Hilfe eines Referenzbodenbelags war es dennoch möglich, den Einfluss der verschiedenen Bodenbeläge sinnvoll zu quantifizieren. In diesem Beitrag werden die Herausforderungen bei der Auslegung des Bodens, bei den Messungen und bei der Auswertung der Ergebnisse dargestellt und Empfehlungen für die Praxis gegeben.

Blome, Marcus

• Technischer Alleskönner – Akustik für das neue Future Art Lab in Wien
  A. Meier, W. Lachenmayr und M. Blome
[Abstract]

Die Universität für Musik und darstellende Kunst Wien verfügt seit dem letzten Jahr über einen eindrucksvollen Neubau auf ihrem Campus am Anton-von-Webern-Platz. Das Gebäude beherbergt mit dem Klangtheater, einem Arthouse-Kino, einem Aufnahme- und einem Konzertsaal mit 100 Plätzen vier Säle, die technisch, akustisch und atmosphärisch höchsten Ansprüchen gerecht werden. Zu Semesterbeginn konnten die Wiener Filmakademie, das Institut für Konzertfach Klavier und das Institut für Komposition, Elektroakustik und TonmeisterInnen-Ausbildung ihre neuen Räumlichkeiten beziehen. Auch Studierende der Kammermusik und Alten Musik werden die neuen, hochklassig ausgestatteten Räumlichkeiten nutzen. Durch eine massive Raum-in-Raum-Bauweise beim Klangtheater und dem Aufnahmesaal wird das Future Art Lab den speziellen akustischen Anforderungen einer Musikuniversität gerecht. Für diese Räumlichkeiten wurden erkennbar individuell gestaltete raumakustische Maßnahmen entworfen. Einzigartig in der Wiener Kulturlandschaft ist das im Untergeschoss des Gebäudes eingerichtete Klangtheater - ein hochspezialisierter elektroakustischer Klangraum, ein ”Alleskönner” für den Bereich elektronische Musik und Akustik, der für Lehre, Forschung und Konzerte genutzt werden soll und in dem neue Formate entwickelt werden können. Der Vortrag gibt einen Einblick in die planerische Umsetzung der akustischen Maßnahmen. Im Rahmen der DAGA wird darüber hinaus allen Interessierten eine Führung durch den Neubau angeboten.

Bobbe, Tina

• Kinderleicht greifen – angepasste haptische Eingabe für Kinder und Jugendliche
  A. Schwendicke, H. Winger, F. Wieczorek, L. Lüneburg, T. Bobbe und M.E. Altinsoy
[Abstract]

Die aktuelle Weiterentwicklung des bestehenden Internets sowie der technischen Möglichkeiten dieses zu Nutzen und zu Erleben ebnen den Weg in Richtung eines Taktilen Internet. Der Tastsinn wird zunehmend in die Mensch-Computer-Schnittstelle integriert. Mit Hilfe eines Handschuhs mit direkt eingestrickten Sensoren kann z.B. ein Roboterarm gesteuert und so - auch über große Distanzen hinweg - mit dem Roboter interagiert und kooperiert werden. Da derartige, intuitive Mensch-Maschine-Schnittstellen von unterschiedlichsten Nutzergruppen eingesetzt werden sollen, muss ein breites Spektrum der Ausprägung physiologischer Merkmale abgedeckt werden können. Soll diese Technologie für verschiedene Altersgruppen nutzbar gemacht werden, ist ein abgestuftes Größensystem notwendig, um die optimale Passform der Handschuhe und damit eine gute Gestenerkennung zu gewährleisten. Vergleichsmessungen der unterschiedlichen Größen stellen sicher, dass auch mit kleinen Handschuhe mit integrierten Sensoren die Gesten zuverlässig erkannt werden. So kann auch bei kleinen Handgrößen auf externe Sensoren verzichtet werden. Ein spielerisches Beispiel für den Einsatz unterschiedlicher Handschuhgrößen ist beispielsweise das interaktive ”Schere, Stein, Papier” Exponat, das von einem interdisziplinären Team des Exzellenzcluster CeTI entwickelt wurde. Es soll Kinder und Jugendliche für diesen Bereich der Forschung begeistern, indem diese direkt mit einem Sensorhandschuh einen Roboterarm steuern und mit ihm spielen können, insbesondere hier sind große Unterschiede der Hände zu berücksichtigen.

Böhm, Jenny

• Forschung zu Schall- und Erschütterungsschutz am Deutschen Zentrum für Schienenverkehrsforschung
  E. Roll und J. Böhm
[Abstract]

In diesem Vortrag werden die Forschungsaktivitäten am Deutschen Zentrum für Schienenverkehrsforschung (DZSF) im Bereich Schall und Erschütterungen vorgestellt. Das DZSF ist eine unabhängige, wissenschaftliche Ressortforschungseinrichtung des Bundes. Sie wurde als eigenständiges Bundesinstitut beim Eisenbahn-Bundesamt angesiedelt und im Mai 2019 eröffnet. Das DZSF hat die Aufgabe, den Schienenverkehr in Deutschland durch anwendungs- und lösungsorientierte Forschung zu stärken. Das DZSF vergibt Forschungsprojekte im Rahmen der Auftragsforschung, ist Projektträger für Förderprogramme des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) und Teil des BMVI-Expertennetzwerks. Zudem ist das DZSF Kooperationspartner bei Antragsforschungsprojekten und führt Inhouse-Forschung mit eigenen Ressourcen durch. Aktuell laufende/ in der ersten Hälfte des Jahres 2021 abgeschlossene Auftragsforschungsprojekte befassen sich mit der akustischen Anerkennung neuer Bremssohlen, der Evaluierung der Lärmsanierung der Eisenbahnen des Bundes und transparenten Schallschutzwänden. Diese Projekte wurden durch das Eisenbahn-Bundesamt vergeben und im Jahr 2020 an das DZSF übergeben worden. Das Pilotprojekt LärmLab 21 soll durch Erprobung innovativer Verfahren für Schall- und Erschütterungsschutz im Schienenverkehr zur Förderung besserer Verfahren beitragen. Es umfasst die Weiterentwicklung der Initiative Lärmschutzerprobung neu und anwendungsorientiert (I-LENA). Der Entwicklungsstand des LärmLab 21 wird in diesem Vortrag vorgestellt.

Boehme, Sten

• Headset mit aktiver Schallreduktion für Hubschrauberpiloten
  F. Ernst, S. Boehme und D. Sachau
[Abstract]

Hubschrauberpiloten sind im Cockpit einer hohen Lärmbelastung ausgesetzt, die sich aus quasistationären tonalen Anteilen indiziert durch Triebwerk und Rotor sowie breitbandigen Anteilen anderer Systeme zusammensetzt. In der Regel werden die Grenzwerte des Arbeitsschutzes dabei deutlich überschritten. Um die Lärmbelastung zu reduzieren, wird im Flugbetrieb passiver Lärmschutz in Form von Headsets oder Helmen mit Sprechgarnitur eingesetzt. Oft wird sogar ein zusätzlicher Gehörschutz im Gehörgang getragen. Aufgrund der lärmbelasteten Umgebung werden andere akustische Signale von Funk und Intercom stark verstärkt, um die Sprachverständlichkeit zu erhöhen.

Um die Lärmbelastung zu reduzieren und den Komfort zu verbessern, wird ein aktives Gegenschall (engl. Active Noise Control) - System für ein Piloten-Headset entworfen und untersucht. Das System besteht aus zwei Referenzmikrofonen außerhalb des Kopfhörers, Lautsprechern als Aktoren und Fehlermikrofonen in den Kopfhörermuscheln des Headsets. Zur Geräuschminimierung wird ein hybrider adaptiver Algorithmus mit Steuerung (engl. Feed-Forward Control) und Regelung (engl. Feed-Back-Control) verwendet. Die adaptive Steuerung verwendet ein synthetisiertes Referenzsignal für die dominanten tonalen Komponenten, während die Regelung zur Minimierung der breitbandigen Lärmanteile verwendet wird.

Es werden der Algorithmus, die Synthese des Referenzsignals und die experimentellen Ergebnisse mit einem Labordemonstrator vorgestellt. Das Primärfeld entspricht dabei in spektraler Verteilung und Amplitude dem erwarteten Schallfeld in einem Hubschrauber.

Bönsch, Andrea

• Listening to, and remembering conversations between two talkers: Cognitive research using embodied conversational agents in audiovisual virtual environments
  J. Fels, C.A. Ermert, J. Ehret, C. Mohanathasan, A. Bönsch, T.W. Kuhlen und S. Schlittmeier
[Abstract]

In the AUDICTIVE project about listening to, and remembering the content of conversations between two talkers we aim to investigate the combined effects of potentially performance-relevant but scarcely addressed audiovisual cues on memory and comprehension for running speech. Our overarching methodological approach is to develop an audiovisual Virtual Reality testing environment that includes embodied Virtual Agents (VAs). This testing environment will be used in a series of experiments to research the basic aspects of audiovisual cognitive performance in a close(r)-to-real-life setting. We aim to provide insights into the contribution of acoustical and visual cues on the cognitive performance, user experience, and presence as well as quality and vibrancy of VR applications, especially those with a social interaction focus. We will study the effects of variations in the audiovisual ’realism’ of virtual environments on memory and comprehension of multi-talker conversations and investigate how fidelity characteristics in audiovisual virtual environments contribute to the realism and liveliness of social VR scenarios with embodied VAs. Additionally, we will study the suitability of text memory, comprehension measures, and subjective judgments to assess the quality of experience of a VR environment. First steps of the project with respect to the general idea of AUDICTIVE are presented.

Böse-O'Reilly, Stephan

• Dosis-Wirkungs-Beziehungen aus aktuellen Studien in Tirol
  C. Lechner, D. Schnaiter und S. Böse-O'Reilly
[Abstract]

Im Oktober 2018 wurden von der WHO die Leitlinien für Umgebungslärm für die Europäische Region veröffentlicht. Hierin sind auch Dosis-Wirkungs-Beziehungen für den Anteil stark Belästigter und subjektiv stark Schlafgestörter enthalten, welche Ergebnisse aus Meta-Analysen der aktuellen Forschung sind. Projektbedingt konnten nur Studien bis zum Jahr 2015 eingeschlossen werden. In der Zwischenzeit wurden in Tirol mehrere Studien durchgeführt und im Zeitraum von 2019 bis 2020 veröffentlicht. Es handelt sich dabei um weiterführende wissenschaftliche Aufarbeitung der Daten aus der Gesamtlärmbetrachtung Innsbruck sowie einer Sekundärdatenanalyse der Evaluierungsstudie Unterinntal der ÖBB. Beiden Studien waren mehr als 1.000 vor Ort-Befragungen zugrundeliegend und wurden mittels geschichteter Clusterauswahl durchgeführt. Der Beitrag zeigt die Ergebnisse der Dosis-Wirkungs-Relationen aus diesen rezenten Studien in Tirol im Vergleich zu den WHO-Kurven sowie anderen aktuellen Studien wie z.B. SiRENE.

Bötscher, Herbert

• Akustische Abnahmeprüfung von Lärmschutzwänden im hochrangigen Straßennetz in Österreich
  A. Fuchs, H. Bötscher, K. Zeilinger, R. Wehr und M. Conter
[Abstract]

Entlang von österreichischen Autobahnen und Schnellstraßen sind insgesamt über eine Länge von 1.358 Kilometer Lärmschutzwände verbaut. Die Normenreihe EN 1793 definiert Prüfverfahren zur Bestimmung der akustischen, produktspezifischen Eigenschaften von Lärmschutzwänden, wobei für den überwiegenden Anteil der verbauten Lärmschutzwände die Normen EN 1793-5 betreffend die Schallreflexion in gerichteten Schallfeldern und EN 1793-6 betreffend die Luftschalldämmung in gerichteten Schallfeldern anzuwenden sind. Diese Verfahren erlauben überdies die Anwendung vor Ort und eignen sich prinzipiell zur Überprüfung sowohl der Einbauqualität von neu errichteten Lärmschutzwänden als auch der Langzeitwirksamkeit von bereits bestehenden Lärmschutzwänden, beschränken sich aber auf die ”punktuelle” Beurteilung eines Lärmschutzwandfeldes. Das Prüfhandbuch zur akustischen Abnahmeprüfung von Lärmschutzwänden an Straßen und Autobahnen der ASFINAG regelt daher die Anwendung der Normen EN 1793-5 und -6 für diese Einsatzzwecke, um die Qualität einer gesamten Lärmschutzwand akustisch zu beurteilen. Im Rahmen dieses Beitrags werden einerseits der aktuelle Stand des Prüfhandbuchs und andererseits die bisherigen Erfahrungen der entwickelten Prozedur, die derzeit sowohl für Abnahmeprüfungen von neu errichten Lärmschutzwänden sowie zur Beurteilung von Altbeständen eingesetzt wird, präsentiert.

Bohne, Tobias

• Automatisiertes Clustering der Schallemissionen von Windenergieanlagen
  S. Martens, L. Findeisen, T. Bohne und R. Rolfes
[Abstract]

Der abgestrahlte Schall von Windenergieanlagen (WEA) wird von den vorherrschenden atmosphärischen Bedingungen sowie den Betriebszuständen der Anlagen stark beeinflusst. Die drei Faktoren - Akustik, Atmosphäre, Windenergieanlage - stehen hierbei in Wechselwirkung zu einander. Die bisherigen Untersuchungen in Bezug auf diese Wechselwirkungen basieren auf einer manuellen Einordnung von Messdatensätzen, welche akustische, meteorologische und anlagenspezifische Größen enthalten. Mit diesem Ansatz können allgemeine Zusammenhänge in der WEA-Schallemission identifiziert werden. Für eine detaillierte Untersuchung sind jedoch automatisierte Methoden des Clusterings notwendig. Hierbei werden mittels eines passenden Clustering Algorithmus Datenpunkte mit ähnlichen Eigenschaften zusammengefasst und Ausreiser identifiziert. Im weiteren Schritt können auf Basis der einzelnen Gruppen detaillierte Analysen durchgeführt werden.

In diesem Beitrag wird eine Methode zum automatisierten Clustering von WEA-Schallemissionen vorgestellt und auf umfangreiche Datensätze angewandt. Anhand des k-Means Algorithmus werden akustische Daten in Abhängigkeit von Betriebsparametern in Gruppen eingeteilt. Im Anschluss werden die Zusammenhänge zwischen Betriebsparametern und gemessenen akustischen Größen analysiert. Hierbei werden Schmal- und Breitbandanalysen durchgeführt sowie Gesamtschalldruckpegel betrachtet.

Bollhöfer, Matthias

• Ein adaptives hybrides Verfahren zur Modellordnungsreduktion von dynamischen Systemen im Frequenzbereich
  C. Blech, H.K. Sreekumar, U. Römer, M. Bollhöfer und S.C. Langer
[Abstract]

Mechanische Modelle von abgeschlossenen vibroakustischen Systemen werden häufig im Frequenzbereich formuliert und mit Hilfe der Finite Elemente Methode diskretisiert. Insbesondere für Parameterstudien im Rahmen von Unsicherheitsanalysen, Sensitivitätsstudien oder Optimierungen müssen mit steigender Frequenz große lineare Gleichungssysteme wiederholt gelöst werden. In diesem Beitrag wird ein hybrides Verfahren zur parametrischen Modellordnungsreduktion vorgestellt, welches eine rationale Arnoldi Methode im Frequenzbereich mit einer Polynominterpolation auf dünnbesetzten Gittern im Parameterraum verbindet. Adaptivität ist dabei sowohl im rationalen Krylov-Unterraum als auch im Parametergitter implementiert und wird durch duale Fehlerindikatoren gesteuert. Zur Steigerung der Effizienz werden die Fehler über den zufallsverteilten Parametern und den Frequenzschritten balanciert. Die Ordnung der gekoppelten Methoden wird dabei so lange erhöht, bis eine geforderte Genauigkeit in den statistischen Größen erreicht wird. Anhand eines numerischen vibroakustischen Demonstrators wird die Effizienz des hybriden Verfahrens gegenüber einer Monte Carlo Simulation gezeigt. Durch die integrierte Adaptivität, die eine Parameter-Anisotropie automatisch berücksichtigt, können relevante statistische Ergebnisse in einem Bruchteil der sonst üblichen Zeit erzeugt werden, was anhand einer gekoppelten Kavität-Plattenstruktur gezeigt wird. Die Effizienz des Verfahrens ergibt sich dabei aus einer gezielten Parametergewichtung innerhalb der Polynominterpolation und der Nutzung der rationalen Arnoldi Methode mit adaptiver Stützpunktwahl zur Modellreduktion im Frequenzbereich.

Bolz, Paul

• Zerstörungsfreies Messverfahren zur Bestimmung des Elastizitätsmoduls von Betonplatten in situ
  P. Lindner, C. Schulze, J. Hübelt, P. Bolz und F. Wellner
[Abstract]

Beton unterliegt als Baustoff in zahlreichen Anwendungsbereichen nicht nur statischen, sondern auch zeitlich veränderlichen bzw. sich wiederholenden Belastungen, die im Laufe der Zeit zu einer Materialermüdung führen. In einem ersten Schritt wurde nachgewiesen, dass der dynamische Elastizitätsmodul als Materialparameter geeignet ist, um Aussagen über den Degradationszustand von Straßenbeton zu treffen, der sich im Zuge der Materialermüdung einstellt. Darum erfolgte im zweiten Schritt die Erarbeitung eines zerstörungsfreien Messverfahrens zur Bestimmung des dynamischen Elastizitätsmoduls von Betonplatten in situ. Hierzu findet die auf der Multichannel Analysis of Surface Waves (MASW) basierende Phase-Shift-Methode Anwendung, mithilfe derer die Phasengeschwindigkeit der Lamb-Welle ermittelt wird. Das vorgestellte Verfahren wird exemplarisch auf die Betonplatte einer Autobahn angewendet und der Elastizitätsmodul in Abhängigkeit von Frequenz und Plattentiefe bestimmt. Zudem werden vier weitere Verfahren zur Bestimmung des Elastizitätsmoduls der Betonplatte angewendet, die eine Entnahme von Bohrkernen aus der Platte erforderlich machen. Die Messergebnisse aus den verschiedenen Verfahren werden vergleichend gegenübergestellt. Es zeigt sich eine gute Übereinstimmung der Ergebnisse des neuen zerstörungsfreien Verfahrens mit den Ergebnissen der bestehenden Messmethoden. Das neue Verfahren stellt somit die Grundlage für eine zerstörungsfreie Bestimmung des Elastizitätsmoduls von Betonplatten in situ dar.

Bonart, Jakob

• Statistical characteristics of electric drives on end-of-line test benches
  J. Bonart, P. Hümmer und W.-G. Drossel
[Abstract]

Newly built electrical drives have to be tested for faultless assembly and components. Over the last decades structure-borne noise testing has emerged as a valid option to check for faulty bearings, eccentric shafts or broken gears. In the context of highly automated series tests, exact limits have to be defined in order to be able to detect statistical deviations. Conventional algorithms for forming statistical boundaries are characterized by large blind spots or high reject rates . An effective statistical limit can be created by normalizing the distribution functions via a Box-Cox transformation. We show the characteristics of the distribution function of several hundred electric drives. Both normal and abnormal excitation mechanisms can be easily identified in the resulting Lambdagram. This opens up the possibility for the responsible engineer to expand excitation mechanisms of individually known theory with all other normal excitations present in his system.

Bopp, Manuel

• Modal Analysis of Multi-Material Resonator Elements for Acoustic Metamaterials
  M. Bopp und M. Behrendt
[Abstract]

Acoustic Metamaterials have introduced highly effective concepts to dampen vibrations with sub-wavelength elements, especially in the low frequency range. With advances in additive manufacturing, it is now possible to manufacture parts that are composed of multiple materials without any need for assembly. In this study, a previously investigated resonator design is extended with a visco-elastic insert in the spring section of the resonator element. Multiple variants with different insert geometries are designed and manufactured using MultiJet Modeling with two different photo-polymers. A variant without insert is also manufactured as a baseline for all comparisons. Multiple instances of each design are measured, utilizing a 3D-Laser-Scanning- Vibrometer. Initially, the general suitability of the rigid photopolymer is assessed and compared to resonators made from ABSplus and PLA with Fused Filament Fabrication. Subsequently, the multi-material variants are analyzed in detail regarding their modal behavior.

Bosse, Stefan

• Ortsaufgelöste Schadensdiagnostik mit geführten Wellen und zustandsbasierten Modellen mit Modellfusion für Faserverbundwerkstoffe
  S. Bosse und D. Schmidt
[Abstract]

Ultraschallmesstechnik von geführten Wellen wird für die Schadens- und Zustandsdiagnostik eingesetzt. Wir werden ortsaufgelöste automatisierte Analyseverfahren unter Verwendung von zustandsbasierten prädiktiven Modellen mit Modellfusion vorstellen und deren Fähigkeiten und Eignung diskutieren. Grundlage für die Evaluierung sind räumlich aufgelöste 2D Abtastungen von Luftultraschallmessungen und nicht räumliche Messungen mit kontaktierten Sensoren, aber mit einem Satz von räumlich unterschiedlichen Sensor-Aktuator Positionen. Als Testbauteil dienen rechteckige CFK und FML Platten mit Pseudodefekten.

Ziel der prädiktiven Analysatoren ist eine zuverlässige Erkennung von Bauteilschäden und deren Lokalisation. Sowohl FP- als auch FN Raten und Lokalisationsfehler werden betrachtet.

Ein großes Problem von mit ML erzeugten Modellen ist der Mangel an Erklärbarkeit und Nachvollziehbarkeit der Ausgabe (Merkmale) in Abhängigkeit von der Eingabe (Sensoren). Wir werden Erklärbarkeit und Nachvollziehbarkeit der Ausgabe (Merkmale) in Abhängigkeit von der Eingabe (Sensoren) diskutieren und ein Bezug der Physik der Wellenausbreitung und Schadensinteraktion mit den Ausgaben der maschinellen Modelle heuristisch herstellen.

Es werden zwei ML Verfahren vorgestellt: Ein verteiltes Mehrinstanzlernproblem mit räumlicher Modellfusion, und ein Einzelinstanzlernproblem, beide basierend auf rückgekoppelten Künstlichen Neuronalen Netzwerken mit ”Gedächtnis” die Daten- und Zeitserienprädiktion erlauben (LSTM Zellen). Die Fusion beider Verfahren kann schließlich einen wesentlich Beitrag zu erhöhter Zuverlässigkeit und Alltagstauglichkeit liefern.

Boukadia, Régis

• Locally Resonant Vibro-Acoustic Metamaterials: Applications at KU Leuven
  E. Deckers, C. Claeys, S. Ahsani, F. Alves Pires, R. Boukadia, M. Clasing Villanueva, V. Cool, F. De Bie, F. Qu, N. Rocha De Melo Filho, L. Sangiuliano, K. Steijvers, L. Van Belle, Z. Zhang, B. Pluymers und W. Desmet
[Abstract]

Vibro-acoustic metamaterials have recently emerged as potential candidates to target low-frequency noise and vibration issues. These material structures are engineered to have properties that are not common in nature. By adding small resonant structures on a sub-wavelength scale with respect to the waves in the host structure that are targeted, so-called stopbands can be obtained. These are frequency zones in which free wave propagation is hampered. These material systems allow for the combination of excellent noise and vibration attenuation in a targeted low frequency band and being lightweight. While most research focuses on the validation and verification for academic concepts, it is clear that steps still need to be taken to bring this concept to industrial applications. Within this overview some successful industrial use cases from KU Leuven are shown and discussed: a metamaterial shock tower, a thermoformed metamaterial panel and the application of locally resonant metamaterials to a compressor unit.

Bous, Michelle

• Schallexposition und -wirkung auf einer neonatologischen Intensivstation
  C. Adams, R. Stutz, E. Kaiser, M. Bous, S. Goedicke-Fritz, F. Hornberger und M. Zemlin
[Abstract]

Eine erhöhte Schallexposition von Neugeborenen, die auf neonatologischen Intensivstationen behandelt werden, wirkt sich akut auf Vitalfunktionen wie Herzschlag, Blutdruck oder Atmung aus und scheint das Risiko von Hörverlusten sowie von neurologischen Entwicklungsstörungen zu erhöhen. In diesem Beitrag werden die medizinischen Implikationen einer erhöhten Schallexposition diskutiert und das Potenzial einer akustikgerechten Gestaltung beschrieben. Anhand von akustischen Messungen an einem Inkubator auf einer neonatologischen Intensivstation wird die akustische Umgebung im Klinikalltag untersucht. Dazu werden mehrere typische Situationen im Klinikalltag simuliert und Akustikmessungen durchgeführt. Inkubatoren bieten einerseits geeignete Umgebungsbedingungen für Frühgeborene und ermöglichen therapeutische Eingriffe und Überwachung von Vitalfunktionen. Andererseits erzeugen die Systemkomponenten des Inkubators Geräusche z. B. Überwachungsalarme, Geräusche der Atemunterstützung oder Geräusche durch das Öffnen und Schließen von Klappen während der Behandlung. Basierend auf den Messergebnissen werden typische Geräusche analysiert und hinsichtlich ihrer Schallexposition im Inkubator bewertet. Dies legt die Grundlage für eine akustikgerechte Gestaltung von Inkubatoren sowie neonatologischen Intensivstationen.

Brachtl, Sonja

• ÖAL-Richtlinie 42 Lärmreduktion in elementaren Bildungseinrichtungen – Planung und Gestaltung
  S. Brachtl, S. Fuhs, A. Gaafar, F. Heigl, B. Laback, K. Musialek, A. Niemczanowski und E. Ruppert-Pils
[Abstract]

Diese Richtlinie stellt einen Leitfaden für die Planung und Umsetzung von Maßnahmen zur Lärmprävention in Kindergärten dar, welcher von ExpertInnen aus unterschiedlichen Fachdisziplinen erarbeitet wurde. Die Empfehlungen umfassen raumakustische Maßnahmen sowie Überlegungen zur Planung und Gestaltung der Räume. Ausgangspunkt der Richtlinie waren wissenschaftliche Untersuchungen zur Thematik Lärmbelastung in Kindergärten. Aus diesen geht hervor, dass der Lärm vor allem das Wohlbefinden und die Konzentration sowohl der Pädagoginnen als auch der Kinder sowie die Sprachverständlichkeit nachteilig beeinflussen kann. Da Kinder in diesem Alter noch in der Phase des Spracherwerbs sind, leiden sie besonders unter schlechter Raumakustik. Dies betrifft besonders Kinder mit einer von der Landessprache abweichenden Erstsprache. Da für eine vorteilhafte Raumakustik in Kindergärten die Gewährleistung einer möglichst geringen Nachhallzeit maßgeblich ist, werden Maßnahmen zur Anhebung der Schallabsorption vorgestellt. Diese sollten bereits bei Planungsbeginn gesetzt werden und neben den Aufenthaltsräumen auch Gänge und Garderoben umfassen. Empfohlen wird, die Decke und zwei nicht parallele Wände akustisch schallabsorbierend zu gestalten. Bei der Planung und Gestaltung sollte, ausgehend vom pädagogischen Konzept, die Funktion der einzelnen Räume und die damit verbundene Lärmemission ermittelt werden. Durch sorgfältige Planung kann vermieden werden, dass Tätigkeiten, die eine ruhige Umgebung erfordern, durch den Lärm anderer Tätigkeiten gestört werden.

Brammer, Anthony

• Hand-Arm-Vibrations-Syndrom, muss der ISO-Standard überarbeitet werden?
  M. Scholz, A. Brammer und S. Marburg
[Abstract]

Das Hand-Arm-Vibrations-Syndrom fasst alle Krankheiten zusammen, welche im Hand-Arm-System des Menschen von Vibrationen handgehaltener Geräte ausgelöst werden, so auch die vaskulären Krankheiten. Der Standard DIN EN ISO 5349-1 beschreibt ein Modell, entstanden 1986, in welchem die Vibrationsbelastungsdauer mit dem 8h-energieäquivalenten Beschleunigungswert und dem Auftreten vaskulärer Schäden in Zusammenhang gebracht wird. 2017 haben Nilsson u.a. eine Meta-Analyse publiziert. Hierbei wurden Studien von 1945 bis Ende 2015 in Betracht gezogen. Diese Studien wurden auf Basis einer Kriterienliste gefiltert und bewertet. Mit den verbliebenen Studien wurde ein Modell erstellt und mit dem aus dem Standard verglichen. Auf Basis dieser Meta-Analyse drängen sich verschiedene Fragen zu diesem und zum in der DIN referenzierten Modell auf. Bedarf das Modell aus dem Standard einer Überarbeitung? Wurden alle beeinflussenden Faktoren in dieser Studie bedacht und entsprechend gewichtet? Oder auch, liefern Studien, deren Probanden mehrere vibrierende Werkzeuge an einem Arbeitstag nutzen, ebenso zuverlässige Daten wie Studien, deren Teilnehmer nur ein Werkzeug für ihre Arbeit brauchen? Um diese Fragen zu beantworten, werden in diesem Beitrag Daten aus den von Nilsson u.a. genutzten Studien analysiert und dessen Modell reproduziert.

Brand, Thomas

• Spatio-temporal integration of speech reflections in listeners with sensorineural hearing loss
  J. Rennies, A. Warzybok, B. Kollmeier und T. Brand
[Abstract]

For speech intelligibility in rooms early reflections are typically assumed to be beneficial for speech intelligibility while late reflections are considered to be detrimental. This concept was challenged in a recent study employing binaural room impulse responses (RIRs) with systematically varied interaural phase differences (IPDs) of the direct sound and a variable number of reflections delayed by up to 200 ms. Speech recognition thresholds (SRTs) in stationary noise measured in normal-hearing listeners showed that, when IPD favored late RIR components, listeners appeared to be capable of focusing on these components rather than on the precedent direct sound, which is at odds with common room acoustical measures. This contribution extends these results to listeners with sensorineural hearing loss. Stimuli were individually amplified by a linear prescription rule to minimize the influence of audibility. The data indicated that all listeners had (close-to-)normal SRTs in the reflection-free diotic reference condition (S0N0) and at least a residual binaural benefit in SπN0 condition. However, in conditions including one or more late reflections, most listeners struggled heavily, suggesting that spatio-temporal integration of speech information represents a significant challenge even for listeners with normal aided performance in simpler speech recognition tasks.

• Review of the Binaural Speech Intelligibility Model (BSIM)
  T. Brand, C. Hauth, S. Röttges und J. Rennies
[Abstract]

The Binaural Speech Intelligibility Model (BSIM) predicts speech intelligibility for spatially separated target speech and interferers. Several model extensions have been introduced adapting BSIM to different conditions: The first version of BSIM used a long-term analysis of target speech and interferers and was successfully evaluated using unmodulated noises in different room acoustics with listeners with normal and impaired hearing. Alternatively, BSIM can use short-term processing predicting masking release for modulated maskers. A further extension takes into account that human binaural processing follows changes of interaural differences in a sluggish manner. Furthermore model extensions distinguishing between useful and detrimental speech reflections adapted BSIM to far-field target speech. Recently a blind version of BSIMs binaural preprocessing was introduced, which requires only a mixture of target speech and interferers and does not require them as clean signals. This blind front-end can be combined with arbitrary back-ends predicting speech intelligibility including blind back-ends. However, so far BSIM only predicts energetic masking and is not able to predict (release from) informational masking in speech-in-speech conditions. This review demonstrates the advantages and disadvantages of the different BSIM settings in different evaluation studies and possible further developments.

• Comparing a BMVDR with an IBM regarding SRT and subjective listening effort
  E. Strasser, J. Rennies und T. Brand
[Abstract]

Our study investigated the effects of a binaural minimum-variance distortionless response beamformer (BMVDR) and an ideal binary mask (IBM) on perceived listening effort and speech intelligibility in comparison to an unprocessed condition. Two different spatial listening situations were used by convolving stimuli with head-related impulse responses recorded in a cafeteria. The first condition consisted of two interfering speakers that were situated at +90^∘ and -90^∘ and the target at 0^∘. In the second condition all speakers were located at 0^∘. We measured the speech recognition thresholds (SRTs) and categorically scaled subjective listening effort in the same session. The date showed that, in general, collocated situations were rated as more difficult and the SRT was also worse. At 90^∘ the BMVDR had a clear advantage over the unprocessed condition at 90^∘ regarding both SRT and listening effort. In terms of SRT, the IBM way outperformed all other conditions. However, regarding listing effort we found no differences between IBM and BMDR processing at 90^∘, suggesting that the BMVDR algorithm is a well suited candidate to produce release from masking in moderately reverberant conditions in terms of perceived listening effort.

Brandenburg, Karlheinz

• Von mp3 zu PARty: Wie digitale Signalverarbeitung, Psychoakustik und maschinelles Lernen zusammenfinden
  K. Brandenburg
[Abstract]

Der Wunsch, Musik digital komprimiert in Hi-Fi-Qualität zu übertragen, läutete vor einigen Jahren das Zeitalter der praktischen Anwendung des Forschungsgebiets Psychoakustik ein. Hörtests wurden das Maß aller Dinge. Auf dieser Basis entstanden erste Audiocodierverfahren. Auch heute noch werden mp3, AAC und auf denselben Ideen aufbauende Verfahren weit verbreitet eingesetzt. Fast alle Nutzer*innen sind mit der so erreichbaren Tonqualität einverstanden. Fast Forward: Nach Jahrzehnten der Forschung wurde immer klarer, dass mit einfacher Optimierung entlang der physikalischen Vorgänge im Ohr die Tonwiedergabe noch nicht vollkommen gelingt. Der Wunsch nach perfekter Illusion und insbesondere guter räumlicher Klangwiedergabe führte dahin, dass der Prozess des Hörens umfassender verstanden werden musste: Die Vorgänge im Gehirn, insbesondere Kognition, sind in ihrer Bedeutung lange unterschätzt worden. Ein wesentliches Forschungsfeld ist heute die Frage, wie über Kopfhörer eine naturgetreue Wiedergabe, aber auch eine Manipulation unserer akustischen Umwelt ermöglicht werden kann. Im Team in Ilmenau wurde dafür das Akronym ”PARty” entwickelt, in Langform: ”Personalized Auditory Reality”. Dazu braucht es nicht nur ein verbessertes binaurales Rendering und Informationen über die Akustik des Wiedergaberaums, sondern an verschiedenen Stellen die Hilfe von Verfahren des maschinellen Lernens. Schließlich ist unser Gehirn für Tonereignisse ”ein perfekter pattern matcher”, dem wollen wir nacheifern.

Brandner, Manuel

• A voice directivity measurement system with facial tracking and augmented acoustics
  M. Brandner, M. Frank und A. Sontacchi
[Abstract]

Voice directivity has an influence on the perceived acoustics for both the singer/speaker and the audience. One of the most important aspects of voice directivity in a room is the direct-to-reverberant energy ratio (D/R ratio) at the listening position. The more focused the voice directivity is, the higher the D/R ratio. This is why voice directivity is becoming more and more important in virtual or augmented acoustic reality. Another field of interest is the performance analysis of professional voices as part of the education. Previous studies showed that a change in mouth opening has an effect on the directivity characteristics, i.e., the main direction and the beam width. Acquiring detailed voice directivity data from human speakers or singers is no easy undertaking due to head movements or mouth changes during measurements. Therefore, we propose an acoustic measurement system enhanced by a facial tracking system to build a ground truth for different mouth opening configurations in speaking and singing. Furthermore, to support natural usage of the voice while actually being in an anechoic measurement room, the system provides augmented acoustics to simulate a more comfortable acoustic environment.

• Augmented Acoustics for Ensembles
  M. Frank, S. Windtner und M. Brandner
[Abstract]

Augmented acoustics can create the acoustic impression of concert halls in small rooms by adding artificial reverberation to the direct sound. At the previous DAGA, we presented a stand-alone software tool that achieves this by simple hardware means for a single musician. Practical application of the tool revealed that headphones and even smallest microphones on the instrument sometimes impede the natural movement of the musician. In contrast, our further development works with loudspeakers and microphones surrounding the musician at a larger distance, e.g. close to the walls of the real room. This setup is particularly applicable to ensembles of musicians. Thus, our tool can be used to study the influence of the room on the interaction between musicians. Our contribution presents the hardware setup and signal processing of the ensemble tool, its level coverage in dependence of the number of microphones based on simulations and measurements, and simple strategies to reduce feedback.

Brands, Benedikt

• Sweet Area using Ambisonics with simulated Line Arrays
  P. Heidegger, B. Brands, L. Langgartner und M. Frank
[Abstract]

Previous studies have shown that the sweet area size of Ambisonic reproduction, i.e., the area around the central listening position in which the playback can still be perceived in plausible quality, increases with the Ambisonics order. It can be assumed that an additional limitation is due to the strong dependency of each loudspeaker’s level on the listening position when using typical point-source loudspeakers. To investigate the possible application of line arrays with Ambisonics, we present a listening experiment that simulates the effects of line arrays by compensating the position-dependent levels of each point-source loudspeaker for a single listener, using a motion capture system. We implemented three distance-dependent level compensation methods into our loudspeaker system: 0dB (no compensation), +3dB, and +6dB (full compensation of the point source) per doubling of distance. The experiment evaluated the sweet area for localization of a frontal source decoded in 1st, 3rd, and 5th order, as well as for envelopment, using a diffuse feedback delay network decoded in 5th order. For both qualities, the results show that level compensation is capable of enlarging the perceptual sweet area.

Brandstetter, Markus

• Hybride Methode zur Vorhersage des Schallübertragungsverlusts für Fahrzeugdämmung unter Berücksichtigung von Komponentenmessdaten in Finiten Elementen Modellen
  M. Brandstetter und R. Baudson
[Abstract]

Die Beurteilung des Schallübertragungsverlusts (TL) von mehrschichtigen Materialien ist seit vielen Jahren ein aktives Forschungsthema in der Automobilindustrie. In jüngster Zeit ist aufgrund der Elektrifizierung der Fahrzeugflotten die Isolierung des Fahrzeuginnenraums von vorrangigem Interesse. Der Elektromotor besitzt ein spezielles Geräuschspektrum, welches niedrige, mittlere bis hohe Frequenzen beinhaltet. Daher sind präzise Methoden, Messungen und Simulationen erforderlich, um den Schallübertragungsverlust vorherzusagen. Für den akustischen Komfort im Fahrzeug muss ein bestimmter Übertragungsverlust garantiert werden. In vielen numerischen Modellen wird ein ideales Szenario bewertet, das einen optimistischen Schallübertragungsverlust ergibt. Für eine gute Vorhersagbarkeit ist eine präzise Modellierung der Isolationsmaterialien und der Fahrzeugstruktur unabdingbar, für solche Modelle müssen für den Vergleich mit Messungen alle Leckagen und Stopfen akustisch isoliert werden. Sollten Öffnungen und Stopfen für beispielsweise HVAC und Lenksäule während der Messung vorhanden sein, müssen diese in der Simulation ebenfalls berücksichtigt werden, um prädiktive Vorhersagen zu erzielen. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, diese Komponenten in ein Simulationsmodell einzubeziehen. Die physikalische Modellierung von Stopfen ist zeitaufwändig und erfordert möglicherweise Materialmesstechniken und garantiert keine Vorhersagbarkeit. Dieser Artikel stellt ein neues Verfahren vor, bei dem gemessene TL- Werte für Komponenten, beispielsweise Stopfen durch die Transferadmittanzmethode in ein Finite-Elemente-TL-Modell aufgenommen werden. Die Auswirkungen werden auf Finite-Elemente-Modelle in Industriegröße untersucht.

Braren, Hark

• Evaluation of a Child-Appropriate Localization Paradigm
  H. Braren und J. Fels
[Abstract]

Virtual acoustic environments presented over headphones are nowadays commonly used in acoustic experiments, including for children. These often utilize non-individual head-related transfer functions (HRTFs), for instance from artificial heads, that are known from experiments with adults to affect, among other factors, the localization accuracy. While objective, including model-based evaluation metrics of child and adult HRTFs show comparable dissimilarities with artificial-head HRTFs, subjective evaluations to validate these findings have yet to be done with children. To be able to evaluate how the effects on non-individual HRTFs manifest in children, an age appropriate 3D-pointing paradigm was designed and implemented. The experimental design allows evaluation of lateralization as well as elevation accuracy using in-situ measured individual HRTFs from a 68-channel spherical cap loudspeaker array in anechoic conditions. To validate the paradigm, an experiment using adult participants was performed. These results along the paradigm details are presented.

Brauchler, Alexander

• Modeling the Body of a Classical Guitar Using the Finite Element Method and Experimental Modal Analysis
  A. Brauchler, P. Ziegler und P. Eberhard
[Abstract]

The classical guitar is not only fascinating musicians and audiences worldwide but also scientists are interested in the interplay of the coupled oscillatory systems that make up the instrument. A numerical finite element model of a classical guitar body enhanced by experimental data is presented in this contribution. The very detailed model includes all necessary physical influences, and the guitar’s geometry is reverse-engineered from computed tomography scans. Five different wooden materials used in the guitar are modeled with their corresponding orthotropic material properties. Furthermore, the fluid-structure interaction between the guitar body and the enclosed air volume is taken into account in the coupled finite element model. Moreover, a setup for an experimental modal analysis employing a scanning laser Doppler vibrometer is proposed, and modal parameters are identified utilizing the complex mode indicator function and enhanced frequency response functions. Finally, the experimentally identified modal parameters are used to improve the numerical model via a model updating procedure in which the properties of the wooden materials are identified. The results substantiate the numerical model and, in addition, enhance the knowledge about the instrument by delivering the beforehand only coarsely known material properties.

Brenn, Günter

• Aeroacoustic sources in turbulent flow through a pipe with a sharp orifice predicted by Large-Eddy Simulation.
  J. Tieber, H. Steiner, P. Maurerlehner, S. Schoder, M. Kaltenbacher und G. Brenn
[Abstract]

The method of Large-Eddy Simulation (LES) has increasingly gained popularity, as it encompasses the direct resolution of a major part of the vortical motion in a turbulent flow field. The uncertaintyof turbulence modeling is thus limited to the unresolved sub-grid scales (SGS). This makesLES a highly attractive method for predicting flow-induced sound sources for use in Hybrid Computational Aeroacoustics (CAA). The possible sound emission generated by turbulent vortical motion is of growing importance in the design of flow-guiding components. This is especially the case in electric vehicles, where the masking noise of the combustion engine is absent and limited space in the engine compartment of the vehicle may lead to unfavorable flow-conditions. The present study performs incompressible LES to predict the turbulent flow field downstream of an orifice inside a circular pipe. The computational results are compared against experimental data from dedicated measurements. The predicted instantaneous flow field is used to evaluateaeroacoustic source terms for different acoustic equations, such as Lighthill’s acoustic analogy or the Perturbed Convective Wave Equation (PCWE).The contribution of the unresolved scales, which is supplied by the employed SGS-model to the acoustic sources, is specially investigated.

• Numerical Prediction of Sound Emission of Confined Flows based on a Hybrid Approach
  P. Maurerlehner, S. Schoder, J. Tieber, H. Steiner, G. Brenn und M. Kaltenbacher
[Abstract]

The absence of combustion noise in electric vehicles results in a dominance of other sources of sound, such as flow-induced sound in flow guiding components. The use of computational aeroacoustics (CAA) during the design phase is a promising way to fulfill the packaging requirements as well as the ambitious demand for passenger comfort. By coupling the computational fluid domain with the surrounding structural domain via coupling conditions on the interface, not only the sound generation and propagation within the fluid can be computed, but also the vibroacoustic sound emission of the flow-guiding structure can be simulated.

We propose such a numerical model based on a hybrid approach for the prediction of the sound emission of the confined flow. Thereby, different aeroacoustic formulations (Lighthill’s acoustic analogy, vortex sound theory, PCWE) are considered and the results are compared against measurements. First, the aeroacoustic source terms are computed by an incompressible Large-Eddy Simulation of the flow (Ma<0,3) based on the finite-volume method. The propagation of the aeroacoustic sources is then simulated by the in-house finite-element solver openCFS, which allows a coupling of the acoustic and the mechanic fields of the confining structure.

Brenner, Gunther

• Bubble structures and Sonoluminescence in viscous liquids
  A. Aghel Maleki, S. Lesnik, H. Afarideh, G. Brenner und R. Mettin
[Abstract]

Intense ultrasonic fields in liquids lead to acoustic cavitation, i.e. nucleation and dynamics of bubbles. Under continued sonication, the bubbles can move and form structures. Objects submerged in the liquid are attacked by collapsing bubbles, a phenomenon leading to the well-known ultrasonic cleaning, but also to surface erosion. While many applications and scientific investigations of acoustic cavitation are concerned with pure water, tap water or sea water, the behavior of acoustic bubbles in different media is less well documented. Still, type of liquid and dissolved gases are important parameters, and acoustic cavitation in oils or acids cannot be simply extrapolated from the aqueous case. Here we systematically investigate changes of bubble structures and bubble dynamics in a bath reactor when viscosity is incrementally increased from the case of pure water by adding Glycerin or Ethylene Glycol. As well, the bubble activity with respect to sonoluminescence is examined for varying viscosity.

Brick, Haike

• Akustische Anerkennung neuer Bremssohlen für Güterwagen auf dem Bremsprüfstand
  M. Starnberg, H. Brick und S. Dörsch
[Abstract]

Im Zuge der Überarbeitung der TSI Lärm wurde vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) in Zusammenarbeit mit dem Eisenbahn-Bundesamt und dem Deutschen Zentrum für Schienenverkehrsforschung das Forschungsprojekt ”Akustische Anerkennung neuer Bremssohlen” initiiert. Ziel ist die Entwicklung eines Verfahrens für die Beurteilung akustischer Eigenschaften neuer Bremssohlen auf der Grundlage von Messungen der akustischen Radrauheit. Das Projekt unterstützt die Schließung des offenen Punktes im Anhang F der Revision der TSI Lärm (VO (EU) 2019/774) zur Beurteilung von Verbundstoff-Bremssohlen. Das Verfahren zur akustischen Anerkennung neuentwickelter Verbundstoff-Bremssohlen soll zuverlässig, benutzerfreundlich und zeit- und kosteneffizient sein. Die akustischen Eigenschaften der Sohlen werden nicht - wie bisher - durch Fahrtmessungen, sondern anhand der resultierenden Rauheit auf der Lauffläche des Testrades nach der Durchführung standardisierter Bremsprüfungen auf dem Reibungsprüfstand ermittelt. Die Beziehung der Radrauheit zum Vorbeifahrtgeräusch wird gemäß dem Rollgeräuschmodell hergestellt, so dass die resultierende Radrauheit mit einem gewichteten Einzahlwert akustisch beurteilt werden kann.

Im Projekt wurden Versuche mit bisher verfügbaren und zugelassenen Bremssohlen auf einem Bremsprüfstand durchgeführt. Messdaten aus Fahrtversuchen vorheriger Ent-wicklungsprojekte wie EuropeTrain und LZarG wurden herangezogen, um die Vergleichbarkeit der Prüfstandsergebnisse mit Feldversuchen zu analysieren und Referenzwerte für das Rollgeräuschmodell abzuleiten.

Die Ergebnisse der Untersuchungen werden im Vortrag dargestellt.

Brinkmann, Fabian

• Curvature-adaptive mesh grading for numerical approximation of head-related transfer functions
  T. Palm, S. Koch, F. Brinkmann und M. Alexa
[Abstract]

Head-related transfer functions (HRTFs) describe the di-rection dependent free field sound propagation from apoint source to the listener’s ears and are an importanttool for audio in virtual and augmented reality. Traditionally, HRTFs are measured acoustically with the listener being positioned in the center of a spherical loudspeaker array. Alternatively, they can be approximated by numerical simulation, for example applying the boundary element method (BEM) to a piece-wise linear representation (a surface mesh) of the listener’s head. Numerical approximation may be more economical, particularly in combination with methods for the synthesis of head geometry. To decrease the computation time of the BEM, it has been suggested to gradually decrease the resolution of the mesh with increasing distance from the ear for which the HRTF is approximated. We improve this approach by also considering the curvature of the geometry. The resulting graded meshes lead to faster simulation with the same or better accuracy in the HRTF compared to previous work. Our software is available at https://cg-tub.github.io/hrtf_mesh_grading.

Brockt, Georg

• ANC-Kopfhörer und Headsets zur Unterdrückung von Sprachgeräuschen bei der Büroarbeit
  G. Brockt
[Abstract]

Ein wesentlicher Lärm-Stressor z. B. bei der Büroarbeit sind unerwünschte, aber verstehbare Sprachgeräusche aus der unmittelbaren Arbeitsumgebung. Wenn kollektive Schutzmaßnahmen nicht ausreichen, suchen Beschäftigte in der Praxis häufig persönlichen Schutz vor belästigenden Geräuschen durch eine individuelle Abschottung mit Kopfhörern, die in zunehmendem Maße über eine aktive Geräuschunterdrückung (ANC) verfügen. Es wurden daher die Möglichkeiten von aktuellen ANC-Kopfhörern bzw. Headsets zur Unterdrückung von unerwünschten Sprachgeräuschen aus der Umgebung mittels objektiver Messverfahren ermittelt. Zunächst wurde die Schalldämmung der Kopfhörer nach einer standardisierten Methode unter Nutzung eines Kunstkopfes ermittelt. In Ergänzung dazu wurde der Übertragungsweg für Sprachsignale von außerhalb des Kopfhörers anhand der Beeinflussung des Sprachübertragungsindex (STI) bei unterschiedlichen Hintergrundgeräuschen erfasst. Zusammengefasst ergaben die bisher durchgeführten Messungen keine Hinweise auf ein besonderes Potenzial der aktuellen ANC-Kopfhörer zur Unterdrückung von Umgebungssprache. Im Vergleich zum passiven Betrieb führt die ANC-Funktion bei den meisten Kopfhörern und Geräuschkonstellationen zu einer moderaten Anhebung des STI.

Brodbeck, Matthias

• Akustisches Verhalten und Gestaltung großflächiger Gebäudelücken
  E. Veres, M. Brodbeck, X. Zhou, F. Do Valle und P.H. Trombetta Zannin
[Abstract]

Städtebauliche Konstellationen wie Quartiere oder Karrées enthalten großflächige Gebäudelücken als Zugang oder Zufahrt in von Gebäuden eingeschlossene Hofbereiche oder dergleichen. Auch zwischen parallel verlaufenden Gebäudekomplexen sind Öffnungen notwendig, um die einzelnen Freiflächen miteinander zu verbinden. Für die akustische Abschirmwirkung der eingeschlossenen oder abgetrennten Freiflächen bedeuten solche Lücken jeweils eine ”Schwachstelle”. Die Schallausbreitung durch derartige Öffnungen lässt sich theoretisch durch zwei Mündungen und einen verbindenden Kanal- oder Tunnelabschnitt beschreiben. Dementsprechend bieten diese Elemente spezifische Gestaltungsmöglichkeiten in Abhängigkeit von der Geometrie und der Materialwahl. Es wird über Untersuchungen an Gebäudelücken berichtet, die sich in Stuttgart an einer stark befahrenen Hauptverkehrsstraße befinden und wie ”Tunnel” bzw. ”Schluchten” ausgebildet sind. Nach einer messtechnischen Bestandsaufnahme der Lärmsituationen wurden die Gebäude in der Umgebung der Gebäudelücken rechnerisch modelliert und die Schallausbreitung durch Computersimulation nachgebildet. In weiteren Schritten wurden verschiedene bauliche Änderungen, wie Höhe, Breite und Tiefe des Tunnels und der ”Häuserschlucht” modelliert, um die Möglichkeiten zur Beeinflussung der akustischen Situationen zu zeigen und diese qualitativ und quantitativ zu beschreiben. Neben den konstruktiven Parametern wurde die abschätzbare Wirkung von stofflichen Änderungen, wie z.B. beim Einsatz von schallabsorbierenden Oberflächen untersucht.

Bronzova, Mariia

• Increasing adjustability of acoustic system properties by activating fixed control levers
  M. Bronzova, L. Berk, C. Adams und F. Duddeck
[Abstract]

For several decades car acoustic optimization studies have been conducted on early design phases, directly including sound criteria as optimization objectives. As a result, any subsequent conceptual design changes lead to deviations from the determined acoustic behavior and consequently to a lack of predictive ability. Increasing the sensitivity of acoustic criteria with respect to a set of design parameters ensures leverages for acoustic adjustments on arbitrary design stages, solving the issue.

A new acoustic optimization method was developed based on pre-defined design components and their parameter properties to be activated. The sensitivities of the sound pressure sum level acoustic response concerning the pre-defined variables were used directly as optimization goals. Thus, maximizing the chosen sound criterion sensitivity regarding specific design parameters, one receives leverages for acoustic manipulations and adjustments.

A simplified fluid-structure coupled FE model was implemented to conduct the optimization studies. Once the sound pressure sum level sensitivities with respect to the selected parameters were maximized, the sound pressure level curve got flattened with changing the activated parameter values. The optimization was thus predominantly concentrated on major sound pressure level peaks. In contrast, varying parameters, whose influence was minimized, resulted in no significant effect on sound pressure level distribution.

Brücher, Haiko

• Numerisches Vorstudientool zur Planung der experimentellen Modalanalyse
  H. Brücher, M. Wegerhoff und R. Sottek
[Abstract]

Numerical models for components that consist of homogeneous materials enable a quick statement to be made about the vibration behavior. The numerical models are often able to predict the vibration behavior qualitatively correctly, even if the validation has not yet been completed. Experimental modal analysis is usually used for validation. In experimental modal analysis, the challenge is to choose the reference points in such a way that many, if not all, mode shapes can be found in the relevant frequency range. Furthermore, the user would like to avoid selecting too many reference points, as they slow the assessment and add complexity. Within the scope of this work, the potential of the non-validated numerical model is used to minimize the risk of inadequate experimental modal analysis. This is made possible based on numerical modal analysis and an algorithm that automatically finds the best reference points while specifying the geometric area that is available. The success of the method is shown using examples.

Brüggemann, Hendrik

• Untersuchungen zur gezielten Beeinflussung der akustischen Signatur an einem Schiffsmodell
  S. Ungnad, H. Brüggemann, A. Müller, C. Zerbs, D. Sachau und A. Homm
[Abstract]

Die akustische Signatur eines Schiffes kann mittels passiver Sonare oder Sensoren zur Detektion und Identifikation verwendet werden. Die Fragestellung, inwieweit diese Signatur mit Hilfe weiterer Geräuschquellen geeignet modifiziert und verfremdet werden kann, soll zunächst an einem Schiffsmodell (Maßstab 1:8) untersucht werden. Der Zusammenhang von Eigenschaften und Parametern der Großausführung und des Modells (beispielsweise Wellenlänge, Frequenz, Plattendicken für beide Konfigurationen) in Abhängigkeit vom Maßstab wird durch modelltheoretische Betrachtungen und dimensionslose Kennzahlen ermittelt. Das akustische Übertragungsverhalten von den Schallquellen an Bord wird mit Inertial-Schwingerregern und Beschleunigungssensoren auf der Schiffsstruktur und mit Mikrofonen/Hydrofonen in der Umgebung des Modells charakterisiert. Es werden aktive Verfahren angepasst und auf ihre Eignung zur Beeinflussung der akustischen Unterwassersignatur geprüft. Die akustische Signatur wird mit Hilfe von zusätzlichen Körperschallquellen modifiziert, wobei sich Anforderungen an die Eigenschaften der Signaturanteile aus dem Verhalten realer Signaturanteile und deren zugrundeliegenden Anregungsmechanismen ergeben. Das verwendete aktive Regelsystem wird zusammen mit ersten Ergebnissen vorgestellt.

Bruns, Tobias

• Tatort Sprachverständlichkeit – Wie schlimm ist es wirklich?
  R. Huber, H. Baumgartner, T. Bruns, J. Thomas, J.-E. Appell und J. Rennies
[Abstract]

Der ”Tatort” ist eine der meistgesehenen Sendungen der ARD mit rund 900.000 Fans, die wöchentlich zwischen 4.000 und 15.000 Kommentare zum aktuellen Fall auf Facebook posten. Das Thema Sprachverständlichkeit kommt in den Kommentaren oft zur Sprache, manchmal wird die Krimiserie sogar als ”Bösewicht der Sprachverständlichkeit” bezeichnet. Aber ist das objektiv? Ist die Sprachverständlichkeit des ”Tatorts” im Vergleich zu anderen deutschen Spielfilmen wirklich schlechter? Und ist es fair, alle ”Tatort”-Versionen (die in verschiedenen Städten spielen und mit unterschiedlichen Schauspielern besetzt sind) über einen Kamm zu scheren, oder sind es vielleicht nur spezifische ”Tatort”-Sendungen, die den Ruf (hinsichtlich der Sprachverständlichkeit) des gesamten Formats schmälern? Der vorliegende Beitrag geht diesen Fragen nach, indem er ein neu entwickeltes, auf automatischer Spracherkennung-basierendes Messverfahren einsetzt, um die Höranstrengung, die mit dem Verfolgen des Filmdialogs verbunden ist, instrumentell zu erfassen. Das als ”Listening Effort Meter” bezeichnete Verfahren, das zuvor in umfangreichen Hörtests validiert wurde, wird eingesetzt, um die Dialogverständlichkeit verschiedener ”Tatort”-Standorte zu vergleichen. Darüber hinaus werden Gründe für schlechte Verständlichkeit untersucht, darunter Nuscheln und Deutlichkeit der Aussprache sowie Hintergrundgeräusche, und ihr Einfluss auf die Verständlichkeit des Endergebnisses analysiert. Die Analysen des ”Tatorts” werden mit Beispielen anderer Spielfilmproduktionen verglichen.

• Improvement of Broadcast Speech Intelligibility Based on Instantaneous Listening Effort Estimate
  R. Huber, H. Baumgartner, T. Bruns, C. Rollwage, R. Sinha und J. Rennies
[Abstract]

Depending on the hearing abilities, environment and/or age of the TV viewers, the speech intelligibility of dialogs in movies can differ markedly for individual recipients. A possibility to change the intelligibility at home on the TV set to an individual optimal level would be a desirable option for many recipients. An adaptive audio modification would be preferred because a static modification (e.g., a fixed SNR increase) may work in some scenes but be too little or too much improvement in other scenes. This contribution therefore presents a way to provide a second, automatically realized version of a speech/background mix for people with increased demands on intelligibility. The degree of intervention depends on the instantaneously estimated listening effort in relation to the target or individually desired listening effort. To this end, a single-ended (i.e. reference-free) method is used to evaluate the instantaneous listening effort and to inform a subsequent stage of blind source separation and dialog enhancement. The latter can be configured to a target listening effort, which is not to be exceeded, and can hence be adjusted to improve the speech intelligibility of broadcast audio for individual needs or different target groups.

Bschorr, Oskar

• Alternative für Voigtsche Notation
  O. Bschorr
[Abstract]

Beim anisotropen Festkörper verbindet Voigt die 3x3-Verformungs- und die 3x3-Spannungs-Dyade durch eine 3x3x3x3-Elastizitäts-Tetrade mit insgesamt 3^4 = 81 Koeffizienten. Da er keinen Gebrauch von den natürlichen Hauptrichtungen einer Dyade macht, sind der größte Anteil dieser Koeffizienten unwesentliche Winkelwerte. Außerdem hat Voigt dem Boltzmann-Theorem folgend nur den symmetrischen Verformungs-Tensor zugelassen und den antisymmetrischen Anteil a priori grundsätzlich ausgeschlossen. Dafür musste er die stringente Tensor-Mathematik aufgeben und ungelegene Extra-Regeln aufstellen. In der Vorgänger-Arbeit wurde eine 3x3-Material-Matrix eingeführt, um den symmetrische Verformungs/Spannungs-Zustand und damit Longitudinalwellen zu beschreiben. Hier wird der für Transversalwellen zuständige antisymmetrische Anteil nachgetragen. Im Gegensatz zu den komplizierten Voigtschen Slowness-Kurven liegen hier die die Slowness-Pfeile für beide Wellenarten auf Ellipsoiden und gehen erwartungsgemäß für den homogenen, isotropen Festkörper in Kugeln über.

• Faktorisierte 'One-Way'-Wellengleichung
  O. Bschorr
[Abstract]

Im Zusammenhang mit der One/Two-way-Problematik findet sich oft die Zerlegung der klassischen akustischen Wellengleichung in zwei Teilgleichungen, ohne dass dieser Anfang weiter verfolgt wurde. Formalmathematisch wird dabei eine partielle Differentialgleichung (PDG) 2. Ordnung via Faktorisierung in zwei einfacher zu lösende PDGs 1. Ordnung separiert. Dieses mathematische Standardverfahren ist physikalisch äquivalent der Trennung einer stehenden Welle in zwei - in entgegengesetzte Richtungen - laufende Wellen. Selbst wenn bei Resonanzbestimmungen nur die Lösung der Stehwelle gesucht ist, ist es mathematisch viel einfacher mittels den PDGs 1. Ordnung die beiden Laufwellen zu berechnen und diese zur Stehwelle zu superponieren. Auch bei Gleichungen für Saiten-, Biege-, Torsions- und Moens/Korteweg- Wellen handelt es sich ebenfalls um ”Two-way wave equations” und es ist naheliegend, auch diese via Faktorisierung in ”One-way wave equations” - in PDGs. 1. Ordnung zu separieren. Diese Umwandlung gilt nicht nur beim homogenen, sondern auch beim heterogenen, anisotropen Wellenleiter und sowohl für Planwellen als auch für Kugelwellen.

• Inhomogene 'One-Way'-Wellengleichung
  O. Bschorr
[Abstract]

Es geht um die Schallausbreitung in inhomogenen, anisotropen Medien. Die konventionelle Berechnungsgrundlage dazu ist die auf einem lokalen Kräftegleichgewicht beruhende Cauchy- Bewegungsgleichung. Diese liefert als partielle Differentialgleichung (PDG) 2. Ordnung grundsätzlich 2 voneinander unabhängige Lösungen, deswegen die Bezeichnung ”Two-way wave equation”. Ob dieser inhärenten Doppeldeutigkeit kommt es bei numerischen FE- bzw. FD-Rechnungen zu irregulären Phantom-Effekten. Zu deren Ausschaltung sind unter dem Sammelbegriff ”One-way wave equation” die unterschiedlichsten Verfahren in Gebrauch, ohne dass sich eine Lösung durchsetzen konnte. Ein neuer Ansatz ist, das Kräfte- durch ein Impulsgleichgewicht zu ersetzen. Kraft und Impuls sind verwandt und der impulsbasierte Ansatz führt auf eine sehr viel einfachere PDG- Wellengleichung 1. Ordnung mit einer eindeutigen Lösung. Dazu wurde für die Wellenrechnung in inhomogenen und anisotropen Medien ein numerisches FD-Verfahren entwickelt.

• Sphärische 'One-Way'-Wellengleichung
  O. Bschorr und H.-J. Raida
[Abstract]

Zur Beschreibung von Kugelwellen wurde die koordinatenfreie ”One-way wave equation” auf sphärische Koordinaten transferiert. Dazu war es notwendig, Konsistenz zwischen den Nabla-, div- und Laplace-Operatoren herzustellen und den konventionellen, radialen Gradienten ∂Φ/∂r durch die hypothetische Vorschrift ∂rΦ/r∂r auszuwechseln. Beide Versionen unterscheiden sich nur durch den Nahfeldterm Φ/r, im Fernfeld r >> 0 besteht asymptotische Annäherung. Überraschend bringt der kompliziertere Gradient ∂rΦ/r∂r gerade bei - und nur bei - Kugelwellen mit der 1/r-Entfernungsabnahme ungeahnte Vereinfachungen: So bleibt die Rechnung stets elementar und ohne die wattlosen, imaginären Nahfelder. Auch werden die bei konventioneller Eigenwert-Bestimmung notwendigen Bessel-Funktionen vollständig obsolet.

Buchholtzer, Walter

• Investigation of sound pressure near toneholes of a model pipe
  W. Buchholtzer, J. Thilakan, T. Jensch, D. Eddy und M. Kob
[Abstract]

Whereas sound radiation from geometrically simple instruments such as a flue organ pipe or trumpet can often be approximated by basic sound sources such as monopoles, dipoles, plane waves or pistons, more complicated musical instruments exhibit directivity patterns that are rather complex. However, a superposition of basic sources would create equally complex patterns and help to understand the sound generation and radiation process. This poster demonstrates some sound pressure measurements on basic tubes with tone holes that evaluate the validity of plane wave and point source approximations for sound propagation within and outside the tubes that were used for the development of a new model for musical instrument directivity. The measurements indicate frequency-dependent losses inside the tubes, as well as attenuation and interference effects outside of the tubes due to the position and orientation of openings.

Buchholz, Sina

• Dynamische Klangindividualisierung im Fahrzeug unter Berücksichtigung von Geräuschen in unterschiedlichen Fahrsituationen
  S. Buchholz, J.-E. Appell, J. Hübelt, J. Rennies und A. Volgenandt
[Abstract]

Bevorzugte Klangeinstellungen bei der Wiedergabe von Musik, wie z.B. Lautstärke, Equalizer oder Dynamikbereich, unterscheiden sich individuell sehr stark, selbst zwischen Menschen mit einem nach audiologischen Maßstäben sehr ähnlichen Gehör. Wie Musik und Sprache individuell am besten verarbeitet werden sollten, hängt zudem von den Geräuschen in der Umgebung ab. Besonders während Autofahrten liegt eine sich häufig ändernde Geräuschkulisse vor, die neben unterschiedlichen Gesamtschalldruckpegeln auch variierende Frequenzverteilungen aufweist. In dieser Studie wurde geprüft, ob und wie sich die Klangpräferenzen von normalhörenden Versuchspersonen bei unterschiedlichen Störgeräuschkulissen verändern. Unter Verwendung eines bereits bestehenden Klangpersonalisierungssystems stellten die Bedienenden für Musik die bevorzugten Klangparameter, wie u.a. die angenehmste Verstärkung für hohe und mittlere Frequenzen sowie deren Balance bei normaler und leiser Abhörlautstärke ein. Die Wiedergabe erfolgte über Kopfhörer unter Verwendung von mit einem Kunstkopf aufgenommen Geräuschen in unterschiedlichen Fahrsituationen und Impulsantworten der Wiedergabesysteme. Durch die Einbindung dieser Komponenten in das bestehende Klangpersonalisierungssystem wurden die Klangpräferenzen der Versuchspersonen bei verschiedenen Fahrsituationen untersucht und verglichen. Anhand der Ergebnisse ließen sich Aussagen über die Notwendigkeit der Berücksichtigung der veränderlichen Fahrgeräusche in Klangpersonalisierungssystemen im Fahrzeug treffen.

Bühling, Benjamin

• Influence of Operating Conditions on the Fluidic Ultrasonic Transducer Signal
  B. Bühling, T. Schweitzer, S. Maack und C. Strangfeld
[Abstract]

While contact and immersion ultrasonic testing are established methods in non-destructive testing (NDT), generating high power air-coupled ultrasound remains a challenging task. Solutions often involve setups that are restricted to lab environments. When field measurements are required, such as in NDT for civil engineering, a handy, robust and safe transducer is needed. For this purpose, an ultrasonic transducer based on a fluidic switch has been developed. A sonic air flow inside the device is switched rapidly so that an ultrasonic signal is generated. Both theory and previous flow simulations suggest that the control flow pressure ramp has only little influence on the switching time of the device. This publication gives an overview over the operating principle of the fluidic ultrasonic transducer and investigates the influence of control tube length and pulsing repetition rate on the ultrasonic pressure amplitude. High repetition rates are found to reduce the signal amplitude, while long tubing has only little negative influence on the amplitude while improving signal quality.

Bug, Marion

• Schutz des Gehörs bei Infraschall-Hörversuchen
  H. Joost, M. Bug, B. Friedrich, J. Verhey und T. Fedtke
[Abstract]

Infraschall wird zunehmend als gesellschaftliches Problem wahrgenommen und erhält dadurch einen neuen Stellenwert in der Lärmbekämpfung. Jedoch gibt es derzeit weder etablierte, praxistaugliche Verfahren zu seiner Messung und Beurteilung noch hinreichende Untersuchungen über die Mechanismen seiner Wahrnehmung. Was die auditive Wahrnehmung betrifft, werden nichtlineare Prozesse des Gehörs diskutiert, über die Infraschall ”hörbar” wird. Für die Untersuchung solcher Prozesse wird von uns ein Wiedergabesystem eingesetzt, das selbst bei den zum Erreichen der Hörschwelle im Infraschall-Bereich erforderlichen hohen Schalldruckpegeln sehr verzerrungsarm ist. Diese Pegel würden im Hörschallbereich jedoch weit über der Sicherheitsgrenze liegen. Aus ethischen Gründen wird daher zum Schutz des Gehörs von Versuchspersonen vor eventuell auftretenden zu hohen Pegeln im Hörfrequenzbereich ein Tiefpassfilter eingesetzt, das die Übertragung von Hörfrequenzen ausreichend dämpft. Es fügt jedoch aufgrund eigener Nichtlinearitäten weitere, unerwünschte Frequenzkomponenten hinzu, die dann zur Wahrnehmung des Infraschall-Signals beitragen könnten. Um dieses Problem zu lösen, wurde ein Schnellabschalter entwickelt, der bei Überschreitung von frequenzabhängigen, voreingestellten Pegelwerten das Signal abschaltet und damit Versuchspersonen vor zu starken akustischen Signalen schützt. Er ersetzt das Tiefpassfilter, ohne einem Signal weitere Komponenten hinzuzufügen. Wir stellen die Verzerrungsreduktion vor, die durch Ersetzen des Tiefpassfilters durch den Schnellabschalter erreicht wird.

Bulling, Jannis

• Akustische Bestimmung der Werkstoffparameter faserverstärkter Kunststoffe durch Auswertung der Dispersionseigenschaften geführter Wellen
  J. Prager, Y. Lugovtsova, J. Bulling, M. Held, M. Klärner, T. Winkler und L. Kroll
[Abstract]

Akustische Verfahren eignen sich hervorragend zur Bestimmung der Werkstoffeigenschaften. Die Verfügbarkeit derartiger Verfahren ist vor allem für Kunststoffe wichtig, da deren Eigenschaften stark abhängig vom jeweiligen Herstellungsprozess und vom Alterungszustand sind. Exakte und vollständige Werte sind daher in Datenbanken oder von Herstellern nur begrenzt zu finden. Insbesondere die Entwicklung von Methoden zur Charakterisierung faserverstärkter Kunststoffe (FKV) ist nach wie vor Gegenstand der Forschung. Hier müssen anisotropiebedingt mehrere Kennwerte bestimmt werden. Da FKV zumeist als dünnwandige Bauteile zum Einsatz kommen, können die Werkstoffparameter aus den Dispersionseigenschaften der Lamb-Wellen, die sich in diesen Strukturen ausbreiten, abgeleitet werden. Dazu ist eine räumliche Abtastung des sich ausbreitenden Schallfelds erforderlich.

In der vorliegenden Untersuchung wird dieser Ansatz für die relativ neue Werkstoffklasse der faserverstärkten Thermoplaste angewendet. Diese zeichnet ein ausgeprägtes Dämpfungsverhalten und eine Anisotropie der Materialparameter aus. Dazu wurde das Schallfeld im Ultraschallbereich mit einem Laser-Doppler-Vibrometers vermessen. Rechnerisch bestimmte Dispersionskurven wurden dann an die gemessenen Werte angepasst, womit die richtungsabhängigen Materialparameter bestimmt werden konnten. Im Vortrag wird das Messverfahren vorgestellt und auf spezielle Probleme, die sich z.B. aus dem Dämpfungsverhalten des Werkstoffs ergeben, eingegangen. Ausgewählte gemessene Werte werden mit den Ergebnissen von Referenzverfahren verglichen.

• Inverse Bestimmung elastischer Materialparameter aus dem Ausbreitungsverhalten geführter Ultraschallwellen mittels eines Convolutional Neuronal Networks
  M. Held, A. Rashwan, J. Bulling, Y. Lugovtsova, M. Lauschkin und J. Prager
[Abstract]

Detailliertes Wissen über die mechanischen Eigenschaften verwendeter Materialien ist Grundvoraussetzung für viele ingenieurtechnische Aufgaben und Dienstleistungen. Zur Bestimmung der elastischen Materialparameter gibt es verschiedene klassische, zerstörende Prüfverfahren. Eine Möglichkeit der zerstörungsfreien Bestimmung liegt in der Auswertung von Messergebnissen, die auf Basis des Ausbreitungsverhaltens geführter Ultraschallwellen gewonnen wurden. Das Ausbreitungsverhalten geführter Ultraschallwellen kann mittels Dispersionsabbildungen dargestellt werden.

Um aus messtechnisch ermittelten Dispersionsabbildungen Rückschlüsse auf die Materialparameter zu ziehen, werden in der aktuellen Forschung verschiedene inverse Methoden diskutiert. Maschinelles Lernen und insbesondere Convolutional Neural Networks (CNNs) stellen eine Möglichkeit der automatisierten inversen Modellierung und Evaluierung von Bilddaten dar.

In diesem Beitrag wird gezeigt, wie das Ausbreitungsverhalten von geführten Ultraschallwellen unter Verwendung von CNNs genutzt werden kann, um die isotropen elastischen Konstanten einer plattenförmigen Struktur zu bestimmen. Hierfür werden die verwendeten Daten analysiert, das Preprocessing erläutert und eine grundlegende CNN-Architektur gewählt. Zur Auswertung des generierten Modells werden verschiedene Verfahren wie Gradienten-Mapping und die Visualisierung der verschiedenen Schichten vorgestellt. Die Anwendbarkeit der Methode wird anhand synthetischer Daten demonstriert.

• Ein inverses Verfahren zur Schadensrekonstruktion mittels geführter Wellen
  J. Bulling, B. Jurgelucks, J. Prager und A. Walther
[Abstract]

Eine zentrale Aufgabe der zerstörungsfreien Prüfung und der Strukturüberwachung (engl. Structural Health Monitoring - SHM) mit Ultraschallwellen ist die Bewertung von Schäden in Bauteilen. In vielen Bauteilen, wie zum Beispiel platten- und schalenförmigen Strukturen, Rohrleitungen oder Laminaten, breitet sich der Ultraschall in Form geführter Wellen aus. Zwar haben geführte Wellen eine relativ große Reichweite innerhalb des Bauteils und ermöglichen so eine großflächige Prüfung, ihre multimodalen und dispersiven Eigenschaften erschweren jedoch die Analyse der vom Schaden kommenden Reflexionen. Eine Möglichkeit, die Messsignale zu interpretieren und die Schäden zu charakterisieren, ist deren Vergleich mit der Wellenausbreitung in einem digitalen Modell. Hierbei stellt sich die Aufgabe, den Schaden im digitalen Modell anhand der Messdaten zu rekonstruieren. Diese Rekonstruktion beschreibt ein inverses Problem, das mehrere Vorwärtsrechnungen braucht, um das Schadensmodell an die Messdaten anzupassen. Durch die kleine Wellenlänge von Ultraschallwellen sind klassische Vorwärtsmethoden wie die Finte Elemente Methode rechenintensiv, weshalb die Autoren die semi-analytische Scaled Boundary Finite Element Method (SBFEM) benutzen, um den Rechenaufwand zu verringern. Im Beitrag wird ein inverses Verfahren basierend auf dem Automatischen Differenzieren in Kombination mit der SBFEM vorgestellt und an verschiedenen Schadenstypen in 2D-Querschnittmodellen von Wellenleitern getestet. In der präsentierten Vorstudie werden dafür ”Messdaten” aus unabhängigen Simulationen verwendet.

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 und 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 verschiedenen 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 die Impedanz der Lineroberfläche über verschiedene, meist inverse Verfahren berechnet. Da diese Impedanz eine Linereigenschaft in Verbindung mit der Überströmung ist, lassen sich die DLR-Ergebnisse innerhalb des Benchmarks z.B. mit den Ergebnissen der NASA vergleichen. Dieser Vergleich zeigt für die verschiedenen Testobjekte und Strömungsbedingungen eine gute Übereinstimmung.

Burkhardt, Martin

• Bestimmung von Admittanzen in sechs Freiheitsgraden für die komponentenbasierte TPA
  M. Burkhardt und W.-G. Drossel
[Abstract]

Für die komponentenbasierte Transferpfadanalyse wird ein komplexes Gesamtsystem in beschreibbare Teilsysteme zerlegt und dafür geeignete Schnittstellen definiert. Mit der etablierten Schnittstellenschreibung wird in den meisten Anwendungsfällen die Körperschallkopplung in einem Punkt je Schnittstelle in bis zu drei Freiheitsgraden berücksichtigt. Die messtechnische Charakterisierung der drei translatorischen Freiheitsgrade erfolgt dafür mit Hilfe triaxaler Beschleunigung- oder Kraftmesstechnik. Dabei bleiben jedoch rotatorische Freiheitsgrade und folglich die Übertragung von Biegewellen zwischen den Teilsystemen unberücksichtigt. Die ”virtual point transformation” bietet hierfür einen Lösungsansatz. Jedoch ist der nutzbare Frequenzbereich dieser Methode durch die Forderung nach einer starren Schnittebene zum Teil stark eingeschränkt.

Aufbauend auf der ”virtual point transformation” wird im vorliegenden Beitrag eine Methode vorgestellt, mit deren Hilfe Eingangs- und Transferadmittanzen von einem Koppelpunkt für einen erweiterten Frequenzbereich messtechnisch bestimmt werden können. Diese Informationen können für eine vollständige Quellcharakterisierung, Prognosen im Gesamtsystem und für eine Bewertung der Einzelbeiträge der sechs Freiheitsgrade genutzt werden.

Burkhart, Christian

• Messergebnisse des Schallschutzes in Mehrfamilien- und Reihenhäusern - statistische Auswertungen
  C. Burkhart und E. Liebich
[Abstract]

In den vergangenen Jahren ist nicht zuletzt aufgrund einiger Urteile des deutschen Bundesgerichtshofes aus den Jahren 2007 und 2009 Bewegung in den tatsächlich ausgeführten baulichen Schallschutz gekommen. Deshalb werden die historischen Messdaten aus der Zeit weit vor den Urteilen mit den Daten aus der Zeit danach verglichen und die zeitliche und bauliche Entwicklung diskutiert. Darüber hinaus lassen sich aus den Messdaten auch weitere Erkenntnisse zu den üblichen Volumen, Trennflächen und Nachhallzeiten für verschiedene Wohnräume ableiten. Diese Erkenntnisse können wichtige Hilfestellung bei der Erarbeitung von Anforderungen oder Empfehlungen für den baulichen Schallschutz sein und auch bei der Umstellung auf anderen Kenngrößen leisten. Hierzu wurden eigene Messdaten der letzten 30 Jahre statistisch ausgewertet.

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

 

Caldas, Luciano

• Interpretation von Breitbandgeräusch-Messungen am Fan-Prüfstand CRAFT mithilfe analytischer Modelle
  L. Klähn, A. Moreau, L. Caldas, R. Meyer und U. Tapken
[Abstract]

Ein neuer Fan-Prüfstand wurde entwickelt und kürzlich in Betrieb genommen. Der Co-/Contra Rotating Akustik Fan Teststand - CRAFT. Der Prüfstand verfügt über umfangreiche aerodynamische und akustische Messtechnik sowie ein Inflow Control Device zur Gewährleistung einer ungestörten Zuströmung. Eine erste Studie konzentriert sich auf die Anregungsmechanismen der breitbandigen Schallfeldkomponenten, mit dem Ziel, die Ursachen der verschiedenen Schallquellen von Axial-Fans hoch aufgelöst zu analysieren und besser zu verstehen. Hierfür werden die in den Eintritts- und Austrittskanal abgestrahlten Schallfelder mittels kombinierter axialer und azimutaler Mikrofon-Arrays abgetastet. Die rotorinkohärenten Schallfeldkomponenten werden in die Kanalmoden zerlegt, was eine Berechnung der breitbandigen modalen Schallleistungen ermöglicht. Zusätzlich wird das stationäre Geschwindigkeitsfeld mit Totaldruckrechen und das instationäre Geschwindigkeitsfeld mit traversierbaren Hitzdrahtsonden abgetastet. Die gemessenen Strömungsgrößen werden als Eingangsdaten für das Fan Schall Vorhersagetool PropNoise verwendet, um basierend auf physikalischen Modellen die Leistung der verschiedenen Schallquellen an den Vorder- und Hinterkanten von Rotor und Stator zu berechnen. Im vorliegenden Artikel werden die gemessenen und berechneten Schallleistungen bei mehreren Betriebspunkten gegenübergestellt, um die wesentlichen Fan Schallquellen zu bewerten.

Calisci, Baran

• Schallminderung an einer umströmten Tandem-Zylinder-Anordnung durch poröses Material
  T. Geyer, S. Sharma und B. Calisci
[Abstract]

Der an Teilen des Fahrwerks von Flugzeugen entstehende Umströmungsschall wird oftmals vereinfacht an einer sogenannten Tandem-Zylinder-Anordnung untersucht, bei der sich in einem definierten Abstand stromab eines Zylinders ein zweiter Zylinder gleichen Durchmessers befindet. Der dabei entstehende Schall ist durch einen starken tonalen Anteil gekennzeichnet. Für diese Anordnung existiert auch ein sogenannter Benchmark-Test, und in der Folge haben bereits viele Forscher diese Anordnung sowohl experimentell als auch numerisch untersucht.

Basierend auf Untersuchungen an umströmten Einzelzylindern, deren aerodynamische Schallentstehung durch die Verwendung einer porösen Ummantelung deutlich gemindert werden konnte, ist diese Maßnahme in einer aktuellen experimentellen Studie auf eine Tandem-Zylinder-Anordnung angewandt worden. Dabei wurden sowohl beide Zylinder einzeln als auch beide gleichzeitig mit verschiedenen, offen-porösen Materialien ummantelt und in einem aeroakustischen Windkanal umströmt. In Abhängigkeit der Parameter der Ummantelung ergibt sich für den Schall im Fernfeld ein deutlich schmaleres tonales Maximum sowie eine Verschiebung des tonalen Schalls zu tieferen Frequenzen. Zusätzlich sorgen die porösen Ummantelungen für eine effektive Minderung des breitbandigen Strömungsschalls. Die Ergebnisse zeigen außerdem deutlich, dass eine Modifikation des stromauf positionierten Zylinders einen weitaus größeren Effekt auf das Umströmungsgeräusch hat als eine Modifikation des stromab gelegenen Zylinders.

Casolani, Chiara

• Exploring MEMR and natural sounds with a connection with hyperacusis
  C. Casolani, B. Epp, A. Norena, J. Wang, P. Hinze und F. Enzler
[Abstract]

The Middle Ear Muscle Reflex (MEMR) is the mechanism through which the stapedius muscle stiffens the tympanic membrane protecting the inner ear from sound trauma. In clinical practice, the sounds used to test the MEMR are artificial (pure tones, wide-band noise). However, natural sounds also elicit a MEMR. Hyperacusis refer to an abnormal sensitivity to sounds, often diagnosed in connection with a hearing impairment. In this study, we tested the efficacy of natural sounds with varying spectral and emotional content (e.g. pleasantness, fear). It is hypothesized that some natural sounds elicit a MEMR response at lower levels than artificial sounds. It is also hypothesized that the loudness/annoyance perceived for natural sounds could be lower than for artificial sounds for equally strong MEMR. The individual MEMR thresholds were compared with the results of two questionnaires, hyperacusis (HQ) and noise sensitivity. The results showed that some sounds are more efficient than others at the same stimulus intensity. Moreover, natural sounds were mainly rated as less loud/annoying than the artificial ones. However, the variability across subjects revealed the need for a more subject-specific analysis considering the presence or not of an hyperacusis trend.

Castro, Muriel

• Assessment of Dairy Cattle Welfare through Acoustic Analysis: preliminary results using a digital phonendoscope
  R.M. Alsina, P. Llonch, G.J. Ginovart-Panisello, R. Guevara, M. Freixes, M. Castro, L. Duboc und E. Mainau
[Abstract]

The efficiency of dairy cattle production is crucial in a context of population growth. Last decades, animal welfare has become a fundamental concern for consumers and for the dairy industry. In addition, evidence shows that improving the welfare of cows increases their production efficiency, the economic return of dairy farms and their environmental impact. The animal welfare assessment normally relies on temporary indicators. Tools available for this purpose are costly, time consuming, discontinued and sometimes invasive. Bioacoustics assessment of the internal organs of cows through a phonendoscope-like device is non-invasive and can continuously inform about the welfare status at an individual cow. This contribution shows the preliminary results of an acoustic analysis of the feasibility of listening to organ sounds in cows. Several acoustic measurements identified as respiration, cardiac impulses and peristaltic movements were tagged by an expert using a digital phonendoscope. In this work we describe the acoustic characterization of these signals. The cardiac impulses are present in most of the measurements, respiration and peristaltic movements are harder to identify and find in the recording campaign conducted. These preliminary results are encouraging, artificial intelligence might assist to the assessment of the cows welfare using a non-invasive and permanent system.

Chatziioannou, Vasileios

• Experimental Investigation of High-Resolution Measurements of Directivity Patterns
  A. Corcuera Marruffo, A. Mayer, A. Hofmann, V. Chatziioannou und W. Kausel
[Abstract]

The directivities of sound sources typically play a significant role in the perception of an acoustic scene and may therefore become an essential aspect to consider in order to achieve realistic sound environments for Virtual Reality applications. Characterising directivity patters of sound sources requires the measurement of the emitted sound pressure at multiple positions around it. This can either be done simultaneously by using large surrounding microphone arrays, or sequentially, for example with the help of a turntable and a device that guarantees repeatable and accurately reproducible sound excitation. The former approach has often been used to measure musical instruments and gives accurate information of directivity for low frequencies, while directivity data at higher frequencies is often limited by spatial aliasing as a consequence of the sampling strategy. To overcome this limitation, this study follows the latter approach to experimentally gather high angular resolution (0.5^∘) directivity patterns of a trumpet, measured under anechoic conditions using artificial excitation.The obtained high angular resolution directivity patterns are discussed with a focus on their possible impact on sound perception.

Christensen, Sören

• Deep Reinforcement Learning for Cognitive SONAR Systems
  N. Neumann, B. Kaulen, S. Christensen und G. Schmidt
[Abstract]

In recent years it has been shown that reinforcement learning can also be used for very complex tasks with the help of neural networks. Thereby often strategies are found that exceed results archived by humans. This enables the usage in autonomous tasks in a large number of different areas and applications. One possible application is to control a cognitive SONAR system. The goal is to scan a port area optimally to detect and find incoming objects as fast as possible. Therefore, a simple environment simulation was designed that represents the port area under consideration of random occurring reflections that result in different observations for each scan as well as the use of different novel sonar scanning modes. This work presents an implementation and evaluation of an environment for the training of algorithms to enable the autonomous observation of a port area.

Chudalla, Michael

• Berücksichtigung meteorologischer Daten in der Schallausbreitungsrechnung und Abgleich mit Messergebnissen
  M. Liepert, V. Skowronek, M. Crljenkovic, A. Schady, K. Elsen, F. Strigari, W. Bartolomaeus und M. Chudalla
[Abstract]

Die Schallausbreitung zwischen Emissionsort und Immissionsorten wird u.a. von den atmosphärischen Bedingungen (Wetter), der Umgebung (Topografie) und den Eigenschaften des Bodens bestimmt. Die physikalischen Prozesse, die hierbei eine Rolle spielen (z.B. Absorption, Reflexion, Refraktion), sind komplex, frequenzabhängig und treten vielfach in Kombination auf. Der Einfluss der wechselnden atmosphärischen Bedingungen (Windprofil, Temperaturschichtung, Luftfeuchte) bewirkt Schwankungen der Pegeldämpfung im Ausbreitungsweg, die bei Entfernungen größer 500m bis zu 25 dB oder mehr betragen können. In einem Forschungsprojekt für die Bundesanstalt für Straßenwesen werden Einflüsse des Wetters auf die Schallausbreitung und deren Berücksichtigung in verschiedenen Berechnungsverfahren dargestellt und verglichen. Durch Langzeitmessungen an einem Autobahnabschnitt werden die Berechnungsergebnisse den Messungen bei den korrespondierenden meteorologischen Bedingungen gegenübergestellt. Diese Untersuchungen ermöglichen Aussagen über den Mehrwert der Berücksichtigung meteorologischer Informationen in der Ausbreitungsrechnung. Die Ergebnisse und Vorschläge für die praxisgerechte Berücksichtigung der Meteorologie in Rechenmodellen werden vorgestellt.

• SOPRANOISE – Inspektionsverfahren zur Bewertung der Luftschalldämmung bestehender Lärmschutzwände in situ
  F. Strigari, M. Chudalla, W. Bartolomaeus, M. Conter, A. Fuchs, M. Garai, C. Nicodeme und J.-P. Clairbois
[Abstract]

Im Rahmen des Projekts SOPRANOISE (gefördert von CEDR als Teil des ”Transnational Road Research Programme 2018”) war das Ziel des dritten Arbeitspakets, ein in-situ-Inspektionsverfahren zu entwickeln, das die Möglichkeiten visueller/auraler Untersuchungen (ohne Durchführung von Messungen) ausnutzt, um erste Hinweise auf die möglichen Auswirkungen von Schäden auf die Luftschalldämmung bestehender Lärmschutzwände zu erhalten. Auf der Grundlage eines Reviews - einschließlich einer Umfrage unter den CEDR-Mitgliedsstaaten - und eines vereinfachten theoretischen Modells, wurde ein Inspektionsprotokoll entworfen, das eine schnelle Bewertung möglicher akustischer Auswirkungen von Leckagen auf die Luftschalldämmung von Lärmschutzwänden ermöglicht. Nach dem Ausfüllen des Inspektionsprotokolls wird eine Abschätzung der Folgen der erfassten Leckagen - hinsichtlich der Schalldämmung - ausgegeben. Je nach Beschaffenheit und Position des Lecks wird eine akustische Bewertung vorgenommen und ein ”kritischer Einflussradius” berechnet, bis zu dem das Leck einen nicht vernachlässigbaren Effekt auf die Luftschalldämmung hat. Anhand dieser schnellen Bewertung kann beurteilt werden, wo es zweckmäßig ist, weitere Prüfungen vorzunehmen, d. h. entweder eine ”schnelle” Messmethode anzuwenden (die ebenfalls innerhalb von SOPRANOISE entwickelt wird) oder Messungen nach den Normen EN 1793 durchzuführen.

• Verfahren zum Umgang mit verkehrsträgerübergreifenden Lärmkumulationen
  M. Chudalla, F. Strigari, S. Eggers und F. Heidebrunn
[Abstract]

Ziel des Forschungsprojektes war, ein Verfahren für eine verkehrsträgerübergreifende Betrachtung der Lärmbelastung zu entwickeln. Die Auswertung von Lärmkumulationen in Modellgebieten hat dabei gezeigt, dass deren Auftreten von vielen Parametern abhängt und sich daher keine allgemeingültigen Aussagen zu effektiven Lärmschutzmaßnahmen ableiten lassen. Für den grundsätzlichen Umgang mit Lärmkumulationen wurde daher ein Verfahren entwickelt, welches eine transparente und praktikable Handlungsempfehlung zur Einzelfallprüfung liefert. Zwei Methoden werden vorgestellt: Zum einen kann anhand der Darstellung der Pegelverteilung eine Situation hinsichtlich der notwendigen Maßnahmen bzw. der Einhaltung eines Schutzziels untersucht werden. Zum anderen kann aber auch anhand einer Darstellung der Pegeländerungen eine Maßnahmenvariante in ihrer Wirkung eingeschätzt werden. Der entwickelte Methodenvorschlag in Form eines Leitfadens umfasst ein zweistufiges Verfahren: Zunächst werden das Vorliegen einer Lärmkumulation sowie die Voraussetzungen für eine Anwendung des Verfahrens geprüft. Liegen diese vor, wird dann im Anschluss ein Prüfverfahren für zwei relevante Quellen zur Maßnahmenfindung durchlaufen. Mit dem im Forschungsprojekt entwickelten Leitfaden steht ein transparentes und einfaches Werkzeug zur Verfügung, mit dem die Problematik der Gesamtlärmbetrachtung systematisch angegangen werden kann und eine einheitliche, verkehrsträgerübergreifende Betrachtung der Lärmbelastung definiert wird. In einem Folgeprojekt soll die praktische Anwendbarkeit dieses Verfahrens überprüft werden.

Ciba, Stefan

• Spectral Envelope Estimation using Deep Recurrent Neural Networks for Speech Reconstruction
  S. Ciba und M. Krini
[Abstract]

Classical algorithms for speech enhancement mostly consist of digital filters, which utilize a statistical approach for optimal estimation of the noise power spectra. Because of constraints, e.g. the assumption of stationary noise, classical algorithms can lead to unsatisfactory results, especially at high noise levels. Machine learning is used for the challenging task of speech enhancement and particularly in reconstruction of speech components that are masked by noise. For speech reconstruction the filter-source model of speech production is applied. The model can be used for speech reconstruction in such a way, that the excitation signal (produced by the human glottis), as well as the so-called envelope (filter characteristics of the vocal tract), are estimated separately and subsequently combined. In this work a deep recurrent neural network (RNN) is applied to estimate a clean envelope in cepstral domain. Finally, the proposed method is analysed objectively, using e.g. the log spectral distance.

Cintosun, Esen

• BURNSi ORCA class acoustic and vibration characteristics
  H. Hasenpflug, W. Van Buul, L. Gilroy, E. Cintosun, J. Dupuis, S. Schäl und A. Homm
[Abstract]

The objective of the intended international workshop on Benchmark Underwater Radiated Noise Simulations is to contribute to the knowledge and understanding of underwater radiated noise of naval platforms generated by machinery and hydrodynamic noise. The workshops will be a cooperative effort of the Defence organizations of Canada (DRDC²), Germany (WTD71³) and the Netherlands (DMO-). This workshop will involve the prediction of radiated underwater noise of a ship using numerical methods and an available data set of onboard vibration measurements. Information and technical data of an ORCA-class training vessel of the Royal Canadian Navy can be made available for this purpose. The necessary acoustic and vibration data for the workshop were gathered during two measurement trials with PCT (Patrol Craft Training) MOOSE at the Patricia Bay (Pat Bay) sound range near Victoria, Canada. Preliminary analysis shows that the overall underwater radiated noise signature is caused by noise generated by the propulsion diesels, the gearboxes, the diesel generator sets and both propellers. In the light of the measurement results, the objective for the workshop is to predict the individual contributions of the main machinery and hydrodynamic sources to the total underwater radiated noise levels.

Claaßen, Eike

• Lautheits- und präferenzäquivalente Pegel von Ventilatorgeräuschen bei verschiedenen Schalldruckpegeln
  E. Claaßen, S. Töpken und S. Van De Par
[Abstract]

Ventilatoren sind im täglichen Leben meist eine ungewollte Geräuschquelle. Zur Charakterisierung ihrer Unangenehmheit werden über den A- bewerteten Schalldruckpegel hinaus häufig Pegelzuschläge genutzt, um eine Prognose der Unangenehmheit zu ermöglichen. In dieser Studie wurden lautheits- und präferenzäquivalente Pegel für 19 unterschiedliche Ventilatorgeräusche in Abhängigkeit vom Referenzpegel in Hörversuchen ermittelt. Mittels eines adaptiven Messverfahrens wurde der Pegel dieser Stimuli so lange variiert, bis sie als gleich laut (lautheitsäquivalenter Pegel) oder gleich angenehm (präferenzäquivalente Pegel) gegenüber einem bandbegrenzten weißen Referenz-Rauschen wahrgenommen wurden. Die Differenz zwischen dem Referenzpegel und den Äquivalenzpegeln lässt sich als Pegelzuschlag interpretieren. Es wurde eine frühere Studie wiederholt, in der der gleiche Hörversuch bei einem festen Referenzpegel von 60 dB(A) durchgeführt wurde. Die neuen Ergebnisse bei einem Referenzpegel von 75 dB(A) stimmen sehr gut mit denen der früheren Studie überein, was die Stabilität des Matchingverfahrens mit einem Referenzgeräusch unterstreicht. Die für die Testgeräusche ermittelten Pegelabsenkungen scheinen sich trotz der Erhöhung des Referenzpegels um 15 dB kaum zu verändern. Anhand der neuen Ergebnisse wird ein bereits existierender Modellansatz für Referenzpegel von 60 dB(A) hin zu einem Pegelbereich bis 75 dB(A) erweitert. In weiteren Experimenten bei einem Referenzpegel von 45 dB(A) soll das Modell auch zu niedrigeren Referenzpegeln erweitert werden.

Claes, Leander

• Tomographie des Schallfelds von Ultraschallwandlern mittels Schlierentechnik
  T. Hetkämper, D. Dreiling, L. Claes und B. Henning
[Abstract]

Die Schlierentechnik ist eine etablierte Methode zur Visualisierung von lokalen Dichtemodulationen in optisch transparenten Medien, um zum Beispiel Strömungsfelder oder auch Ultraschallwellen sichtbar zu machen. So lassen sich physikalische Phänomene, wie Reflexion und Transmission von Ultraschallwellen, gezielt untersuchen. Der Vorteil der Schlierentechnik gegenüber den sonst häufig genutzten Hydrophonmessungen besteht vor allem in der erheblich kürzeren Aufnahme- bzw. Messzeit sowie der völligen Rückwirkungsfreiheit dieser Messmethode. Eine typische Anwendung der Schlierentechnik ist dabei die visuelle Darstellung der Abstrahlcharakteristik von Ultraschallwandlern. Verfahrensbedingt werden dabei allerdings oft nur die Haupt- und Nebenkeulen im kontinuierlichen Betriebsfall dargestellt. In vielen technischen Anwendungen, wie zum Beispiel in der Medizin, bei der Durchflussmessung und bei der Materialcharakterisierung, werden Ultraschallwandler jedoch im Burst-Modus betrieben. In diesem Fall ist die Darstellung der räumlichen und der zeitlichen Ausbreitung des Ultraschallwellenpaketes notwendig. Durch Ausnutzung des Stroboskopeffekts können die Schlierenabbildungen aufgenommen und in einer geordneten Bilderfolge abgespielt werden. In diesem Beitrag wird eine Methode vorgestellt, bei der mit Hilfe der tomografischen Rekonstruktion aus einzelnen, unter verschiedenen Winkeln aufgenommenen Schlierenabbildungen die vollständig dreidimensionale Abbildung der Abstrahlcharakteristik eines Schallwandlers gelingt.

Claeys, Claus

• Locally Resonant Vibro-Acoustic Metamaterials: Applications at KU Leuven
  E. Deckers, C. Claeys, S. Ahsani, F. Alves Pires, R. Boukadia, M. Clasing Villanueva, V. Cool, F. De Bie, F. Qu, N. Rocha De Melo Filho, L. Sangiuliano, K. Steijvers, L. Van Belle, Z. Zhang, B. Pluymers und W. Desmet
[Abstract]

Vibro-acoustic metamaterials have recently emerged as potential candidates to target low-frequency noise and vibration issues. These material structures are engineered to have properties that are not common in nature. By adding small resonant structures on a sub-wavelength scale with respect to the waves in the host structure that are targeted, so-called stopbands can be obtained. These are frequency zones in which free wave propagation is hampered. These material systems allow for the combination of excellent noise and vibration attenuation in a targeted low frequency band and being lightweight. While most research focuses on the validation and verification for academic concepts, it is clear that steps still need to be taken to bring this concept to industrial applications. Within this overview some successful industrial use cases from KU Leuven are shown and discussed: a metamaterial shock tower, a thermoformed metamaterial panel and the application of locally resonant metamaterials to a compressor unit.

• Optimized metamaterial using quarter-wavelength resonators for broadband acoustic absorption
  Z. Zhang, F. De Bie, H. Denayer, C. Claeys, W. Desmet und E. Deckers
[Abstract]

This paper discusses the design and validation of an optimized acoustic metamaterial targeting broadband sound absorption. The design is based on a parallel assembly of different quarter-wavelength resonators. The metamaterial’s absorption coefficient is predicted using an efficient analytical model, that is based on an equivalent fluid description and accounts for the radiation impedance of the different resonators. The accuracy of this model is verified using a detailed Finite Element Analysis. Subsequently, the model is combined with a gradient-based optimization method to design a topology realizing a broadband high sound absorption in the low-frequency range between 500 Hz and 1000 Hz considering the volumetric constraints. To this purpose, the number of unique resonators is predefined whereas the porosity, channel length, width and thickness of each resonator type are optimized. Multiple samples of the resulting design are produced using additive manufacturing and tested in an in-house test rig to verify the reproducibility of the samples and to study the effect of production tolerances and the applied volumetric constraints on the acoustic performance of the absorber.

Clairbois, Jean-Pierre

• SOPRANOISE – Inspektionsverfahren zur Bewertung der Luftschalldämmung bestehender Lärmschutzwände in situ
  F. Strigari, M. Chudalla, W. Bartolomaeus, M. Conter, A. Fuchs, M. Garai, C. Nicodeme und J.-P. Clairbois
[Abstract]

Im Rahmen des Projekts SOPRANOISE (gefördert von CEDR als Teil des ”Transnational Road Research Programme 2018”) war das Ziel des dritten Arbeitspakets, ein in-situ-Inspektionsverfahren zu entwickeln, das die Möglichkeiten visueller/auraler Untersuchungen (ohne Durchführung von Messungen) ausnutzt, um erste Hinweise auf die möglichen Auswirkungen von Schäden auf die Luftschalldämmung bestehender Lärmschutzwände zu erhalten. Auf der Grundlage eines Reviews - einschließlich einer Umfrage unter den CEDR-Mitgliedsstaaten - und eines vereinfachten theoretischen Modells, wurde ein Inspektionsprotokoll entworfen, das eine schnelle Bewertung möglicher akustischer Auswirkungen von Leckagen auf die Luftschalldämmung von Lärmschutzwänden ermöglicht. Nach dem Ausfüllen des Inspektionsprotokolls wird eine Abschätzung der Folgen der erfassten Leckagen - hinsichtlich der Schalldämmung - ausgegeben. Je nach Beschaffenheit und Position des Lecks wird eine akustische Bewertung vorgenommen und ein ”kritischer Einflussradius” berechnet, bis zu dem das Leck einen nicht vernachlässigbaren Effekt auf die Luftschalldämmung hat. Anhand dieser schnellen Bewertung kann beurteilt werden, wo es zweckmäßig ist, weitere Prüfungen vorzunehmen, d. h. entweder eine ”schnelle” Messmethode anzuwenden (die ebenfalls innerhalb von SOPRANOISE entwickelt wird) oder Messungen nach den Normen EN 1793 durchzuführen.

Clasing Villanueva, Matias

• Locally Resonant Vibro-Acoustic Metamaterials: Applications at KU Leuven
  E. Deckers, C. Claeys, S. Ahsani, F. Alves Pires, R. Boukadia, M. Clasing Villanueva, V. Cool, F. De Bie, F. Qu, N. Rocha De Melo Filho, L. Sangiuliano, K. Steijvers, L. Van Belle, Z. Zhang, B. Pluymers und W. Desmet
[Abstract]

Vibro-acoustic metamaterials have recently emerged as potential candidates to target low-frequency noise and vibration issues. These material structures are engineered to have properties that are not common in nature. By adding small resonant structures on a sub-wavelength scale with respect to the waves in the host structure that are targeted, so-called stopbands can be obtained. These are frequency zones in which free wave propagation is hampered. These material systems allow for the combination of excellent noise and vibration attenuation in a targeted low frequency band and being lightweight. While most research focuses on the validation and verification for academic concepts, it is clear that steps still need to be taken to bring this concept to industrial applications. Within this overview some successful industrial use cases from KU Leuven are shown and discussed: a metamaterial shock tower, a thermoformed metamaterial panel and the application of locally resonant metamaterials to a compressor unit.

Colella Gomes, Otavio

• Raked, flat, angled or horizontal – A room acoustical investigation on primary shapes of simplified halls
  O. Colella Gomes, W. Lachenmayr und E. Mommertz
[Abstract]

The primary structure of a hall may influence the acoustics of a room significantly. This paper investigates by means of objective criteria evaluation as well as informal listening tests to which extent changes in audience arrangement and ceiling shape are acoustically relevant. A set of four rooms with similar volume, surface area and materials is generated by introducing changes to the primary structure of a 4000 m³ shoebox hall. Room impulse responses of each room are simulated in ODEON and the acoustic differences of the spaces are compared regarding distribution of energy in the room and the spatial distribution of reflections of selected receiver positions. Barron curves analysis and a simplified viewing method for SDM data are employed in the comparisons and interesting correlations between shapes and data are pointed out. Finally, the simulated spatial impulse responses for two positions in each room are auralized in a 16-channel loudspeaker setup. Results of an informal listening test indicate that for this set of rooms there were sufficient perceptual differences to distinguish between pairs of different primary shapes.

Collins, David

• Characterization of Surface Acoustic Waves Diffraction Driven Mechanisms in Microfluidic Systems
  A. Fakhfouri, C. Devendran, D. Collins, A. Winkler, H. Schmidt und A. Neild
[Abstract]

The use of surface acoustic wave (SAW) underpins promising possibilities for a versatile, yet non-contact manipulation of particles and cells in a microfluidic system. Despite their increasing significance, the physical phenomena underlying SAW-driven systems are yet to be fully elucidated. The combination of experimental characterization and numerical simulation can provide a better understanding of the fundamental mechanisms arisen upon incidence of a propagating SAW within a microchannel-enclosed fluid. Considering the influence of acoustic diffraction, we identify five general distinct mechanisms within an individual system. These cause spatially periodic patterning of particles (i) orthogonal and (ii) parallel to the SAW-propagation direction, fluid swirling in two orthogonal planes (iii) within the extent of the SAW beam, here termed lobe streaming, and (iv) at the peripheral region of the SAW beam, here termed peripheral streaming, and finally, (v) unidirectional translation of particles along the SAW-propagation direction, the most reported effect in such systems (1). The dominance of these mechanisms, however, depends on the particles’ size and their spatial location in the channel.

REFERENCE: [1] Fakhfouri, A, et al. (2018) Lab Chip 18 (15), 2214 - 2224.

Conter, Marco

• Das CEDR Projekt SOPRANOISE – Datenbank und Analyse der akustischen Eigenschaften von Lärmschutzwänden
  M. Conter und A. Fuchs
[Abstract]

Das europäische Kollaborationsprojekt SOPRANOISE, finanziert durch CEDR, die Vereinigung der Europäischen Straßenverwalter, mit dem transnationalen Forschungsprogramm 2018, befasst sich mit den Methoden zur akustischen Bewertung von Lärmschutzwänden unter realen Bedingungen. Das Arbeitspaket 2 befasste sich zuerst mit dem theoretischen Hintergrund und den Unterschieden zwischen den Messmethoden unter diffusem Schallfeldbedingungen (Schallabsorption nach EN 1793-1 und Luftschalldämmung nach EN 1793-2) und den Messmethoden im akustischen Freifeld (Schallreflexion nach EN 1793-5 und Luftschalldämmung nach EN 1793-6). Im Rahmen der Literarturstudie wurden ersten Trends und mögliche Korrelationen zwischen den Ergebnissen der oben erwähnten Messmethoden identifiziert. In einem zweiten Schritt wurde dann die im Rahmen des Europäischen Projekt QUIESST (2009 bis 2012) aufgebaute Datenbank weiterentwickelt und mit neuen und genaueren Daten aktualisiert. Darauf basierend wurden dann detailliertere Analysen durchgeführt, sowohl für die Ergebnisse der Einzahlangaben als auch für die Terzbandspektren. In diesem Beitrag wird eine generelle Übersicht über die gesammelten Daten und die Hauptergebnisse der durchgeführten statistischen Analysen gezeigt. Am Ende des Beitrages werden dann Schlussfolgerungen und mögliche Fortsetzungsarbeiten identifiziert.

• SOPRANOISE – Inspektionsverfahren zur Bewertung der Luftschalldämmung bestehender Lärmschutzwände in situ
  F. Strigari, M. Chudalla, W. Bartolomaeus, M. Conter, A. Fuchs, M. Garai, C. Nicodeme und J.-P. Clairbois
[Abstract]

Im Rahmen des Projekts SOPRANOISE (gefördert von CEDR als Teil des ”Transnational Road Research Programme 2018”) war das Ziel des dritten Arbeitspakets, ein in-situ-Inspektionsverfahren zu entwickeln, das die Möglichkeiten visueller/auraler Untersuchungen (ohne Durchführung von Messungen) ausnutzt, um erste Hinweise auf die möglichen Auswirkungen von Schäden auf die Luftschalldämmung bestehender Lärmschutzwände zu erhalten. Auf der Grundlage eines Reviews - einschließlich einer Umfrage unter den CEDR-Mitgliedsstaaten - und eines vereinfachten theoretischen Modells, wurde ein Inspektionsprotokoll entworfen, das eine schnelle Bewertung möglicher akustischer Auswirkungen von Leckagen auf die Luftschalldämmung von Lärmschutzwänden ermöglicht. Nach dem Ausfüllen des Inspektionsprotokolls wird eine Abschätzung der Folgen der erfassten Leckagen - hinsichtlich der Schalldämmung - ausgegeben. Je nach Beschaffenheit und Position des Lecks wird eine akustische Bewertung vorgenommen und ein ”kritischer Einflussradius” berechnet, bis zu dem das Leck einen nicht vernachlässigbaren Effekt auf die Luftschalldämmung hat. Anhand dieser schnellen Bewertung kann beurteilt werden, wo es zweckmäßig ist, weitere Prüfungen vorzunehmen, d. h. entweder eine ”schnelle” Messmethode anzuwenden (die ebenfalls innerhalb von SOPRANOISE entwickelt wird) oder Messungen nach den Normen EN 1793 durchzuführen.

• Akustische Abnahmeprüfung von Lärmschutzwänden im hochrangigen Straßennetz in Österreich
  A. Fuchs, H. Bötscher, K. Zeilinger, R. Wehr und M. Conter
[Abstract]

Entlang von österreichischen Autobahnen und Schnellstraßen sind insgesamt über eine Länge von 1.358 Kilometer Lärmschutzwände verbaut. Die Normenreihe EN 1793 definiert Prüfverfahren zur Bestimmung der akustischen, produktspezifischen Eigenschaften von Lärmschutzwänden, wobei für den überwiegenden Anteil der verbauten Lärmschutzwände die Normen EN 1793-5 betreffend die Schallreflexion in gerichteten Schallfeldern und EN 1793-6 betreffend die Luftschalldämmung in gerichteten Schallfeldern anzuwenden sind. Diese Verfahren erlauben überdies die Anwendung vor Ort und eignen sich prinzipiell zur Überprüfung sowohl der Einbauqualität von neu errichteten Lärmschutzwänden als auch der Langzeitwirksamkeit von bereits bestehenden Lärmschutzwänden, beschränken sich aber auf die ”punktuelle” Beurteilung eines Lärmschutzwandfeldes. Das Prüfhandbuch zur akustischen Abnahmeprüfung von Lärmschutzwänden an Straßen und Autobahnen der ASFINAG regelt daher die Anwendung der Normen EN 1793-5 und -6 für diese Einsatzzwecke, um die Qualität einer gesamten Lärmschutzwand akustisch zu beurteilen. Im Rahmen dieses Beitrags werden einerseits der aktuelle Stand des Prüfhandbuchs und andererseits die bisherigen Erfahrungen der entwickelten Prozedur, die derzeit sowohl für Abnahmeprüfungen von neu errichten Lärmschutzwänden sowie zur Beurteilung von Altbeständen eingesetzt wird, präsentiert.

Cool, Vanessa

• Locally Resonant Vibro-Acoustic Metamaterials: Applications at KU Leuven
  E. Deckers, C. Claeys, S. Ahsani, F. Alves Pires, R. Boukadia, M. Clasing Villanueva, V. Cool, F. De Bie, F. Qu, N. Rocha De Melo Filho, L. Sangiuliano, K. Steijvers, L. Van Belle, Z. Zhang, B. Pluymers und W. Desmet
[Abstract]

Vibro-acoustic metamaterials have recently emerged as potential candidates to target low-frequency noise and vibration issues. These material structures are engineered to have properties that are not common in nature. By adding small resonant structures on a sub-wavelength scale with respect to the waves in the host structure that are targeted, so-called stopbands can be obtained. These are frequency zones in which free wave propagation is hampered. These material systems allow for the combination of excellent noise and vibration attenuation in a targeted low frequency band and being lightweight. While most research focuses on the validation and verification for academic concepts, it is clear that steps still need to be taken to bring this concept to industrial applications. Within this overview some successful industrial use cases from KU Leuven are shown and discussed: a metamaterial shock tower, a thermoformed metamaterial panel and the application of locally resonant metamaterials to a compressor unit.

Corcuera Marruffo, Andrea

• Experimental Investigation of High-Resolution Measurements of Directivity Patterns
  A. Corcuera Marruffo, A. Mayer, A. Hofmann, V. Chatziioannou und W. Kausel
[Abstract]

The directivities of sound sources typically play a significant role in the perception of an acoustic scene and may therefore become an essential aspect to consider in order to achieve realistic sound environments for Virtual Reality applications. Characterising directivity patters of sound sources requires the measurement of the emitted sound pressure at multiple positions around it. This can either be done simultaneously by using large surrounding microphone arrays, or sequentially, for example with the help of a turntable and a device that guarantees repeatable and accurately reproducible sound excitation. The former approach has often been used to measure musical instruments and gives accurate information of directivity for low frequencies, while directivity data at higher frequencies is often limited by spatial aliasing as a consequence of the sampling strategy. To overcome this limitation, this study follows the latter approach to experimentally gather high angular resolution (0.5^∘) directivity patterns of a trumpet, measured under anechoic conditions using artificial excitation.The obtained high angular resolution directivity patterns are discussed with a focus on their possible impact on sound perception.

Cortés Rodríguez, Vanesa

• Raumakustik in Großraumbüros: Die DIN EN ISO 3382-3 und die VDI 2569 in der Praxis
  V. Cortés Rodríguez
[Abstract]

Wie wird aktuell die Raumakustik in Großraumbüros geplant? Welcher normative Rahmen ist vorhanden und welche praktischen Erfahrungen konnten gewonnen werden?

Dieser Beitrag analysiert zum einen die Vorgaben und Methoden, die in der DIN EN ISO 3382-3 ”Messung raumakustischer Parameter - Teil 3: Großraumbüros” und in der VDI 2569 ”Schallschutz und akustische Gestaltung in Büros” beschrieben sind. Zum anderen werden anhand von praktischen Anwendungsbeispielen die ”alltäglichen” Schwierigkeiten der DIN EN ISO 3382-3 und der VDI 2569 erläutert und Verbesserungsvorschläge präsentiert.

Cram, Sophie

• Experimentelle Identifikation und Quantifizierung von Unsicherheiten am Beispiel einer Türdichtung
  S. Cram, M. Luegmair, D. Di Nunno und S. Marburg
[Abstract]

Für eine aussagekräftige Simulation ist die Betrachtung von Unsicherheiten relevant - unter anderem im Kontext der Vibroakustik im Automobilbereich. Hierzu müssen die statistischen Verteilungen der Input-Daten bekannt sein, die in der Regel anhand von Messungen ermittelt werden. Diese werden anschließend in einem Finite-Element-Simulationsmodell (FE-Simulationsmodell) verarbeitet, das statistisch verteilte Output-Daten erzeugt. Im Fokus dieses Papers liegt die Identifikation und Quantifizierung von Unsicherheiten am Beispiel der Türdichtungssteifigkeit. Auch dieser Parameter wird durch Messungen bestimmt und mit statistischen Mitteln analysiert. Zur Anwendung kommen dabei sowohl der arithmetische Mittelwert und die Standardabweichung als auch unter Zuhilfenahme zentraler Momente das Pearson-System. Anhand des Pearson-Diagramms wird die Verteilung der Steifigkeit ermittelt, die für FE-Simulationen der Tür in Zukunft implementiert wird.

Crljenkovic, Martin

• Berücksichtigung meteorologischer Daten in der Schallausbreitungsrechnung und Abgleich mit Messergebnissen
  M. Liepert, V. Skowronek, M. Crljenkovic, A. Schady, K. Elsen, F. Strigari, W. Bartolomaeus und M. Chudalla
[Abstract]

Die Schallausbreitung zwischen Emissionsort und Immissionsorten wird u.a. von den atmosphärischen Bedingungen (Wetter), der Umgebung (Topografie) und den Eigenschaften des Bodens bestimmt. Die physikalischen Prozesse, die hierbei eine Rolle spielen (z.B. Absorption, Reflexion, Refraktion), sind komplex, frequenzabhängig und treten vielfach in Kombination auf. Der Einfluss der wechselnden atmosphärischen Bedingungen (Windprofil, Temperaturschichtung, Luftfeuchte) bewirkt Schwankungen der Pegeldämpfung im Ausbreitungsweg, die bei Entfernungen größer 500m bis zu 25 dB oder mehr betragen können. In einem Forschungsprojekt für die Bundesanstalt für Straßenwesen werden Einflüsse des Wetters auf die Schallausbreitung und deren Berücksichtigung in verschiedenen Berechnungsverfahren dargestellt und verglichen. Durch Langzeitmessungen an einem Autobahnabschnitt werden die Berechnungsergebnisse den Messungen bei den korrespondierenden meteorologischen Bedingungen gegenübergestellt. Diese Untersuchungen ermöglichen Aussagen über den Mehrwert der Berücksichtigung meteorologischer Informationen in der Ausbreitungsrechnung. Die Ergebnisse und Vorschläge für die praxisgerechte Berücksichtigung der Meteorologie in Rechenmodellen werden vorgestellt.

Croner, Albert

• Why does ITD Sensitivity Break Down in Electric Hearing? A Modeling Study
  W. Hemmert, A. Croner, J. Encke und S. Bai
[Abstract]

While cochlear implant users achieve surprisingly high speechrecognition scores in clean acoustic conditions, their ability to localize sounds is severely limited. One reason for this impairment is that their ability to detect interaural time differences (ITDs) is much worse than for normal hearing subjects, which is surprising, as this happens even in laboratory conditions with precise single electrode stimulations. In this talk we feed the neuronal signals derived from a detailed finite element model of the current spread in a human inner ear based on high-resolution (6 micrometer voxel size) micro-computertomography, and a multi-compartment model of auditory nerve fibers into a phenomenological model of the medial superior olive developed by Encke. In the first step, we estimated the temporal jitter of electrically evoked action potentials of nerve fibers along the cochlea. It turned out that the neurons in the medial superior olive in the mammalian auditory pathway evaluate the overlap between ipsilateral excitatory inputs and contralateral inhibitory inputs. With this knowledge we will highlight the consequence of the neuronal processing for the detection of interaural time differences and suggest why it fails in electric hearing.

Csóka, Bence

• Localization of Unmanned Aerial Vehicles With Microphone Arrays
  B. Csóka, P. Fiala und P. Rucz
[Abstract]

The topic of this presentation is the automatized determination of the location and trajectory of sound sources by acoustic measurements with microphone arrays. It is possible to focus in a specific direction with the microphone array by amplifying and delaying the received signals in a suitable manner, with the help of beamforming algorithms. MUSIC (Multiple Signal Classification) is a relatively simple and fast beamforming algorithm that can be used to locate incoherent sound sources. This method is based on the separation of the received signal’s cross-spectral matrix to signal and noise subspaces. In addition to determining the direction of arrival of the sound waves, we also estimated the exact position of the sound sources by having focal points at various distances from the microphone array, which is a novelty in the field of acoustics. We evaluated the performance of the MUSIC algorithm through simulations in the MATLAB environment. The method is suitable for the estimation of the direction of arrival of simulated sound waves, so its extension to track the position of the sources can be tested. Moreover, we used MUSIC for real measurements, where unmanned aerial vehicles act as sound sources.

Czarske, Jürgen

• Schalldruckmessungen mittels tomografischer laser-interferometrischer Vibrometrie
  L. Grizewski, O. Rothkamm, J. Gürtler, F. Bake, J. Czarske und L. Enghardt
[Abstract]

Liner als passive Schallabsorber sind ein wichtiges Element zur Reduktion der Lärmemissionen von Flugzeugtriebwerken. Die Entwicklung und Optimierung der Liner basiert jedoch nach wie vor auf heuristischen Methoden und ist daher Gegenstand intensiver Forschung. Die Charakterisierung von Linern und damit die Beschreibung des akustischen Verhaltens an den perforierten Oberflächen erfolgt durch die komplexe Schallimpedanz. Diese ergibt sich aus dem Schalldruck und der wandnormalen Komponente der Schallschnelle. Die Bestimmung der Impedanz erfolgt meist indirekt durch die Schalldruckmessungen an schallharten Wänden des Strömungskanals. Damit wird eine globale Impedanz der gesamten Lineroberfläche eduziert. Die lokalen physikalischen Phänomene an den Perforationen konnten bisher nur unzureichend messtechnisch erfasst werden. Doch für die weiterführende Analyse der Effizienz eines Liners ist die lokale Messung des Schalldrucks und der Schallschnelle an der perforierten Wand mit hoher Ortsauflösung notwendig. Dafür eignen sich insbesondere die nichtinvasiven optischen Verfahren, wie das von der Technischen Universität Dresden entwickelte tomographische kamerabasierte laser-interferometrische Vibrometrie. Im Rahmen eines gemeinsamen Projektes mit der Technischen Universität Berlin soll die experimentelle Bestimmung der lokalen Druck- und Schnelleverteilung und damit der lokalen Impedanz über der Lineroberfläche erfolgen. Im ersten Schritt werden nun hier die Ergebnisse der gemessenen Druckverteilung über der Lineroberfläche mit der örtlichen Auflösung im Mikrometer-Bereich vorgestellt.

Czedik-Eysenberg, Isabella

• The preterm baby in the bass booster - Zur Frage der A-Bewertung bei Pegelmessungen in Inkubatoren
  C. Reuter, M. Maeder, I. Czedik-Eysenberg, L. Bartha-Doering, P. Deindl, M. Bertsch, A. Berger und V. Giordano
[Abstract]

Spitzenpegel in Inkubatoren erreichen teilweise Extremwerte von bis zu 117 dB(A)(Thomas 1989) bzw. 130-140 dB(SPL)(Bess et al. 1979). Die seit 1959 bis heute bei Pegelmessungen an Inkubatoren erhobenen Schallpegelwerte schwanken erheblich. Dies ist zum einen auf unterschiedliche Messsituationen zurückzuführen, zum anderen aber auch darauf, dass je nach Veröffentlichung die Pegel entweder in dB(A) oder in dB(SPL) angegeben werden. Selbst in der als Standard geltenden Empfehlung der American Academy of Pediatrics (AAP 1995) wird nicht zwischen SPL- und A-Bewertung unterschieden, wenn als Richtwert für Inkubatoren ein Geräuschpegel von <45 dB empfohlen wird. Bislang gemessene Geräuschpegel in Inkubatoren sowie eigene Messergebnisse liegen real weit über dieser Empfehlung (Bemmer et al. 2003). Der Hauptenergieanteil bei Inkubatorgeräuschen liegt zudem bei 100-200Hz (Seleny 1969; Bertsch et al. 2019). Da bei der A-bewerteten Pegelmessung gerade die Energieanteile unterhalb von 1000 Hz mit abnehmender Frequenz immer weniger einbezogen werden, fallen die gemessenen Inkubator-Pegel bei einer A-Bewertung in der Regel um 20 dB geringer aus als die tatsächlich vorliegenden Werte in dB(SPL)(z.B. Blennow et al. 1974). Ziel des Beitrags ist es deswegen nicht nur Licht in das Dunkel der A-bewerteten Inkubatorpegelmessungen zu bringen, sondern auch mit Hilfe von Signalanalysetechniken und numerischen Simulationen gehörsadäquatere Beschreibungsmöglichkeiten der akustischen Inkubator-Innenwelt anzubieten.

• Formanten bringen Farbe ins Spiel - Möglichkeiten der Klangfarbenbeschreibung im dynamischen Formantenfeld
  S. Siddiq, C. Reuter, I. Czedik-Eysenberg und M. Oehler
[Abstract]

Auch wenn Formanten eine lange Tradition zur Beschreibung von Vokal- und Instrumentalklangfarben haben (spätestens seit Schumann 1929) spielen sie in den seit 2007 gängigen Signalanalyse-Libraries zur Klang- und Musikanalyse (MIRtoolbox, MiningSuite, TimbreToolbox, LibROSA, Essentia etc.) keine Rolle. Während die ebenfalls schon relativ früh für die Sprachanalyse entwickelten MFCCs (Davis/Mermelstein 1980) direkt in die gängigen Signalanalyse-Libraries übernommen wurden, bleiben die Formanten bis heute außen vor. Dabei gibt es längst standardisierte Rechenverfahren zur Ermittlung von Formanten (z.B. schon McCandless 1973), die auch in Speech-Processing-Toolboxen eingesetzt werden (z.B. COLEA: Loizou 1998; Praat: Boersma/Weenink 2013; Parselmouth: Jadoul et al. 2018), d.h. eine Formantanalyse könnte auch ohne großen Aufwand in die heutigen MIR-Libraries integriert werden. Zur automatischen Klassifizierung von Musikinstrumenten sind weder Formanten noch MFCCs alleine ausreichend. Beide Signaleigenschaften bieten eine gute Ausgangsposition, wenn es um die Beschreibung spektraler Klangfarbenmerkmale geht, wobei Formanten bei geringerem Informationsgehalt eine intuitivere und anschaulichere Darstellung des klanglichen Geschehens liefern (Reuter et al. 2018). Aus diesem Grund wurde auf der Grundlage der Klänge der Vienna Symponic Library und der Spitfire Audio Wind/Brass Instruments Library ein Formantenfeld mit den Formanten 1 und 2 als X- und Y-Achse entwickelt, auf deren Grundlage die Möglichkeiten und Grenzen der Formanten als Audio-Deskriptoren vorgestellt werden.

Czuchaj, Mikolaj

• Erweiterung der CLEANT-Methode zur Entfaltung bei Mikrofonarray-Messungen an Hochgeschwindigkeitszügen
  M. Czuchaj, A. Kujawski und E. Sarradj
[Abstract]

Mikrofonarraymethoden zur Charakterisierung von bewegten Schallquellen werden auch zur Untersuchungen von Vorbeifahrtgeräuschen bei Eisenbahnzügen eingesetzt.

Solche Methoden müssen in der Lage sein, aus der Bewegung resultierende akustische Effekte, wie den Dopplereffekt und damit zusammenhängende konvektive Verstärkung korrekt zuberücksichtigen und eine akustische Quellkarte mit korrekten Quellstärken und befriedigender räumlicher Auflösung für alle interessierenden Frequenzbereiche zu generieren. Da konventionelles Beamforming diese Bedingungen nicht vollständig erfüllen kann, wurden bereits existierende Entfaltungsmethoden auf Szenarien mit bewegten Quellen angepasst. Die meisten dieser Methoden arbeiten dabei ausschließlich im Frequenzbereich. Cousson et al. haben 2019 die CLEANT Methode entwickelt, welche eine Entfaltung im Zeitbereich vornimmt. Bei der Benutzung der Methode lässt sich eine deutlich verbesserte Genauigkeit in der Lokalisierung und Quantifizierung von bewegten akustischen Quellen erreichen. Die Autoren haben die CLEANT Methode bereits 2020 mit Erfolg zur Auswertung von Messungen an Hochgeschwindigkeitszügen angewendet. In diesem Beitrag wird über weitere Ergebnisse mit der CLEANT Methode berichtet. Zusätzlich zur Bestimmung der akustischen Quellkarten, wird auch ein Ansatz diskutiert, die Richtcharakteristik der Quellen mit Hilfe der Methode zu schätzen.

Czuka, Martin

• Klangsynthese und akustische Erkennung rechteckiger Platten
  M. Czuka, M. Weger und R. Höldrich
[Abstract]

Im Alltag ist es oft möglich, physikalische Objekte anhand des Klangs, der durch Tasten, Klopfen oder Kratzen hervorgerufen wird, zu unterscheiden. Die Wahrnehmbarkeit von Objekteigenschaften wie Material, Form, Größe durch dieses akustische Feedback wurde bereits eingehend untersucht. Ziel im durchführten Projekt war es deshalb, ein Verfahren zu entwickeln, um - ähnlich dem menschlichen Gehör - aus dem Klang einer Platte auf dessen physikalische Eigenschaften rückzuschließen. Dazu wurde im ersten Teil der Arbeit ein physikalisches Modell implementiert, welches das Schwingungs- und Abstrahlverhalten von Biegewellen in rechteckigen Platten mittels Modalsynthese simuliert. Die Beschreibung des Abklingverhaltens einzelner Moden erfolgt dabei unter der Berücksichtigung der inhärenten thermo- und viskoelastischen Dämpfung, sowie der Wechselwirkung zwischen der Platte und der umgebenden Luft. Im zweiten Teil wurden Tonaufnahmen von angeschlagenen Platten analysiert. Die Eigenfrequenzen der angeregten Platten wurden mittels Pitch-Tracking extrahiert, um in weiterer Folge die Modellparameter zu ermitteln. Auf Basis dieser Informationen erfolgte eine Schätzung der Materialeigenschaften sowie der geometrischen Abmessungen der Platten.

Czwielong, Felix

• Schallquellenlokalisierung an Geschlitzten Axialventilatoren mit Rotierendem Beamforming
  C. Ocker, F. Czwielong, F. Krömer, C. Paruchuri, W. Pannert und S. Becker
[Abstract]

Axialventilatoren werden in den meisten Fällen stromab von Schutzgittern, Wärmeübertrager oder Luftfilter eingesetzt. Durch die gestörte turbulente Zuströmung wird der induzierte Schalldruckpegel im Vergleich zur freien Anströmung erhöht. Vorderkantenmodifikationen, wie Zähnelungen, poröse Strukturen oder in Strömungsrichtung orientierte Schlitze sind hierbei effektive Maßnahmen zur Lärmminderung von Tragflügelprofilen. Um diese Vorderkantenmodifikationen auf Axialventilatoren zu übertragen, müssen Axialventilator-spezifische Effekte wie Spalt- und Radialströmung, rotierender Strömungsabriss und Interaktion mit nachlaufenden Ventilatorschaufeln, berücksichtigt werden. Für die aeroakustische Messung von rotierenden Systemen eigenet sich insbesondere die Mikrofon Array Technik in Kombination mit rotierendem Beamforming. Zur Berechnung des benötigten Schallfeldes ist es vorteilhaft in einem virtuellen, rotierendem Referenzsystem zu arbeiten, in dem die Quelle ruht. Die Berechnung des Schallfeldes erfolgt in dieser Arbeit mit der Methode der akustischen Strahlentheorie. Basierend auf der Differentialgeometrie einer vierdimensionalen Mannigfaltigkeit wird der Energiefluss von der Schallquelle zu den Mikrofonen berechnet. Anschließend werden die Mikrofonsignale auswertet und die Schallquellen mit üblichen Beamforming-Verfahren lokalisiert. In einem Axialventilatorprüfstand können dadurch die aerodynamischen und aeroakustischen Eigenschaften von Axialventilatoren mit geschlitzten Vorderkanten in einer turbulenten Zuströmung untersucht und bewertet werden.

• The influence of periodic structures on sound propagation through heat exchangers
  F. Czwielong, V. Hruška, M. Bednařík und S. Becker
[Abstract]

Axialventilatoren werden in ihren Hauptanwendungen saugseitig von anderen Systemkomponenten wie Schutzgittern, Wärmeübertragern, Drosselklappen oder Filtern betrieben. Aufgrund dieser Anordnungen kommt es zu einer Interaktion des saugseitigen Strömungsfeldes der Axialventilatoren mit den stromaufwärts verbauten Komponenten. Diese Wechselwirkungen werden als Installationseffekte bezeichnet. Die Folge dieser ist, dass das Strömungsfeld stromaufwärts gestört wird und somit die Turbulenzeigenschaften verändert werden. Die Änderung der Zuströmturbulenzen induziert eine erhöhte Schallabstrahlung der Ventilatoren im Vergleich zur ungestörten Zuströmung. Aufgrund der hohen Anzahl an verschiedenen Systemkomponenten und der damit verbunden unterschiedlichen Zuströmbedingungen, ist es bisher nicht möglich die Auswirkungen der Installationseffekte im Allgemeinen zu erfassen und im Auslegungsprozess von Axialventilatoren diesen entgegenzuwirken. Um ein besseres Verständnis für die aerodynamischen und akustischen Wechselwirkungen von Axialventilatoren mit gestörten Zuströmbedingungen zu erhalten, wurde ein aktives Turbulenzgitter entworfen. Mit diesem ist es möglich definierte Zuströmturbulenzen zu generieren und Auswirkung auf die Schallentstehungsmechanismen am Axialventilator zu untersuchen. Bei der Auslegung lag ein leises Eigengeräusch als auch eine möglichst realitätsgetreue Abbildung von Wärmeübertragern im Fokus. Es wurde gezeigt, wie sich die Einstellungsparameter des aktiven Gitters auf das Strömungsfeld und das Eigengeräusch auswirken und wie das aktive Turbulenzgitter zum Verständnis der Schallentstehungsmechanismen an Axialventilatoren beitragen kann.

• The influence of periodic structures on sound propagation through heat exchangers
  F. Czwielong, V. Hruška, M. Bednařík und S. Becker
[Abstract]

The demand for air conditioning and cooling applications worldwide continues to grow. This trend is due to the rising temperatures caused by climate change, as well as the need for air filters due to the Corona pandemic. In most of the devices, which are located in close proximity to people, a combination of heat exchanger and axial fan is used. In order for these air conditioners to gain acceptance among people, they must be as quiet as possible. The axial fan is a dominant sound source in this context. It has already been shown that the heat exchanger interacts with the flow field of the axial fan, causing a disturbed inflow and thus amplifying the sound generation mechanisms at the axial fan. The interaction of the heat exchanger with the sound field, on the other hand, was only slightly investigated. Due to periodically arranged coolant tubes inside the heat exchanger, a reduction of the sound pressure level can occur at specific frequencies. This offers the possibility to design the heat exchanger according to the sound spectrum of the axial fan and thus to reduce the overall sound pressure level of the entire air conditioning system.

• Micro-perforated panels in interaction with boundary layers in zero pressure gradient flow
  S. Floss, F. Czwielong, M. Lang, S. Becker und M. Kaltenbacher
[Abstract]

The application of a micro-perforated absorber (MPA) adjacent to an axial fan in duct flows can significantly influence both the effective sound emissions, as well as the fan’s efficiency. These phenomena can be theoretically attributed in part to bias flow, altered blind flow in tip gap clearance, turbulent boundary layer stimulation, and self-excitation of the MPA. In this contribution, we investigate the influence of a zero pressure gradient boundary layer over a MPA flushed mounted in an overflowed plate test rig at low Mach numbers. The alteration of the boundary layer profile due to the presence of the MPA is investigated, as well as, the wall pressure correlation to the self-noise of the MPA. It is found that self-noise and excitation vary strongly with the perforation ratio and slit orientation relative to the mean flow velocity. Furthermore, the flow over the MPA might reduce the sound-absorbing effectiveness in the high-frequency range.

• Strukturierte Porosität zur Lärmminderung von Axialventilatoren
  C. Ocker, F. Czwielong, T. Geyer, M. Merkel und S. Becker
[Abstract]

Der Einsatz von Lüftungsanlagen ist insbesondere in der Zeit der Covid-Pandemie wichtig, um ein gesundes Raumklima in Wohn- und Arbeitsräumen zu schaffen. Die eingesetzten Axialventilatoren in derartigen Anlagen sind jedoch diejenige Systemkomponente mit der höchsten Schallerzeugung. Eine erhöhte turbulente Zuströmung durch den Einsatz von Schutzgittern, Wärmeübertrager oder Luftfilter führt zudem zu einem gestörten Strömungsfeld saugseitig vom Ventilator. Der induzierte Schalldruckpegel wird dadurch im Vergleich zur freien Anströmung deutlich erhöht. Eine Möglichkeit, um den erzeugten Schall im erforderlichen Maße zu reduzieren, ist die Modifikation der Vorderkante der Ventilatorschaufel mit einem strömungsdurchlässigen Material. In der hier vorgestellten Studie wird dazu eine strukturierte Porosität verwendet, die durch ein additives Fertigungsverfahren im Metall-3D-Druck entsteht. Hierbei basiert die strukturierte Porosität auf geometrisch definierten Einheitsgitterzellen. In einem ersten Schritt werden strukturierte Porositäten an der Vorderkante von isolierten Tragflügeln experimentell in einem Windkanal hinsichtlich der aerodynamischen und aeroakustischen Eigenschaften untersucht. Aufbauend auf den Tragflügeluntersuchungen werden ausgewählte strukturierte Porositäten in einem zweiten Schritt auf Ventilatorschaufeln übertragen. Die modifizierten Axialventilatoren werden hinsichtlich ihrer Effizienz, der Schallabstrahlung und Axialventilator-spezifischen Effekte in einem Axialventilatorprüfstand untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass durch eine strukturierte Porosität die Schallemission zwar reduziert werden kann, jedoch diese auch zu einer Verringerung der aerodynamischen Leistung führt.

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

 

Daniel, Christian

• Rückwirkungsbehaftete gekoppelte Analyse der Elektrodynamik, vibroakustischen Strukturschwingungen und Rotordynamik des elektrischen Antriebsstranges eines Gleitbootes
  F. Duvigneau, S. Koch, C. Daniel, E. Woschke und D. Juhre
[Abstract]

Im Kontext der aktuellen Mobilitätswende steht das Verhalten von Elektromotoren und ganzen Elektroantriebssträngen zunehmend im Fokus. In diesem Beitrag wird ein ganzheitlicher Simulationsansatz vorgestellt, der in der Lage ist, die Elektrodynamik, Vibroakustik und Rotordynamik gekoppelt zu betrachten. Dabei ist es möglich, alle Wechselwirkungen rückwirkungsbehaftet zu berücksichtigen. Dies ist insbesondere bezüglich möglicher Änderungen des Luftspaltes des Magnetkreises aufgrund der Rotordynamik und vibroakustischen Schwingungen von hoher Bedeutung, die in der Folge wiederum eine signifikante Beeinflussung der Anregung, also der resultierenden elektrodynamischen Kräfte, bewirken können, welche das Schwingungsverhalten des Gesamtsystems maßgeblich bestimmen. Im Rahmen der ganzheitlichen Simulationsmethodik werden sowohl die Finite-Elemente-Methode als auch Mehrkörpersimulationen eingesetzt. Im vorliegenden Beitrag werden die entwickelten Methoden für die Analyse des Antriebsstranges eines elektrischen Gleitbootes eingesetzt. Ziel ist neben der Validierung der Simulationsansätze und der detaillierten Analyse auch die Verbesserung des elektrischen Antriebsstranges hinsichtlich seines Schwingungsverhaltens sowie der auftretenden Schallemissionen. Die Validierung erfolgt mit Hilfe verschiedener Messmethoden sowohl bezüglich der elektrischen Größen und auftretenden Drehmomente als auch der resultierenden Schwingungen sowie der Schallabstrahlung.

• Gekoppelter Simulationsansatz zur Schwingungsanalyse einer Zentrifuge
  P. Marter, C. Daniel, F. Duvigneau, E. Woschke und D. Juhre
[Abstract]

Schwingungsisolatoren zur passiven Schwingungsreduktion, hergestellt aus Elastomermaterialien mit stark nichtlinearen Materialeigenschaften, werden in einer Vielzahl technischer Anwendungen unter dynamischer Belastung in unterschiedlichsten Bauformen eingesetzt. Die Auslegung solcher dynamischen Systeme in einer frühen Phase der Produktentwicklung erfolgt mit Hilfe numerischer Methoden, häufig in Form einer Mehrkörpersimulation (MKS). Dabei werden die charakteristischen Systemeigenschaften im Wesentlichen durch die im System enthaltenen Massen, Steifigkeiten und Dämpfungen und deren gegenseitige Wechselwirkung determiniert. Um eine zuverlässige Vorhersage des Systemverhaltens (z. B. hinsichtlich der Resonanzfrequenzen und der maximalen Schwingungsamplituden) treffen zu können, ist daher eine detaillierte Modellierung der Elastomerbauteile unabdingbar. Die stark nichtlinearen Materialeigenschaften der Schwingungsisolatoren lassen sich jedoch nicht adäquat durch standardmäßige Materialgesetze abbilden. Zudem ist die multiaxiale Belastungshistorie in dynamischen Systemen für die komplexe Materialcharakteristik relevant, weshalb eindimensionale Ersatzmodelle nur bis zu einem gewissen Grad anwendbar sind. Um das Materialverhalten unter den verschiedenen Einflussfaktoren hinreichend genau beschreiben zu können, ist daher die Einbindung detaillierter FE-Modelle notwendig. Im vorliegenden Beitrag wird die notwendige Solverkopplung zwischen MKS und FEM beschrieben. Zusätzlich wird auf Aspekte der Parametrisierung einfacher FE-Modelle zur Beschreibung von Elastomermaterialien eingegangen. Abschließend werden die erzielten Berechnungsergebnisse am Beispiel einer Laborzentrifuge diskutiert und mit experimentellen Daten validiert.

Daniel, Johanna

• Low frequency underwater radiated noise from shipboard machinery
  D. Wittekind, M. Schuster und J. Daniel
[Abstract]

Underwater noise of ships is becoming of increasing interest not only for naval ships but also cruise ships and cargo vessels with respect to disturbance of life in the sea. One of the contributors to underwater radiated noise is the propulsion machinery of ships.

Traditional methods to predict noise from machinery in particular the structure-borne noise part consider propagation in the hull and finally radiation into the sea depending on vibration velocity and radiation efficiency. In an attempt to improve the unsatisfactory performance of these models the traditional analytical description of radiation of a force on an infinite plate is evaluated and empirically adjusted to the particularities of ship structures. Finite element analysis is shown to perfectly match with analytical results. Application of numerical calculations of full-scale ships and comparison with radiated noise measurements show that under certain conditions very precise predictions are possible.

Dantscher, Sandra

• Entwicklungsmöglichkeiten der Hörgeräteversorgung zum Einsatz in Lärmbereichen
  S. Dantscher und P. Sickert
[Abstract]

Seit 2010 sind als Gehörschutz zugelassene Hörgeräte in Kombination mit einer Gehörschutz-Otoplastik als persönliche Schutzausrüstung erhältlich, die als Komplettsysteme zertifiziert werden.

Nun wurde im Rahmen eines von der DGUV geförderten Projekts ein alternativer ”offener” Ansatz in einer Kooperation zwischen DGUV, biha und DHI erarbeitet, der eine Kombination zwischen einem als PSA zertifizierten Ohrpassstück und einem geeigneten Hörgerät vorsieht. Die Eignung wird durch eine Prüfung beim DHI nachgewiesen. Anforderungen an das Hörgerät, die Kontrolle der individuellen Einstellung durch den Hörakustiker und die Erfolgskontrolle der Versorgung wurden dabei im DGUV Grundsatz 312-002 festgelegt . Die Grundanforderungen an Hörgerät und Otoplastik und denkbare Weiterentwicklungen wie die automatische Situationserkennung des Lärmarbeitsplatzes durch die Hörgerätesoftware werden im vorliegenden Beitrag diskutiert.

Die genannten Varianten der Hörgeräteversorgung am Lärmarbeitsplatz bieten unterschiedliche Sicherheitsniveaus und Flexibilitäten und erlegen dem Hersteller im Sinne der PSA-Verordnung und dem beteiligten Hörakustiker verschieden große Verantwortungen auf. Diese Unterschiede sollten bei der Einführung weiterer Versorgungsverfahren neben den bereits etablierten Komplettsystemen berücksichtigt werden. Es wird auch diskutiert, welche Möglichkeiten einer Kontrolle nach durchgeführter Versorgung bestehen.

• Hörschutz für Orchestermusiker durch die kombinierte Anwendung von Schallschirmen und Gehörschutz
  P. Sickert, S. Dantscher und W. Lachenmayr
[Abstract]

Es ist bekannt, dass auch Musik zu Hörschäden führen kann. Deshalb sind auch Orchestermusiker daran interessiert, ihr Gehör zu schützen. Die Verwendung von speziellem Gehörschutz stellt eine Möglichkeit dar, die in Ihrer Anwendbarkeit jedoch dadurch eingeschränkt wird, dass insbesondere der mit Gehörschutzbenutzung verbundene Okklusionseffekt für bestimmte Instrumente die Anwendung praktisch unmöglich macht. Auch gibt es im Orchester Sitzpositionen, an denen eine extreme Schallexposition dadurch entsteht, dass bestimmte Instrumente in unmittelbarer Nähe dahinter gespielt werden. Für die Musiker, die direkt vor diesen Instrumenten sitzen, ist der Schallschutz besonders wichtig. Für diese Expositionssituationen gibt es Schallschirme, die entweder im Handel erhältlich sind oder von Anwendern selbst entwickelt wurden. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass gut transportable (d. h. kleine bis mittelgroße) Schallschirme nur im hochfrequenten Bereich eine merkliche Schutzwirkung besitzen. Deshalb ist die Kombination mit der Benutzung von Gehörschutz von wesentlicher Bedeutung. Im Beitrag werden die Einflussfaktoren und Eigenschaften der einzelnen Schallschirme beschrieben. Außerdem wird dargestellt, welche Gehörschützer für Orchestermusiker geeignet sind und wie die untersuchten Schallschirme mit diesen Gehörschützern kombiniert werden können.

Darinskii, Alexandre

• Complex Surface Acoustic Wave Fields used for Microfluidic Applications
  R. Weser, A. Darinskii, M. Weihnacht, A. Winkler und H. Schmidt
[Abstract]

Surface acoustic waves (SAW) are predestined for the active manipulation of fluids as well as of immersed particles or cells in microfluidic lab-on-a-chip systems. The generation of driving forces in the fluid originally rests upon the lateral distribution of the complex displacement amplitude, i.e. the surface acoustic wave field. Here, we present numerical and experimental results of complex wave field analysis and discuss underlying effects of SAW excitation and propagation on anisotropic, piezoelectric substrates. Furthermore, a novel mechanism for the active manipulation of the polarization of surface acoustic waves is demonstrated that is of particular interest for SAW-driven microfluidics because it enables a more precise control of fluid actuation and also shows the potential to efficiently reduce losses due to undesirable dissipation of acoustic energy. In general, the combination of theoretical and experimental investigations provides a deeper insight into fundamental effects of acoustofluidic coupling and allows for the realization of tailored SAW-based microfluidic actuators.

Davies, William J.

• Verification of emotional taxonomies on soundscape perception responses
  M.S. Engel, M.L. De Ulhôa Carvalho, J. Fels und W.J. Davies
[Abstract]

Over the last ten years, several researchers investigated the emotional aspect of soundscape perception responses. Some essential findings helped to highlight relevant dimensions of the emotional content of soundscape perceptual responses. Initially, Axelsson et al. (2010) verified the emotional dimensions with the Circumplex model of affect developed by Russell in 1980. Based on their knowledge, they develop an emotional model for soundscape studies containing three dimensions: pleasantness, arousal, and eventfulness. Afterwards, Cain et al. (2013) checked other emotional dimensions with the help of works that described the emotional meaning of sounds, such as calmness and vibrancy. Our work aims to verify other emotional theories and taxonomies to classify cognitive dimensions related to emotions generated by auditory responses to soundscape studies. The Emotion Wheels of Plutchick (1980) and Geneva (2013) are used to classify emotions reported during soundwalks in Aachen, Germany and surveys in Goiania, Brazil. A principal component analysis is helping in the extraction of components that are summarizing the emotional content which is describing the sonic environment. By understanding how the subjects feel about these environments, findings can contribute to optimize how places influence and change the user’s emotions which can reflect on improvements of urban sound design.

De Bie, Femke

• Locally Resonant Vibro-Acoustic Metamaterials: Applications at KU Leuven
  E. Deckers, C. Claeys, S. Ahsani, F. Alves Pires, R. Boukadia, M. Clasing Villanueva, V. Cool, F. De Bie, F. Qu, N. Rocha De Melo Filho, L. Sangiuliano, K. Steijvers, L. Van Belle, Z. Zhang, B. Pluymers und W. Desmet
[Abstract]

Vibro-acoustic metamaterials have recently emerged as potential candidates to target low-frequency noise and vibration issues. These material structures are engineered to have properties that are not common in nature. By adding small resonant structures on a sub-wavelength scale with respect to the waves in the host structure that are targeted, so-called stopbands can be obtained. These are frequency zones in which free wave propagation is hampered. These material systems allow for the combination of excellent noise and vibration attenuation in a targeted low frequency band and being lightweight. While most research focuses on the validation and verification for academic concepts, it is clear that steps still need to be taken to bring this concept to industrial applications. Within this overview some successful industrial use cases from KU Leuven are shown and discussed: a metamaterial shock tower, a thermoformed metamaterial panel and the application of locally resonant metamaterials to a compressor unit.

• Optimized metamaterial using quarter-wavelength resonators for broadband acoustic absorption
  Z. Zhang, F. De Bie, H. Denayer, C. Claeys, W. Desmet und E. Deckers
[Abstract]

This paper discusses the design and validation of an optimized acoustic metamaterial targeting broadband sound absorption. The design is based on a parallel assembly of different quarter-wavelength resonators. The metamaterial’s absorption coefficient is predicted using an efficient analytical model, that is based on an equivalent fluid description and accounts for the radiation impedance of the different resonators. The accuracy of this model is verified using a detailed Finite Element Analysis. Subsequently, the model is combined with a gradient-based optimization method to design a topology realizing a broadband high sound absorption in the low-frequency range between 500 Hz and 1000 Hz considering the volumetric constraints. To this purpose, the number of unique resonators is predefined whereas the porosity, channel length, width and thickness of each resonator type are optimized. Multiple samples of the resulting design are produced using additive manufacturing and tested in an in-house test rig to verify the reproducibility of the samples and to study the effect of production tolerances and the applied volumetric constraints on the acoustic performance of the absorber.

De Ulhôa Carvalho, Maria Luiza

• Verification of emotional taxonomies on soundscape perception responses
  M.S. Engel, M.L. De Ulhôa Carvalho, J. Fels und W.J. Davies
[Abstract]

Over the last ten years, several researchers investigated the emotional aspect of soundscape perception responses. Some essential findings helped to highlight relevant dimensions of the emotional content of soundscape perceptual responses. Initially, Axelsson et al. (2010) verified the emotional dimensions with the Circumplex model of affect developed by Russell in 1980. Based on their knowledge, they develop an emotional model for soundscape studies containing three dimensions: pleasantness, arousal, and eventfulness. Afterwards, Cain et al. (2013) checked other emotional dimensions with the help of works that described the emotional meaning of sounds, such as calmness and vibrancy. Our work aims to verify other emotional theories and taxonomies to classify cognitive dimensions related to emotions generated by auditory responses to soundscape studies. The Emotion Wheels of Plutchick (1980) and Geneva (2013) are used to classify emotions reported during soundwalks in Aachen, Germany and surveys in Goiania, Brazil. A principal component analysis is helping in the extraction of components that are summarizing the emotional content which is describing the sonic environment. By understanding how the subjects feel about these environments, findings can contribute to optimize how places influence and change the user’s emotions which can reflect on improvements of urban sound design.

Deckers, Elke

• Camera based Measurement of the Acoustic Radiation of Plates
  F.S. Egner, S. Van Ophem, W. Desmet und E. Deckers
[Abstract]

In this paper we study the application of high-speed cameras for the measurement of the acoustic radiation of (baffled) plates and plate-like structures, independent of their mechanical boundary conditions. High-speed cameras offer contact-less, transient and spatially dense displacement measurements. We use the measured displacement as boundary condition in an acoustic model (Rayleigh integral/ finite element model) to predict the radiated acoustic field. In case of a weakly coupled structure, the measurement is essentially independent of the acoustic environment. Potential applications consist of sound power measurements and vibro-acoustic virtual sensing. We conduct simulation based parametric studies to assess the influence of noise in the camera measurement onto the evaluated sound pressure. Furthermore, we show results from a comparison of the measured and simulated radiation (sound pressure/ sound power) of a steel plate up to 250 Hz.

• Locally Resonant Vibro-Acoustic Metamaterials: Applications at KU Leuven
  E. Deckers, C. Claeys, S. Ahsani, F. Alves Pires, R. Boukadia, M. Clasing Villanueva, V. Cool, F. De Bie, F. Qu, N. Rocha De Melo Filho, L. Sangiuliano, K. Steijvers, L. Van Belle, Z. Zhang, B. Pluymers und W. Desmet
[Abstract]

Vibro-acoustic metamaterials have recently emerged as potential candidates to target low-frequency noise and vibration issues. These material structures are engineered to have properties that are not common in nature. By adding small resonant structures on a sub-wavelength scale with respect to the waves in the host structure that are targeted, so-called stopbands can be obtained. These are frequency zones in which free wave propagation is hampered. These material systems allow for the combination of excellent noise and vibration attenuation in a targeted low frequency band and being lightweight. While most research focuses on the validation and verification for academic concepts, it is clear that steps still need to be taken to bring this concept to industrial applications. Within this overview some successful industrial use cases from KU Leuven are shown and discussed: a metamaterial shock tower, a thermoformed metamaterial panel and the application of locally resonant metamaterials to a compressor unit.

• Optimized metamaterial using quarter-wavelength resonators for broadband acoustic absorption
  Z. Zhang, F. De Bie, H. Denayer, C. Claeys, W. Desmet und E. Deckers
[Abstract]

This paper discusses the design and validation of an optimized acoustic metamaterial targeting broadband sound absorption. The design is based on a parallel assembly of different quarter-wavelength resonators. The metamaterial’s absorption coefficient is predicted using an efficient analytical model, that is based on an equivalent fluid description and accounts for the radiation impedance of the different resonators. The accuracy of this model is verified using a detailed Finite Element Analysis. Subsequently, the model is combined with a gradient-based optimization method to design a topology realizing a broadband high sound absorption in the low-frequency range between 500 Hz and 1000 Hz considering the volumetric constraints. To this purpose, the number of unique resonators is predefined whereas the porosity, channel length, width and thickness of each resonator type are optimized. Multiple samples of the resulting design are produced using additive manufacturing and tested in an in-house test rig to verify the reproducibility of the samples and to study the effect of production tolerances and the applied volumetric constraints on the acoustic performance of the absorber.

• Evaluation of the accuracy of photogrammetry for head-related transfer functions acquisition using numerical methods
  F. Di Giusto, S. Van Ophem, E. Deckers und W. Desmet
[Abstract]

The use of photogrammetry to create meshes suitable for deterministic numerical methods is thought to be a promising approach for individual Head-Related Transfer Functions (HRTFs) acquisition. The validity of this HRTFs extraction technique is discussed in this paper. Photogrammetric methods are employed to reconstruct the shape of a Neumann KU100 dummy head from a set of pictures captured with a consumer-grade digital camera. The accuracy of the resulting surface information is analyzed by comparing it with a precise reconstruction obtained through laser scanning. Numerical HRTFs computed on these geometries are compared to a set of acoustic HRTFs measured on the same dummy head. The validity of the computed transfer functions is further assessed by means of a virtual perceptual model focusing on elevation perception on the sagittal plane. The results indicate that the adopted method is capable of providing accurate HRTFs in terms of binaural cues related to horizontal plane localization. However, the use of HRTFs derived from photogrammetry tends to hinder the elevation perception which relates to perceived realism in a complex virtual scene. This suggests that the photogrammetric method used in this paper lacks the precision needed for the acquisition of accurate HRTFs.

Dehmelt, Kai

• Groovuator - A Haptic Feedback System to improve Musical Interaction between a Drummer and a Bass Guitar Player
  K. Dehmelt, P. Alvarez Romeo und M.E. Altinsoy
[Abstract]

When playing a musical performance, the interaction between a bass guitar player and a drummer may be disturbed due to a lack of acoustic feedback from the other musician, e.g. large reverb and additional disturbing noises, resulting in undesirable effects such as playing asynchronously, and therefore a decrease in quality of the overall music experience for the listener. In this paper a supporting system, the Groovuator, is presented. This tool is capable of providing the musician with vibrotactile feedback, generated from the partner instrument ës output, in order to deliver additional information and therefore improve stability in timing and synchronization. In the first part of this paper, different actuator types are compared regarding their suitability within a musical context, including a perceptual experiment. In the second part the system’s influence on musical disturbing situations is analysed.

Deindl, Philipp

• The preterm baby in the bass booster - Zur Frage der A-Bewertung bei Pegelmessungen in Inkubatoren
  C. Reuter, M. Maeder, I. Czedik-Eysenberg, L. Bartha-Doering, P. Deindl, M. Bertsch, A. Berger und V. Giordano
[Abstract]

Spitzenpegel in Inkubatoren erreichen teilweise Extremwerte von bis zu 117 dB(A)(Thomas 1989) bzw. 130-140 dB(SPL)(Bess et al. 1979). Die seit 1959 bis heute bei Pegelmessungen an Inkubatoren erhobenen Schallpegelwerte schwanken erheblich. Dies ist zum einen auf unterschiedliche Messsituationen zurückzuführen, zum anderen aber auch darauf, dass je nach Veröffentlichung die Pegel entweder in dB(A) oder in dB(SPL) angegeben werden. Selbst in der als Standard geltenden Empfehlung der American Academy of Pediatrics (AAP 1995) wird nicht zwischen SPL- und A-Bewertung unterschieden, wenn als Richtwert für Inkubatoren ein Geräuschpegel von <45 dB empfohlen wird. Bislang gemessene Geräuschpegel in Inkubatoren sowie eigene Messergebnisse liegen real weit über dieser Empfehlung (Bemmer et al. 2003). Der Hauptenergieanteil bei Inkubatorgeräuschen liegt zudem bei 100-200Hz (Seleny 1969; Bertsch et al. 2019). Da bei der A-bewerteten Pegelmessung gerade die Energieanteile unterhalb von 1000 Hz mit abnehmender Frequenz immer weniger einbezogen werden, fallen die gemessenen Inkubator-Pegel bei einer A-Bewertung in der Regel um 20 dB geringer aus als die tatsächlich vorliegenden Werte in dB(SPL)(z.B. Blennow et al. 1974). Ziel des Beitrags ist es deswegen nicht nur Licht in das Dunkel der A-bewerteten Inkubatorpegelmessungen zu bringen, sondern auch mit Hilfe von Signalanalysetechniken und numerischen Simulationen gehörsadäquatere Beschreibungsmöglichkeiten der akustischen Inkubator-Innenwelt anzubieten.

• Verantwortungsethik als gesamtheitliche Aufgabe bei der Behandlung von Frühgeborenen
  M. Maeder, V. Giordano, L. Bartha-Doering, P. Deindl, M. Bertsch, A. Berger und C. Reuter
[Abstract]

Kinder, die vor der 37 Gestationswoche geboren werden sind Frühgeborene. Frühgeburtlichkeit ist ein globales Gesundheitsproblem, das etwa 11 % aller Lebendgeburten betrifft: Sie ist nach wie vor eine bedeutende Todesursache und eine wichtige Ursache für langfristige Einschränkungen menschlichen Potenzials bei Überlebenden auf der ganzen Welt. Unreife und leichte Frühgeborene werden in Inkubatoren versorgt, um physiologische Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen zu schaffen. Bis zu 50% der Frühgeborenen, die in Inkubatoren behandelt werden zeigen im dritten Lebensjahr sprachliche Auffälligkeiten und Defizite. Unterschiedliche Studien lassen darauf schließen, dass die unnatürliche Umgebung aus Sicht der Akustik in einem Inkubator zu diesen Auffälligkeiten beiträgt. Bereits durchgeführte Schalldruckpegelmessungen in Inkubatoren am AKH Wien zeigen, welche Spitzenwerte durch weitere angeschlossene medizinische Geräte wie beispielsweise der Schauerstoffversorgung erreicht werden. Gleiches gilt auch für die Verhaltensweisen des medizinischen Personals, das zu hohen Spitzenpegeln führen kann.

Der vorliegende Beitrag befasst sich mit den ethischen Aspekten und Fragestellungen, die bei der Nutzung von Inkubatoren auftreten und soll als Denkanstoß dafür dienen, dass Verantwortungsethik in diesem Kontext auch als Aufgabe zu verstehen ist, in der auch über die Zeit im Inkubator hinaus eine möglichst gesunde Entwicklung des Frühgeborenen - vor allem im Hör- und Sprachbereich - im Vordergrund steht.

Delfs, Jan W.

• On the Application of Line Distributed Singularities for Fast Non - Empirical Prediction of Tonal Rotor Noise
  A. Franco, M. Mößner, R. Ewert und J.W. Delfs
[Abstract]

Noise abatement requirements for future unconventional propulsion concepts pose the challenge for aircraft manufacturers of reliably predicting noise emissions. In a previous work, a fast and physical-principles based rotor noise model was introduced, based on rotating source singularities, in combination with suitable adapted perturbation equations to represent current and possibly newly arising noise sources mechanisms. The model was applied in a Computational Aeroacoustics (CAA) framework in the time domain, and implemented in the unstructured quadrature-free experimental Discontinuous Galerkin (DG) CAA solver DISCO++ of DLR. In this contribution, the benefit of modelling rotor blades by means of distributed line source singularities is investigated. An analysis of the effect on the sound field due to the possibility of defining singularities location on straight or curved lines will be considered. The results obtained will be compared to analytically-based models, for validation purposes. The conclusions of this work will be used for future applications of installed propulsion concepts.

• Aeroakustische Quelle aus anisotroper Turbulenz mittels synthetisch angeregter Turbulenztransportgleichung
  N. Reiche, R. Ewert und J.W. Delfs
[Abstract]

Eine akkurate, numerische Schallvorhersage von breitbandigem Umströmungsgeräusch technischer Bauteile hängt unter anderem stark von der bereitgestellten aeroakustischen Quelle ab, sprich der Qualität der aufgelösten Turbulenz bzw. deren Zweipunktkorrelation. Die ”Fast Random Particle Mesh” (FRPM) Methode als Teil hybrider CAA-Verfahren ist eine effiziete Methode zur lokalen Modellierung synthetischer, instationärer, dreidimensionaler Turbulenz. Bei Strömungen mittlerer bis hoher Reynoldszahlen bietet die Methode den Vorteil, allein die akustisch relevanten Turbulenzskalen aufzulösen, wohingegen teilskalenauflösende Verfahren jene üblicherweise weit feiner auflösen müssen.

Die vom FRPM-Verfahren zeitaufgelöste, synthetische Turbulenz erfüllt gemittelt die Statistik einer zugrunde liegenden Reynolds gemittelten Navier-Stokes Simulation (RANS) und ist in ihrer ursprünglichen Variante isotrop. Allerdings können zusätzlich anisotrope Einpunktstatistiken, die sich aus den Reynolsspannungen ergeben, realisiert werden. Wohingegen anisotrope Zweipunktstatistiken, sprich Längenskalenanisotropie, wie sie in stark beschleunigten Strömungen auftreten, nicht realisiert werden können, da die Bereitstellung der 18 theoretisch benötigten Längenskalen sowie deren Umsetzung zu aufwendig ist.

Aus diesem Grund wird das FRPM-Turbulenzmodell um eine Turbulenztransportgleichung erweitert, welche den Einfluss konvektiver Beschleunigungen auf die Turbulenz berücksichtigt, sodass sich Längenskalenanisotropie ausbilden kann. Auch das ”Vortexstretching und -tilting” der Turbulenz wird nachgebildet. Die Anregung der Turbulenztransportgleichung erfolgt konventionell über das FRPM-Verfahren.

• Direkte Schallquellenlokalisation aus numerischen Oberflächendaten
  R. Ruck, P. Dietrich, M. Schneider und J.W. Delfs
[Abstract]

Bei der Entwicklung von Ventilatoren nehmen neben aerodynamischen auch akustische Eigenschaften einen immer wichtigeren Stellenwert ein. Zur Optimierung des emittierten Geräusches werden verstärkt numerische Berechnungsverfahren (CAA) eingesetzt, die sich meist auf spektrale Analysen der Fernfeldakustik beschränken. Für ein tiefergehendes Verständnis der Schallentstehung kann allerdings eine räumliche Lokalisation der dominanten Schallquellen von entscheidender Bedeutung sein. Zu diesem Zweck werden unter anderem Beamforming-Algorithmen eingesetzt, bei denen anhand von Mikrofonarrays und unter Annahme einer bekannten Schallausbreitung aus gemessenen oder numerisch berechneten Fernfeld-Druckfluktuationen eine Rekonstruktion der akustischen Oberflächenquellen erfolgt.

Im Vergleich zu experimentellen Untersuchungen stehen im Zuge numerischer Berechnungen allerdings auch räumlich hochaufgelöste Druckfluktuationen auf den Oberflächen der Ventilatorschaufeln zur Verfügung. Da diese Informationen die Physik der Quellmechanismen am Ort der Schallentstehung beinhalten, scheint ein Verfahren zur direkten Quelllokalisation auf Basis dieser Daten naheliegend. Auf Grundlage des Kirchhoff-Helmholtz-Integrals wird ein Ansatz vorgestellt, mit dem die abstrahlungsfähigen aeroakustischen Fluktuationen von den nicht-abstrahlungsfähigen aber dominanten hydrodynamischen Oberflächendaten getrennt und somit als akustische Quellkarte genutzt werden können.

• Einsatz erweiterter Modellierung von Längenskalenanisotropie zur Vorhersage des Kopfspaltgeräusches von Axialventilatoren
  L. Liberson, N. Reiche, R. Ewert und J.W. Delfs
[Abstract]

Eine auf effiziente Bestimmung von strömungsbedingter Schallentstehung und Ausbreitung an Axialventilatoren abzielende Methode wird mittels Akustischer Störungsgleichungen (APE) und stochastisch generierter Wirbelschallquellen innerhalb einer hybriden aeroakustischen Simulationsmethode realisiert. Dabei kommt der Discontinuous Galerkin Verfahren basierte Propagationscode DISCO++ in Kopplung mit der Fast Random Particle Mesh Methode (FRPM) zum Einsatz. Letztere dient der Generierung instationärer, stochastischer Wirbelschallquellen. Durch die typische Einbausituation von Axialventilatoren entsteht geometriebedingt ein Kopfspalt zwischen Schaufeln und Mantelring, welcher wiederrum eine von lokalen Strömungsbedingungen abhängige, markante Schallquelle darstellt. In der Kopfspaltströmung herrschende konvektive Beschleunigung, charakterisiert durch große Werte des verjüngten Scherratentensors, bewirkt die Verformung und Verzerrung von turbulenten Wirbelstrukturen. Diese, gemäß der ”Rapid Distortion Theory” als ”vortex stretching and tilting” bekannten Effekte, werden maßgeblich durch Schergradiententerme in der Störgeschwindigkeitsgleichung abgebildet. Die daraus resultierende Anisotropie in den Ein- und Zweipunktstatistiken der Wirbelstörungen wiederrum kann die turbulenzbedingte Schallentstehung entscheidend beeinflussen und muss in der Modellierung des Kopfspaltgeräusches abgebildet werden. Der Einfluss einer diesbezüglichen Erweiterung der innerhalb von FRPM verwendeten Störgeschwindigkeits-Transportgleichung wird anhand von Simulationen des ummantelt eingebauten, fünfblättrigen Axialventilators ”USI-7” diskutiert, wobei zwei unterschiedliche Kopfspaltweiten untersucht werden. Ein Vergleich des erweiterten Modells, der vorherigen Anisotropie-Modellierungsstufe sowie der quell-isotropen Wirbelschallquellen Modellierung wird aufgeführt. Abschließend erfolgt eine Gegenüberstellung mit experimentell ermittelten Daten.

Delija, Merdijan

• Ringförmiges Mikrofonarray zur Charakterisierung der Rotorstrukturschwingungen von Außenläufermotoren
  J. Krotsch, C. Ocker und M. Delija
[Abstract]

Die Laufruhe elektrischer Antriebe ist ein wichtiges Qualitätsmerkmal. Dies trifft sowohl für Antriebe im Haus-, Industrie- als auch Fahrzeugbereich zu. Periodische elektromagnetische Kräfte rufen Strukturschwingungen hervor. Insbesondere Direktantriebe, wie beispielsweise in Strömungsmaschinen integrierte Außenläufermotoren übertragen Schwingungen des glockenförmigen Rotors direkt auf das Laufrad oder die Schaufeln und erzeugen unerwünschten Luftschall. Die experimentelle Beurteilung der Rotorstrukturschwingungen und der Rückschluss auf verursachende Kraftwellen ist für die Weiterentwicklung solcher Antriebe von großer Bedeutung. Üblicherweise werden daher Beschleunigungsaufnehmer am Rotor angebracht mit der Problematik der Messung am rotierenden Teil und der aufwandsbedingt kleinen Anzahl von Messstellen. Es resultiert die Forderung nach einer berührungslosen Messung. Ein ringförmiges, radial messendes Mikrofonarray stellt einen interessanten Lösungsansatz dar und ist Gegenstand dieses Konferenzbeitrages. Einleitend wird auf die Entstehung und Auswirkung von Kraftwellen in permanentmagneterregten Synchronmotoren eingegangen. Ausgehend vom Stand der Technik wird eine Mikrofonanordnung zur Nahfeldmessung beschrieben. Um von akustischen Größen auf Kraftamplituden und deren Ursache zu schließen, sind weitere mechanische und elektrische Größen zu erfassen. Daher wird ein Verfahren zur genauen Synchronisation der Messgrößen vorgestellt. Darauf aufbauend wird die Datentransformation und -analyse in ein rotorfestes System bzw. im Frequenzbereich beschrieben. Primäre Einflussparameter der Messung werden aufgezeigt. Der Beitrag schließt mit beispielhaften Ergebnissen bezugnehmend auf die herkömmliche Messmethode.

Demiryurek, Sifa Gul

• Low-Frequency Broadband Vibration Damping Using the Nonlinear Damper with Metamaterial Properties
  S.G. Demiryurek und A. Krynkin
[Abstract]

Particle dampers are structural vibration treating options that have been used in applications for more than the last decade. Kinetic energy and momentum changes in the contact interactions are the main reasons for energy dissipation. Effectivity of the particle dampers depends on many parameters; the frequency range and amplitude of the excitation are examples of these parameters, making the particle damping application nonlinear. This research is based on the particle damping application within an array using metamaterial properties to broaden the low-frequency range vibration dissipation. In this case, metamaterials are subwavelength structures that offer superior vibro-acoustic properties. The enclosure cavity of the particle dampers is designed to illustrate local resonance properties within the selected mode frequencies of the main structure that is under excitation impact. Equivalent structure continuum modelling of the particle dampers has been accomplished through DEM and the analytical methodology using granular structure contact properties. The metamaterial unit cell modelling is based on the Bloch-Floquet Theory using FEM. Also, the finite structure modelling of the nonlinear damper with metamaterial application is modelled in FEM. Annotations related to the nonlinearity of the particle dampers and vibro-acoustic dispersion relations in metamaterial application are shown in the paper using experimental validations.

Denayer, Hervé

• Optimized metamaterial using quarter-wavelength resonators for broadband acoustic absorption
  Z. Zhang, F. De Bie, H. Denayer, C. Claeys, W. Desmet und E. Deckers
[Abstract]

This paper discusses the design and validation of an optimized acoustic metamaterial targeting broadband sound absorption. The design is based on a parallel assembly of different quarter-wavelength resonators. The metamaterial’s absorption coefficient is predicted using an efficient analytical model, that is based on an equivalent fluid description and accounts for the radiation impedance of the different resonators. The accuracy of this model is verified using a detailed Finite Element Analysis. Subsequently, the model is combined with a gradient-based optimization method to design a topology realizing a broadband high sound absorption in the low-frequency range between 500 Hz and 1000 Hz considering the volumetric constraints. To this purpose, the number of unique resonators is predefined whereas the porosity, channel length, width and thickness of each resonator type are optimized. Multiple samples of the resulting design are produced using additive manufacturing and tested in an in-house test rig to verify the reproducibility of the samples and to study the effect of production tolerances and the applied volumetric constraints on the acoustic performance of the absorber.

Denk, Florian

• Influence of wearing hearing aids on speech intelligibility in spatial scenarios for normal-hearing listeners
  F. Denk, F. Miethling, J. Tchorz und H. Husstedt
[Abstract]

Hearing aids provide hearing-impaired people with many benefits, but they can also have negative effects on perception like an impaired ability to localize and discriminate sounds, as well as to understand speech in noise. This is especially detrimental in patients with a mild hearing impairment, or for normal-hearing users of similar devices like hearables. The origin and interplay between these ëside effects’ of hearing aids is not yet fully clear. To gain further understanding on the effect of hearing aids on spatial cognition and speech intelligibility, we equipped normal-hearing listeners with linear hearing aids providing no amplification or signal enhancement, and measured the speech reception thresholds in complex spatial listening scenarios. These scenarios included collocated speech and noise, speech spatially separated from four distributed noise sources, and a condition where the speech source randomly changed its position. Preliminary data verify a negative effect of wearing hearing aids on speech intelligibility both in general, as well as on spatial release from masking. Based on the data and acoustic directional cue analyses, we discuss the origin of reduced speech intelligibility in noise when wearing hearing aids, and possible interactions with spatial perception of sound.

Deppisch, Thomas

• Radiation Lobe Decomposition for Directivity Patterns
  T. Deppisch und F. Zotter
[Abstract]

We propose a decomposition of sound source directivity patterns into a set of radiation lobes. The radiation lobes are described parametrically by their orientation, peak magnitude and two-dimensional curvature and provide valuable information for the analysis of directivities of musical instruments. Moreover, each radiation lobe can be re-synthesized as minimum-norm spherical harmonic directivity. The decomposition into radiation lobes permits a simplification of the directivity pattern for reproduction by neglecting low-magnitude lobes and by reducing the spherical harmonics order. Hereby, the decomposition approach facilitates practical trade-offs in storage and rendering of directivity patterns.

Desmet, Wim

• Camera based Measurement of the Acoustic Radiation of Plates
  F.S. Egner, S. Van Ophem, W. Desmet und E. Deckers
[Abstract]

In this paper we study the application of high-speed cameras for the measurement of the acoustic radiation of (baffled) plates and plate-like structures, independent of their mechanical boundary conditions. High-speed cameras offer contact-less, transient and spatially dense displacement measurements. We use the measured displacement as boundary condition in an acoustic model (Rayleigh integral/ finite element model) to predict the radiated acoustic field. In case of a weakly coupled structure, the measurement is essentially independent of the acoustic environment. Potential applications consist of sound power measurements and vibro-acoustic virtual sensing. We conduct simulation based parametric studies to assess the influence of noise in the camera measurement onto the evaluated sound pressure. Furthermore, we show results from a comparison of the measured and simulated radiation (sound pressure/ sound power) of a steel plate up to 250 Hz.

• Locally Resonant Vibro-Acoustic Metamaterials: Applications at KU Leuven
  E. Deckers, C. Claeys, S. Ahsani, F. Alves Pires, R. Boukadia, M. Clasing Villanueva, V. Cool, F. De Bie, F. Qu, N. Rocha De Melo Filho, L. Sangiuliano, K. Steijvers, L. Van Belle, Z. Zhang, B. Pluymers und W. Desmet
[Abstract]

Vibro-acoustic metamaterials have recently emerged as potential candidates to target low-frequency noise and vibration issues. These material structures are engineered to have properties that are not common in nature. By adding small resonant structures on a sub-wavelength scale with respect to the waves in the host structure that are targeted, so-called stopbands can be obtained. These are frequency zones in which free wave propagation is hampered. These material systems allow for the combination of excellent noise and vibration attenuation in a targeted low frequency band and being lightweight. While most research focuses on the validation and verification for academic concepts, it is clear that steps still need to be taken to bring this concept to industrial applications. Within this overview some successful industrial use cases from KU Leuven are shown and discussed: a metamaterial shock tower, a thermoformed metamaterial panel and the application of locally resonant metamaterials to a compressor unit.

• Optimized metamaterial using quarter-wavelength resonators for broadband acoustic absorption
  Z. Zhang, F. De Bie, H. Denayer, C. Claeys, W. Desmet und E. Deckers
[Abstract]

This paper discusses the design and validation of an optimized acoustic metamaterial targeting broadband sound absorption. The design is based on a parallel assembly of different quarter-wavelength resonators. The metamaterial’s absorption coefficient is predicted using an efficient analytical model, that is based on an equivalent fluid description and accounts for the radiation impedance of the different resonators. The accuracy of this model is verified using a detailed Finite Element Analysis. Subsequently, the model is combined with a gradient-based optimization method to design a topology realizing a broadband high sound absorption in the low-frequency range between 500 Hz and 1000 Hz considering the volumetric constraints. To this purpose, the number of unique resonators is predefined whereas the porosity, channel length, width and thickness of each resonator type are optimized. Multiple samples of the resulting design are produced using additive manufacturing and tested in an in-house test rig to verify the reproducibility of the samples and to study the effect of production tolerances and the applied volumetric constraints on the acoustic performance of the absorber.

• Evaluation of the accuracy of photogrammetry for head-related transfer functions acquisition using numerical methods
  F. Di Giusto, S. Van Ophem, E. Deckers und W. Desmet
[Abstract]

The use of photogrammetry to create meshes suitable for deterministic numerical methods is thought to be a promising approach for individual Head-Related Transfer Functions (HRTFs) acquisition. The validity of this HRTFs extraction technique is discussed in this paper. Photogrammetric methods are employed to reconstruct the shape of a Neumann KU100 dummy head from a set of pictures captured with a consumer-grade digital camera. The accuracy of the resulting surface information is analyzed by comparing it with a precise reconstruction obtained through laser scanning. Numerical HRTFs computed on these geometries are compared to a set of acoustic HRTFs measured on the same dummy head. The validity of the computed transfer functions is further assessed by means of a virtual perceptual model focusing on elevation perception on the sagittal plane. The results indicate that the adopted method is capable of providing accurate HRTFs in terms of binaural cues related to horizontal plane localization. However, the use of HRTFs derived from photogrammetry tends to hinder the elevation perception which relates to perceived realism in a complex virtual scene. This suggests that the photogrammetric method used in this paper lacks the precision needed for the acquisition of accurate HRTFs.

Deutsch, Thomas

• An Assessment of Spatial Fidelity of Higher-Order Ambisonics Reproduction Using the SCaLAr System
  T. Deutsch, L. Vollmer und J. Fels
[Abstract]

Surrounding spherical loudspeaker arrays enable the reproduction of virtual acoustic environments by employing a variety of spatial sound reproduction methods. The design and implementation of such a system requires careful consideration of the practical limitations, such as spatial dimensions and placement accuracy. A 68-channel system covering a spherical cap was constructed at the Institute for Hearing Technology and Acoustics and objectively evaluated based on extensive measurements before and after mounting (Pausch et al. 2020). Furthermore, a two-step subjective evaluation by means of a localization and a spatial release from masking experiment was performed focusing on the effect of increasing order of Ambisonics reproduction. Multiple real and virtual sound source positions are tested in terms of localization accuracy and the speech reception benefit of spatially separated target and distractor sources.

Pausch, Behler & Fels. 2020. SCaLAr - A surrounding spherical cap loudspeaker array for flexible generation and evaluation of virtual acoustic environments. Acta Acustica, 4, 19.

Devendran, Citsabehsan

• Characterization of Surface Acoustic Waves Diffraction Driven Mechanisms in Microfluidic Systems
  A. Fakhfouri, C. Devendran, D. Collins, A. Winkler, H. Schmidt und A. Neild
[Abstract]

The use of surface acoustic wave (SAW) underpins promising possibilities for a versatile, yet non-contact manipulation of particles and cells in a microfluidic system. Despite their increasing significance, the physical phenomena underlying SAW-driven systems are yet to be fully elucidated. The combination of experimental characterization and numerical simulation can provide a better understanding of the fundamental mechanisms arisen upon incidence of a propagating SAW within a microchannel-enclosed fluid. Considering the influence of acoustic diffraction, we identify five general distinct mechanisms within an individual system. These cause spatially periodic patterning of particles (i) orthogonal and (ii) parallel to the SAW-propagation direction, fluid swirling in two orthogonal planes (iii) within the extent of the SAW beam, here termed lobe streaming, and (iv) at the peripheral region of the SAW beam, here termed peripheral streaming, and finally, (v) unidirectional translation of particles along the SAW-propagation direction, the most reported effect in such systems (1). The dominance of these mechanisms, however, depends on the particles’ size and their spatial location in the channel.

REFERENCE: [1] Fakhfouri, A, et al. (2018) Lab Chip 18 (15), 2214 - 2224.

Di Giusto, Fabio

• Evaluation of the accuracy of photogrammetry for head-related transfer functions acquisition using numerical methods
  F. Di Giusto, S. Van Ophem, E. Deckers und W. Desmet
[Abstract]

The use of photogrammetry to create meshes suitable for deterministic numerical methods is thought to be a promising approach for individual Head-Related Transfer Functions (HRTFs) acquisition. The validity of this HRTFs extraction technique is discussed in this paper. Photogrammetric methods are employed to reconstruct the shape of a Neumann KU100 dummy head from a set of pictures captured with a consumer-grade digital camera. The accuracy of the resulting surface information is analyzed by comparing it with a precise reconstruction obtained through laser scanning. Numerical HRTFs computed on these geometries are compared to a set of acoustic HRTFs measured on the same dummy head. The validity of the computed transfer functions is further assessed by means of a virtual perceptual model focusing on elevation perception on the sagittal plane. The results indicate that the adopted method is capable of providing accurate HRTFs in terms of binaural cues related to horizontal plane localization. However, the use of HRTFs derived from photogrammetry tends to hinder the elevation perception which relates to perceived realism in a complex virtual scene. This suggests that the photogrammetric method used in this paper lacks the precision needed for the acquisition of accurate HRTFs.

Di Nunno, Davide

• Experimentelle Identifikation und Quantifizierung von Unsicherheiten am Beispiel einer Türdichtung
  S. Cram, M. Luegmair, D. Di Nunno und S. Marburg
[Abstract]

Für eine aussagekräftige Simulation ist die Betrachtung von Unsicherheiten relevant - unter anderem im Kontext der Vibroakustik im Automobilbereich. Hierzu müssen die statistischen Verteilungen der Input-Daten bekannt sein, die in der Regel anhand von Messungen ermittelt werden. Diese werden anschließend in einem Finite-Element-Simulationsmodell (FE-Simulationsmodell) verarbeitet, das statistisch verteilte Output-Daten erzeugt. Im Fokus dieses Papers liegt die Identifikation und Quantifizierung von Unsicherheiten am Beispiel der Türdichtungssteifigkeit. Auch dieser Parameter wird durch Messungen bestimmt und mit statistischen Mitteln analysiert. Zur Anwendung kommen dabei sowohl der arithmetische Mittelwert und die Standardabweichung als auch unter Zuhilfenahme zentraler Momente das Pearson-System. Anhand des Pearson-Diagramms wird die Verteilung der Steifigkeit ermittelt, die für FE-Simulationen der Tür in Zukunft implementiert wird.

Dierke, Jürgen

• „Sharp Immersed Boundary“ Implementierung zur Ermöglichung von Strömungsakustiksimulationen um komplexe Geometrien
  J. Dierke
[Abstract]

Das Berechnen von Strömungsakustik um komplexe Geometrien scheitert oft an der Vernetzung. Blockstrukturierte Vernetzungen unter Berücksichtigung der Randbedingungen ist häufig schwierig und führt zu schlechter Gitterqualität. Unstrukturierte Verfahren benötigen teils aufwändige Aufbereitung der Geometrie um kleinste Elemente zu verhindern, welche den Zeitschritt limitieren würden. Die hier, in den strukturierten finiten Differenzen ”Computational AeroAcoustics” (CAA) Code PIANO (basierend auf 4.Ordnung finite Dispersion Relation Preserving (DRP) Differenzen), implementierte ”Sharp Immersed Boundary” (IBC) wird nur durch die Gitterfeinheit im Zeitschritt limitiert, nicht durch die Elementgrößen der Oberflächenbeschreibung. Das bedeutet, dass der Geometrieaufbereitungsaufwand sehr gering ist. In Kombination mit ”Hängenden Knoten” ist die Gittergenerierung vollständig automatisierbar und dauert selbst für ganze Flugzeuge nur ein paar Minuten. Die Implementierung basiert auf ”Ghostpoints” (GP), d.h. kartesische Netzpunkte, die unmittelbar an das Rechengebiet angrenzend, aber außerhalb verortet sind. Da mehr als ein GP an derselben Stelle existieren kann, oder auch im Fluid, sind auch sehr kantige oder dünne Geometrien handhabbar. Die Reduktion der Ordnung von 4.ter Ordnung DRP bis zu 2.Ordnung am Rand sorgt für hohe Stabilität. Eine Verfeinerung des Gitters um die Geometrie kann einen Genauigkeitsverlust verhindern. Die Implementierung wird vorgestellt und die Vorteile der Vernetzung an Hand einiger Beispiele dargestellt.

• Large Eddy Simulation of Sound Sources on a Cambered Airfoil
  V. Bharadwaj Ananthan, J. Dierke, R. Ewert und J. Kreuzinger
[Abstract]

With an increased emphasis on reducing the flow-induced wind turbine and airframe noise, the current work focuses on quantifying the turbulent sound sources on a cambered wind-turbine profile namely, DU96-180. Aeroacoustics simulation will be carried out following a hydrodynamic-acoustic splitting method that was also recently extended to include the acoustic feedback onto the flow. Flow is resolved by a Large Eddy Simulation (LES) following a finite-volume, immersed-boundary method on a hierarchical Cartesian mesh using MGLET. Run-time coupled with the LES, Acoustic Perturbation Equations (APEs) will be solved on the same mesh with a coarser time-stepping i.e. a multiple of the time-step used to resolve the flow. The flow parameters specified in the workshop of ‘Benchmark Problems for Airframe Noise Computations (BANC-II)’ will be used for the current study with a free-stream velocity of 60m/s, angle-of-attack of 4^∘ and a chord based Reynolds number of 1.2 Million. A wall model will be employed to alleviate the computational requirement of LES at such high Reynolds numbers. The near-field and far-field dataset generated via industry-ready LES+APE simulations will not only be an addition to the benchmarking exercise of BANC, but also serves as a baseline for future noise reduction studies, e.g., retro-fitted serrations.

Dietrich, Philipp

• Direkte Schallquellenlokalisation aus numerischen Oberflächendaten
  R. Ruck, P. Dietrich, M. Schneider und J.W. Delfs
[Abstract]

Bei der Entwicklung von Ventilatoren nehmen neben aerodynamischen auch akustische Eigenschaften einen immer wichtigeren Stellenwert ein. Zur Optimierung des emittierten Geräusches werden verstärkt numerische Berechnungsverfahren (CAA) eingesetzt, die sich meist auf spektrale Analysen der Fernfeldakustik beschränken. Für ein tiefergehendes Verständnis der Schallentstehung kann allerdings eine räumliche Lokalisation der dominanten Schallquellen von entscheidender Bedeutung sein. Zu diesem Zweck werden unter anderem Beamforming-Algorithmen eingesetzt, bei denen anhand von Mikrofonarrays und unter Annahme einer bekannten Schallausbreitung aus gemessenen oder numerisch berechneten Fernfeld-Druckfluktuationen eine Rekonstruktion der akustischen Oberflächenquellen erfolgt.

Im Vergleich zu experimentellen Untersuchungen stehen im Zuge numerischer Berechnungen allerdings auch räumlich hochaufgelöste Druckfluktuationen auf den Oberflächen der Ventilatorschaufeln zur Verfügung. Da diese Informationen die Physik der Quellmechanismen am Ort der Schallentstehung beinhalten, scheint ein Verfahren zur direkten Quelllokalisation auf Basis dieser Daten naheliegend. Auf Grundlage des Kirchhoff-Helmholtz-Integrals wird ein Ansatz vorgestellt, mit dem die abstrahlungsfähigen aeroakustischen Fluktuationen von den nicht-abstrahlungsfähigen aber dominanten hydrodynamischen Oberflächendaten getrennt und somit als akustische Quellkarte genutzt werden können.

• Numerische Untersuchung von Laufrad-Leitrad Kombinationen
  P. Dietrich und M. Schneider
[Abstract]

Bei der Entwicklung neuer Ventilatoren ist neben den aerodynamischen Eigenschaften das erzeugte Geräusch von großer Bedeutung. Besonders bei Geräten, die in der Nähe von Menschen eingesetzt werden (Wärmepumpen, Dunstabzugshauben, PC-Kühlung) ist eine geringe Lärmentwicklung wichtig. Ventilatoren werden oft mit Nachleiträdern ausgestattet. Neben der Reduktion des Dralls im Abströmfeld können diese zudem als Tragestruktur für Motor und Laufrad verwendet werden. Durch den Einsatz von Nachleiträdern ist ein deutlicher Einfluss auf die Akustik zu beobachten. Neben experimentellen Untersuchungen der Akustik, gewinnen numerische Verfahren (CAA - Computational Aero Acoustics) für die Entwicklung von Ventilatoren zunehmend an Bedeutung. Diese ermöglichen einen detaillierten Einblick in die lokalen Strömungsphänomene. Im Rahmen dieser Untersuchung wird der Einfluss verschiedener Laufrad-Leitrad Kombinationen auf das erzeugte Geräusch mit verschiedenen Berechnungsmethoden simuliert. Die Ergebnisse werden anschließend mit experimentellen Daten verglichen. Dabei wird sowohl das breitbandige und tonale Geräusch untersucht. Es zeigt sich, dass besonders mit hochauflösenden Rechenmethoden (LES) viele akustische Phänomene korrekt vorhergesagt werden können. Durch den Vergleich verschiedener Laufrad-Leitrad Kombinationen können Rückschlüsse auf den Geräuschentstehungsmechanismus gezogen werden.

Dietrich, Stefan

• Use of Position-Dynamic Binaural Synthesis in an Exemplary Auditory Augmented Reality Installation
  S. Werner, F. Klein, G. Stolz, S. Dietrich und M.F. Melzer
[Abstract]

In the context of augmented reality spatial audio using a position-dynamic binaural synthesis system is an appropriate approach to fuse virtual audio objects with the real listening environment. This contribution describes a possible technical realization of such a system. Several components are described which help to enable a plausible auditory simulation with a moving listener while keeping the computational effort in mind. The proposed system builds upon measured room impulse responses to avoid possible room divergence between the synthesized scene and real acoustic environment. Efficient approaches are presented to synthesize new BRIRs using very few measurements of the listening room and to realize a real-time convolution. These approaches are discussed on an exemplary installation for presenting audio information in the context of a museum exhibition with the aim to improve knowledge transfer.

Dilba, Boris

• Aerogels as innovative insulation materials – a range of acoustic properties
  C. Gillner, H. Marckmann, B. Dilba, O. Zaleski, P. Vöpel, A. Dzierbinski, E. Okomus und B. Milow
[Abstract]

Aerogels are highly porous solids that are manufactured in a sol-gel process with subsequent supercritical drying. In this process materials with a porosity of more than 95 percent can be created, which have a very low density due to the high proportion of air. They also have good sound absorption properties and a very low thermal conductivity. This makes them a promising basis for solutions with a diverse and consistently high level of insulation. Because of the extraordinary properties described above, aerogels offer solutions for various industries, for example aviation. In addition, the acoustic properties of these materials can be tailored to fulfil the specific requirements of the application for example the absorption in different frequency ranges. The material properties can be influenced by different ingredients or variations in the manufacturing process. The focus of this work is an examination of different samples which will give an insight in the possible range of acoustic and physical properties.

• Numerische Vorhersage hochfrequenter Schallemissionen von Schiffen basierend auf der Energie-Finite-Elemente-Methode und der Energie-Boundary-Elemente-Methode
  H. Lohmann, A. Homm, B. Dilba und O. Zaleski
[Abstract]

Die Anwendbarkeit deterministischer numerischer Verfahren wie der Finite-Elemente-Methode (FEM) oder der Boundary-Elemente-Methode (BEM) ist für große Schiffsstrukturen auf den unteren Frequenzbereich beschränkt. Für hochfrequente Probleme führt die frequenzabhängige Netzauflösung schnell zu Problemgrößen, die nicht mehr effizient behandelbar sind. Ein effektiver Ansatz für die Behandlung hochfrequenter Probleme ist durch die energetische Betrachtung der Strukturantwort sowie der akustischen Feldgrößen gegeben. Die daraus resultierenden Differentialgleichungen sind mithilfe der energiebasierten FEM (EFEM) und BEM (EBEM) effizient lösbar. Die Unbekannten der EFEM sind Energiedichten, während durch die Unbekannten der EBEM Dichten einer Quellstärke beschrieben werden. Da die Energiedichten und die Dichten der Quellstärke nicht oszillatorisch sind, sind die Diskretisierungen der Lösungsgebiete für beide Verfahren weitestgehend unabhängig von der Frequenz. Im Vergleich zu den deterministischen Verfahren sind die resultierenden Gleichungssysteme deutlich kleiner und schneller lösbar. In diesem Beitrag wir die Anwendung der EFEM und EBEM für die Vorhersage hochfrequenter Schallemissionen von Schiffen vorgestellt. Nach einer kurzen Einführung in die EFEM und EBEM wird die Kopplung der beiden Verfahren beschrieben. Dabei wird die EFEM für die Bestimmung der Strukturantwort und die EBEM für die Bestimmung des abgestrahlten Schallfelds verwendet. Die Anwendung des gekoppelten EFEM-EBEM- Vibroakustiklösers wird am Beispiel eines Schiffs ausführlich erläutert.

Dillier, Norbert

• Investigating Higher Order Spatial Impulse Response Rendering for the evaluation of hearing devices
  L. Simon, H. Wüthrich und N. Dillier
[Abstract]

One of the advantages of higher order ambisonics (HOA) is the possibility to record auditory scenes in real environments, and reproduce them over loudspeaker arrays or over headphones. This is particularly important for hearing research, where using real environment recordings ensures a more ecologically valid evaluation of hearing devices. However, HOA produces spatial aliasing at high frequencies, making it difficult to test these devices outside of the sweet spot, especially when testing high frequencies-based algorithms.

In this paper, we investigate the use of spatial decomposition of impulse responses and rendering via a mix of HOA, vector-base amplitude panning (VBAP), and nearest speaker (NSP), as a way to to ensure realistic beamformer outputs and interaural level differences outside of the sweet spot. The main spatial decomposition algorithm tested in this study was the higher order spatial impulse response rendering (HO-SIRR). An alternative that replaces VBAP with NSP was also tested, AHO-SIRR.

Impulse responses were recorded with a KEMAR manikin wearing hearing aid cases containing microphones, as well as with an Eigenmike microphone. Recordings were made in two different rooms and HOA, HO-SIRR, AHO-SIRR, and the KEMAR reference were evaluated on two different reproduction systems.

Dirnberger, Florian

• Raumakustik im Senderaum bei Prüfung des Schalldämm-Maßes
  F. Dirnberger, P. Pirch, T. Bednar und M. Neusser
[Abstract]

Wie die Ergebnisse diverser Ringversuche zeigen, ist die Ermittlung der Luftschalldämmung im Prüfstand, speziell im tiefen Frequenzbereich von 50 Hz bis 100 Hz, mit großer Messunsicherheit behaftet. Die genauen Eigenschaften des Senderaums, wie Nachhallzeit, Volumen und Diffusität des Schallfeldes, werden bei der Messung des Schalldämm-Maßes derzeit nicht berücksichtigt. Das Ziel der dargestellten Untersuchungen war es zu zeigen, inwiefern die Eigenschaften des Senderaums das Schalldämm-Maß beeinflussen. Die Messungen wurden anhand einer hochschalldämmenden Leichtbauwand (Rw = 79 dB) in einem Forschungsprüfstand mit überdurchschnittlich großen (ca. 150 m³) Prüfräumen durchgeführt. Die Raumakustik des Senderaums wurde dabei durch Absorber sowie Diffusoren variiert, sodass sich sowohl normative wie auch sehr kurze und sehr lange Nachhallzeiten ergaben. Durch Visualisierung der Rastermessungen der Schalldruckpegel in den Prüfräumen konnte gezeigt werden, wie die Ausprägung der Raummoden zu unterschiedlichen Messergebnissen führt. Es konnten Unterschiede von bis zu ca. 5 dB in einzelnen Terzbändern gemessen werden. Die Konfiguration des Senderaums hat somit eine besondere Auswirkung auf die Sensibilität der Lautsprecher- und Messpositionen.

Do Valle, Felipe

• Akustisches Verhalten und Gestaltung großflächiger Gebäudelücken
  E. Veres, M. Brodbeck, X. Zhou, F. Do Valle und P.H. Trombetta Zannin
[Abstract]

Städtebauliche Konstellationen wie Quartiere oder Karrées enthalten großflächige Gebäudelücken als Zugang oder Zufahrt in von Gebäuden eingeschlossene Hofbereiche oder dergleichen. Auch zwischen parallel verlaufenden Gebäudekomplexen sind Öffnungen notwendig, um die einzelnen Freiflächen miteinander zu verbinden. Für die akustische Abschirmwirkung der eingeschlossenen oder abgetrennten Freiflächen bedeuten solche Lücken jeweils eine ”Schwachstelle”. Die Schallausbreitung durch derartige Öffnungen lässt sich theoretisch durch zwei Mündungen und einen verbindenden Kanal- oder Tunnelabschnitt beschreiben. Dementsprechend bieten diese Elemente spezifische Gestaltungsmöglichkeiten in Abhängigkeit von der Geometrie und der Materialwahl. Es wird über Untersuchungen an Gebäudelücken berichtet, die sich in Stuttgart an einer stark befahrenen Hauptverkehrsstraße befinden und wie ”Tunnel” bzw. ”Schluchten” ausgebildet sind. Nach einer messtechnischen Bestandsaufnahme der Lärmsituationen wurden die Gebäude in der Umgebung der Gebäudelücken rechnerisch modelliert und die Schallausbreitung durch Computersimulation nachgebildet. In weiteren Schritten wurden verschiedene bauliche Änderungen, wie Höhe, Breite und Tiefe des Tunnels und der ”Häuserschlucht” modelliert, um die Möglichkeiten zur Beeinflussung der akustischen Situationen zu zeigen und diese qualitativ und quantitativ zu beschreiben. Neben den konstruktiven Parametern wurde die abschätzbare Wirkung von stofflichen Änderungen, wie z.B. beim Einsatz von schallabsorbierenden Oberflächen untersucht.

Doclo, Simon

• Bewertung der richtungsabhängigen Schalleintragskomponenten im individuellen Restgehörgang bei undichtem Sitz eines offenen Im- Ohr-Hörsystems hinsichtlich akustischer Transparenz
  R. Roden, V. Gräfen, P. Rivera Benois, S. Doclo und M. Blau
[Abstract]

Für Im-Ohr-Hörsysteme mit mehreren Mikrofonen und Lautsprechern wird oft akustische Transparenz angestrebt, d.h. der Schalldruck am Trommelfell beim Tragen des Hörsystems sollte dem im natürlichen, offenen Zustand gleichen. Häufig ist zudem eine einheitliche, nicht-individuelle Passform der Otoplastik wünschenswert, die allerdings Undichtigkeiten mit sich bringt. Die Integration individualisierter elektroakustischer Modelle des Schallfelds im Hörsystem und im Restgehörgang ermöglicht eine verbesserte Leistung der zu Grunde liegenden Signalverarbeitungsalgorithmen, setzt allerdings die genaue Kenntnis über das zu modellierende Schallfeld voraus. Bestenfalls breiten sich zwischen einem Mikrofon dicht am Restgehörgang (im Vent) des Hörsystems und dem Trommelfell ebene Wellen aus. Tatsächlich wird die Modellierung durch eine richtungsabhängige Einfügedämmung, sowie eine richtungsabhängige Übertragungsfunktion vom Vent-Mikrofon zum Trommelfell erschwert. In diesem Beitrag werden beide Größen für das gegebene Hörsystem-Design untersucht. Es wird gezeigt, dass individuelle Undichtigkeiten zwischen Gehörgangswand und Hörsystem zu einem interindividuell unterschiedlichen Muster des zusätzlichen Schalleintrags in den Restgehörgang in Abhängigkeit von der Richtung externer Schallquellen führen. Die Richtungsabhängigkeiten treten hauptsächlich im Frequenzbereich zwischen 2 und 7kHz auf. Beim betrachteten Prototyp stellt dies glücklicherweise kein Problem dar, da in diesem Frequenzbereich die passive Dämmwirkung des Hörsystems dazu führt, dass die Beiträge externer Schallquellen gegenüber dem Beitrag der internen Lautsprecher des Hörsystems vernachlässigt werden können.

Döbler, Dirk

• A sub-array beamforming approach to simulated pass-by measurements
  A. Jahnke, V. Becker, C. Puhle und D. Döbler
[Abstract]

In this paper, we discuss a method that utilizes two 432-channel microphone arrays in order to create a 3D-beamforming map of both sides of a running car during a simulated pass-by measurement on a test stand. First, we present the steps that led to the design of the multi-purpose microphone array(s) under consideration. We then introduce a sub-array method that directly interfaces a simulated pass-by measurement by projecting its unique microphone trajectory onto the planes of the array. In theory, any multi-channel method could be used to analyze the time data of each of these sub-array measurements. Choosing a suitable frequency domain beamforming method and composing the resulting maps on the 3D model together with some directivity information derived in the process, we finally demonstrate this method in its entirety for several real-world measurements.

Döllinger, Michael

• Analysis of aeroacoustic sources in a hybrid simulation of human phonation using perturbed convective wave equation
  A. Wurzinger, S. Schoder, P. Maurerlehner, S. Falk, S. Kniesburges, M. Döllinger und M. Kaltenbacher
[Abstract]

The sources of human voice production are investigated based on a validated voice model. This analysis is performed using a hybrid aeroacoustic workflow: 3D incompressible, turbulent flow simulation using STARCCM+, source term computation and interpolation, and 3D acoustic wave propagation simulation based on the perturbed convective wave equation using openCFS. During the detailed effect analysis, the far-field sound spectra are compared quantitatively, and the flow-induced sound sources are visualized within the larynx. The source visualization shows that if the vocal folds (VFs) are not fully closing (as it is the case for several types of voice disorders), the VFs motion provides reduced source energy to the flow-induced sound and the source energy during one cycle is not cut-off entirely. Therefore, turbulent and vortical structures are permanently present increasing the broadband component of the voice signal. Furthermore, comparison of the source field in time- and frequency-domain shows that although the convective part of the source dominates a source visualization locally near the vocal folds, it is negligible in its contribution to the radiated sound. Neglecting the convective part of the source term reduces the validation error by only 0.6 % in the far field in comparison to the full formulation.

Dörsch, Stefan

• Akustische Anerkennung neuer Bremssohlen für Güterwagen auf dem Bremsprüfstand
  M. Starnberg, H. Brick und S. Dörsch
[Abstract]

Im Zuge der Überarbeitung der TSI Lärm wurde vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) in Zusammenarbeit mit dem Eisenbahn-Bundesamt und dem Deutschen Zentrum für Schienenverkehrsforschung das Forschungsprojekt ”Akustische Anerkennung neuer Bremssohlen” initiiert. Ziel ist die Entwicklung eines Verfahrens für die Beurteilung akustischer Eigenschaften neuer Bremssohlen auf der Grundlage von Messungen der akustischen Radrauheit. Das Projekt unterstützt die Schließung des offenen Punktes im Anhang F der Revision der TSI Lärm (VO (EU) 2019/774) zur Beurteilung von Verbundstoff-Bremssohlen. Das Verfahren zur akustischen Anerkennung neuentwickelter Verbundstoff-Bremssohlen soll zuverlässig, benutzerfreundlich und zeit- und kosteneffizient sein. Die akustischen Eigenschaften der Sohlen werden nicht - wie bisher - durch Fahrtmessungen, sondern anhand der resultierenden Rauheit auf der Lauffläche des Testrades nach der Durchführung standardisierter Bremsprüfungen auf dem Reibungsprüfstand ermittelt. Die Beziehung der Radrauheit zum Vorbeifahrtgeräusch wird gemäß dem Rollgeräuschmodell hergestellt, so dass die resultierende Radrauheit mit einem gewichteten Einzahlwert akustisch beurteilt werden kann.

Im Projekt wurden Versuche mit bisher verfügbaren und zugelassenen Bremssohlen auf einem Bremsprüfstand durchgeführt. Messdaten aus Fahrtversuchen vorheriger Ent-wicklungsprojekte wie EuropeTrain und LZarG wurden herangezogen, um die Vergleichbarkeit der Prüfstandsergebnisse mit Feldversuchen zu analysieren und Referenzwerte für das Rollgeräuschmodell abzuleiten.

Die Ergebnisse der Untersuchungen werden im Vortrag dargestellt.

Doleschal, Florian

• Modellierung der Empfindung „Dröhnen“ im Fahrzeuginnengeräusch
  J. Verhey, G.-T. Badel und F. Doleschal
[Abstract]

Ein dröhnendes Motorgeräusch im Fahrzeuginneren wird häufig als störend empfunden und kann so die empfundene Geräuschqualität deutlich mindern. Der vorliegende Beitrag hat zum Ziel, die Empfindung ”Dröhnen” zu modellieren. Als Basis dienen eigene Messergebnisse zum Dröhnen von realen Fahrzeuginnengeräuschen. Darüber hinaus werden eigene Daten eines Versuchs mit künstlich veränderten Fahrzeuggeräuschen verwendet, bei denen die Empfindung ”Dröhnen” parametrisch variiert wurde. Die Empfindung ”Dröhnen” tritt üblicherweise bei Geräuschen auf, die neben hörbaren tieffrequenten tonalen Anteilen auch hochfrequente tonale Anteile aufweisen, deren Amplitudenmodulationsfrequenz der Frequenz eines tieffrequenten tonalen Anteils entspricht. Daher wurde für die Modellierung eine Kombination eines Lautheitsmodells mit einem Modulationsfilteransatz verwendet. Das Lautheitsmodell gewährleistet eine gehörgerechte Zerlegung in Frequenzgruppen sowie eine realistische nichtlineare periphere Verarbeitung. Die Modulationsfilterbank wurde zur physiologisch und psychoakustisch motivierten spektralen Analyse der zeitlichen Amplitudenmodulationen in jeder Frequenzgruppe herangezogen. Die optimale Kombination der einzelnen Informationskanäle zur Vorhersage des Dröhnens wurde mit einem maschinellen Lernverfahren ermittelt. Das entwickelte Modell zeigte eine hohe Güte der Vorhersage der Empfindung ”Dröhnen” für den betrachten Kontext von Fahrzeuginnengeräuschen.

• „Je tonhaltiger, desto unangenehmer?!“ – Aktive Verbesserung des Fahrzeuginnengeräuschs mittels Subharmonischen und Rauschen
  F. Doleschal und J. Verhey
[Abstract]

Der Geräuschpegel im Innenraum von Elektrofahrzeugen ist bedeutend niedriger als im Innenraum von Verbrennerfahrzeugen. Durch den Wegfall des Verbrennungsmotors als breitbandig verdeckende Geräuschkomponente treten hochfrequente tonale Komponenten des Elektromotors in den Vordergrund, die die Tonhaltigkeit des Innengeräuschs erhöhen und so dessen Angenehmheit negativ beeinflussen können. Im Rahmen dieser Studie wird die aktive Geräuschverbesserung anhand von synthetisierten Geräuschen verschiedener Fahrsituationen mit Hilfe der folgenden Ansätze untersucht: 1) Hinzufügung von Subharmonischen, die die Tonhöhe vermindern. 2) Hinzufügung von Rauschen zur Verdeckung tonaler Komponenten. Es werden der Einfluss der Subharmonischen und des Rauschens sowie weiterer Geräuschparameter (z. B. Fahrsituation, Anzahl der hörbaren Motorordnungen) auf die Angenehmheit und die Tonhaltigkeit sowie deren wechselseitige Abhängigkeiten untersucht. Die Studie erörtert anhand von psychoakustischen Messergebnissen die Fragestellung, ob trotz der potenziell negativen Auswirkungen der erhöhten Lautheit durch diese Ansätze die Herabsetzung der Tonhöhe mittels Subharmonischen sowie die Verdeckung tonaler Komponenten mittels Rauschen zu einem angenehmeren Innengeräusch führen kann.

Doma, Shaima'A

• Examining the influence of controlled HRTF-variation on various distance metrics
  C.A. Ermert, S. Doma und J. Fels
[Abstract]

Binaural hearing is a complex process that is significantly influenced by physical attributes of the listener. These dependencies on the shape of the torso, head, and pinna can be summarized in digital filters, so-called head-related transfer functions (HRTFs).

Highly individual HRTFs are crucial for a realistic listening experience. However, in many applications like listening experiments or virtual acoustics, non-individual HRTFs are used due to the great effort the measurement of an individual filter entails. Depending on the degree of dissimilarity between this generic and the individual filter, the plausability of the acoustic scene can be negatively impacted.

To predict errors or to justify HRTF deviations, meaningful similarity or distance criteria are required. Due to their dependency on direction and frequency, comparing two HRTFs is not an intuitive task. Although numerous distance criterions have been developed, there have been few comparative studies on their attributes.

In this presentation, the behaviour and characteristics of well-established distance metrics are examined regarding their range of values, as well as spatial and frequency distribution. An investigation of very subtle differences is enabled by controlled HRTF variation. Two methods used in that matter are the principal component analysis (PCA), as well as frequency scaling.

• Analysis of spatial cue distortion in HRTFs using a simplified head model
  S. Doma und J. Fels
[Abstract]

Variability in microphone insertion and subject positioning while performing a head-related transfer function (HRTF) measurement may lead to distortions in the acquired impulse responses. Changes to monaural features (resonances and anti-resonances), as well as binaural cues (interaural time and level differences), may ensue, affecting the auditory localization of virtual sound sources and overall authenticity of binaural synthesis. A spherical measurement object with interchangeable cylindrical resonator extensions is applied to examine the impact of different error types, making use of the relatively simple directivity of the object, compared to the high degree in spatial detail present in artificial head HRTF sets. Attempts are made to draw relations between changes to the object and their impact on the measured spectra, as well as the spatial progress of localization cues, in order to quantify errors in a meaningful way.

Domke, Matthias

• Der Klang alter (2-Takt-)Motorräder
  U. Wagner, P. Holstein, M. Domke, J. Neugärtner, J. Kleemann und S. Günther
[Abstract]

Zum 50. Jubiläum der DAGA hatten wir (leider nur virtuell) mit Klängen von Zwei- und Viertakt-Motorradklängen gratuliert. Die damit verbundenen Arbeiten wollen wir in einem 2. Teil fortsetzen. Verschiedene teils historische Modelle wurden unter vergleichbaren Situationen vermessen und analysiert. Gerade um die Diskussion zu Motorradfahrverboten gewinnt die rationale Bewertung der akustischen Emission und den Klangbildern von Motorrädern an Bedeutung. Ein weiterer wichtiger Aspekt der Überlegungen zielt darauf, die Klänge historischer Technik geeignet zu archivieren und die ”Einzigartigkeit & Schönheit” des Zusammenhangs zwischen Verbrennungskraftmaschine und Klang zu demonstrieren.

• Schallpegel im Ultraschallbereich
  P. Holstein, N. Bader, H.-J. Münch, M. Domke, U. Wagner, T. Hutschenreuther und S. Uziel
[Abstract]

Um die Auswirkungen der Belastung durch Ultraschall bewerten zu können, braucht man verlässliche Messdaten und geeignete Messtechnik. Es ist sicher zunehmend von Bedeutung, verlässliche Aussagen darüber erhalten zu können, welcher Ultra-Schallpegel mit bestimmten Ursachen in Verbindung gebracht werden kann oder welche Gesamtexposition damit verbunden ist. Geeignete Messtechnik, die auch vom betroffenen Personenkreis komfortabel genutzt werden kann, ist eine der Voraussetzung dafür, dass eine ausreichende Menge von Daten zur Verfügung stehen kann.

Lärm in Umwelt und industrieller Umgebung enthält auch Ultraschallanteile. Diese können sowohl rauschartig sein als auch ausgeprägte tonale Komponenten enthalten. Der Anteil am gesamten Schallpegel kann erheblich sein. Aktiv erzeugter Leistungsultraschall ist in der Industrie nicht mehr wegzudenken. Druckluftlecks können sehr laute Ultraschall erzeugen. Im Haushalt gibt es neue Ultraschallquellen, die die u. U. ständig ungewollt präsent sind. Die Vertreibung von bestimmten ultraschallsensitiven Tieren ist inzwischen extrem verbreitet und belästigt möglicherweise die übrige Fauna. Natürlich gibt es noch jede Menge natürliche Ursachen für hochfrequenten Schall.

Im Beitrag wird ein diesbezüglicher Ansatz für die Messung des Ultra-Schallpegels mit mobiler Messtechnik vorgestellt.

Drechsler, Andreas

• Psychoakustische Beurteilung der Trittschallübertragung einer Massivtreppe
  M. Wolters, J. Scheck, A. Drechsler und U. Schanda
[Abstract]

Ziel einer Bachelorarbeit war es, die Entkopplung einer Massivtreppe durch psychoakusti-sche Kenngrößen zu beurteilen und der bauakustischen Beurteilung durch Norm-Trittschallpegel und Spektrum-Anpassungswerte gegenüberzustellen. Dazu wurde in einem schalltechnischen Treppenprüfstand ein Aufbau nach DIN 7396 mit einem entkoppelten Treppenlauf und einem starr verbundenen Podest realisiert und Messungen bei Anregung durch gehende und hüpfende Personen mit unterschiedlichem Schuhwerk, sowie mit Norm-Hammerwerk und Gummiball nach DIN EN ISO 10140-5 durchgeführt. Die vorgenommenen Auswertungen deuten darauf hin, dass der für die Wahrnehmung problematische Frequenzbereich bei entkoppelten Massivtreppen unter 100 Hz liegt.

• Urbane Akustik – Gestaltungsauftrag und Gesundheitsschutz
  A. Drechsler und H.-M. Fischer
[Abstract]

In der Weiterführung des Ansatzes ”Würde als zentrale Kategorie zur Ableitung von Lärmschutzzielen” beschäftigt sich der Beitrag mit Akustik in städtischen Außenräumen. Ein Bereich der üblicherweise als städtebaulicher Lärmschutz bezeichnet wird.

Wird jedoch der Ansatz der Würde zugrunde gelegt, geht es um eine aktive Gestaltung des akustischen Außenraumes mit dem Ziel, dass Freiheit, Gleichheit und Verbundenheit Ausdrucksmöglichkeiten finden und Schall als Ressource begriffen wird. Der Lärmschutz im Sinne von Gesundheitsschutz findet darin seinen Platz, der Ansatz geht aber weit darüber hinaus.

In dem Beitrag wird versucht erste systematische Vorschläge für eine an der Würde orientierte Gestaltung akustischer Außenräume zu formulieren.

Dreier, Christian

• Einfluss lokaler Wetterschwankungen auf die psychoakustische Wahrnehmung von Fluglärm
  C. Dreier, N. Tavoosi und M. Vorländer
[Abstract]

Wetterabhängige Prognosen von Fluglärm berücksichtigen die akustischen Übertragungseigenschaften der Atmosphäre und werden üblicherweise durch Pegelrechnungen und Lärmkartierungen ausgewertet. Um die jahreszeit- und wetterabhängige Schwankung hörbar zu machen und hinsichtlich ihrer Auswirkung auf die menschliche Wahrnehmung untersuchen zu können, werden in dieser Studie Auralisierungen erstellt und mittels psychoakustischer Parameter bewertet. Dazu werden zunächst die akustisch relevanten Parameter aus Wetterdatenbanken extrahiert sowie mittels Copula statistisch modelliert. Anschließend werden, anhand der quantifizierten Schwankungen, Überflüge an standardisierten Fluglärm-Messpunkten auralisiert. Zur Referenzierung der psychoakustischen Metriken auf die üblichen Lärmmessungen, werden die simulierten Signale für verschiedene Empfänger - einem Messmikrofon und einem Kunstkopf - erzeugt.

Dreiling, Dmitrij

• Application and modelling of ultrasonic transducers using 1-3 piezoelectric composites with structured electrodes
  D. Dreiling, D.T. Itner, N. Feldmann, C. Scheidemann, H. Gravenkamp und B. Henning
[Abstract]

Waveguide-based methods can be used for the non-destructive determination of acoustic material parameters. One of these methods is based on transmission measurements of cylindrical polymeric specimens. Here, the experimental setup consists of two transducers, which excite and receive the waveguide modes at the faces of the cylinder. The measurement, as well as a forward model, are used to determine material parameters of the polymeric specimen in an inverse approach.

1-3 piezoelectric composites are used as an active element because they can be approximated by a thickness vibration only. This allows an easy identification of Mason model parameters to characterise the transducers’ vibration behaviour.

However, sensitivity analysis shows a high uncertainty in the determination of the mechanical shear parameters due to the uniform excitation. To increase the sensitivity to these shear motions, arbitrary excitations were investigated by means of numerical simulation.

In order to be able to realise the determined optimal excitation, new transducer prototypes were designed. By subdividing the electrodes of the active element, for example, ring-shaped excitation is feasible. Furthermore, it can be shown that modelling these transducers with a one-dimensional Mason model is sufficient.

• Tomographie des Schallfelds von Ultraschallwandlern mittels Schlierentechnik
  T. Hetkämper, D. Dreiling, L. Claes und B. Henning
[Abstract]

Die Schlierentechnik ist eine etablierte Methode zur Visualisierung von lokalen Dichtemodulationen in optisch transparenten Medien, um zum Beispiel Strömungsfelder oder auch Ultraschallwellen sichtbar zu machen. So lassen sich physikalische Phänomene, wie Reflexion und Transmission von Ultraschallwellen, gezielt untersuchen. Der Vorteil der Schlierentechnik gegenüber den sonst häufig genutzten Hydrophonmessungen besteht vor allem in der erheblich kürzeren Aufnahme- bzw. Messzeit sowie der völligen Rückwirkungsfreiheit dieser Messmethode. Eine typische Anwendung der Schlierentechnik ist dabei die visuelle Darstellung der Abstrahlcharakteristik von Ultraschallwandlern. Verfahrensbedingt werden dabei allerdings oft nur die Haupt- und Nebenkeulen im kontinuierlichen Betriebsfall dargestellt. In vielen technischen Anwendungen, wie zum Beispiel in der Medizin, bei der Durchflussmessung und bei der Materialcharakterisierung, werden Ultraschallwandler jedoch im Burst-Modus betrieben. In diesem Fall ist die Darstellung der räumlichen und der zeitlichen Ausbreitung des Ultraschallwellenpaketes notwendig. Durch Ausnutzung des Stroboskopeffekts können die Schlierenabbildungen aufgenommen und in einer geordneten Bilderfolge abgespielt werden. In diesem Beitrag wird eine Methode vorgestellt, bei der mit Hilfe der tomografischen Rekonstruktion aus einzelnen, unter verschiedenen Winkeln aufgenommenen Schlierenabbildungen die vollständig dreidimensionale Abbildung der Abstrahlcharakteristik eines Schallwandlers gelingt.

Driendl, Lukas

• ILD and ITD Extraction with a Bio-Inspired Model Based on LSO and MSO
  L. Driendl, J. Encke, N. Von Puttkamer, S. Schiele, T. Lüth und W. Hemmert
[Abstract]

Most sound localization algorithms rely on correlation methods. They are inspired by a neuronal coincidence detection model with delay lines as postulated by Jeffress, which was actually found in barn owls later. However, recent research has shown that in mammals the decoding of interaural time differences (ITDs) in the medial superior olive (MSO) is based on excitation and contralateral inhibition. As shown in the PhD thesis of Encke, this neuronal circuit decodes the phase difference between left and right ear signals along the tonotopic axis provided by the cochlear filters. In this paper we have developed and implemented a physical bio-inspired model of the detection of interaural level differences (ILDs) and ITDs. The system consists of a three- dimensional printed human head with pinnae. We fixed electret microphones in both ear canals from the inside of the head and recorded signals in a room and outdoors. We used a complex gamma tone filterbank to extract both magnitude and phase of the ear signals. We calculated the magnitude difference (ILD in dB) between left and right ear to mimic processing in the left and right lateral superior olive (LSO) and the phase differences (MSO) to extract ITDs and evaluated the system.

Drossel, Welf-Guntram

• Bestimmung von Admittanzen in sechs Freiheitsgraden für die komponentenbasierte TPA
  M. Burkhardt und W.-G. Drossel
[Abstract]

Für die komponentenbasierte Transferpfadanalyse wird ein komplexes Gesamtsystem in beschreibbare Teilsysteme zerlegt und dafür geeignete Schnittstellen definiert. Mit der etablierten Schnittstellenschreibung wird in den meisten Anwendungsfällen die Körperschallkopplung in einem Punkt je Schnittstelle in bis zu drei Freiheitsgraden berücksichtigt. Die messtechnische Charakterisierung der drei translatorischen Freiheitsgrade erfolgt dafür mit Hilfe triaxaler Beschleunigung- oder Kraftmesstechnik. Dabei bleiben jedoch rotatorische Freiheitsgrade und folglich die Übertragung von Biegewellen zwischen den Teilsystemen unberücksichtigt. Die ”virtual point transformation” bietet hierfür einen Lösungsansatz. Jedoch ist der nutzbare Frequenzbereich dieser Methode durch die Forderung nach einer starren Schnittebene zum Teil stark eingeschränkt.

Aufbauend auf der ”virtual point transformation” wird im vorliegenden Beitrag eine Methode vorgestellt, mit deren Hilfe Eingangs- und Transferadmittanzen von einem Koppelpunkt für einen erweiterten Frequenzbereich messtechnisch bestimmt werden können. Diese Informationen können für eine vollständige Quellcharakterisierung, Prognosen im Gesamtsystem und für eine Bewertung der Einzelbeiträge der sechs Freiheitsgrade genutzt werden.

• Statistical characteristics of electric drives on end-of-line test benches
  J. Bonart, P. Hümmer und W.-G. Drossel
[Abstract]

Newly built electrical drives have to be tested for faultless assembly and components. Over the last decades structure-borne noise testing has emerged as a valid option to check for faulty bearings, eccentric shafts or broken gears. In the context of highly automated series tests, exact limits have to be defined in order to be able to detect statistical deviations. Conventional algorithms for forming statistical boundaries are characterized by large blind spots or high reject rates . An effective statistical limit can be created by normalizing the distribution functions via a Box-Cox transformation. We show the characteristics of the distribution function of several hundred electric drives. Both normal and abnormal excitation mechanisms can be easily identified in the resulting Lambdagram. This opens up the possibility for the responsible engineer to expand excitation mechanisms of individually known theory with all other normal excitations present in his system.

Droste, Marvin

• Application of vibroacoustic metamaterials for broadband vibration reduction on space structures
  D. Manushyna, M. Droste und H. Atzrodt
[Abstract]

In this paper, vibroacoustic metamaterials are applied for launcher structural components made of composite materials to optimize their vibration transmission characteristics. For these applications the stopband behavior is desired in the frequency range up to 200 Hz and a broadband damping characteristics up to 500 Hz. Three configurations of two different concepts (pillar-type and beam-type resonators) are considered to fulfill the requirements on high damping and low additional mass to the component. Dispersion relations of the unit cells are calculated to predict the stopband region in an infinite compound. The resonators are designed and built to have their relevant out-of-plane resonance frequency at 160 Hz. The validated design of resonators is transferred to finite planar specimens made of carbon fiber reinforced polymers to evaluate the stop band behaviour of the vibroacoustic metamaterials. The expected dynamic behaviour is observed in the experimental investigation as well as in the simulation, thus proving the potential of the usage of vibroacoustic metamaterials for dynamically optimized launcher structures.

• Design and validation of production-suited vibroacoustic metamaterials for application in a vehicle door
  M. Droste, D. Manushyna, S. Rieß, H. Atzrodt, T. Druwe, S. Melzer, A. Struß und A. Lühring
[Abstract]

In the presented work, vibroacoustic metamaterials are designed and validated for application in a vibroacoustic-optimized vehicle door, focusing on a design suitable for production. This requires an efficient vibration reduction in the frequency range around 500 Hz with an aim to overcome limitations of existing solutions. Thus, metamaterial designs suitable for a mass production and exhibiting strong stopband behaviour are needed. In this work, different concepts for the implementation of local resonant structures to compose vibroacoustic metamaterials are developed with respect to an economical and production- suited manufacturing. The proposed concepts and manufacturing techniques are initially tested on metallic plate demonstrators in different configurations. For an experimental validation, specific transfer functions are measured using a laser vibrometer. For the proposed concepts, stopbands are found in the intended frequency region. The gained knowledge will be used to develop a vibration-optimized vehicle door.

Druwe, Thomas

• Design and validation of production-suited vibroacoustic metamaterials for application in a vehicle door
  M. Droste, D. Manushyna, S. Rieß, H. Atzrodt, T. Druwe, S. Melzer, A. Struß und A. Lühring
[Abstract]

In the presented work, vibroacoustic metamaterials are designed and validated for application in a vibroacoustic-optimized vehicle door, focusing on a design suitable for production. This requires an efficient vibration reduction in the frequency range around 500 Hz with an aim to overcome limitations of existing solutions. Thus, metamaterial designs suitable for a mass production and exhibiting strong stopband behaviour are needed. In this work, different concepts for the implementation of local resonant structures to compose vibroacoustic metamaterials are developed with respect to an economical and production- suited manufacturing. The proposed concepts and manufacturing techniques are initially tested on metallic plate demonstrators in different configurations. For an experimental validation, specific transfer functions are measured using a laser vibrometer. For the proposed concepts, stopbands are found in the intended frequency region. The gained knowledge will be used to develop a vibration-optimized vehicle door.

Duboc, Leticia

• Assessment of Dairy Cattle Welfare through Acoustic Analysis: preliminary results using a digital phonendoscope
  R.M. Alsina, P. Llonch, G.J. Ginovart-Panisello, R. Guevara, M. Freixes, M. Castro, L. Duboc und E. Mainau
[Abstract]

The efficiency of dairy cattle production is crucial in a context of population growth. Last decades, animal welfare has become a fundamental concern for consumers and for the dairy industry. In addition, evidence shows that improving the welfare of cows increases their production efficiency, the economic return of dairy farms and their environmental impact. The animal welfare assessment normally relies on temporary indicators. Tools available for this purpose are costly, time consuming, discontinued and sometimes invasive. Bioacoustics assessment of the internal organs of cows through a phonendoscope-like device is non-invasive and can continuously inform about the welfare status at an individual cow. This contribution shows the preliminary results of an acoustic analysis of the feasibility of listening to organ sounds in cows. Several acoustic measurements identified as respiration, cardiac impulses and peristaltic movements were tagged by an expert using a digital phonendoscope. In this work we describe the acoustic characterization of these signals. The cardiac impulses are present in most of the measurements, respiration and peristaltic movements are harder to identify and find in the recording campaign conducted. These preliminary results are encouraging, artificial intelligence might assist to the assessment of the cows welfare using a non-invasive and permanent system.

Duddeck, Fabian

• Increasing adjustability of acoustic system properties by activating fixed control levers
  M. Bronzova, L. Berk, C. Adams und F. Duddeck
[Abstract]

For several decades car acoustic optimization studies have been conducted on early design phases, directly including sound criteria as optimization objectives. As a result, any subsequent conceptual design changes lead to deviations from the determined acoustic behavior and consequently to a lack of predictive ability. Increasing the sensitivity of acoustic criteria with respect to a set of design parameters ensures leverages for acoustic adjustments on arbitrary design stages, solving the issue.

A new acoustic optimization method was developed based on pre-defined design components and their parameter properties to be activated. The sensitivities of the sound pressure sum level acoustic response concerning the pre-defined variables were used directly as optimization goals. Thus, maximizing the chosen sound criterion sensitivity regarding specific design parameters, one receives leverages for acoustic manipulations and adjustments.

A simplified fluid-structure coupled FE model was implemented to conduct the optimization studies. Once the sound pressure sum level sensitivities with respect to the selected parameters were maximized, the sound pressure level curve got flattened with changing the activated parameter values. The optimization was thus predominantly concentrated on major sound pressure level peaks. In contrast, varying parameters, whose influence was minimized, resulted in no significant effect on sound pressure level distribution.

Dupuis, Jasper

• BURNSi ORCA class acoustic and vibration characteristics
  H. Hasenpflug, W. Van Buul, L. Gilroy, E. Cintosun, J. Dupuis, S. Schäl und A. Homm
[Abstract]

The objective of the intended international workshop on Benchmark Underwater Radiated Noise Simulations is to contribute to the knowledge and understanding of underwater radiated noise of naval platforms generated by machinery and hydrodynamic noise. The workshops will be a cooperative effort of the Defence organizations of Canada (DRDC²), Germany (WTD71³) and the Netherlands (DMO-). This workshop will involve the prediction of radiated underwater noise of a ship using numerical methods and an available data set of onboard vibration measurements. Information and technical data of an ORCA-class training vessel of the Royal Canadian Navy can be made available for this purpose. The necessary acoustic and vibration data for the workshop were gathered during two measurement trials with PCT (Patrol Craft Training) MOOSE at the Patricia Bay (Pat Bay) sound range near Victoria, Canada. Preliminary analysis shows that the overall underwater radiated noise signature is caused by noise generated by the propulsion diesels, the gearboxes, the diesel generator sets and both propellers. In the light of the measurement results, the objective for the workshop is to predict the individual contributions of the main machinery and hydrodynamic sources to the total underwater radiated noise levels.

Duvigneau, Fabian

• Analyse akustischer Metamaterialien mit Hilfe der Finiten Zellen Methode
  M. Petö, F. Duvigneau, S. Eisenträger und D. Juhre
[Abstract]

In diesem Beitrag geht es um passive Maßnahmen zur Reduktion der Schallemission, die durch die Anwendung akustischer Metamaterialien erreicht werden soll. Diese bestehen aus akustisch wirksamen Schaumstoffmaterialien, in denen zusätzlich Festkörper mit hoher Steifigkeit eingebracht sind, um als lokale Feder-Masse-Dämpfer-Systeme zu fungieren und so die Wirksamkeit des Dämmmaterials insbesondere im tieffrequenten Bereich zu erhöhen. Um allgemeine Gestaltungsrichtlinien für solche Metamaterialen ableiten zu können, sind geeignete numerische Verfahren erforderlich.

Um die zeitintensive Vernetzung und Simulation schwingender Strukturen inklusive akustischen Metamaterialien effizienter durchführen und automatisieren zu können, soll die Finite-Zellen-Methode (FCM) zum Einsatz kommen. Im Anschluss erfolgt auf Basis der Ergebnisse aus der Schwingungsanalyse die Berechnung der Schallabstrahlung mit Hilfe der Randelementemethode, die an die Oberfläche des Metamaterials gekoppelt wird.

Die FCM ist eine fiktive Gebietsmethode hoher Ordnung und basiert auf einem kartesischen Berechnungsgitter in Kombination mit einer nicht- geometriekonformen Diskretisierung. Aufgrund derer entstehen Elemente, die mehrere Materialgebiete enthalten können. Um die Abbildungsgüte sowie optimale Konvergenzraten zu gewährleisten, werden solche Elemente mit speziellen Algorithmen behandelt. Mittels FCM kann eine umfassende Analyse von verschiedenen Verteilungen und Formen von Materialeinschlüssen effizient simuliert werden, ohne dabei die Diskretisierung immer wieder neu generieren zu müssen. Dies bietet bei dreidimensionalen Problemen mit zahlreichen Einschlüssen erhebliche Vorteile.

• Rückwirkungsbehaftete gekoppelte Analyse der Elektrodynamik, vibroakustischen Strukturschwingungen und Rotordynamik des elektrischen Antriebsstranges eines Gleitbootes
  F. Duvigneau, S. Koch, C. Daniel, E. Woschke und D. Juhre
[Abstract]

Im Kontext der aktuellen Mobilitätswende steht das Verhalten von Elektromotoren und ganzen Elektroantriebssträngen zunehmend im Fokus. In diesem Beitrag wird ein ganzheitlicher Simulationsansatz vorgestellt, der in der Lage ist, die Elektrodynamik, Vibroakustik und Rotordynamik gekoppelt zu betrachten. Dabei ist es möglich, alle Wechselwirkungen rückwirkungsbehaftet zu berücksichtigen. Dies ist insbesondere bezüglich möglicher Änderungen des Luftspaltes des Magnetkreises aufgrund der Rotordynamik und vibroakustischen Schwingungen von hoher Bedeutung, die in der Folge wiederum eine signifikante Beeinflussung der Anregung, also der resultierenden elektrodynamischen Kräfte, bewirken können, welche das Schwingungsverhalten des Gesamtsystems maßgeblich bestimmen. Im Rahmen der ganzheitlichen Simulationsmethodik werden sowohl die Finite-Elemente-Methode als auch Mehrkörpersimulationen eingesetzt. Im vorliegenden Beitrag werden die entwickelten Methoden für die Analyse des Antriebsstranges eines elektrischen Gleitbootes eingesetzt. Ziel ist neben der Validierung der Simulationsansätze und der detaillierten Analyse auch die Verbesserung des elektrischen Antriebsstranges hinsichtlich seines Schwingungsverhaltens sowie der auftretenden Schallemissionen. Die Validierung erfolgt mit Hilfe verschiedener Messmethoden sowohl bezüglich der elektrischen Größen und auftretenden Drehmomente als auch der resultierenden Schwingungen sowie der Schallabstrahlung.

• Einsatz granularer Materialien zur passiven Schwingungsreduktion eines Generators einer Windenergieanlage
  B.B. Prasad, F. Duvigneau, E. Woschke und D. Juhre
[Abstract]

Die Schallemissionen einer Windkraftanlage stellen eines der Haupthindernisse für den weiteren Ausbau von Onshore-Windenergieanlagen dar. Eine mögliche Ursache der Schallemissionen sind Vibrationen, die sich als Resultat der Energiewandlung über die Trägerstruktur in die gesamte Windenergieanlage ausbreiten und schließlich als Schall abgestrahlt werden können. Im vorliegenden Beitrag wird ein Konzept zur passiven Schwingungsdämpfung vorgestellt, das im Wesentlichen die hohe innere Reibung granularer Medien als Dissipationsquelle nutzt. Im Rahmen experimenteller Studien werden verschiedene granulare Materialien und Materialmengen sowie unterschiedliche Positionierungen von Partikeldämpfern untersucht. Für die experimentelle Schwingungsanalyse der partikelgefüllten sowie ungefüllten Probekörper wird ein Laser-Scanning-Doppler-Vibrometer verwendet. Das entwickelte Konzept zur passiven Schwingungsreduktion soll anschließend auf reale Windenergieanlagen übertragen und hinsichtlich einer möglichen Industrialisierbarkeit bewertet werden. Die Untersuchungen beschränken sich zunächst auf Probekörper, die den realen Großkomponenten nachempfunden, aber zugunsten der Handhabbarkeit im Labor deutlich kleiner skaliert sind. Im modular gestalteten Prüfstand sind die Partikeldämpfer als Funktionselemente integriert, welche aus einer metallischen Honigwabenstruktur bestehen, die gefüllt und anschließend mit verklebten Deckblechen verschlossen wird. Neben diversen Positionierungen wird auch die Kombination mehrerer Partikeldämpferplatten hinsichtlich der erzielbaren Dämpfungswirkung analysiert. Abschließend wird zusätzlich ein alternatives partikelbasiertes Dämpfungskonzept vorgestellt, das einige Nachteile der Dämpferplatten überwindet.

• Gekoppelter Simulationsansatz zur Schwingungsanalyse einer Zentrifuge
  P. Marter, C. Daniel, F. Duvigneau, E. Woschke und D. Juhre
[Abstract]

Schwingungsisolatoren zur passiven Schwingungsreduktion, hergestellt aus Elastomermaterialien mit stark nichtlinearen Materialeigenschaften, werden in einer Vielzahl technischer Anwendungen unter dynamischer Belastung in unterschiedlichsten Bauformen eingesetzt. Die Auslegung solcher dynamischen Systeme in einer frühen Phase der Produktentwicklung erfolgt mit Hilfe numerischer Methoden, häufig in Form einer Mehrkörpersimulation (MKS). Dabei werden die charakteristischen Systemeigenschaften im Wesentlichen durch die im System enthaltenen Massen, Steifigkeiten und Dämpfungen und deren gegenseitige Wechselwirkung determiniert. Um eine zuverlässige Vorhersage des Systemverhaltens (z. B. hinsichtlich der Resonanzfrequenzen und der maximalen Schwingungsamplituden) treffen zu können, ist daher eine detaillierte Modellierung der Elastomerbauteile unabdingbar. Die stark nichtlinearen Materialeigenschaften der Schwingungsisolatoren lassen sich jedoch nicht adäquat durch standardmäßige Materialgesetze abbilden. Zudem ist die multiaxiale Belastungshistorie in dynamischen Systemen für die komplexe Materialcharakteristik relevant, weshalb eindimensionale Ersatzmodelle nur bis zu einem gewissen Grad anwendbar sind. Um das Materialverhalten unter den verschiedenen Einflussfaktoren hinreichend genau beschreiben zu können, ist daher die Einbindung detaillierter FE-Modelle notwendig. Im vorliegenden Beitrag wird die notwendige Solverkopplung zwischen MKS und FEM beschrieben. Zusätzlich wird auf Aspekte der Parametrisierung einfacher FE-Modelle zur Beschreibung von Elastomermaterialien eingegangen. Abschließend werden die erzielten Berechnungsergebnisse am Beispiel einer Laborzentrifuge diskutiert und mit experimentellen Daten validiert.

Dzierbinski, Adam

• Aerogels as innovative insulation materials – a range of acoustic properties
  C. Gillner, H. Marckmann, B. Dilba, O. Zaleski, P. Vöpel, A. Dzierbinski, E. Okomus und B. Milow
[Abstract]

Aerogels are highly porous solids that are manufactured in a sol-gel process with subsequent supercritical drying. In this process materials with a porosity of more than 95 percent can be created, which have a very low density due to the high proportion of air. They also have good sound absorption properties and a very low thermal conductivity. This makes them a promising basis for solutions with a diverse and consistently high level of insulation. Because of the extraordinary properties described above, aerogels offer solutions for various industries, for example aviation. In addition, the acoustic properties of these materials can be tailored to fulfil the specific requirements of the application for example the absorption in different frequency ranges. The material properties can be influenced by different ingredients or variations in the manufacturing process. The focus of this work is an examination of different samples which will give an insight in the possible range of acoustic and physical properties.

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

 

Eberhard, Peter

• Modeling the Body of a Classical Guitar Using the Finite Element Method and Experimental Modal Analysis
  A. Brauchler, P. Ziegler und P. Eberhard
[Abstract]

The classical guitar is not only fascinating musicians and audiences worldwide but also scientists are interested in the interplay of the coupled oscillatory systems that make up the instrument. A numerical finite element model of a classical guitar body enhanced by experimental data is presented in this contribution. The very detailed model includes all necessary physical influences, and the guitar’s geometry is reverse-engineered from computed tomography scans. Five different wooden materials used in the guitar are modeled with their corresponding orthotropic material properties. Furthermore, the fluid-structure interaction between the guitar body and the enclosed air volume is taken into account in the coupled finite element model. Moreover, a setup for an experimental modal analysis employing a scanning laser Doppler vibrometer is proposed, and modal parameters are identified utilizing the complex mode indicator function and enhanced frequency response functions. Finally, the experimentally identified modal parameters are used to improve the numerical model via a model updating procedure in which the properties of the wooden materials are identified. The results substantiate the numerical model and, in addition, enhance the knowledge about the instrument by delivering the beforehand only coarsely known material properties.

Eddy, Dustin

• Investigation of sound pressure near toneholes of a model pipe
  W. Buchholtzer, J. Thilakan, T. Jensch, D. Eddy und M. Kob
[Abstract]

Whereas sound radiation from geometrically simple instruments such as a flue organ pipe or trumpet can often be approximated by basic sound sources such as monopoles, dipoles, plane waves or pistons, more complicated musical instruments exhibit directivity patterns that are rather complex. However, a superposition of basic sources would create equally complex patterns and help to understand the sound generation and radiation process. This poster demonstrates some sound pressure measurements on basic tubes with tone holes that evaluate the validity of plane wave and point source approximations for sound propagation within and outside the tubes that were used for the development of a new model for musical instrument directivity. The measurements indicate frequency-dependent losses inside the tubes, as well as attenuation and interference effects outside of the tubes due to the position and orientation of openings.

Eder, Daniel

• Tomographische Rekonstruktionsalgorithmen für einen Ultraschall-Scanner
  D. Eder, M. Schwarz und B.G. Zagar
[Abstract]

Aus den empfangenen Signalen von durch ein Objekt transmittierten Ultraschalls kann mit geeigneten Algorithmen die innere Struktur dieses Objekts zerstörungsfrei rekonstruiert werden. In diesem Beitrag zeigen wir die Realisierung eines für die Aufnahme der dafür benötigten Daten geeigneten Ultraschall-Scanners. Die Geometrie des Scanners ist angelehnt an die moderner Computertomographen. Einem Sendetransducer gegenüber sind auf einem Kreisbogen 15 Transducer für den Empfang positioniert, sodass sich ein fächerförmiger Messbereich ergibt. Wegen der stark gerichteten Abstrahlcharakteristik des zum Senden verwendeten piezoelektrischen Ultraschallwandlers mit einer Resonanzfrequenz von 1 MHz, ist dieser mit einer 3D-gedruckten akustischen Streulinse versehen, um ein breiteres Schallfeld zu erhalten. Es wurden verschiedene Linsengeometrien untersucht und Schallfeldkartierungen durchgeführt, um ein für den Ultraschall-Scanner optimiertes Schallfeld zu erreichen. Die gesamte Anordnung aus Sende- und Empfangswandler wird in einem wassergefüllten Becken mittels eines Schrittmotors schrittweise um das Testobjekt gedreht. Bei jeder Winkelposition werden die Messdaten der 15 Empfangswandler aufgenommen. Aus den in der Schalllaufzeit und der Amplitude der Empfangssignale enthaltenen Informationen kann durch die Verwendung tomographischer Rekonstruktionsverfahren die Struktur des Messobjekts rekonstruiert werden. Wir betrachten und diskutieren dafür sowohl strahlen- als auch wellenbasierte Rekonstruktionsalgorithmen und präsentieren damit erhaltene Ergebnisse.

Egeler, Jonas

• Psychoacoustic Annoyance and the EEG – A Deep Learning Approach
  J. Egeler
[Abstract]

Jury testing and the application of psychoacoustic metrics to sound pressure data are two established methods for the assessment of sound quality. So far, little is known to what extend the results of these methods correlate with biosignals, especially the electrical activity of the brain. A growing number of manufacturers offers wearable biosensors at a relatively low cost. In this contribution, it will be discussed whether the psychoacoustic annoyance of a particular sound (Zwicker’s PA index) can be predicted based on measurements with a semi-professional EEG headset. An EEG study with 11 participants was conducted. 100 machine sounds and nature sounds of 4 s length were presented to each test person. An 8-channel EEG headset was used to record the EEG data synchronous with the acoustic stimulation. A deep learning approach for EEG classification based on a convolutional neural network was implemented to learn the class affiliations PA < mean(PA) and PA ≥ mean(PA) based on spectral entropy features. Despite the relatively poor validation accuracy of 58.8 %, this method proved to be sensitive to changes in the PA, which encourages further research with an optimized study design.

Eggers, Sebastian

• Lärmschutzwände in Europa
  S. Eggers und F. Hänisch
[Abstract]

Lärmschutzwände stellen eine der wesentlichen Maßnahmen des aktiven Lärmschutzes an Schienen- und Straßenverkehrswegen in Deutschland dar. Bei den Lärmschutzwänden prägen dabei seit vielen Jahren (hoch)absorbierende Systeme z.B. in Aluminiumkassetten das Bild. Transparente Systeme werden aufgrund der reflektierenden Eigenschaften und der damit verbundenen Probleme vor allem an beidseitig bebauten Verkehrswegen deutlich seltener eingesetzt. Im Rahmen verschiedener europäischer Forschungsprojekte wurden in den letzten Jahren europaweit starke Unterschiede hinsichtlich Bauweisen und Materialien festgestellt. Die Forschung beschäftigt sich dabei schon länger auch mit komplexeren Formen von Wänden, innovativen Materialien und neuen Konzepten wie Sonic Crystals. In Deutschland hat in den letzten Jahren bereits eine Entwicklung eingesetzt, die zu einer größeren Vielfalt im Lärmschutz führt. Neue Erkenntnisse und einhergehend weitere Entwicklungen sind auch aus mehreren aktuellen Forschungsprojekten zu erwarten, die zum Beispiel transparente, abknickende oder gekrümmte Lärmschirme betrachten. Der Vortrag soll verschiedene Aspekte des Lärmschutzes sowohl im europäischen Rahmen als auch in der Entwicklung national und international beleuchten.

• Verfahren zum Umgang mit verkehrsträgerübergreifenden Lärmkumulationen
  M. Chudalla, F. Strigari, S. Eggers und F. Heidebrunn
[Abstract]

Ziel des Forschungsprojektes war, ein Verfahren für eine verkehrsträgerübergreifende Betrachtung der Lärmbelastung zu entwickeln. Die Auswertung von Lärmkumulationen in Modellgebieten hat dabei gezeigt, dass deren Auftreten von vielen Parametern abhängt und sich daher keine allgemeingültigen Aussagen zu effektiven Lärmschutzmaßnahmen ableiten lassen. Für den grundsätzlichen Umgang mit Lärmkumulationen wurde daher ein Verfahren entwickelt, welches eine transparente und praktikable Handlungsempfehlung zur Einzelfallprüfung liefert. Zwei Methoden werden vorgestellt: Zum einen kann anhand der Darstellung der Pegelverteilung eine Situation hinsichtlich der notwendigen Maßnahmen bzw. der Einhaltung eines Schutzziels untersucht werden. Zum anderen kann aber auch anhand einer Darstellung der Pegeländerungen eine Maßnahmenvariante in ihrer Wirkung eingeschätzt werden. Der entwickelte Methodenvorschlag in Form eines Leitfadens umfasst ein zweistufiges Verfahren: Zunächst werden das Vorliegen einer Lärmkumulation sowie die Voraussetzungen für eine Anwendung des Verfahrens geprüft. Liegen diese vor, wird dann im Anschluss ein Prüfverfahren für zwei relevante Quellen zur Maßnahmenfindung durchlaufen. Mit dem im Forschungsprojekt entwickelten Leitfaden steht ein transparentes und einfaches Werkzeug zur Verfügung, mit dem die Problematik der Gesamtlärmbetrachtung systematisch angegangen werden kann und eine einheitliche, verkehrsträgerübergreifende Betrachtung der Lärmbelastung definiert wird. In einem Folgeprojekt soll die praktische Anwendbarkeit dieses Verfahrens überprüft werden.

Eglau, Karin

• Anwendung eines Dosis-Wirkungs-Modells für Straßenlärm und ischämische Herzerkrankungen in einer österreichischen Population
  P. Wexberg, C. Kirisits, K. Eglau und C. Lechner
[Abstract]

Der Anhang III zur europäischen Umgebungslärmrichtlinie (2002/49/EG) präsentiert ein Verfahren zur Bewertung der gesundheitsschädlichen Wirkung von Umgebungslärm im Hinblick auf ischämische Herzerkrankungen (IHD). Die wesentlichen Eingangsdaten sind die Betroffenenzahlen in den einzelnen Pegelbereichen von Straßenlärm sowie die Gesamtinzidenz von IHD in dem untersuchten Gebiet, die aus Gesundheitsstatistiken für die Region oder das Land abgeleitet werden kann, in der/dem das Gebiet liegt. Die Betroffenenzahlen stammen aus Aktionsplänen der Kartierung 2017. Die Recherche zur Inzidenz umfasste die Diagnosen I20 bis I25 (u.a. Myokardinfarkt, chronische ischämische Herzerkrankung) des ICD-10 aus den Jahren 2015 bis 2019 entsprechend der Statistik der GÖG über Hauptdiagnosen stationärer Krankenhausaufenthalte. Ein eindeutiger Zeitpunkt des erstmaligen Auftretens einer chronisch verlaufenden Erkrankung und somit eine echte Inzidenz ist kaum festzumachen. Die Werte für IHD schwanken von 0,5 bis 0,9 für die einzelnen Bundesländer aber auch zwischen den Jahren von 2015 bis 2019. Beispielsweise ergeben sich Erkrankungsraten von 5 Fällen für Burgenland oder 15 Fällen für den Ballungsraum Innsbruck. In Burgenland sind nur 3% > 55 dB Lden betroffen, in Innsbruck 60%. In die Genese von IHD spielen andere kardiovaskuläre Risikofaktoren zu einem nicht unbeträchtlichen Ausmaß hinein, so dass im Vergleich ein dominanter Einfluss von Lärm nicht eindeutig belegt werden kann.

Egner, Felix Simeon

• Camera based Measurement of the Acoustic Radiation of Plates
  F.S. Egner, S. Van Ophem, W. Desmet und E. Deckers
[Abstract]

In this paper we study the application of high-speed cameras for the measurement of the acoustic radiation of (baffled) plates and plate-like structures, independent of their mechanical boundary conditions. High-speed cameras offer contact-less, transient and spatially dense displacement measurements. We use the measured displacement as boundary condition in an acoustic model (Rayleigh integral/ finite element model) to predict the radiated acoustic field. In case of a weakly coupled structure, the measurement is essentially independent of the acoustic environment. Potential applications consist of sound power measurements and vibro-acoustic virtual sensing. We conduct simulation based parametric studies to assess the influence of noise in the camera measurement onto the evaluated sound pressure. Furthermore, we show results from a comparison of the measured and simulated radiation (sound pressure/ sound power) of a steel plate up to 250 Hz.

Ehret, Jonathan

• Listening to, and remembering conversations between two talkers: Cognitive research using embodied conversational agents in audiovisual virtual environments
  J. Fels, C.A. Ermert, J. Ehret, C. Mohanathasan, A. Bönsch, T.W. Kuhlen und S. Schlittmeier
[Abstract]

In the AUDICTIVE project about listening to, and remembering the content of conversations between two talkers we aim to investigate the combined effects of potentially performance-relevant but scarcely addressed audiovisual cues on memory and comprehension for running speech. Our overarching methodological approach is to develop an audiovisual Virtual Reality testing environment that includes embodied Virtual Agents (VAs). This testing environment will be used in a series of experiments to research the basic aspects of audiovisual cognitive performance in a close(r)-to-real-life setting. We aim to provide insights into the contribution of acoustical and visual cues on the cognitive performance, user experience, and presence as well as quality and vibrancy of VR applications, especially those with a social interaction focus. We will study the effects of variations in the audiovisual ’realism’ of virtual environments on memory and comprehension of multi-talker conversations and investigate how fidelity characteristics in audiovisual virtual environments contribute to the realism and liveliness of social VR scenarios with embodied VAs. Additionally, we will study the suitability of text memory, comprehension measures, and subjective judgments to assess the quality of experience of a VR environment. First steps of the project with respect to the general idea of AUDICTIVE are presented.

Ehrig, Lutz

• Balanced MEMS loudspeaker: Coulomb forces vs. viscosity of air and squeeze film damping
  A. Melnikov, H.A.G. Schenk, M. Stolz, A. Mrosk, L. Ehrig, F. Wall, J.M. Monsalve Guaracao, M. Ahnert, S. Langa und B. Kaiser
[Abstract]

Miniaturized micro-electro-mechanical systems (MEMS) loudspeakers is a current developmental trend for in-ear audio applications. However, when a loudspeaker shrinks to a size of a microelectronic chip, the involved physics starts to differ from the macroscopic world. At one side, an electrostatic MEMS loudspeaker benefits from small electrode gaps leading to high driving forces. At the same time, the fluid dynamics of the air can cause strong damping forces inside the microscopic cavities of a µSpeaker chip. In our presentation, we discuss the influence of the fluid dynamics on the damping of a balanced nanoscopic electrostatic drive (NED) test loudspeaker design. We analyze simulation results and link them to experimental observations done with a high-speed camera. Understanding the various sources of fluid dynamic damping is of high importance for the design of high fidelity MEMS audio transducers.

Eisener, Julian

• Nanobubbles or Nanodroplets
  J. Eisener, K. Kolmakov, P. Pfeiffer und C.-D. Ohl
[Abstract]

Although the existence of nanobubbles and surface attached nanobubbles is still a subject of debate, there are common methods and numerous studies for the generation of surface attached nanobubbles. A common generation method is mixing of ethanol and water to create a gas supersaturation. Oily contaminations from a wide variety of sources can easily be mistaken for the actual desired bubbles. Different tools like an optical tweezer, laser-generated bubbles, lipophilic fluorescent dye and local heating by laser are used to distinguish between drops and bubbles in a micofluidic setup with optical high-speed observations at the resolution limit.

Eisenträger, Sascha

• Analyse akustischer Metamaterialien mit Hilfe der Finiten Zellen Methode
  M. Petö, F. Duvigneau, S. Eisenträger und D. Juhre
[Abstract]

In diesem Beitrag geht es um passive Maßnahmen zur Reduktion der Schallemission, die durch die Anwendung akustischer Metamaterialien erreicht werden soll. Diese bestehen aus akustisch wirksamen Schaumstoffmaterialien, in denen zusätzlich Festkörper mit hoher Steifigkeit eingebracht sind, um als lokale Feder-Masse-Dämpfer-Systeme zu fungieren und so die Wirksamkeit des Dämmmaterials insbesondere im tieffrequenten Bereich zu erhöhen. Um allgemeine Gestaltungsrichtlinien für solche Metamaterialen ableiten zu können, sind geeignete numerische Verfahren erforderlich.

Um die zeitintensive Vernetzung und Simulation schwingender Strukturen inklusive akustischen Metamaterialien effizienter durchführen und automatisieren zu können, soll die Finite-Zellen-Methode (FCM) zum Einsatz kommen. Im Anschluss erfolgt auf Basis der Ergebnisse aus der Schwingungsanalyse die Berechnung der Schallabstrahlung mit Hilfe der Randelementemethode, die an die Oberfläche des Metamaterials gekoppelt wird.

Die FCM ist eine fiktive Gebietsmethode hoher Ordnung und basiert auf einem kartesischen Berechnungsgitter in Kombination mit einer nicht- geometriekonformen Diskretisierung. Aufgrund derer entstehen Elemente, die mehrere Materialgebiete enthalten können. Um die Abbildungsgüte sowie optimale Konvergenzraten zu gewährleisten, werden solche Elemente mit speziellen Algorithmen behandelt. Mittels FCM kann eine umfassende Analyse von verschiedenen Verteilungen und Formen von Materialeinschlüssen effizient simuliert werden, ohne dabei die Diskretisierung immer wieder neu generieren zu müssen. Dies bietet bei dreidimensionalen Problemen mit zahlreichen Einschlüssen erhebliche Vorteile.

Elsen, Katharina

• Berücksichtigung meteorologischer Daten in der Schallausbreitungsrechnung und Abgleich mit Messergebnissen
  M. Liepert, V. Skowronek, M. Crljenkovic, A. Schady, K. Elsen, F. Strigari, W. Bartolomaeus und M. Chudalla
[Abstract]

Die Schallausbreitung zwischen Emissionsort und Immissionsorten wird u.a. von den atmosphärischen Bedingungen (Wetter), der Umgebung (Topografie) und den Eigenschaften des Bodens bestimmt. Die physikalischen Prozesse, die hierbei eine Rolle spielen (z.B. Absorption, Reflexion, Refraktion), sind komplex, frequenzabhängig und treten vielfach in Kombination auf. Der Einfluss der wechselnden atmosphärischen Bedingungen (Windprofil, Temperaturschichtung, Luftfeuchte) bewirkt Schwankungen der Pegeldämpfung im Ausbreitungsweg, die bei Entfernungen größer 500m bis zu 25 dB oder mehr betragen können. In einem Forschungsprojekt für die Bundesanstalt für Straßenwesen werden Einflüsse des Wetters auf die Schallausbreitung und deren Berücksichtigung in verschiedenen Berechnungsverfahren dargestellt und verglichen. Durch Langzeitmessungen an einem Autobahnabschnitt werden die Berechnungsergebnisse den Messungen bei den korrespondierenden meteorologischen Bedingungen gegenübergestellt. Diese Untersuchungen ermöglichen Aussagen über den Mehrwert der Berücksichtigung meteorologischer Informationen in der Ausbreitungsrechnung. Die Ergebnisse und Vorschläge für die praxisgerechte Berücksichtigung der Meteorologie in Rechenmodellen werden vorgestellt.

Encke, Jörg

• ILD and ITD Extraction with a Bio-Inspired Model Based on LSO and MSO
  L. Driendl, J. Encke, N. Von Puttkamer, S. Schiele, T. Lüth und W. Hemmert
[Abstract]

Most sound localization algorithms rely on correlation methods. They are inspired by a neuronal coincidence detection model with delay lines as postulated by Jeffress, which was actually found in barn owls later. However, recent research has shown that in mammals the decoding of interaural time differences (ITDs) in the medial superior olive (MSO) is based on excitation and contralateral inhibition. As shown in the PhD thesis of Encke, this neuronal circuit decodes the phase difference between left and right ear signals along the tonotopic axis provided by the cochlear filters. In this paper we have developed and implemented a physical bio-inspired model of the detection of interaural level differences (ILDs) and ITDs. The system consists of a three- dimensional printed human head with pinnae. We fixed electret microphones in both ear canals from the inside of the head and recorded signals in a room and outdoors. We used a complex gamma tone filterbank to extract both magnitude and phase of the ear signals. We calculated the magnitude difference (ILD in dB) between left and right ear to mimic processing in the left and right lateral superior olive (LSO) and the phase differences (MSO) to extract ITDs and evaluated the system.

• Why does ITD Sensitivity Break Down in Electric Hearing? A Modeling Study
  W. Hemmert, A. Croner, J. Encke und S. Bai
[Abstract]

While cochlear implant users achieve surprisingly high speechrecognition scores in clean acoustic conditions, their ability to localize sounds is severely limited. One reason for this impairment is that their ability to detect interaural time differences (ITDs) is much worse than for normal hearing subjects, which is surprising, as this happens even in laboratory conditions with precise single electrode stimulations. In this talk we feed the neuronal signals derived from a detailed finite element model of the current spread in a human inner ear based on high-resolution (6 micrometer voxel size) micro-computertomography, and a multi-compartment model of auditory nerve fibers into a phenomenological model of the medial superior olive developed by Encke. In the first step, we estimated the temporal jitter of electrically evoked action potentials of nerve fibers along the cochlea. It turned out that the neurons in the medial superior olive in the mammalian auditory pathway evaluate the overlap between ipsilateral excitatory inputs and contralateral inhibitory inputs. With this knowledge we will highlight the consequence of the neuronal processing for the detection of interaural time differences and suggest why it fails in electric hearing.

Engel, Isaac

• Improving Binaural Rendering with Bilateral Ambisonics and MagLS
  I. Engel, D. Goodman und L. Picinali
[Abstract]

Bilateral Ambisonics has been recently proposed as an effective method to produce high-quality binaural renderings from order-limited Ambisonics sound fields. It achieves so by generating two Ambisonics sound fields at the ears’ positions (rather than one at the head centre) and employing time-aligned head-related impulse responses. It has been shown that this ”ear-centric” coordinate system allows to produce accurate binaural signals at lower spatial orders than if using the traditional ”head-centric” approach, albeit at the cost of a non-trivial implementation of head rotations. We propose to further improve Bilateral Ambisonics by combining it with the popular Magnitude Least Squares (MagLS) method in order to reduce spectral errors at high frequencies. This is achieved at the cost of larger high-frequency phase errors, which should though not be problematic from a perceptual point of view due to our poor sensitivity to high-frequency interaural phase differences. According to numerical analyses and a model-based evaluation, the proposed BiMagLS method may well be a direct improvement over standard Bilateral Ambisonics.

Engel, Margret Sibylle

• Verification of emotional taxonomies on soundscape perception responses
  M.S. Engel, M.L. De Ulhôa Carvalho, J. Fels und W.J. Davies
[Abstract]

Over the last ten years, several researchers investigated the emotional aspect of soundscape perception responses. Some essential findings helped to highlight relevant dimensions of the emotional content of soundscape perceptual responses. Initially, Axelsson et al. (2010) verified the emotional dimensions with the Circumplex model of affect developed by Russell in 1980. Based on their knowledge, they develop an emotional model for soundscape studies containing three dimensions: pleasantness, arousal, and eventfulness. Afterwards, Cain et al. (2013) checked other emotional dimensions with the help of works that described the emotional meaning of sounds, such as calmness and vibrancy. Our work aims to verify other emotional theories and taxonomies to classify cognitive dimensions related to emotions generated by auditory responses to soundscape studies. The Emotion Wheels of Plutchick (1980) and Geneva (2013) are used to classify emotions reported during soundwalks in Aachen, Germany and surveys in Goiania, Brazil. A principal component analysis is helping in the extraction of components that are summarizing the emotional content which is describing the sonic environment. By understanding how the subjects feel about these environments, findings can contribute to optimize how places influence and change the user’s emotions which can reflect on improvements of urban sound design.

Enghardt, Lars

• Validierung von Übertragungsmodellen für ortsfeste und rotierende Schallquellen in Strömungskanälen durch drucksensitive Farbe
  M. Behn, M. Hilfer, C. Klein, T. Ahlefeldt, L. Enghardt und U. Tapken
[Abstract]

Die Anwendung von drucksensitiver Farbe (Pressure Sensitive Paint, PSP) ermöglicht generell die Visualisierung von dynamischen Strömungsvorgängen. In dieser Arbeit soll sie zur Sichtbarmachung der von ortsfesten und rotierenden Schallquellen in einem Strömungskanal angeregten Moden eingesetzt werden. Analytische Quell- und Ausbreitungsmodelle kommen häufig bei der Untersuchung der Schallanregung von Turbomaschinen in Strömungskanälen zum Einsatz, als Beispiele seien die physikbasierte Vorhersageverfahren zur Lokalisierung von Schallquellen auf Rotor- und Statorschaufeln oder die aeroakustische Vorauslegung von Fanstufen genannt. Neben der vereinfachenden Annahme eines konstanten axialen Strömungsprofils werden dabei meist eine verlustfreie Schallausbreitung im Kanal und von der Kanalimpedanz unabhängige, ideale Punktschallquellen angenommen. Hier werden die Grenzen des analytischen Übertragungsmodells für ortsfeste und rotierende Quellen im Vergleich mit der Visualisierung durch PSP mittels Messungen an einem speziell entwickelten Versuchsstand untersucht, indem eine mit Lautsprechern besetzte Scheibe mittels einer Antriebswelle in Rotation versetzt werden kann. Der experimentelle Aufbau umfasst ein Mikrofonarray zur Durchführung von Radialmodenanalysen des akustischen Fernfeldes und der Einsatz von PSP ermöglicht die Visualisierung des Nahfeldes auf der Lautsprecherscheibe. Die Validierung der Übertragungsmodelle erfolgt jeweils durch Gegenüberstellung der modellierten und gemessenen Modenamplituden und Druckverteilung im Nahfeld. Im finalen Paper werden eine Auswahl der Ergebnisse vorgestellt und Möglichkeiten zur Verbesserung der analytischen Übertragungsmodelle diskutiert.

• Analytische und experimentelle Modellierung eines über flexible Wände gekoppelten Helmholtz-Resonators
  F. Kohlenberg, J. Genßler, F. Bake, K. Knobloch und L. Enghardt
[Abstract]

Um die Umweltwirkungen von Luftfahrtantrieben zu verringern ist neben einer Verminderung der Emissionen fossiler Brennstoffe auch eine Reduzierung der akustischen Abstrahlung in Form von Fluglärm notwendig. Eine Erhöhung des Nebenstromverhältnisses ist prinzipiell geeignet, beide Aspekte zu verbessern. Bei gleichem Schub verringert sich die Rotordrehzahl und es ergeben sich tiefere tonalen und breitbandige Anregungsfrequenzen. Durch den limitierten Bauraum ist es nicht möglich deren größere Wellenlängen durch konventionelle Linermodelle wie größere Helmholtz-Resonatoren oder längere λ/4-Resonatoren auszugleichen. Ein neues Linerkonzept besteht aus der Kopplung mehrerer Helmholtz-Resonatoren über flexible Kunststofffolien. Hierbei ergeben sich neue Designmöglichkeiten durch die zusätzlichen Resonanzen sowie die materialinhärente Dämpfung der Folien. Weitere Einflussfaktoren sind beispielsweise die Anzahl, die Anordnung und das Verhältnis der Volumina untereinander. Zur Modellierung der akustischen Dämpfungswirkung sind mehrere Ansätze denkbar. Da einzelne Helmholtz-Resonatoren üblicherweise über ein Feder-Masse-System modelliert werden, liegt es nahe das neuartigen Linerdesign über gekoppelte Punktmassen zu beschreiben. Dies setzt jedoch eine akustische Kompaktheit des Resonators voraus und vernachlässigt die modale Struktur der Folienschwingung. Diese Einschränkungen können durch eine Betrachtung über gekoppelte Impedanzen teilweise überwunden werden. In diesem Beitrag werden verschiedene Modellierungen zu diesem Linerkonzept gezeigt und mit Messergebnissen aus einem Modellaufbau am Strömungsakustikprüfstand DUCT-R des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt verglichen.

• Design von Schalldämpfern – der Weg vom CAD-Modell zum Prototypen
  F. Bake, K. Knobloch, A. Schulz, R. Burgmayer, W. Hage, S. Kruck, L. Grizewski und 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 verschiedenen 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 die Impedanz der Lineroberfläche über verschiedene, meist inverse Verfahren berechnet. Da diese Impedanz eine Linereigenschaft in Verbindung mit der Überströmung ist, lassen sich die DLR-Ergebnisse innerhalb des Benchmarks z.B. mit den Ergebnissen der NASA vergleichen. Dieser Vergleich zeigt für die verschiedenen Testobjekte und Strömungsbedingungen eine gute Übereinstimmung.

• Ein modularisierter Versuchsträger für experimentelle Untersuchungen an Helmholtz-Resonatoren mit flexiblen Wänden
  J. Genßler, F. Kohlenberg, F. Bake, K. Knobloch und L. Enghardt
[Abstract]

Die Verwendung von Akustiklinern in Flugtriebwerken ist seit vielen Jahren Stand der Technik. Diese Liner bestehen meist aus Helmholtz- oder λ/4 - Resonatoren und reduzieren beispielsweise den faninduzierten Schall im Einlauf des Triebwerks. Durch immer größer werdende Triebwerke mit höheren Nebenstromverhältnissen und weniger zur Verfügung stehenden Bauraum bei gleichzeitig tieferen tonalen Anteilen in einem breitbandigeren Bereich muss die Wirkungsweise der Akustikliner angepasst werden. Die Verwendung von flexiblen Wänden in einem Helmholtz-Resonator, bei denen die materialinhärente Dämpfung ausgenutzt wird, hat sich als praktikabel gezeigt. Mit einem neuen Modellaufbau wurden nun die Wirkungsweise der flexiblen Wände, die Abhängigkeiten der Volumina und Anordnung der aktiven und passiven Kavitäten, sowie die Abhängigkeiten der Anordnungen und Formen der flexiblen Wände untersucht. Mit dem modularisierten Aufbau ist es möglich, sowohl im Bereich der Helmholtz-Resonanz als auch im Bereich der λ/4-Resonanz Messungen durchzuführen und die Effekte der flexiblen Wände auf beide Resonanzeffekte zu untersuchen. Weiterhin wird der Einfluss der materialinhärenten Dämpfung der flexiblen Wand aus TPU-Material durch eine Vergleichsmessung mit einer Aluminiumfolie mit annähernd gleicher Resonanzfrequenz herausgestellt. Alle Messungen werden im Strömungsakustikkanal DUCT des DLR durchgeführt und dabei die Dissipation der eingestrahlten akustischen Energie durch stromauf und stromab des Modellaufbaus angebrachte Mikrofone bestimmt.

• Schalldruckmessungen mittels tomografischer laser-interferometrischer Vibrometrie
  L. Grizewski, O. Rothkamm, J. Gürtler, F. Bake, J. Czarske und L. Enghardt
[Abstract]

Liner als passive Schallabsorber sind ein wichtiges Element zur Reduktion der Lärmemissionen von Flugzeugtriebwerken. Die Entwicklung und Optimierung der Liner basiert jedoch nach wie vor auf heuristischen Methoden und ist daher Gegenstand intensiver Forschung. Die Charakterisierung von Linern und damit die Beschreibung des akustischen Verhaltens an den perforierten Oberflächen erfolgt durch die komplexe Schallimpedanz. Diese ergibt sich aus dem Schalldruck und der wandnormalen Komponente der Schallschnelle. Die Bestimmung der Impedanz erfolgt meist indirekt durch die Schalldruckmessungen an schallharten Wänden des Strömungskanals. Damit wird eine globale Impedanz der gesamten Lineroberfläche eduziert. Die lokalen physikalischen Phänomene an den Perforationen konnten bisher nur unzureichend messtechnisch erfasst werden. Doch für die weiterführende Analyse der Effizienz eines Liners ist die lokale Messung des Schalldrucks und der Schallschnelle an der perforierten Wand mit hoher Ortsauflösung notwendig. Dafür eignen sich insbesondere die nichtinvasiven optischen Verfahren, wie das von der Technischen Universität Dresden entwickelte tomographische kamerabasierte laser-interferometrische Vibrometrie. Im Rahmen eines gemeinsamen Projektes mit der Technischen Universität Berlin soll die experimentelle Bestimmung der lokalen Druck- und Schnelleverteilung und damit der lokalen Impedanz über der Lineroberfläche erfolgen. Im ersten Schritt werden nun hier die Ergebnisse der gemessenen Druckverteilung über der Lineroberfläche mit der örtlichen Auflösung im Mikrometer-Bereich vorgestellt.

Enghofer, Felix

• An 'Unreal' Framework for Creating and Controlling Audio-Visual Scenes for the rtSOFE
  F. Enghofer, L. Hladek und B. Seeber
[Abstract]

Highly realistic audio-visual environments have their application in various areas, including architecture, gaming, art, perceptual research, and beyond. The reproduction of complex scenes requires advanced and complex tools, for instance game engines, but these often lack advanced acoustical simulations. The real-time Simulated Open Field Environment (rtSOFE) is an interactive room simulator for rooms of arbitrary shapes and has been designed to meet criteria of precision, interactivity, and real-time performance. These are important for virtual reality. However, the rtSOFE has not been integrated fully with other virtual reality tools. Here we present a new framework that integrates an established tool for virtual reality (a popular game engine) with the rtSOFE to ease the production of complex environments combined with highly precise audio for hearing research. We created a game engine plugin to automatize the management of the distributed rtSOFE system. The plugin exploits existing game engine features, like the support for visual CAVE systems or the support for high-level programming languages. The performance of the framework is demonstrated with a simulation of a highly realistic classroom in terms of it’s visual and acoustic component and interaction with a movable source.

Enzler, Falco

• Exploring MEMR and natural sounds with a connection with hyperacusis
  C. Casolani, B. Epp, A. Norena, J. Wang, P. Hinze und F. Enzler
[Abstract]

The Middle Ear Muscle Reflex (MEMR) is the mechanism through which the stapedius muscle stiffens the tympanic membrane protecting the inner ear from sound trauma. In clinical practice, the sounds used to test the MEMR are artificial (pure tones, wide-band noise). However, natural sounds also elicit a MEMR. Hyperacusis refer to an abnormal sensitivity to sounds, often diagnosed in connection with a hearing impairment. In this study, we tested the efficacy of natural sounds with varying spectral and emotional content (e.g. pleasantness, fear). It is hypothesized that some natural sounds elicit a MEMR response at lower levels than artificial sounds. It is also hypothesized that the loudness/annoyance perceived for natural sounds could be lower than for artificial sounds for equally strong MEMR. The individual MEMR thresholds were compared with the results of two questionnaires, hyperacusis (HQ) and noise sensitivity. The results showed that some sounds are more efficient than others at the same stimulus intensity. Moreover, natural sounds were mainly rated as less loud/annoying than the artificial ones. However, the variability across subjects revealed the need for a more subject-specific analysis considering the presence or not of an hyperacusis trend.

Epp, Bastian

• Exploring MEMR and natural sounds with a connection with hyperacusis
  C. Casolani, B. Epp, A. Norena, J. Wang, P. Hinze und F. Enzler
[Abstract]

The Middle Ear Muscle Reflex (MEMR) is the mechanism through which the stapedius muscle stiffens the tympanic membrane protecting the inner ear from sound trauma. In clinical practice, the sounds used to test the MEMR are artificial (pure tones, wide-band noise). However, natural sounds also elicit a MEMR. Hyperacusis refer to an abnormal sensitivity to sounds, often diagnosed in connection with a hearing impairment. In this study, we tested the efficacy of natural sounds with varying spectral and emotional content (e.g. pleasantness, fear). It is hypothesized that some natural sounds elicit a MEMR response at lower levels than artificial sounds. It is also hypothesized that the loudness/annoyance perceived for natural sounds could be lower than for artificial sounds for equally strong MEMR. The individual MEMR thresholds were compared with the results of two questionnaires, hyperacusis (HQ) and noise sensitivity. The results showed that some sounds are more efficient than others at the same stimulus intensity. Moreover, natural sounds were mainly rated as less loud/annoying than the artificial ones. However, the variability across subjects revealed the need for a more subject-specific analysis considering the presence or not of an hyperacusis trend.

• Detection and Discrimination of Masked Tones in Masking Release Conditions
  H. Kim, V. Ratkute und B. Epp
[Abstract]

Comodulated masking noise and binaural cues can enhance one’s detection performance. Masking release describes such perceptual phenomena, and it can be quantified with a decreased detection threshold. However, few have investigated sound perception at supra-threshold levels in masking release conditions. Here, we used intensity just-noticeable difference (JND) to quantify intensity discrimination performance at supra-threshold levels in masking release conditions. We employed eight masking release conditions that reflect the preceding masker’s effect on comodulation masking release (CMR) and masking release induced by binaural cues (binaural masking level difference, BMLD). The detection thresholds showed that the preceding masker either enhance or diminish CMR while it did not affect BMLD. From the intensity JND experiment results, we found that the discrimination performance was not affected by masking release conditions. The intensity JND was equal at the same level of the tone regardless of masker types, suggesting the intensity encoding of the tone exists additional to the encoding of enhanced detection performance and depends on the tone level rather than the overall level of tone in noise.

Ermert, Cosima A.

• Examining the influence of controlled HRTF-variation on various distance metrics
  C.A. Ermert, S. Doma und J. Fels
[Abstract]

Binaural hearing is a complex process that is significantly influenced by physical attributes of the listener. These dependencies on the shape of the torso, head, and pinna can be summarized in digital filters, so-called head-related transfer functions (HRTFs).

Highly individual HRTFs are crucial for a realistic listening experience. However, in many applications like listening experiments or virtual acoustics, non-individual HRTFs are used due to the great effort the measurement of an individual filter entails. Depending on the degree of dissimilarity between this generic and the individual filter, the plausability of the acoustic scene can be negatively impacted.

To predict errors or to justify HRTF deviations, meaningful similarity or distance criteria are required. Due to their dependency on direction and frequency, comparing two HRTFs is not an intuitive task. Although numerous distance criterions have been developed, there have been few comparative studies on their attributes.

In this presentation, the behaviour and characteristics of well-established distance metrics are examined regarding their range of values, as well as spatial and frequency distribution. An investigation of very subtle differences is enabled by controlled HRTF variation. Two methods used in that matter are the principal component analysis (PCA), as well as frequency scaling.

• Listening to, and remembering conversations between two talkers: Cognitive research using embodied conversational agents in audiovisual virtual environments
  J. Fels, C.A. Ermert, J. Ehret, C. Mohanathasan, A. Bönsch, T.W. Kuhlen und S. Schlittmeier
[Abstract]

In the AUDICTIVE project about listening to, and remembering the content of conversations between two talkers we aim to investigate the combined effects of potentially performance-relevant but scarcely addressed audiovisual cues on memory and comprehension for running speech. Our overarching methodological approach is to develop an audiovisual Virtual Reality testing environment that includes embodied Virtual Agents (VAs). This testing environment will be used in a series of experiments to research the basic aspects of audiovisual cognitive performance in a close(r)-to-real-life setting. We aim to provide insights into the contribution of acoustical and visual cues on the cognitive performance, user experience, and presence as well as quality and vibrancy of VR applications, especially those with a social interaction focus. We will study the effects of variations in the audiovisual ’realism’ of virtual environments on memory and comprehension of multi-talker conversations and investigate how fidelity characteristics in audiovisual virtual environments contribute to the realism and liveliness of social VR scenarios with embodied VAs. Additionally, we will study the suitability of text memory, comprehension measures, and subjective judgments to assess the quality of experience of a VR environment. First steps of the project with respect to the general idea of AUDICTIVE are presented.

Ernst, Florian

• Headset mit aktiver Schallreduktion für Hubschrauberpiloten
  F. Ernst, S. Boehme und D. Sachau
[Abstract]

Hubschrauberpiloten sind im Cockpit einer hohen Lärmbelastung ausgesetzt, die sich aus quasistationären tonalen Anteilen indiziert durch Triebwerk und Rotor sowie breitbandigen Anteilen anderer Systeme zusammensetzt. In der Regel werden die Grenzwerte des Arbeitsschutzes dabei deutlich überschritten. Um die Lärmbelastung zu reduzieren, wird im Flugbetrieb passiver Lärmschutz in Form von Headsets oder Helmen mit Sprechgarnitur eingesetzt. Oft wird sogar ein zusätzlicher Gehörschutz im Gehörgang getragen. Aufgrund der lärmbelasteten Umgebung werden andere akustische Signale von Funk und Intercom stark verstärkt, um die Sprachverständlichkeit zu erhöhen.

Um die Lärmbelastung zu reduzieren und den Komfort zu verbessern, wird ein aktives Gegenschall (engl. Active Noise Control) - System für ein Piloten-Headset entworfen und untersucht. Das System besteht aus zwei Referenzmikrofonen außerhalb des Kopfhörers, Lautsprechern als Aktoren und Fehlermikrofonen in den Kopfhörermuscheln des Headsets. Zur Geräuschminimierung wird ein hybrider adaptiver Algorithmus mit Steuerung (engl. Feed-Forward Control) und Regelung (engl. Feed-Back-Control) verwendet. Die adaptive Steuerung verwendet ein synthetisiertes Referenzsignal für die dominanten tonalen Komponenten, während die Regelung zur Minimierung der breitbandigen Lärmanteile verwendet wird.

Es werden der Algorithmus, die Synthese des Referenzsignals und die experimentellen Ergebnisse mit einem Labordemonstrator vorgestellt. Das Primärfeld entspricht dabei in spektraler Verteilung und Amplitude dem erwarteten Schallfeld in einem Hubschrauber.

Ewert, Roland

• On the Application of Line Distributed Singularities for Fast Non - Empirical Prediction of Tonal Rotor Noise
  A. Franco, M. Mößner, R. Ewert und J.W. Delfs
[Abstract]

Noise abatement requirements for future unconventional propulsion concepts pose the challenge for aircraft manufacturers of reliably predicting noise emissions. In a previous work, a fast and physical-principles based rotor noise model was introduced, based on rotating source singularities, in combination with suitable adapted perturbation equations to represent current and possibly newly arising noise sources mechanisms. The model was applied in a Computational Aeroacoustics (CAA) framework in the time domain, and implemented in the unstructured quadrature-free experimental Discontinuous Galerkin (DG) CAA solver DISCO++ of DLR. In this contribution, the benefit of modelling rotor blades by means of distributed line source singularities is investigated. An analysis of the effect on the sound field due to the possibility of defining singularities location on straight or curved lines will be considered. The results obtained will be compared to analytically-based models, for validation purposes. The conclusions of this work will be used for future applications of installed propulsion concepts.

• Aeroakustische Quelle aus anisotroper Turbulenz mittels synthetisch angeregter Turbulenztransportgleichung
  N. Reiche, R. Ewert und J.W. Delfs
[Abstract]

Eine akkurate, numerische Schallvorhersage von breitbandigem Umströmungsgeräusch technischer Bauteile hängt unter anderem stark von der bereitgestellten aeroakustischen Quelle ab, sprich der Qualität der aufgelösten Turbulenz bzw. deren Zweipunktkorrelation. Die ”Fast Random Particle Mesh” (FRPM) Methode als Teil hybrider CAA-Verfahren ist eine effiziete Methode zur lokalen Modellierung synthetischer, instationärer, dreidimensionaler Turbulenz. Bei Strömungen mittlerer bis hoher Reynoldszahlen bietet die Methode den Vorteil, allein die akustisch relevanten Turbulenzskalen aufzulösen, wohingegen teilskalenauflösende Verfahren jene üblicherweise weit feiner auflösen müssen.

Die vom FRPM-Verfahren zeitaufgelöste, synthetische Turbulenz erfüllt gemittelt die Statistik einer zugrunde liegenden Reynolds gemittelten Navier-Stokes Simulation (RANS) und ist in ihrer ursprünglichen Variante isotrop. Allerdings können zusätzlich anisotrope Einpunktstatistiken, die sich aus den Reynolsspannungen ergeben, realisiert werden. Wohingegen anisotrope Zweipunktstatistiken, sprich Längenskalenanisotropie, wie sie in stark beschleunigten Strömungen auftreten, nicht realisiert werden können, da die Bereitstellung der 18 theoretisch benötigten Längenskalen sowie deren Umsetzung zu aufwendig ist.

Aus diesem Grund wird das FRPM-Turbulenzmodell um eine Turbulenztransportgleichung erweitert, welche den Einfluss konvektiver Beschleunigungen auf die Turbulenz berücksichtigt, sodass sich Längenskalenanisotropie ausbilden kann. Auch das ”Vortexstretching und -tilting” der Turbulenz wird nachgebildet. Die Anregung der Turbulenztransportgleichung erfolgt konventionell über das FRPM-Verfahren.

• Einsatz erweiterter Modellierung von Längenskalenanisotropie zur Vorhersage des Kopfspaltgeräusches von Axialventilatoren
  L. Liberson, N. Reiche, R. Ewert und J.W. Delfs
[Abstract]

Eine auf effiziente Bestimmung von strömungsbedingter Schallentstehung und Ausbreitung an Axialventilatoren abzielende Methode wird mittels Akustischer Störungsgleichungen (APE) und stochastisch generierter Wirbelschallquellen innerhalb einer hybriden aeroakustischen Simulationsmethode realisiert. Dabei kommt der Discontinuous Galerkin Verfahren basierte Propagationscode DISCO++ in Kopplung mit der Fast Random Particle Mesh Methode (FRPM) zum Einsatz. Letztere dient der Generierung instationärer, stochastischer Wirbelschallquellen. Durch die typische Einbausituation von Axialventilatoren entsteht geometriebedingt ein Kopfspalt zwischen Schaufeln und Mantelring, welcher wiederrum eine von lokalen Strömungsbedingungen abhängige, markante Schallquelle darstellt. In der Kopfspaltströmung herrschende konvektive Beschleunigung, charakterisiert durch große Werte des verjüngten Scherratentensors, bewirkt die Verformung und Verzerrung von turbulenten Wirbelstrukturen. Diese, gemäß der ”Rapid Distortion Theory” als ”vortex stretching and tilting” bekannten Effekte, werden maßgeblich durch Schergradiententerme in der Störgeschwindigkeitsgleichung abgebildet. Die daraus resultierende Anisotropie in den Ein- und Zweipunktstatistiken der Wirbelstörungen wiederrum kann die turbulenzbedingte Schallentstehung entscheidend beeinflussen und muss in der Modellierung des Kopfspaltgeräusches abgebildet werden. Der Einfluss einer diesbezüglichen Erweiterung der innerhalb von FRPM verwendeten Störgeschwindigkeits-Transportgleichung wird anhand von Simulationen des ummantelt eingebauten, fünfblättrigen Axialventilators ”USI-7” diskutiert, wobei zwei unterschiedliche Kopfspaltweiten untersucht werden. Ein Vergleich des erweiterten Modells, der vorherigen Anisotropie-Modellierungsstufe sowie der quell-isotropen Wirbelschallquellen Modellierung wird aufgeführt. Abschließend erfolgt eine Gegenüberstellung mit experimentell ermittelten Daten.

• Large Eddy Simulation of Sound Sources on a Cambered Airfoil
  V. Bharadwaj Ananthan, J. Dierke, R. Ewert und J. Kreuzinger
[Abstract]

With an increased emphasis on reducing the flow-induced wind turbine and airframe noise, the current work focuses on quantifying the turbulent sound sources on a cambered wind-turbine profile namely, DU96-180. Aeroacoustics simulation will be carried out following a hydrodynamic-acoustic splitting method that was also recently extended to include the acoustic feedback onto the flow. Flow is resolved by a Large Eddy Simulation (LES) following a finite-volume, immersed-boundary method on a hierarchical Cartesian mesh using MGLET. Run-time coupled with the LES, Acoustic Perturbation Equations (APEs) will be solved on the same mesh with a coarser time-stepping i.e. a multiple of the time-step used to resolve the flow. The flow parameters specified in the workshop of ‘Benchmark Problems for Airframe Noise Computations (BANC-II)’ will be used for the current study with a free-stream velocity of 60m/s, angle-of-attack of 4^∘ and a chord based Reynolds number of 1.2 Million. A wall model will be employed to alleviate the computational requirement of LES at such high Reynolds numbers. The near-field and far-field dataset generated via industry-ready LES+APE simulations will not only be an addition to the benchmarking exercise of BANC, but also serves as a baseline for future noise reduction studies, e.g., retro-fitted serrations.

• Untersuchung der Schallabstrahlung von der Hinterkante eines Windkraftanlagen Profils mit VLES und Wandmodellierung
  D. Heitmann und R. Ewert
[Abstract]

In früheren Arbeiten wurde ein aktives Backscatter Modell zur Verwendung in VLES entwickelt mit dem Ziel, eine Reduzierung der nötigen Gitterauflösung zu ermöglichen. Bei dem verwendeten Ansatz mittels nichtlinearer Störungsgleichungen (NLDE) wird das Reynolds-gemittelte Strömungsfeld aus einer vorhergehenden RANS CFD-Simulation als Basisströmung der Störungssimulation verwendet. Die CFD-Lösung wird dazu auf das VLES Gitter interpoliert. Starke Strömungsgradienten speziell in Wandnähe können auf dem VLES Gitter nicht akkurat wiedergegeben werden, was beispielsweise der Bildung turbulenter Strukturen entgegenwirkt. Dieser Effekt kann mit speziellen Wandmodellen korrigiert werden. Solche Modelle finden sich in der Literatur jedoch nicht für NLDE Ansätze.

In dieser Arbeit wird ein Wandmodell zur Verwendung mit NLDE Gleichungen vorgestellt. Das Verfahren wird anhand der Hinterkanten-Schallabstrahlung bei einem DU96-W-180 Windkraftanlagenprofil getestet. Hierbei erfolgt die Schallgenerierung durch die turbulenten Strukturen, die die Hinterkante überströmen. Der Simulationsfall repräsentiert einen Testfall der Kategorie 5 des BANC Workshops für strömungsakustische Simulationsprobleme, für den umfangreiche experimentelle und numerische Vergleichsdaten zur Verfügung stehen. Diese werden zur Analyse der Simulationsdaten herangezogen.

Ewert, Stephan D.

• Comparison of loudness perception mismatch with visual presentation of two anechoic rooms
  M. Lamba, S. Kersten, S.D. Ewert, M. Vorländer und B. Kollmeier
[Abstract]

A loudness mismatch between loudspeaker and headphone presentation may occur even if the same acoustical stimulus at the eardrums is presented. A preceding investigation reported an unexplainable discrepancy in mismatch across anechoic room conditions in Oldenburg and Aachen. This study tested differences in room acoustics and in other non-acoustic influences as the potential causes for the observed discrepancy.

A headphone-only condition was employed where the visual presentation was varied using a head mounted display. To systematically separate potential acoustic difference between the rooms from the influence of the visually perceived room information, the headphone-equalized stimuli recorded with a head and torso simulator in the two anechoic rooms or diotic signals were presented acoustically while the visual presentation included both rooms or darkness. The level difference found in the comparisons including a diotic playback tests the dependence of the mismatch on the visually perceived rooms. Conversely, differences found in acoustical room comparisons for the same visual input allow to pinpoint the influence of the acoustic room perception. The consequences of the findings for presentation techniques in virtual acoustics (e.g., a ”virtual loudspeaker”) using headphone presentations will be discussed.

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

 

Fakhfouri, Armaghan

• Characterization of Surface Acoustic Waves Diffraction Driven Mechanisms in Microfluidic Systems
  A. Fakhfouri, C. Devendran, D. Collins, A. Winkler, H. Schmidt und A. Neild
[Abstract]

The use of surface acoustic wave (SAW) underpins promising possibilities for a versatile, yet non-contact manipulation of particles and cells in a microfluidic system. Despite their increasing significance, the physical phenomena underlying SAW-driven systems are yet to be fully elucidated. The combination of experimental characterization and numerical simulation can provide a better understanding of the fundamental mechanisms arisen upon incidence of a propagating SAW within a microchannel-enclosed fluid. Considering the influence of acoustic diffraction, we identify five general distinct mechanisms within an individual system. These cause spatially periodic patterning of particles (i) orthogonal and (ii) parallel to the SAW-propagation direction, fluid swirling in two orthogonal planes (iii) within the extent of the SAW beam, here termed lobe streaming, and (iv) at the peripheral region of the SAW beam, here termed peripheral streaming, and finally, (v) unidirectional translation of particles along the SAW-propagation direction, the most reported effect in such systems (1). The dominance of these mechanisms, however, depends on the particles’ size and their spatial location in the channel.

REFERENCE: [1] Fakhfouri, A, et al. (2018) Lab Chip 18 (15), 2214 - 2224.

Falk, Sebastian

• Analysis of aeroacoustic sources in a hybrid simulation of human phonation using perturbed convective wave equation
  A. Wurzinger, S. Schoder, P. Maurerlehner, S. Falk, S. Kniesburges, M. Döllinger und M. Kaltenbacher
[Abstract]

The sources of human voice production are investigated based on a validated voice model. This analysis is performed using a hybrid aeroacoustic workflow: 3D incompressible, turbulent flow simulation using STARCCM+, source term computation and interpolation, and 3D acoustic wave propagation simulation based on the perturbed convective wave equation using openCFS. During the detailed effect analysis, the far-field sound spectra are compared quantitatively, and the flow-induced sound sources are visualized within the larynx. The source visualization shows that if the vocal folds (VFs) are not fully closing (as it is the case for several types of voice disorders), the VFs motion provides reduced source energy to the flow-induced sound and the source energy during one cycle is not cut-off entirely. Therefore, turbulent and vortical structures are permanently present increasing the broadband component of the voice signal. Furthermore, comparison of the source field in time- and frequency-domain shows that although the convective part of the source dominates a source visualization locally near the vocal folds, it is negligible in its contribution to the radiated sound. Neglecting the convective part of the source term reduces the validation error by only 0.6 % in the far field in comparison to the full formulation.

Fallah, Ali

• Perceptual compensation of Eigenmike recordings to reproduce a spatial sound-field in a reverberant room
  A. Fallah und S. Van De Par
[Abstract]

Ambisonics is a well-known approach for recording and rendering of a sound-field and in theory it creates an ideal reproduction of an original sound in a free-field playback. However, the acoustics of playback room may cause a noticeable reduction of sound quality. By preserving certain perceptual aspects of the recorded sound-field, the effect of the playback room on the sound quality can be compensated. In this study, energies of direct and reverb sounds and also interaural coherence (IC) of the original recorded sound are preserved by a perceptually-based optimization. The room-impulse- response (RIR) in the presence of a sound source is recorded by an Eigenmike microphone array. After obtaining Eigenbeams and beamformed-RIR, direct and reverb parts of RIR are separated. Based on the recorded direct and reverb RIRs and knowing the BRIRs of the reproduction and playback room, an analysis and synthesis framework based on filtering of the auditory transfer function (ATF) is implemented to compensate the direct and reverb sounds separately and optimizing the spatial diffuseness. Quality assessments show that by using this compensation approach, the timbre and spatial properties of the original recorded sound are improved considerably compared to using no perceptual compensation.

Fastl, Hugo

• So gut wie das Original? Mehrkanal-Lautsprechersetups als musikalische Schallquelle für raumakustische Untersuchungen
  W. Lachenmayr, C. Fuchs und H. Fastl
[Abstract]

Im Rahmen einer Masterarbeit wurde eine musikalische Schallquelle entwickelt, die bei raumakustischen Untersuchungen in Konzerträumen für die erste Gewinnung von Höreindrücken nützlich ist. Untersucht wurde die Realisierung eines Holzbläser-Quartetts sowie dessen Einzelinstrumenten mittels Lautsprecher. Auralisiert wurden reflexionsarm aufgenommene Mehrkanal-Mikrofonsignale der jeweiligen Quelle, die auf die verschiedenen Lautsprecheranordnungen gegeben und klangoptimiert wurden.

In der Folge wurde im Konzertsaal ein Blind-Hörversuch durchgeführt. Eine Oboistin, ein Lautsprecher-Array und ein Mehrkanal-Dodekaeder spielten hinter einem Vorhang das gleiche Stück. Es wurden alle drei Schallquellen hinsichtlich der klanglichen ”Natürlichkeit” als vergleichbar bewertet bzw. kaum Unterschiede gefunden.

Maßgeblich erscheint neben dem korrekten Wiedergabeschalldruckpegel eine spektrale und räumliche Ähnlichkeit zur Referenz, welche im vorliegenden überwiegend gehörsmäßig ermittelt wurde.

Fedtke, Thomas

• Ein Modell zur Zeitintegration akustischer Reize im Infraschallbereich
  B. Friedrich, H. Joost, T. Fedtke und J. Verhey
[Abstract]

Ein Merkmal der zeitlichen Integration akustischer Reize, sowohl im Hörschall- als auch im Infraschallbereich, ist die Verringerung der Detektionsschwelle mit zunehmender Dauer. Dabei spielt die Form der Einhüllenden eine wesentliche Rolle. Für den Hörschallbereich gibt es zahlreiche Modelle, die die Zeitintegration hinreichend gut beschreiben. Bei den meisten Modellen wird angenommen, dass die Integration neuronaler Aktivität direkt proportional zur Reizamplitude oder zur Reizintensität wäre. Beim HMN-Modell von Heil, Matysiak und Neubauer (2017, Hearing Research 353, S. 135-161) wird die Amplitude der Einhüllenden mit einem Exponenten von 3 potenziert. Für Hörschallreize mit unterschiedlichen Einhüllenden konnte nachgewiesen werden, dass das HMN-Modell Detektionsschwellen besser beschreibt als die Amplituden- oder Intensitäts-basierten Modelle. In diesem Beitrag wird untersucht, inwieweit das HMN-Modell auch zur Beschreibung der Zeitintegration von Infraschallreizen geeignet ist. Hierbei sind Anpassungen für hohe Pegel notwendig. Es wird darüber hinaus der Frage nachgegangen, ob das Modell sich auch zur Vorhersage von Detektionsschwellen von Infraschall-Tonkomplexen anwenden lässt, die nicht nur von der Reizdauer, sondern auch von der Anzahl der vorhandenen Frequenzkomponenten abhängig sind.

• Schutz des Gehörs bei Infraschall-Hörversuchen
  H. Joost, M. Bug, B. Friedrich, J. Verhey und T. Fedtke
[Abstract]

Infraschall wird zunehmend als gesellschaftliches Problem wahrgenommen und erhält dadurch einen neuen Stellenwert in der Lärmbekämpfung. Jedoch gibt es derzeit weder etablierte, praxistaugliche Verfahren zu seiner Messung und Beurteilung noch hinreichende Untersuchungen über die Mechanismen seiner Wahrnehmung. Was die auditive Wahrnehmung betrifft, werden nichtlineare Prozesse des Gehörs diskutiert, über die Infraschall ”hörbar” wird. Für die Untersuchung solcher Prozesse wird von uns ein Wiedergabesystem eingesetzt, das selbst bei den zum Erreichen der Hörschwelle im Infraschall-Bereich erforderlichen hohen Schalldruckpegeln sehr verzerrungsarm ist. Diese Pegel würden im Hörschallbereich jedoch weit über der Sicherheitsgrenze liegen. Aus ethischen Gründen wird daher zum Schutz des Gehörs von Versuchspersonen vor eventuell auftretenden zu hohen Pegeln im Hörfrequenzbereich ein Tiefpassfilter eingesetzt, das die Übertragung von Hörfrequenzen ausreichend dämpft. Es fügt jedoch aufgrund eigener Nichtlinearitäten weitere, unerwünschte Frequenzkomponenten hinzu, die dann zur Wahrnehmung des Infraschall-Signals beitragen könnten. Um dieses Problem zu lösen, wurde ein Schnellabschalter entwickelt, der bei Überschreitung von frequenzabhängigen, voreingestellten Pegelwerten das Signal abschaltet und damit Versuchspersonen vor zu starken akustischen Signalen schützt. Er ersetzt das Tiefpassfilter, ohne einem Signal weitere Komponenten hinzuzufügen. Wir stellen die Verzerrungsreduktion vor, die durch Ersetzen des Tiefpassfilters durch den Schnellabschalter erreicht wird.

Feldmann, Nadine

• Application and modelling of ultrasonic transducers using 1-3 piezoelectric composites with structured electrodes
  D. Dreiling, D.T. Itner, N. Feldmann, C. Scheidemann, H. Gravenkamp und B. Henning
[Abstract]

Waveguide-based methods can be used for the non-destructive determination of acoustic material parameters. One of these methods is based on transmission measurements of cylindrical polymeric specimens. Here, the experimental setup consists of two transducers, which excite and receive the waveguide modes at the faces of the cylinder. The measurement, as well as a forward model, are used to determine material parameters of the polymeric specimen in an inverse approach.

1-3 piezoelectric composites are used as an active element because they can be approximated by a thickness vibration only. This allows an easy identification of Mason model parameters to characterise the transducers’ vibration behaviour.

However, sensitivity analysis shows a high uncertainty in the determination of the mechanical shear parameters due to the uniform excitation. To increase the sensitivity to these shear motions, arbitrary excitations were investigated by means of numerical simulation.

In order to be able to realise the determined optimal excitation, new transducer prototypes were designed. By subdividing the electrodes of the active element, for example, ring-shaped excitation is feasible. Furthermore, it can be shown that modelling these transducers with a one-dimensional Mason model is sufficient.

Fels, Janina

• Examining the influence of controlled HRTF-variation on various distance metrics
  C.A. Ermert, S. Doma und J. Fels
[Abstract]

Binaural hearing is a complex process that is significantly influenced by physical attributes of the listener. These dependencies on the shape of the torso, head, and pinna can be summarized in digital filters, so-called head-related transfer functions (HRTFs).

Highly individual HRTFs are crucial for a realistic listening experience. However, in many applications like listening experiments or virtual acoustics, non-individual HRTFs are used due to the great effort the measurement of an individual filter entails. Depending on the degree of dissimilarity between this generic and the individual filter, the plausability of the acoustic scene can be negatively impacted.

To predict errors or to justify HRTF deviations, meaningful similarity or distance criteria are required. Due to their dependency on direction and frequency, comparing two HRTFs is not an intuitive task. Although numerous distance criterions have been developed, there have been few comparative studies on their attributes.

In this presentation, the behaviour and characteristics of well-established distance metrics are examined regarding their range of values, as well as spatial and frequency distribution. An investigation of very subtle differences is enabled by controlled HRTF variation. Two methods used in that matter are the principal component analysis (PCA), as well as frequency scaling.

• Analysis of spatial cue distortion in HRTFs using a simplified head model
  S. Doma und J. Fels
[Abstract]

Variability in microphone insertion and subject positioning while performing a head-related transfer function (HRTF) measurement may lead to distortions in the acquired impulse responses. Changes to monaural features (resonances and anti-resonances), as well as binaural cues (interaural time and level differences), may ensue, affecting the auditory localization of virtual sound sources and overall authenticity of binaural synthesis. A spherical measurement object with interchangeable cylindrical resonator extensions is applied to examine the impact of different error types, making use of the relatively simple directivity of the object, compared to the high degree in spatial detail present in artificial head HRTF sets. Attempts are made to draw relations between changes to the object and their impact on the measured spectra, as well as the spatial progress of localization cues, in order to quantify errors in a meaningful way.

• Evaluation of a Child-Appropriate Localization Paradigm
  H. Braren und J. Fels
[Abstract]

Virtual acoustic environments presented over headphones are nowadays commonly used in acoustic experiments, including for children. These often utilize non-individual head-related transfer functions (HRTFs), for instance from artificial heads, that are known from experiments with adults to affect, among other factors, the localization accuracy. While objective, including model-based evaluation metrics of child and adult HRTFs show comparable dissimilarities with artificial-head HRTFs, subjective evaluations to validate these findings have yet to be done with children. To be able to evaluate how the effects on non-individual HRTFs manifest in children, an age appropriate 3D-pointing paradigm was designed and implemented. The experimental design allows evaluation of lateralization as well as elevation accuracy using in-situ measured individual HRTFs from a 68-channel spherical cap loudspeaker array in anechoic conditions. To validate the paradigm, an experiment using adult participants was performed. These results along the paradigm details are presented.

• The Ventriloquist Illusion in Audiovisual Virtual Reality
  L. Vollmer und J. Fels
[Abstract]

The ventriloquism effect is a well-studied example demonstrating how vision can affect sound perception. Although this effect can be demonstrated by simple means in laboratory environments real world implementations of more complex scenarios may suffer from trial-to-trial variability and a lack of reproducibility. Using virtual reality technology these issues can be circumvented by decoupling auditory from visual stimulation allowing to introduce inconsistencies between both sensory modalities. However, the limitations of head mounted displays and spatial sound reproduction may affect audiovisual perception resulting in, for example, an overestimation of ventriloquism due to the spatial blur of spatial sound reproduction. Therefore, an experiment is carried out utilizing various (loudspeaker-based) spatial sound reproduction methods and a head-mounted display. Participants are presented with synchronous audiovisual stimuli exhibiting a range of azimuth offsets in the horizontal plane while fixating a visual marker. The location of the acoustic stimulus is reported without the constraint of fixation.

• Relationship between the psychoacoustic parameter sharpness and the physiological parameter skin conductance for the assessment of extra-aural noise effects
  C. Laufs, A. Herweg, K. Loh und J. Fels
[Abstract]

Lärm ist heutzutage ein großer Faktor, der die Gesundheit vieler Menschen beeinträchtigt. Dabei entstehen neben den direkten Schäden am Gehör, den auralen Lärmeffekten, auch weitere, nicht direkt gehörbezogene gesundheitliche Schäden z.B. durch psychischen Stress. Diese werden als extra-aurale Lärmeffekte beschrieben, mit denen auch eine mögliche schlechtere kognitive Leistung einhergeht. In früheren Untersuchungen konnte die Schärfe eines Geräuschs bereits mit einer höheren Lästigkeit des Geräuschs in Zusammenhang gebracht werden. Um extra-aurale Effekte von Geräuschen besser und schneller beurteilen zu können, wurde in dieser Studie der psychoakustische Parameter der Schärfe mit einer physiologischen Stressreaktion und kognitiven Leistungen in Zusammenhang gebracht. Die Stressreaktion wurde durch die Messung der Hautleitfähigkeit als physiologischer Parameter erfasst, die kognitive Leistung mit Hilfe des Konzentrations-Leistungs-Tests (KLT). Da Stressreaktionen auch unbewusst ablaufen können, kann eine physiologische Stressmessung auch solche Reaktionen anzeigen, die mit Hilfe einer rein perzeptiven Stressbewertung durch die Proband*innen nicht erfasst werden. Im Rahmen der vorgestellten Studie wurde ein Hörversuch konzipiert, bei dem die Proband*innen den KLT bearbeiteten, welcher aus mathematischen Aufgaben besteht. In den jeweiligen Durchläufen wurden zusätzlich verschiedene Geräusche, die sich in ihrer Schärfe unterschieden, den Proband*innen präsentiert. Die gleichzeitig erfassten physiologischen Daten gaben Aufschluss darüber, unter welchen Testbedingungen eine erhöhte Stressreaktion vorlag.

• Verification of emotional taxonomies on soundscape perception responses
  M.S. Engel, M.L. De Ulhôa Carvalho, J. Fels und W.J. Davies
[Abstract]

Over the last ten years, several researchers investigated the emotional aspect of soundscape perception responses. Some essential findings helped to highlight relevant dimensions of the emotional content of soundscape perceptual responses. Initially, Axelsson et al. (2010) verified the emotional dimensions with the Circumplex model of affect developed by Russell in 1980. Based on their knowledge, they develop an emotional model for soundscape studies containing three dimensions: pleasantness, arousal, and eventfulness. Afterwards, Cain et al. (2013) checked other emotional dimensions with the help of works that described the emotional meaning of sounds, such as calmness and vibrancy. Our work aims to verify other emotional theories and taxonomies to classify cognitive dimensions related to emotions generated by auditory responses to soundscape studies. The Emotion Wheels of Plutchick (1980) and Geneva (2013) are used to classify emotions reported during soundwalks in Aachen, Germany and surveys in Goiania, Brazil. A principal component analysis is helping in the extraction of components that are summarizing the emotional content which is describing the sonic environment. By understanding how the subjects feel about these environments, findings can contribute to optimize how places influence and change the user’s emotions which can reflect on improvements of urban sound design.

• Listening to, and remembering conversations between two talkers: Cognitive research using embodied conversational agents in audiovisual virtual environments
  J. Fels, C.A. Ermert, J. Ehret, C. Mohanathasan, A. Bönsch, T.W. Kuhlen und S. Schlittmeier
[Abstract]

In the AUDICTIVE project about listening to, and remembering the content of conversations between two talkers we aim to investigate the combined effects of potentially performance-relevant but scarcely addressed audiovisual cues on memory and comprehension for running speech. Our overarching methodological approach is to develop an audiovisual Virtual Reality testing environment that includes embodied Virtual Agents (VAs). This testing environment will be used in a series of experiments to research the basic aspects of audiovisual cognitive performance in a close(r)-to-real-life setting. We aim to provide insights into the contribution of acoustical and visual cues on the cognitive performance, user experience, and presence as well as quality and vibrancy of VR applications, especially those with a social interaction focus. We will study the effects of variations in the audiovisual ’realism’ of virtual environments on memory and comprehension of multi-talker conversations and investigate how fidelity characteristics in audiovisual virtual environments contribute to the realism and liveliness of social VR scenarios with embodied VAs. Additionally, we will study the suitability of text memory, comprehension measures, and subjective judgments to assess the quality of experience of a VR environment. First steps of the project with respect to the general idea of AUDICTIVE are presented.

• Generation of audiovisual immersive virtual environments to evaluate cognitive performance in classroom type scenarios
  S. Fremerey, C. Reimers, L. Leist, J. Spilski, M. Klatte, J. Fels und A. Raake
[Abstract]

In the project ECoClass-VR, which is part of the AUDICTIVE priority programme, we investigate the suitability of audio-visual Immersive Virtual Environments (IVEs) for a ”real-world” assessment of cognitive performance of adults and children in classroom-type environments under different visuospatial and acoustic conditions. Existing knowledge in this area comes predominantly from auditory experimental paradigms with typically simple acoustic replications. So far, only limited attention has been paid to visual processing, without considering relevant audiovisual aspects. In the project ECoClass-VR it is planned to successively increase the realism of three existing psychological test paradigms that are first translated into audiovisual tasks and subsequently increased in terms of their realism with regard to cognitive tasks and IVEs.

To do so, we use two different types of scene visualization: immersive 360^∘ video, hence captured 360^∘ video scenes and Computer Generated Imagery (CGI) based scenes generated by a software such as e.g. Unity3D. Within this paper, we present some first results and explain how we captured and generated the corresponding IVEs. We describe the challenges as well as the technical solutions to achieve close-to-photorealism for two virtual representations of a classroom-type scene, and to enable the flexibility required for conducting the targeted cognitive performance tests.

• Examining Auditory Selective Attention in a Classroom Setting using Audiovisual Virtual Reality
  C. Reimers, K. Loh, L. Leist, S. Fremerey, A. Raake, M. Klatte und J. Fels
[Abstract]

As part of the AUDICTIVE priority program, the overall objective of the ECoClass-VR project is to investigate the cognitive behavior of children in virtual, close to real-life settings. In the first stage of this project, three validated paradigms focusing on different aspects of auditory cognition are examined and extended towards audiovisual virtual reality. One of these paradigms deals with the investigation of auditory selective attention. Although the intentional switching of auditory selective attention has been thoroughly investigated in previous work, the influence of audiovisual stimulation and virtual reality on cognitive performance is of great interest. The aim of the presented study is to derive and validate a new audiovisual paradigm, which takes place in a virtual classroom setting using computer generated models of humans at the sound source positions as opposed to loudspeakers. The visual presentation is realized through a head mounted display while the acoustic stimuli are reproduced using binaural technology.

• Research data management across disciplines in AUDICTIVE
  J. Balint, D. Hausen und J. Fels
[Abstract]

The priority program SPP 2236 - AUDICTIVE (Auditory cognition in interactive virtual environments) is embedded within the interdisciplinary field of acoustics, cognitive psychology and virtual reality. The goal of the project is to combine the viewpoints of the three disciplines and gain new insights on auditory cognition in virtual reality. The potential of interconnectedness in interdisciplinary projects through the exchange of data and a joint vocabulary can be fostered through constant exchange of knowledge and an overall tool for managing the research data. To make the insights accessible for all project participants and on a long-term basis for researchers and society overall, a research data management plan has to be implemented at an early stage of the project. Hereby the visibility can be ensured for the future, also. First, a survey is sent to all project participants with questions on their research content and corresponding data. Hence the basic requirements for data management in all disciplines can be collected and the need for suitable tools identified. This presentation will show the results of the survey and propose a cross-disciplinary, sustainable and intuitive framework for collecting, managing and re-using the generated data within the first phase of the project.

• An Assessment of Spatial Fidelity of Higher-Order Ambisonics Reproduction Using the SCaLAr System
  T. Deutsch, L. Vollmer und J. Fels
[Abstract]

Surrounding spherical loudspeaker arrays enable the reproduction of virtual acoustic environments by employing a variety of spatial sound reproduction methods. The design and implementation of such a system requires careful consideration of the practical limitations, such as spatial dimensions and placement accuracy. A 68-channel system covering a spherical cap was constructed at the Institute for Hearing Technology and Acoustics and objectively evaluated based on extensive measurements before and after mounting (Pausch et al. 2020). Furthermore, a two-step subjective evaluation by means of a localization and a spatial release from masking experiment was performed focusing on the effect of increasing order of Ambisonics reproduction. Multiple real and virtual sound source positions are tested in terms of localization accuracy and the speech reception benefit of spatially separated target and distractor sources.

Pausch, Behler & Fels. 2020. SCaLAr - A surrounding spherical cap loudspeaker array for flexible generation and evaluation of virtual acoustic environments. Acta Acustica, 4, 19.

Ferk, Heinz

• Schalldämmung von Trennwänden in Brettsperrholz-Bauweise - Einfluss von Konstruktionsdetails
  H. Ferk, C. Leh, M. Mosing, S. Vavrik-Kirchsteiger und B. Nusser
[Abstract]

Bauweisen in Brettsperrholz finden zunehmend weltweit Verbreitung. Der Bedarf an Berechnungsmethoden für diese Bauweisen steigt. Eine wesentliche Grundlage für valide Berechnungsmodelle stellen entsprechend valide gemessene Daten von Bauteilen und Stoßstellenverhalten dar. Im Projekt Sound.Wood.Austria wird systematisch die Schalldämmung üblicher Bauteile in BSP im Prüfstand im erweiterten Frequenzbereich von 50 Hz bis 5kHz mit aktuellen Brettsperrholzaufbauten bestimmt und Besonderheiten der Bauweise untersucht. Die Ergebnisse werden als Terzbandwerte künftig in die Datenbank dataholz.com aufgenommen und stehen für künftige Berechnungsmodelle zur Verfügung. Im Vortrag wird auf Ergebnisse dieses Projektes und aufgetretene Besonderheiten näher eingegangen sowie Optimierungspotenzial für die Konzeption von Trennwandkonstruktionen aufgezeigt.

• Schalldämmung von Trennwänden in Holzrahmenbauweise - Einfluss von Konstruktionsdetails
  B. Nusser, C. Lux und H. Ferk
[Abstract]

Aus planerischer Sicht besteht Interesse daran, wie sich die Modifikation verschiedener Bauteilschichten und Konstruktionsdetails auf die Schalldämmung des Bauteils auswirkt. Zur Ermittlung dieses Einflusses auf die Luftschalldämmung von Trennwänden in Holzrahmenbauweise wurde im Zuge des Projekts Sound.Wood.Austria eine umfangreiche Variantenstudien durchgeführt. Anhand von Prüfstandsmessungen gem. EN ISO 10140-2 wurden verschiedene Ausbildungen der Wandtypen (einfach-/doppelschalig, symmetrischer/asymmetrischer Aufbau), der Ständer (ein-/zeiteilig, Ständerabstand 62,5 cm/31,3 cm/20 cm, Ständertiefe 10 cm/18 cm) der Beplankungen (OSB, ein/zweilagig GKF, Sandplatten) und der Luftspalten bei doppelschaligen Wänden (20 mm/80 mm) untersucht. Im Beitrag werden die Frequenzverläufe der verschiedenen Varianten gegenübergestellt und die jeweiligen Einflüsse aufgezeigt. Zusätzlich werden die Einzahlkennwerte (Rw-Werte) aller Varianten inkl. deren zugehörigen Spektrumanpassungswerten C50-5000 bzw. Ctr,50-5000 diskutiert.

Ferreira, Anne-Kathrin

• Amplitudenmodulation im Nah- und Fernbereich von WEA - Dynamik der Schallabstrahlung von WEA
  S. Martinez, K. Pies und A.-K. Ferreira
[Abstract]

Im vorliegenden Beitrag werden anhand einer ”globalen” Betrachtungsweise der Schallabstrahlung von WEA mit ihren Rotorblättern die Phänomene der Amplitudenmodulation (AM) untersucht. Der erste Teil beschäftigt sich mit der Interferenz der Schallabstrahlung von mehreren WEA in großen Entfernungen auf Basis eines Modellansatzes. Der (messbare) sich einstellende Windparkeffekt kann dabei plausibilisiert werden. Es wird aufgezeigt, dass die AM auch in größeren Entfernungen bedeutende Auswirkung aufweist. Im zweiten Teil wird das Modell modifiziert und die Berechnungen auf den Nahbereich der WEA angewandt. Auf der Basis kann die dynamische Abstrahlcharakteristik messtechnisch ermittelter Pegelzeitverläufe mit hoher zeitlicher Auflösung im Nahbereich der WEA (z.B. Messpunkte nach DIN EN 61400-11) nachvollzogen werden. Rückschlüsse der AM im Nahbereich auf definierte Betriebszustände sind somit möglich.

Fiala, Péter

• Localization of Unmanned Aerial Vehicles With Microphone Arrays
  B. Csóka, P. Fiala und P. Rucz
[Abstract]

The topic of this presentation is the automatized determination of the location and trajectory of sound sources by acoustic measurements with microphone arrays. It is possible to focus in a specific direction with the microphone array by amplifying and delaying the received signals in a suitable manner, with the help of beamforming algorithms. MUSIC (Multiple Signal Classification) is a relatively simple and fast beamforming algorithm that can be used to locate incoherent sound sources. This method is based on the separation of the received signal’s cross-spectral matrix to signal and noise subspaces. In addition to determining the direction of arrival of the sound waves, we also estimated the exact position of the sound sources by having focal points at various distances from the microphone array, which is a novelty in the field of acoustics. We evaluated the performance of the MUSIC algorithm through simulations in the MATLAB environment. The method is suitable for the estimation of the direction of arrival of simulated sound waves, so its extension to track the position of the sources can be tested. Moreover, we used MUSIC for real measurements, where unmanned aerial vehicles act as sound sources.

Fichtel, Christoph

• Vergleich der Trittschallpegelminderung von Deckenauflagen auf einer Massivdecke und einem Treppenpodest
  R. Hehl, J. Scheck, C. Fichtel und B. Zeitler
[Abstract]

Im Rahmen einer Bachelorarbeit wurde die Trittschallpegelminderung von lokal reagierenden Deckenauflagen und eines schwimmenden Estrichs im Deckenauflagenprüfstand nach DIN EN ISO 10140 und im Treppenprüfstand nach DIN 7396 gemessen und verglichen. Die Motivation hierfür war, die Verwendung von im Deckenauflagenprüfstand ermittelten Trittschallpegelminderungen für den schalltechnischen Nachweis für Treppenpodeste mit Deckenauflagen am Bau zu prüfen. Während die Trittschallpegelminderungen mit lokal reagierenden Deckenauflagen gut übereinstimmen, ergibt sich für den schwimmenden Estrich ein deutlicher Unterschied. Als potentielle Ursachen wurden u.a. das unterschiedliche Schwingungsverhalten der Bezugsdecke und des Treppenpodestes sowie die Luftschallanregung näher betrachtet.

Fiebig, Andre

• Der Einfluss emotionaler Sprachprosodie auf die assoziative Leistung im Compound Remote Associates Test
  C.C. Moshona und A. Fiebig
[Abstract]

Der Compound Remote Associates Test (cRAT) operationalisiert das verbal-assoziative Denkvermögen, das oft als Korrelat für kreatives Denken verstanden wird. Untersuchungen zur Auswirkung von Geräuschen mittels des cRAT liefern mitunter heterogene Ergebnisse: einige Studien beobachten leistungsmindernde Effekte, während andere einen positiven Zusammenhang für die Lösung der im Test präsentierten Worträtsel belegen. Die Vergleichbarkeit der Studien ist aufgrund der Heterogenität der verwendeten Methoden und dargebotenen Geräuschstimuli erheblich erschwert. Auch die aufgestellten Hypothesen zur Erklärung der beobachteten Effekte unterscheiden sich stark. So werden als Gründe für einen positiven Effekt mitunter eine verminderte Verarbeitungsflüssigkeit und damit eine Forcierung abstrakten Denkens, der changing-state-effect oder die mood-and-arousal Hypothese aufgeführt.

Der vorliegende Beitrag untersucht den Einfluss der Bedeutungsvalenz von Geräuschen (Rosa Rauschen vs. Meeresrauschen) auf die cRAT-Leistung bei Variation des Schalldruckpegels. Es wird ferner exploriert, ob angegebene, individuelle Tendenzen in Bezug auf die Lärmempfindlichkeit und die kognitive Verarbeitungslast mögliche Rückschlüsse auf die cRAT-Leistung erlauben. Im Rahmen einer within-subjects Studie wurden cRAT-Worträtsel in vier Geräuschbedingungen sowie in einer Ruhesituation präsentiert. Mit Hilfe der Versuchsergebnisse wird eine Erweiterung des Verständnisses von der Beeinflussung kognitiver Tätigkeiten durch Geräuschexpositionen angestrebt.

• Bestimmung der affektiven Qualität von Umgebungsgeräuschen - Untersuchungen zur Eignung der affektiven Merkmale aus der DIN ISO/TS 12913-2
  A. Fiebig
[Abstract]

Nach dem Konzept Soundscape ist die Wahrnehmung von Umgebungsgeräuschen nur mit einem mehrdimensionalen Ansatz adäquat erfassbar. Daher sind neben der Betrachtung der Belästigung, Störwirkung oder auch der Angenehmheit von Umgebungsgeräuschen auch weitere, emotionsbezogene Bewertungskategorien von Bedeutung. Neben den in der technischen Spezifikation ISO/TS 12913-2 (2019) festgelegten Anforderungen an die akustischen Messung wird auch die Datenerhebung zur menschlichen Wahrnehmung von akustischen Umgebungen detailliert behandelt. Dabei spielt unter anderem auch die Bestimmung der affektiven Qualität von Umgebungsgeräuschen eine größere Rolle, die mittels multipler 5-stufiger Kategorialskalen ermittelt wird. In der ISO/TS 12913-3 (2019) wird entsprechend ausgeführt, wie die affektive Qualität von akustischen Umgebungen auf Basis der multiplen Bewertungen berechnet werden könne. Der Beitrag geht auf die Anwendung der nach DIN ISO/TS 12913-2 definierten Erfassung der affektiven Qualität von Umgebungsgeräuschen anhand einer experimentellen Untersuchung ein, bei der audio-visuelle Stimuli evaluiert wurden. Dabei werden die Unsicherheiten bei der Übersetzung einzelner affektiven Merkmale thematisiert, wie auch die potentiellen Limitationen der in der DIN ISO/TS 12913-2 definierten Messung der affektiven Qualität diskutiert. Insgesamt erscheint es fraglich, ob eine erschöpfende Charakterisierung der affektiven Wirkung von akustischen Umgebungen mit zwei Basisdimensionen, analog zum Circumplex-Modell, möglich ist.

Findeisen, Lukas

• Automatisiertes Clustering der Schallemissionen von Windenergieanlagen
  S. Martens, L. Findeisen, T. Bohne und R. Rolfes
[Abstract]

Der abgestrahlte Schall von Windenergieanlagen (WEA) wird von den vorherrschenden atmosphärischen Bedingungen sowie den Betriebszuständen der Anlagen stark beeinflusst. Die drei Faktoren - Akustik, Atmosphäre, Windenergieanlage - stehen hierbei in Wechselwirkung zu einander. Die bisherigen Untersuchungen in Bezug auf diese Wechselwirkungen basieren auf einer manuellen Einordnung von Messdatensätzen, welche akustische, meteorologische und anlagenspezifische Größen enthalten. Mit diesem Ansatz können allgemeine Zusammenhänge in der WEA-Schallemission identifiziert werden. Für eine detaillierte Untersuchung sind jedoch automatisierte Methoden des Clusterings notwendig. Hierbei werden mittels eines passenden Clustering Algorithmus Datenpunkte mit ähnlichen Eigenschaften zusammengefasst und Ausreiser identifiziert. Im weiteren Schritt können auf Basis der einzelnen Gruppen detaillierte Analysen durchgeführt werden.

In diesem Beitrag wird eine Methode zum automatisierten Clustering von WEA-Schallemissionen vorgestellt und auf umfangreiche Datensätze angewandt. Anhand des k-Means Algorithmus werden akustische Daten in Abhängigkeit von Betriebsparametern in Gruppen eingeteilt. Im Anschluss werden die Zusammenhänge zwischen Betriebsparametern und gemessenen akustischen Größen analysiert. Hierbei werden Schmal- und Breitbandanalysen durchgeführt sowie Gesamtschalldruckpegel betrachtet.

Fiolka, Mark

• Messtechnische Ermittlung der Strukturintensität bei spritzgegossenen, faserverstärkten Kunststoffen
  D. Netzband, N. Kleinfeller, M. Fiolka, A. Nevoigt, A. Ujma, C. Adams und T. Melz
[Abstract]

Im Zuge der Produktentwicklung - beispielsweise bei Elektrofahrzeugen - kommt neben dem Leichtbauaspekt der Akustik im Interieur-Bereich eine immer bedeutendere Rolle zu. Zur Gewichtsreduktion werden die Komponenten im Innenraum in der Regel im Spritzgießprozess aus Thermoplasten hergestellt. Bei Bedarf können die Materialien mit Fasern oder Füllstoffen verstärkt werden. Durch die Verstärkung werden die Schwingungseigenschaften der Bauteile verändert und die Eigenfrequenzen werden in höhere Bereiche verschoben. Die Hörcharakteristik des menschlichen Ohres zeigt, dass die Hörschwelle bei zunehmender Frequenz sinkt und Geräusche somit eher wahrgenommen werden können. Um die Disziplinen Leichtbau und Akustik vereinen zu können, sollte das akustische Verhalten bereits in frühen Entwicklungsschritten des Produktes optimiert werden. Hierbei sollten idealerweise der geräuschverursachende Körperschall sowie seine Ausbreitungspfade im Bauteil optimiert werden. Eine Möglichkeit diese Pfade zu analysieren, ist die Ermittlung der Strukturintensität. In der Vergangenheit wurden die Pfade hauptsächlich simulativ und für isotrope Materialien analysiert. Erste Simulationsuntersuchungen für unidirektional verstärkte Laminate zeigten ein hohes Potential zur Körperschallbeeinflussung durch eine gezielt eingebrachte Anisotropie. In einem momentan laufenden Forschungsprojekt wurde eine Messmethode zur Bestimmung der Strukturintensität bei isotropen Materialien weiterentwickelt, sodass nun auch Bauteile mit einem anisotropen Materialverhalten getestet werden können. Im Rahmen des Vortrags wird die erarbeitete Methode vorgestellt und mit Simulationsergebnissen verglichen.

Fischer, Georg

• Investigations on working principles and design methods for metamaterial silencers
  A. Troll, J. Rohlfing, J. Küller, G. Fischer, D. Beer und A. Lühring
[Abstract]

Acoustic metamaterials (AMM) are a promising approach for the development of innovative, compact, fiber-free silencers with customized acoustic properties. The integration of active transducer systems in AMM provides further potential for significantly increasing the acoustic efficiency. For the development of commercially viable AMM silencer systems, practical design methods and economic manufacturing processes are required, which are currently not available.

In the Fraunhofer research project MetaVib passive and active AMM silencer concepts for duct and splitter silencers are investigated. The AMM silencers are designed, prototypically manufactured and experimentally validated. Besides the acoustic efficiency, the design also considers the manufacturability on an industrial scale.

This conference paper discusses the working principle of Bragg reflections and the modelling of a periodic waveguide using the transfer matrix method in combination with the Bloch-wave theory and the FEM. The simulations and experimental results for an arrangement of simple λ/4-resonators are in good agreement.

In addition, the paper presents first compact resonator concepts. To date these concept resonators are manufactured using 3D printing. However, they are designed to be mass producible using standard injection moulding processes. Concepts for the integration of active components into the concept resonators are also presented and discussed.

Fischer, Heinz-Martin

• Urbane Akustik – Gestaltungsauftrag und Gesundheitsschutz
  A. Drechsler und H.-M. Fischer
[Abstract]

In der Weiterführung des Ansatzes ”Würde als zentrale Kategorie zur Ableitung von Lärmschutzzielen” beschäftigt sich der Beitrag mit Akustik in städtischen Außenräumen. Ein Bereich der üblicherweise als städtebaulicher Lärmschutz bezeichnet wird.

Wird jedoch der Ansatz der Würde zugrunde gelegt, geht es um eine aktive Gestaltung des akustischen Außenraumes mit dem Ziel, dass Freiheit, Gleichheit und Verbundenheit Ausdrucksmöglichkeiten finden und Schall als Ressource begriffen wird. Der Lärmschutz im Sinne von Gesundheitsschutz findet darin seinen Platz, der Ansatz geht aber weit darüber hinaus.

In dem Beitrag wird versucht erste systematische Vorschläge für eine an der Würde orientierte Gestaltung akustischer Außenräume zu formulieren.

Floss, Sebastian

• Micro-perforated panels in interaction with boundary layers in zero pressure gradient flow
  S. Floss, F. Czwielong, M. Lang, S. Becker und M. Kaltenbacher
[Abstract]

The application of a micro-perforated absorber (MPA) adjacent to an axial fan in duct flows can significantly influence both the effective sound emissions, as well as the fan’s efficiency. These phenomena can be theoretically attributed in part to bias flow, altered blind flow in tip gap clearance, turbulent boundary layer stimulation, and self-excitation of the MPA. In this contribution, we investigate the influence of a zero pressure gradient boundary layer over a MPA flushed mounted in an overflowed plate test rig at low Mach numbers. The alteration of the boundary layer profile due to the presence of the MPA is investigated, as well as, the wall pressure correlation to the self-noise of the MPA. It is found that self-noise and excitation vary strongly with the perforation ratio and slit orientation relative to the mean flow velocity. Furthermore, the flow over the MPA might reduce the sound-absorbing effectiveness in the high-frequency range.

Forssén, Jens

• Investigating low frequency sound from traffic in a living room lab
  L. Müller, W. Kropp, G. Zachos und J. Forssén
[Abstract]

Building new houses in urban areas is often hindered by the presence of road traffic noise. To build in these areas demands façades with sufficient sound insulation which can be difficult at low frequencies. This means that low frequency sound (LFS) from road traffic might be disturbing especially in the case of heavy vehicles. An important factor for the disturbance is the occurrence of audible passages depending partly on the traffic itself (distance, proportion of heavy vehicles, driving speed), the sound insulation of the façade, and the background noise inside the dwelling. Regulations are mostly based on A-weighted equivalent or maximum levels in the frequency range above 100 Hz. However, the audible events might be dominated by low frequencies including below 100 Hz. To investigate this an auralisation model including sound emission from heavy vehicles is combined with a propagation model. A loudspeaker array exposes the window of the Chalmers Living Room Lab to create realistic indoor sound environments. The paper presents the approach together with first results from a listening study focusing on the influence of source distance and façade sound insulation on the subjective response of listeners.

Forstreuter, Melissa

• Die Lästigkeit einer Flachstelle in Abhängigkeit von psychoakustischen Empfindungsgrößen
  M. Forstreuter, C. Huth und M. Liepert
[Abstract]

Flachstellen an den Laufflächen der Räder von Schienenfahrzeugen können eine deutliche Lärmbelastung mit sich bringen. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens für das Umweltbundesamt wurden Vorbeifahrtgeräusche von Zügen mit Flachstellen aufgezeichnet. Die Signale wurden zum einen im Hörversuch subjektiv hinsichtlich ihrer Lästigkeit beurteilt, zum anderen wurden Analysen hinsichtlich Pegelgrößen und psychoakustischer Empfindungsgrößen durchgeführt. Es werden die Zusammenhänge zwischen empfundener Lästigkeit und analysierten Daten vorgestellt und diskutiert.

Franco, Andrea

• On the Application of Line Distributed Singularities for Fast Non - Empirical Prediction of Tonal Rotor Noise
  A. Franco, M. Mößner, R. Ewert und J.W. Delfs
[Abstract]

Noise abatement requirements for future unconventional propulsion concepts pose the challenge for aircraft manufacturers of reliably predicting noise emissions. In a previous work, a fast and physical-principles based rotor noise model was introduced, based on rotating source singularities, in combination with suitable adapted perturbation equations to represent current and possibly newly arising noise sources mechanisms. The model was applied in a Computational Aeroacoustics (CAA) framework in the time domain, and implemented in the unstructured quadrature-free experimental Discontinuous Galerkin (DG) CAA solver DISCO++ of DLR. In this contribution, the benefit of modelling rotor blades by means of distributed line source singularities is investigated. An analysis of the effect on the sound field due to the possibility of defining singularities location on straight or curved lines will be considered. The results obtained will be compared to analytically-based models, for validation purposes. The conclusions of this work will be used for future applications of installed propulsion concepts.

Frank, Matthias

• A voice directivity measurement system with facial tracking and augmented acoustics
  M. Brandner, M. Frank und A. Sontacchi
[Abstract]

Voice directivity has an influence on the perceived acoustics for both the singer/speaker and the audience. One of the most important aspects of voice directivity in a room is the direct-to-reverberant energy ratio (D/R ratio) at the listening position. The more focused the voice directivity is, the higher the D/R ratio. This is why voice directivity is becoming more and more important in virtual or augmented acoustic reality. Another field of interest is the performance analysis of professional voices as part of the education. Previous studies showed that a change in mouth opening has an effect on the directivity characteristics, i.e., the main direction and the beam width. Acquiring detailed voice directivity data from human speakers or singers is no easy undertaking due to head movements or mouth changes during measurements. Therefore, we propose an acoustic measurement system enhanced by a facial tracking system to build a ground truth for different mouth opening configurations in speaking and singing. Furthermore, to support natural usage of the voice while actually being in an anechoic measurement room, the system provides augmented acoustics to simulate a more comfortable acoustic environment.

• Augmented Acoustics for Ensembles
  M. Frank, S. Windtner und M. Brandner
[Abstract]

Augmented acoustics can create the acoustic impression of concert halls in small rooms by adding artificial reverberation to the direct sound. At the previous DAGA, we presented a stand-alone software tool that achieves this by simple hardware means for a single musician. Practical application of the tool revealed that headphones and even smallest microphones on the instrument sometimes impede the natural movement of the musician. In contrast, our further development works with loudspeakers and microphones surrounding the musician at a larger distance, e.g. close to the walls of the real room. This setup is particularly applicable to ensembles of musicians. Thus, our tool can be used to study the influence of the room on the interaction between musicians. Our contribution presents the hardware setup and signal processing of the ensemble tool, its level coverage in dependence of the number of microphones based on simulations and measurements, and simple strategies to reduce feedback.

• Material-Dependent Sound and Vibration of a Harmonica Reed Block
  H. Pomberger, M. Frank, S. Trabesinger und R. Höldrich
[Abstract]

While traditional reed blocks of Styrian harmonicas are made of wood, 3D-printing offers new possibilities, but requires different materials. Our contribution investigates the influence of the material on the radiated sound of a reed block and its surface vibration. Therefore seven geometrically identical reed blocks made of different materials were made and equipped with structurally identical reeds. Each block was measured isolated, i. e. removed from the instrument, while being excited by a controlled air flow. In steady-state condition, the sound pressure was captured with a single microphone centered above the reed block and the acceleration was measured in three directions at several positions of surface. The results reveal that the radiated sound is similar for most of the materials, although the surface vibration shows a stronger material dependency. Hence the surface contributes marginally to the radiated sound of an isolated reed block. However, when integrated, the reed block will excite radiating surfaces of the instrument and the material of the block may have a larger influence on the resulting sound.

• Sweet Area using Ambisonics with simulated Line Arrays
  P. Heidegger, B. Brands, L. Langgartner und M. Frank
[Abstract]

Previous studies have shown that the sweet area size of Ambisonic reproduction, i.e., the area around the central listening position in which the playback can still be perceived in plausible quality, increases with the Ambisonics order. It can be assumed that an additional limitation is due to the strong dependency of each loudspeaker’s level on the listening position when using typical point-source loudspeakers. To investigate the possible application of line arrays with Ambisonics, we present a listening experiment that simulates the effects of line arrays by compensating the position-dependent levels of each point-source loudspeaker for a single listener, using a motion capture system. We implemented three distance-dependent level compensation methods into our loudspeaker system: 0dB (no compensation), +3dB, and +6dB (full compensation of the point source) per doubling of distance. The experiment evaluated the sweet area for localization of a frontal source decoded in 1st, 3rd, and 5th order, as well as for envelopment, using a diffuse feedback delay network decoded in 5th order. For both qualities, the results show that level compensation is capable of enlarging the perceptual sweet area.

• Spatial Resolution of Diffuse Reverberation in Binaural Ambisonic Playback
  D. Perinovic und M. Frank
[Abstract]

The Ambisonic order defines the spatial resolution and the number of required channels. Especially in mobile VR/AR applications, it is desirable to save computational resources by using lower orders. This contribution evaluates the influence of the Ambisonic order on the perception of diffuse reverberation when played back over headphones using the Magnitude Least Squares decoder. The evaluation compares 1st- to 6th-order playback to a 7th-order reference in a listening experiment. The experiment uses speech and a transient sound as audio signals. The diffuse reverberation is either created by a feedback delay network or by the late part of a measured 1st-order room impulse response that has been spatially enhanced using the spatial decomposition method. The results reveal that lower orders are sufficient for binaural playback of diffuse reverberation.

Freidhager, Clemens

• Ligthill’s aeroacoustic analogy applied to an automotive turbocharger compressor
  C. Freidhager, S. Schoder, A. Renz, M. Heinisch und M. Kaltenbacher
[Abstract]

For computing CFD simulations to investigate aeroacoustics of turbocharger compressors, it is of fundamental importance to resolve turbulent structures at the location of their generation. This results in high-resolution grids, existing of more than 20 million cells. Consequently, computing the turbocharger compressor by using a transient, compressible CFD simulation is computationally very demanding. By applying Lighthill’s analogy, it is possible to resolve turbulent structures where they are generated and compute the pressure propagation using an additional, not that demanding, propagation grid. This allows using coarser CFD grids in the inlet and outlet section. For transferring Lighthill’s source terms from the CFD to the propagation grid, advanced interpolation algorithms are used. Furthermore, this methodology allows investigating the influence of the additions connected to the compressor, by interpolating Lighthill’s source terms onto different propagation grids. Also, since the pressure propagation is computed in the frequency domain, it is possible to investigate specific frequency ranges, which gives an additional advantage regarding computation time. The simulation results are validated by measurements of a cold gas test rig.

Freixes, Marc

• Assessment of Dairy Cattle Welfare through Acoustic Analysis: preliminary results using a digital phonendoscope
  R.M. Alsina, P. Llonch, G.J. Ginovart-Panisello, R. Guevara, M. Freixes, M. Castro, L. Duboc und E. Mainau
[Abstract]

The efficiency of dairy cattle production is crucial in a context of population growth. Last decades, animal welfare has become a fundamental concern for consumers and for the dairy industry. In addition, evidence shows that improving the welfare of cows increases their production efficiency, the economic return of dairy farms and their environmental impact. The animal welfare assessment normally relies on temporary indicators. Tools available for this purpose are costly, time consuming, discontinued and sometimes invasive. Bioacoustics assessment of the internal organs of cows through a phonendoscope-like device is non-invasive and can continuously inform about the welfare status at an individual cow. This contribution shows the preliminary results of an acoustic analysis of the feasibility of listening to organ sounds in cows. Several acoustic measurements identified as respiration, cardiac impulses and peristaltic movements were tagged by an expert using a digital phonendoscope. In this work we describe the acoustic characterization of these signals. The cardiac impulses are present in most of the measurements, respiration and peristaltic movements are harder to identify and find in the recording campaign conducted. These preliminary results are encouraging, artificial intelligence might assist to the assessment of the cows welfare using a non-invasive and permanent system.

Fremerey, Stephan

• Generation of audiovisual immersive virtual environments to evaluate cognitive performance in classroom type scenarios
  S. Fremerey, C. Reimers, L. Leist, J. Spilski, M. Klatte, J. Fels und A. Raake
[Abstract]

In the project ECoClass-VR, which is part of the AUDICTIVE priority programme, we investigate the suitability of audio-visual Immersive Virtual Environments (IVEs) for a ”real-world” assessment of cognitive performance of adults and children in classroom-type environments under different visuospatial and acoustic conditions. Existing knowledge in this area comes predominantly from auditory experimental paradigms with typically simple acoustic replications. So far, only limited attention has been paid to visual processing, without considering relevant audiovisual aspects. In the project ECoClass-VR it is planned to successively increase the realism of three existing psychological test paradigms that are first translated into audiovisual tasks and subsequently increased in terms of their realism with regard to cognitive tasks and IVEs.

To do so, we use two different types of scene visualization: immersive 360^∘ video, hence captured 360^∘ video scenes and Computer Generated Imagery (CGI) based scenes generated by a software such as e.g. Unity3D. Within this paper, we present some first results and explain how we captured and generated the corresponding IVEs. We describe the challenges as well as the technical solutions to achieve close-to-photorealism for two virtual representations of a classroom-type scene, and to enable the flexibility required for conducting the targeted cognitive performance tests.

• Examining Auditory Selective Attention in a Classroom Setting using Audiovisual Virtual Reality
  C. Reimers, K. Loh, L. Leist, S. Fremerey, A. Raake, M. Klatte und J. Fels
[Abstract]

As part of the AUDICTIVE priority program, the overall objective of the ECoClass-VR project is to investigate the cognitive behavior of children in virtual, close to real-life settings. In the first stage of this project, three validated paradigms focusing on different aspects of auditory cognition are examined and extended towards audiovisual virtual reality. One of these paradigms deals with the investigation of auditory selective attention. Although the intentional switching of auditory selective attention has been thoroughly investigated in previous work, the influence of audiovisual stimulation and virtual reality on cognitive performance is of great interest. The aim of the presented study is to derive and validate a new audiovisual paradigm, which takes place in a virtual classroom setting using computer generated models of humans at the sound source positions as opposed to loudspeakers. The visual presentation is realized through a head mounted display while the acoustic stimuli are reproduced using binaural technology.

Freudenberger, Jürgen

• AEC capability verification of varying loudspeaker-microphone configurations
  S. Grimm, M. Kasemann und J. Freudenberger
[Abstract]

Acoustic Echo Cancellation (AEC) plays a crucial role in speech communication devices to ensure full-duplex telephony performance. While AEC algorithms have been studied extensively in the literature, device-specific details like microphone or loudspeaker configurations are often neglected, despite their contribution to the AEC performance of the whole system. In this work, we propose a method to compare different loudspeaker-microphone configurations concerning their contribution to the overall AEC performance. We consider a generic AEC system consisting of an adaptive filter and an omniscient Wiener post-filter to allow a fair comparison between different setups. Besides the echo return loss (ERL) and the echo return loss enhancement (ERLE), we use the nearend-to-residual-echo ratio (NRER) as a quality indicator for full-duplex AEC performance, since it directly relates to the influence of the post-filter on the near-end speech signal. Experimental results regarding the AEC potential of different loudspeaker-microphone setups and beamformer configurations are discussed.

Friedrich, Björn

• Ein Modell zur Zeitintegration akustischer Reize im Infraschallbereich
  B. Friedrich, H. Joost, T. Fedtke und J. Verhey
[Abstract]

Ein Merkmal der zeitlichen Integration akustischer Reize, sowohl im Hörschall- als auch im Infraschallbereich, ist die Verringerung der Detektionsschwelle mit zunehmender Dauer. Dabei spielt die Form der Einhüllenden eine wesentliche Rolle. Für den Hörschallbereich gibt es zahlreiche Modelle, die die Zeitintegration hinreichend gut beschreiben. Bei den meisten Modellen wird angenommen, dass die Integration neuronaler Aktivität direkt proportional zur Reizamplitude oder zur Reizintensität wäre. Beim HMN-Modell von Heil, Matysiak und Neubauer (2017, Hearing Research 353, S. 135-161) wird die Amplitude der Einhüllenden mit einem Exponenten von 3 potenziert. Für Hörschallreize mit unterschiedlichen Einhüllenden konnte nachgewiesen werden, dass das HMN-Modell Detektionsschwellen besser beschreibt als die Amplituden- oder Intensitäts-basierten Modelle. In diesem Beitrag wird untersucht, inwieweit das HMN-Modell auch zur Beschreibung der Zeitintegration von Infraschallreizen geeignet ist. Hierbei sind Anpassungen für hohe Pegel notwendig. Es wird darüber hinaus der Frage nachgegangen, ob das Modell sich auch zur Vorhersage von Detektionsschwellen von Infraschall-Tonkomplexen anwenden lässt, die nicht nur von der Reizdauer, sondern auch von der Anzahl der vorhandenen Frequenzkomponenten abhängig sind.

• Schutz des Gehörs bei Infraschall-Hörversuchen
  H. Joost, M. Bug, B. Friedrich, J. Verhey und T. Fedtke
[Abstract]

Infraschall wird zunehmend als gesellschaftliches Problem wahrgenommen und erhält dadurch einen neuen Stellenwert in der Lärmbekämpfung. Jedoch gibt es derzeit weder etablierte, praxistaugliche Verfahren zu seiner Messung und Beurteilung noch hinreichende Untersuchungen über die Mechanismen seiner Wahrnehmung. Was die auditive Wahrnehmung betrifft, werden nichtlineare Prozesse des Gehörs diskutiert, über die Infraschall ”hörbar” wird. Für die Untersuchung solcher Prozesse wird von uns ein Wiedergabesystem eingesetzt, das selbst bei den zum Erreichen der Hörschwelle im Infraschall-Bereich erforderlichen hohen Schalldruckpegeln sehr verzerrungsarm ist. Diese Pegel würden im Hörschallbereich jedoch weit über der Sicherheitsgrenze liegen. Aus ethischen Gründen wird daher zum Schutz des Gehörs von Versuchspersonen vor eventuell auftretenden zu hohen Pegeln im Hörfrequenzbereich ein Tiefpassfilter eingesetzt, das die Übertragung von Hörfrequenzen ausreichend dämpft. Es fügt jedoch aufgrund eigener Nichtlinearitäten weitere, unerwünschte Frequenzkomponenten hinzu, die dann zur Wahrnehmung des Infraschall-Signals beitragen könnten. Um dieses Problem zu lösen, wurde ein Schnellabschalter entwickelt, der bei Überschreitung von frequenzabhängigen, voreingestellten Pegelwerten das Signal abschaltet und damit Versuchspersonen vor zu starken akustischen Signalen schützt. Er ersetzt das Tiefpassfilter, ohne einem Signal weitere Komponenten hinzuzufügen. Wir stellen die Verzerrungsreduktion vor, die durch Ersetzen des Tiefpassfilters durch den Schnellabschalter erreicht wird.

Frisch, Harald

• DEGA-Preis für Kommunikationsräume: Vorstellung des Gewinner-Beitrags
  A. Meier, H. Frisch und W. Lachenmayr
[Abstract]

Es wird der neue DEGA-Preis für Kommunikationsräume der Deutschen Gesellschaft für Akustik e.V. (DEGA e.V.) an die Preisträger übergeben, und das betreffende Projekt wird in einem Vortrag vorgestellt.

• DEGA-Preis für Kommunikationsräume: Vorstellung des Gewinner-Beitrags (2)
  A. Meier, H. Frisch und W. Lachenmayr
[Abstract]

Es wird der neue DEGA-Preis für Kommunikationsräume der Deutschen Gesellschaft für Akustik e.V. (DEGA e.V.) an die Preisträger übergeben, und das betreffende Projekt wird in einem Vortrag vorgestellt.

Frischmann, Clemens

• Measuring Reverberation Times in Active Acoustic MIMO Systems
  C. Frischmann und F. Kaiser
[Abstract]

A modern way of implementing variable acoustics into multi-purpose venues are active acoustic systems. With spatially distributed loudspeakers and microphones the recorded, then delayed and processed sound is played back to influence the room characteristics. In most cases all microphones are connected to all speakers which results in a MIMO system. To verify whether the system is running properly the reverberation times are measured in different system tunings. These measurements can be conducted system internally, which implies the measurement not being ISO 3382-1 conform. To empirically examine if the results of measuring ISO conform correspond to measuring internally, two venues with existing active acoustics have been analyzed. Measurement signals were played from all speakers serially and all microphones recorded simultaneously (serial MISO measurement). Due to the large amount of measurements, the averaged octave means of the reverberation times match the ISO conform measurements from 500Hz to 2kHz. The main difference to the ISO measurements is a larger variance. Measurements conducted over relatively short and long paths vary more than mean signal length measurements. Therefore, a subset of microphone and loudspeaker pairs can be chosen to provide equally valid results. Further time shortening can be achieved by using overlapping sweeps.

Fritzsche, Christoph

• Möglichkeiten und Grenzen der Schallimmissionsprognose tieffrequenter Geräusche
  C. Fritzsche
[Abstract]

Tieffrequente Schallimmissionen sind in Deutschland anhand von Messungen innerhalb von Aufenthaltsräumen zu beurteilen (TA Lärm, DIN 45680). Das heißt, sowohl die Geräuschimmission als auch der Aufenthaltsraum muss vorhanden sein. Bei der Planung von Anlagen sowie von Gebäuden fehlt jedoch mindestens eins von beidem. Ein Prognoseverfahren wird benötigt. Mit den Ergebnissen der vom Sächsischen Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie initiierten Untersuchungen zur Schallimmissionsprognose bei tieffrequenten Geräuschen lassen sich nun Terz-Schalldruckpegel tieffrequenter Schallimmissionen in Räumen aus den außen am Gebäude anliegenden Terz-Schalldruckpegeln ableiten. In Verbindung mit einer Schallausbreitungsrechnung von der Schallquelle bis zu dem Punkt am Gebäude ergibt sich ein Verfahren für die Schallimmissionsprognose tieffrequenter Geräusche. Allerdings ist dieses mit erheblichen Unsicherheiten verbunden. Das Verfahren wird vorgestellt und seine Möglichkeiten und Grenzen werden diskutiert.

Fuchs, Andreas

• Das CEDR Projekt SOPRANOISE – Datenbank und Analyse der akustischen Eigenschaften von Lärmschutzwänden
  M. Conter und A. Fuchs
[Abstract]

Das europäische Kollaborationsprojekt SOPRANOISE, finanziert durch CEDR, die Vereinigung der Europäischen Straßenverwalter, mit dem transnationalen Forschungsprogramm 2018, befasst sich mit den Methoden zur akustischen Bewertung von Lärmschutzwänden unter realen Bedingungen. Das Arbeitspaket 2 befasste sich zuerst mit dem theoretischen Hintergrund und den Unterschieden zwischen den Messmethoden unter diffusem Schallfeldbedingungen (Schallabsorption nach EN 1793-1 und Luftschalldämmung nach EN 1793-2) und den Messmethoden im akustischen Freifeld (Schallreflexion nach EN 1793-5 und Luftschalldämmung nach EN 1793-6). Im Rahmen der Literarturstudie wurden ersten Trends und mögliche Korrelationen zwischen den Ergebnissen der oben erwähnten Messmethoden identifiziert. In einem zweiten Schritt wurde dann die im Rahmen des Europäischen Projekt QUIESST (2009 bis 2012) aufgebaute Datenbank weiterentwickelt und mit neuen und genaueren Daten aktualisiert. Darauf basierend wurden dann detailliertere Analysen durchgeführt, sowohl für die Ergebnisse der Einzahlangaben als auch für die Terzbandspektren. In diesem Beitrag wird eine generelle Übersicht über die gesammelten Daten und die Hauptergebnisse der durchgeführten statistischen Analysen gezeigt. Am Ende des Beitrages werden dann Schlussfolgerungen und mögliche Fortsetzungsarbeiten identifiziert.

• SOPRANOISE – Inspektionsverfahren zur Bewertung der Luftschalldämmung bestehender Lärmschutzwände in situ
  F. Strigari, M. Chudalla, W. Bartolomaeus, M. Conter, A. Fuchs, M. Garai, C. Nicodeme und J.-P. Clairbois
[Abstract]

Im Rahmen des Projekts SOPRANOISE (gefördert von CEDR als Teil des ”Transnational Road Research Programme 2018”) war das Ziel des dritten Arbeitspakets, ein in-situ-Inspektionsverfahren zu entwickeln, das die Möglichkeiten visueller/auraler Untersuchungen (ohne Durchführung von Messungen) ausnutzt, um erste Hinweise auf die möglichen Auswirkungen von Schäden auf die Luftschalldämmung bestehender Lärmschutzwände zu erhalten. Auf der Grundlage eines Reviews - einschließlich einer Umfrage unter den CEDR-Mitgliedsstaaten - und eines vereinfachten theoretischen Modells, wurde ein Inspektionsprotokoll entworfen, das eine schnelle Bewertung möglicher akustischer Auswirkungen von Leckagen auf die Luftschalldämmung von Lärmschutzwänden ermöglicht. Nach dem Ausfüllen des Inspektionsprotokolls wird eine Abschätzung der Folgen der erfassten Leckagen - hinsichtlich der Schalldämmung - ausgegeben. Je nach Beschaffenheit und Position des Lecks wird eine akustische Bewertung vorgenommen und ein ”kritischer Einflussradius” berechnet, bis zu dem das Leck einen nicht vernachlässigbaren Effekt auf die Luftschalldämmung hat. Anhand dieser schnellen Bewertung kann beurteilt werden, wo es zweckmäßig ist, weitere Prüfungen vorzunehmen, d. h. entweder eine ”schnelle” Messmethode anzuwenden (die ebenfalls innerhalb von SOPRANOISE entwickelt wird) oder Messungen nach den Normen EN 1793 durchzuführen.

• Akustische Abnahmeprüfung von Lärmschutzwänden im hochrangigen Straßennetz in Österreich
  A. Fuchs, H. Bötscher, K. Zeilinger, R. Wehr und M. Conter
[Abstract]

Entlang von österreichischen Autobahnen und Schnellstraßen sind insgesamt über eine Länge von 1.358 Kilometer Lärmschutzwände verbaut. Die Normenreihe EN 1793 definiert Prüfverfahren zur Bestimmung der akustischen, produktspezifischen Eigenschaften von Lärmschutzwänden, wobei für den überwiegenden Anteil der verbauten Lärmschutzwände die Normen EN 1793-5 betreffend die Schallreflexion in gerichteten Schallfeldern und EN 1793-6 betreffend die Luftschalldämmung in gerichteten Schallfeldern anzuwenden sind. Diese Verfahren erlauben überdies die Anwendung vor Ort und eignen sich prinzipiell zur Überprüfung sowohl der Einbauqualität von neu errichteten Lärmschutzwänden als auch der Langzeitwirksamkeit von bereits bestehenden Lärmschutzwänden, beschränken sich aber auf die ”punktuelle” Beurteilung eines Lärmschutzwandfeldes. Das Prüfhandbuch zur akustischen Abnahmeprüfung von Lärmschutzwänden an Straßen und Autobahnen der ASFINAG regelt daher die Anwendung der Normen EN 1793-5 und -6 für diese Einsatzzwecke, um die Qualität einer gesamten Lärmschutzwand akustisch zu beurteilen. Im Rahmen dieses Beitrags werden einerseits der aktuelle Stand des Prüfhandbuchs und andererseits die bisherigen Erfahrungen der entwickelten Prozedur, die derzeit sowohl für Abnahmeprüfungen von neu errichten Lärmschutzwänden sowie zur Beurteilung von Altbeständen eingesetzt wird, präsentiert.

Fuchs, Arno

• Prognose von Knarzgeräuschen am Beispiel einer Türverkleidung
  L. Utzig, A. Fuchs, K. Weisheit und S. Marburg
[Abstract]

Störgeräusche im Fahrzeuginnenraum -wie z.B. Klappern oder Knarzen- stellen einen erheblichen Qualitätsmangel dar und führen häufig zu Kundenreklamationen. Daher müssen sämtliche Störgeräusche vor Auslieferung an den Kunden eliminiert werden. Das oberste Ziel in einem modernen Entwicklungsprozess ist, Störgeräusche bereits vor der ersten Hardware zu prognostizieren und deren Ursache zu identifizieren. Dadurch lassen sich Designänderungen in frühen Produktentwicklungsphasen meist kostenneutral durchführen und Störgeräusche vermeiden. Dies setzt eine hohe Prognosegüte der entsprechenden Simulationsmethode voraus. Im Rahmen dieser Arbeit werden am Beispiel einer Türverkleidung Schwingungsuntersuchungen für knarzende und nicht-knarzende Konfigurationen durchgeführt. Mit Hilfe der Methode der Harmonischen Balance wird die nichtlineare Systemantwort berechnet und durch die entsprechende Messung validiert. Eine gute Übereinstimmung zwischen Simulation und Messung zeigt, dass die Methode der Harmonischen Balance geeignet ist knarzende von nicht-knarzenden Konfigurationen zu unterscheiden und somit zur Vorhersage von Knarzgeräuschen einsetzbar ist.

Fuchs, Christian

• So gut wie das Original? Mehrkanal-Lautsprechersetups als musikalische Schallquelle für raumakustische Untersuchungen
  W. Lachenmayr, C. Fuchs und H. Fastl
[Abstract]

Im Rahmen einer Masterarbeit wurde eine musikalische Schallquelle entwickelt, die bei raumakustischen Untersuchungen in Konzerträumen für die erste Gewinnung von Höreindrücken nützlich ist. Untersucht wurde die Realisierung eines Holzbläser-Quartetts sowie dessen Einzelinstrumenten mittels Lautsprecher. Auralisiert wurden reflexionsarm aufgenommene Mehrkanal-Mikrofonsignale der jeweiligen Quelle, die auf die verschiedenen Lautsprecheranordnungen gegeben und klangoptimiert wurden.

In der Folge wurde im Konzertsaal ein Blind-Hörversuch durchgeführt. Eine Oboistin, ein Lautsprecher-Array und ein Mehrkanal-Dodekaeder spielten hinter einem Vorhang das gleiche Stück. Es wurden alle drei Schallquellen hinsichtlich der klanglichen ”Natürlichkeit” als vergleichbar bewertet bzw. kaum Unterschiede gefunden.

Maßgeblich erscheint neben dem korrekten Wiedergabeschalldruckpegel eine spektrale und räumliche Ähnlichkeit zur Referenz, welche im vorliegenden überwiegend gehörsmäßig ermittelt wurde.

Fuhs, Stefan

• ÖAL-Richtlinie 42 Lärmreduktion in elementaren Bildungseinrichtungen – Planung und Gestaltung
  S. Brachtl, S. Fuhs, A. Gaafar, F. Heigl, B. Laback, K. Musialek, A. Niemczanowski und E. Ruppert-Pils
[Abstract]

Diese Richtlinie stellt einen Leitfaden für die Planung und Umsetzung von Maßnahmen zur Lärmprävention in Kindergärten dar, welcher von ExpertInnen aus unterschiedlichen Fachdisziplinen erarbeitet wurde. Die Empfehlungen umfassen raumakustische Maßnahmen sowie Überlegungen zur Planung und Gestaltung der Räume. Ausgangspunkt der Richtlinie waren wissenschaftliche Untersuchungen zur Thematik Lärmbelastung in Kindergärten. Aus diesen geht hervor, dass der Lärm vor allem das Wohlbefinden und die Konzentration sowohl der Pädagoginnen als auch der Kinder sowie die Sprachverständlichkeit nachteilig beeinflussen kann. Da Kinder in diesem Alter noch in der Phase des Spracherwerbs sind, leiden sie besonders unter schlechter Raumakustik. Dies betrifft besonders Kinder mit einer von der Landessprache abweichenden Erstsprache. Da für eine vorteilhafte Raumakustik in Kindergärten die Gewährleistung einer möglichst geringen Nachhallzeit maßgeblich ist, werden Maßnahmen zur Anhebung der Schallabsorption vorgestellt. Diese sollten bereits bei Planungsbeginn gesetzt werden und neben den Aufenthaltsräumen auch Gänge und Garderoben umfassen. Empfohlen wird, die Decke und zwei nicht parallele Wände akustisch schallabsorbierend zu gestalten. Bei der Planung und Gestaltung sollte, ausgehend vom pädagogischen Konzept, die Funktion der einzelnen Räume und die damit verbundene Lärmemission ermittelt werden. Durch sorgfältige Planung kann vermieden werden, dass Tätigkeiten, die eine ruhige Umgebung erfordern, durch den Lärm anderer Tätigkeiten gestört werden.

Fuks, Leonardo

• Redesigning the Helmholtz Resonator with Reeds and the Vocal Folds: Expanding Helmholtz's writings on aerophones
  A. Almeida und L. Fuks
[Abstract]

Helmholtz gathered a remarkably complete understanding of the physics of wind instruments without access to devices such as microphones, stroboscopes, or high-speed cameras. He pioneered the account of physiology in music production. His classic book ”On the Sensations” contains abundant comparisons among various instruments and the human voice, showing (1) The role of the reed (or ”tongue”) as a modulator of airflow (rather than a membrane ”pumping” air into the instrument) (2) That many sound sources share the same basic principles, such as harmonium reeds, mechanical reeds and lips (when playing a brass instrument) and vocal folds (3) Operating differences exist between reeds that impose their own vibration frequency and reeds that follow the frequency imposed by a coupled-resonator (4) and between reeds that close when blown into and those that open (5) The spectral richness of a sound is related to the more or less abrupt way the reed closes the air intake into the resonator. (6) the musical sounds should be split into an attack, a permanent, and a termination phase. The path to these discoveries is undoubtedly a pedagogical tool to understand the behavior of these instruments and the scientific process in real life.

• Development and demonstration of Helmholtzian instruments
  L. Fuks, T. Grothe und M. Kob
[Abstract]

During 2021, the 200th anniversary of Hermann v. Helmholtz, a major activity was initiated by Leonardo Fuks to produce a number of new musical instruments that feature Helmholtz resonance effects. The idea of the collection was to feature the various concepts of resonance and perception that Helmholtz featured in his publications, including ”On the sensations of tone”. A part of this production and testing took place during his visit at the Erich Thienhaus Institute at Detmold University of Music using a 3D printer and manual production techniques. Acoustic analysis methods such as overtone and impedance measurements on the instruments demonstrate the validity and limitations of the idealised resonator models. Within the structured session the instruments will be displayed, their features will be characterised by measurements, and a set of instruments will be available for playing live at an exhibition booth, if possible.

• The Making of a Multimedia Rhapsody for Helmholtz
  J. Goldenbaum und L. Fuks
[Abstract]

This paper performs an analysis of Hermann Helmholtz’s work, extracting instrumental, esthetical, theoretical, physical and physiological information, in order to compose a musical piece and exhibition dedicated to his bicentennial. Helmholtz’s main music-related book ”On the Sensations of Tone”, is the prime source of a multimedia rhapsody, still under construction, that combines instruments and devices employed by Helmholtz to elucidate the various phenomena, such as consonance, dissonance, beats, combinational tones, the structure of natural and cultural scales and temperaments, sound illusions, synthesis of vowels, investigation of timbre, among others. The essay presents a historical panorama on the music theory in Europe - from the medieval Guido d’Arezzo and Franco of Cologne to the contemporaries of Helmholtz, Guido Adler, and Carl Stumpf. With the help of the biographical data available, we will try to gather and extrapolate the sounding and musical universe of Helmholtz, in addition to relevant facts of his personal and academic life, comprising important moments of the musical, cultural and political world. A complete framework of theoretical and practical elements will be finally generated, serving as inspirational material for the Multimedia Rhapsody for Helmholtz, and also for the education and debate on Helmholtz’s legacy in music and science.

Funke, Stefan

• Erweiterung des Schallquellenlokalisierungsverfahrens SODIX zur Analyse tonaler Schallfelder
  S. Oertwig, T. Schumacher und S. Funke
[Abstract]

Das inverse Lokalisierungsverfahren SODIX, das neben den Amplituden auch die Richtcharakteristiken der Schall-quellen ermittelt, wird vor allem für die Trennung der breitbandigen Schallfeldanteile von Flugzeugtriebwerken bei statischen Triebwerkstests eingesetzt. Das Verfahren beruht auf einem Ersatzschallquellenmodell, welches die von einem Mikrofonarray gemessene Kreuzspektralmatrix durch die inkohärente Überlagerung von gerichteten Punktschall-quellen modelliert. Die Gültigkeit des Verfahrens ist aufgrund des inkohärenten Quellmodells zunächst auf breitbandige Schallquellen beschränkt.

In diesem Beitrag wird eine Erweiterung des SODIX-Verfahrens zur Schallquellenanalyse von Triebwerkstönen gezeigt. Hierfür wurde das Ersatzschallquellenmodell auf kohärente Quellen erweitert. Dies ist eine wichtige Voraussetzung für die Untersuchung von Triebwerkstönen, da diese teil-kohärent aus dem Triebwerkseinlauf und dem Düsensystem abstrahlen können. Aufgrund der Unterbestimmtheit des neuen Gleichungssystems werden die Richtcharakteristiken der Quellen durch geeignete Basisfunktionen parametrisiert. Dies erlaubt eine deutliche Reduzierung der Anzahl der Freiheitsgrade der zu bestimmenden Quellparameter. Zusätzlich wird das kohärente Quellmodell mit Methoden des Compressed Sensing gelöst, die bereits erfolgreich bei der Modenanalyse von Schallfeldern in Kanälen eingesetzt werden. Eine wesentliche Annahme hierbei ist, dass die zu erwartende Quellverteilung dünn besetzt (sparse) ist. Erste Anwendungen des Verfahrens auf Triebwerkstöne zeigen, dass die abgestrahlten Beiträge der Fan-Töne am Triebwerkseinlauf und an der Düse durch das neue Verfahren korrekt lokalisiert werden können.

Furtmüller, Thomas

• Experimentelle und numerische vibroakustische Untersuchung der Trittschallübertragung durch eine Brettsperrholzdecke in einem Schulgebäude
  T. Furtmüller, M. Billmaier, M. Kawrza und C. Adam
[Abstract]

In diesem Beitrag wird die Trittschallübertragung über eine Geschoßdecke eines Schulgebäudes untersucht. Im Obergeschoß befindet sich ein Turnsaal, im Untergeschoß Klassenzimmer. Die konstruktive Ausbildung der Decke ist über eine Brettsperrholzdecke mit schwimmendem Estrich realisiert. Ziel ist es, die als störend empfundene Trittschallabstrahlung über die Geschoßdecke experimentell zu bestimmen und durch ein geeignetes numerisches Modell abzubilden, sodass darauf basierend Sanierungskonzepte untersucht werden können. Das Schwingungsverhalten der Geschoßdecke im Frequenzbereich bis 50 Hz wird durch eine experimentelle Modalanalyse untersucht, auf dessen Basis ein Finite Elemente (FE-) Modell der Decke erstellt wird. Das raumakustische Verhalten eines Klassenzimmers bis 200 Hz wird durch Schalldruckmessungen experimentell untersucht und ebenso ein (akustisches) FE-Modell erstellt. In weiterer Folge wird der experimentell durchgeführte Trittschallversuch mittels Normhammerwerk numerisch abgebildet, wobei verschiedene Berechnungsvarianten untersucht werden: Erstens wird die abgestrahlte Schallleistung aus dem Geschwindigkeitsfeld der Brettsperrholzdecke bestimmt, also ohne Berücksichtigung der Raumakustik im Empfangsraum. Zweitens wird ein voll gekoppeltes vibroakustisches Modell untersucht, das vom Berechnungsaufwand wesentlich größer ist, jedoch insbesondere bei sehr niedrigen Frequenzen auf deutlich andere Ergebnisse führt. Drittens werden die beiden Teilsysteme sequentiell berechnet, was sich hinsichtlich Berechnungsaufwand und Genauigkeit als guter Kompromiss erweist. Basierend auf dem an die Messdaten angepassten FE-Modell werden Sanierungskonzepte, beispielsweise eine zusätzliche Aufbetonschicht, untersucht.

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

 

Gaafar, Ahmed

• ÖAL-Richtlinie 42 Lärmreduktion in elementaren Bildungseinrichtungen – Planung und Gestaltung
  S. Brachtl, S. Fuhs, A. Gaafar, F. Heigl, B. Laback, K. Musialek, A. Niemczanowski und E. Ruppert-Pils
[Abstract]

Diese Richtlinie stellt einen Leitfaden für die Planung und Umsetzung von Maßnahmen zur Lärmprävention in Kindergärten dar, welcher von ExpertInnen aus unterschiedlichen Fachdisziplinen erarbeitet wurde. Die Empfehlungen umfassen raumakustische Maßnahmen sowie Überlegungen zur Planung und Gestaltung der Räume. Ausgangspunkt der Richtlinie waren wissenschaftliche Untersuchungen zur Thematik Lärmbelastung in Kindergärten. Aus diesen geht hervor, dass der Lärm vor allem das Wohlbefinden und die Konzentration sowohl der Pädagoginnen als auch der Kinder sowie die Sprachverständlichkeit nachteilig beeinflussen kann. Da Kinder in diesem Alter noch in der Phase des Spracherwerbs sind, leiden sie besonders unter schlechter Raumakustik. Dies betrifft besonders Kinder mit einer von der Landessprache abweichenden Erstsprache. Da für eine vorteilhafte Raumakustik in Kindergärten die Gewährleistung einer möglichst geringen Nachhallzeit maßgeblich ist, werden Maßnahmen zur Anhebung der Schallabsorption vorgestellt. Diese sollten bereits bei Planungsbeginn gesetzt werden und neben den Aufenthaltsräumen auch Gänge und Garderoben umfassen. Empfohlen wird, die Decke und zwei nicht parallele Wände akustisch schallabsorbierend zu gestalten. Bei der Planung und Gestaltung sollte, ausgehend vom pädagogischen Konzept, die Funktion der einzelnen Räume und die damit verbundene Lärmemission ermittelt werden. Durch sorgfältige Planung kann vermieden werden, dass Tätigkeiten, die eine ruhige Umgebung erfordern, durch den Lärm anderer Tätigkeiten gestört werden.

Gai, Stefan

• Entwicklung eines Kavitationssensors für NE-Metallschmelzen
  U. Bauerschäfer, L. Ledig und S. Gai
[Abstract]

Leistungsultraschall in der Prozesstechnik unter Standardbedingungen ist eine etablierte Technologie für das Homogenisieren, Dispergieren und für sonochemische Reaktionen durch Kavitation in Mehrphasen-Fluid-Systemen. Besondere Herausforderungen existieren bei der Anwendung der Kavitation in Aluminiumschmelzen bei hohen Prozesstemperaturen. Ein etabliertes Mittel zum Nachweis der Kavitationsintensität sind externe Cavitometer [1]. In diesem Beitrag wird ein Kavitationssensor für ein Leistungsultraschallsystem zur Behandlung von Aluminiumschmelzen vorgestellt. Die Herausforderung besteht in der Weiterentwicklung des Kavitationsnachweises über den Wellenleiter der Sonotrode [2] für ein Prozess-Medium von 670^∘C. Es wurde eine Lösung für die Erfassung hochfrequenter Wellenfelder direkt in der Kavitationszone an der Sonotrodenoberfläche entwickelt.

[1] Tzanakis, I., Lebon, G. S. B., Eskin, D. G., Pericleous, K. A., Characterisation of the ultrasonic acoustic spectrum and pressure field in aluminium melt with an advanced cavitometer, Journal of Materials Processing Technology, 229 (2016) 582-586

[2] Patent: DE 10 2010 043 316 B4

Galka, Andreas

• Quellentrennung in hydroakustischen Zeitreihen als Inverses Problem
  A. Galka
[Abstract]

Hydroakustische Zeitreihen enthalten oft Gemische verschiedener natürlicher und künstlicher Quellsignale. Im Allgemeinen sind sowohl die Mischungsfaktoren als auch die Eigenschaften der Quellsignale zunächst unbekannt. Bei Verwendung eines Einzelhydrophons entfällt die Möglichkeit, mittels Beamformings die Quellsignale räumlich zu trennen. In dieser Situation können Algorithmen zur Lösung Inverser Probleme, wie die Zustandsraum-Modellierung mittels Maximum-Likelihood, helfen. Eine effiziente Implementierung der numerischen Maximierung, bei Vorliegen von Nebenbedingungen, ist mittels des Expectation-Maximisation-Algorithmus (EM-Algorithmus) möglich. Wir stellen eine neue Variante des EM-Algorithmus vor und zeigen Ergebnisse der Quellentrennung an realen Zeitreihen von Einzelhydrophonen.

Ganesan, Krishna

• Psychoacoustic Assessment of Noise under a Motorcycle Helmet
  K. Ganesan, J. Bienert und X. Zhao
[Abstract]

Psychoacoustics is a dicipline that has been applied to many products of real life. Especially psychoacoustic metrics are uses in the automotive industry. In opposite psychoacoustics have not been applied to motorcycle helmet noise, yet. After first approaches to quantify the sound pressure level for helmets in the last years, the psychoacoustic investigation is a consequent step. For evaluating the product sound quality of motorcycle helmets and to increase the acoustic comfort for the motorcyclists thereof, a series of on-road trials using a combination of different helmets, vehicle speeds, and riding positions were performed. An arbitrary magnitude digital filter to equalize was used for the frequency-varying calibration response of the in-ear microphones. After this technical necessary step the accurate objective psychoacoustic quantification was possible. In parallel the subjective perception of the helmet has been determined by an jury test. The main effect plots reveal that all the three predictor variables used in the measurement contributes significantly to the overall sound pressure level and other psychoacoustic metrics. An analytical association between the objective and subjective psychoacoustic assessments using a statistical linear regression analysis model correlated the metrics loudness, sharpness, roughness and articulation index at 75%, 85%, 48% and 68% respectively.

Garai, Massimo

• SOPRANOISE – Inspektionsverfahren zur Bewertung der Luftschalldämmung bestehender Lärmschutzwände in situ
  F. Strigari, M. Chudalla, W. Bartolomaeus, M. Conter, A. Fuchs, M. Garai, C. Nicodeme und J.-P. Clairbois
[Abstract]

Im Rahmen des Projekts SOPRANOISE (gefördert von CEDR als Teil des ”Transnational Road Research Programme 2018”) war das Ziel des dritten Arbeitspakets, ein in-situ-Inspektionsverfahren zu entwickeln, das die Möglichkeiten visueller/auraler Untersuchungen (ohne Durchführung von Messungen) ausnutzt, um erste Hinweise auf die möglichen Auswirkungen von Schäden auf die Luftschalldämmung bestehender Lärmschutzwände zu erhalten. Auf der Grundlage eines Reviews - einschließlich einer Umfrage unter den CEDR-Mitgliedsstaaten - und eines vereinfachten theoretischen Modells, wurde ein Inspektionsprotokoll entworfen, das eine schnelle Bewertung möglicher akustischer Auswirkungen von Leckagen auf die Luftschalldämmung von Lärmschutzwänden ermöglicht. Nach dem Ausfüllen des Inspektionsprotokolls wird eine Abschätzung der Folgen der erfassten Leckagen - hinsichtlich der Schalldämmung - ausgegeben. Je nach Beschaffenheit und Position des Lecks wird eine akustische Bewertung vorgenommen und ein ”kritischer Einflussradius” berechnet, bis zu dem das Leck einen nicht vernachlässigbaren Effekt auf die Luftschalldämmung hat. Anhand dieser schnellen Bewertung kann beurteilt werden, wo es zweckmäßig ist, weitere Prüfungen vorzunehmen, d. h. entweder eine ”schnelle” Messmethode anzuwenden (die ebenfalls innerhalb von SOPRANOISE entwickelt wird) oder Messungen nach den Normen EN 1793 durchzuführen.

Gebhardt, Jan

• Geschäftsmodell Lärm – Kraftfahrzeuge laut ab Werk
  J. Gebhardt und D.L. Schade
[Abstract]

Motorräder verursachen trotz ihres geringen Anteils an der deutschen Fahrzeugflotte und ihrer geringen spezifischen Fahrleistung massive Lärmbelästigungen. Dies liegt zum Teil daran, dass viele Motorräder hauptsächlich auf malerischen Strecken, an denen andere Ruhe und Entspannung suchen, als Sportausrüstung eingesetzt werden. Andererseits ist für viele Fahrer der vermeintlich kraftvolle Klang ihrer Maschinen ein wesentlicher Faktor für den Fahrspaß. Motorräder, wie sonst nur Sportwagen, verkörpern den Konflikt zwischen einem besonderen Klangerlebnis für Auto-, bzw. Motorradfahrer und Lärm für viele Anwohner. Um diesen Konflikt zu lösen, unterliegen die Geräuschemissionen von Motorrädern und anderen Kraftfahrzeugen seit Jahrzehnten den Grenzwerten für die Typgenehmigung. Um Mängel in den Vorschriften aus den neunziger Jahren zu beheben, wurden in der jüngeren Vergangenheit in der Europäischen Union das Prüfverfahren und das Genehmigungsverfahren für Motorräder sowie für Personenkraftwagen und Lastkraftwagen geändert. Die neuen Regelungen gelten bereits für neue Fahrzeugtypen. In dieser Präsentation werden Ergebnisse vorgestellt, die im Rahmen eines Forschungsprojekts ermittelt wurden und einen dringenden Handlungsbedarf hervorrufen. Im Forschungsprojekt wurde untersucht inwieweit die neuen Regelungen geeignet sind die Geräuschemissionen im realen Verkehr auf ein technisch unvermeidbares Maß zu begrenzen.

Gehb, Christopher M.

• Analyse der Strukturintensität in dünnwandigen Maschinenstrukturen mittels Bayes'scher Inferenz
  N. Kleinfeller, C.M. Gehb, M. Schaeffner, C. Adams und T. Melz
[Abstract]

Das Vektorfeld der Strukturintensität (STI) beschreibt den Energiefluss des Körperschalls und liefert ein erweitertes Verständnis zum Körperschalltransfer innerhalb einer schwingenden Maschinenstruktur. Für die vibroakustische Gestaltung von Maschinenstrukturen zeigt das Vektorfeld der STI aufgrund des hohen Informationsgehalts ein Potential für die Entwicklung von datenbasierten Auslegungskriterien. In diesem Zusammenhang wird das Vektorfeld der STI mit einem virtuellen Modell ermittelt und als Datengrundlage für die Ableitung von Auslegungskriterien herangezogen. Unsicherheit tritt auf, wenn die STI aufgrund fehlenden Wissens zu den Verteilungen von Modellparametern und der inhärenten Abweichungen des virtuellen Modells nicht oder nur eingeschränkt vorhergesagt werden kann. In diesem Fall sind Methoden zur Identifikation und Quantifizierung von Unsicherheit anzuwenden. Die statistische Modellkalibrierung mittels Bayesëscher Inferenz ist eine Möglichkeit, basierend auf vorhandenem Wissen, z. B. Messdaten, die Unsicherheit der Modellparameter und der vorhergesagten STI zu identifizieren und zu reduzieren. Im Rahmen dieses Beitrags wird die STI mit einem virtuellen Modell analysiert, welches über Bayes’sche Inferenz kalibriert wird. Zu diesem Zweck wird zunächst eine Likelihood-Funktion für den komplexen STI-Vektor entwickelt und für den eindimensionalen Energiefluss einer Balkenstruktur sowie für den zweidimensionalen Energiefluss einer Schalenstruktur verifiziert. Die Ergebnisse dieses Beitrags bilden eine Grundlage für die weitere Analyse der STI in Maschinenstrukturen mittels Bayesëscher Inferenz.

Genßler, Julia

• Analytische und experimentelle Modellierung eines über flexible Wände gekoppelten Helmholtz-Resonators
  F. Kohlenberg, J. Genßler, F. Bake, K. Knobloch und L. Enghardt
[Abstract]

Um die Umweltwirkungen von Luftfahrtantrieben zu verringern ist neben einer Verminderung der Emissionen fossiler Brennstoffe auch eine Reduzierung der akustischen Abstrahlung in Form von Fluglärm notwendig. Eine Erhöhung des Nebenstromverhältnisses ist prinzipiell geeignet, beide Aspekte zu verbessern. Bei gleichem Schub verringert sich die Rotordrehzahl und es ergeben sich tiefere tonalen und breitbandige Anregungsfrequenzen. Durch den limitierten Bauraum ist es nicht möglich deren größere Wellenlängen durch konventionelle Linermodelle wie größere Helmholtz-Resonatoren oder längere λ/4-Resonatoren auszugleichen. Ein neues Linerkonzept besteht aus der Kopplung mehrerer Helmholtz-Resonatoren über flexible Kunststofffolien. Hierbei ergeben sich neue Designmöglichkeiten durch die zusätzlichen Resonanzen sowie die materialinhärente Dämpfung der Folien. Weitere Einflussfaktoren sind beispielsweise die Anzahl, die Anordnung und das Verhältnis der Volumina untereinander. Zur Modellierung der akustischen Dämpfungswirkung sind mehrere Ansätze denkbar. Da einzelne Helmholtz-Resonatoren üblicherweise über ein Feder-Masse-System modelliert werden, liegt es nahe das neuartigen Linerdesign über gekoppelte Punktmassen zu beschreiben. Dies setzt jedoch eine akustische Kompaktheit des Resonators voraus und vernachlässigt die modale Struktur der Folienschwingung. Diese Einschränkungen können durch eine Betrachtung über gekoppelte Impedanzen teilweise überwunden werden. In diesem Beitrag werden verschiedene Modellierungen zu diesem Linerkonzept gezeigt und mit Messergebnissen aus einem Modellaufbau am Strömungsakustikprüfstand DUCT-R des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt verglichen.

• Ein modularisierter Versuchsträger für experimentelle Untersuchungen an Helmholtz-Resonatoren mit flexiblen Wänden
  J. Genßler, F. Kohlenberg, F. Bake, K. Knobloch und L. Enghardt
[Abstract]

Die Verwendung von Akustiklinern in Flugtriebwerken ist seit vielen Jahren Stand der Technik. Diese Liner bestehen meist aus Helmholtz- oder λ/4 - Resonatoren und reduzieren beispielsweise den faninduzierten Schall im Einlauf des Triebwerks. Durch immer größer werdende Triebwerke mit höheren Nebenstromverhältnissen und weniger zur Verfügung stehenden Bauraum bei gleichzeitig tieferen tonalen Anteilen in einem breitbandigeren Bereich muss die Wirkungsweise der Akustikliner angepasst werden. Die Verwendung von flexiblen Wänden in einem Helmholtz-Resonator, bei denen die materialinhärente Dämpfung ausgenutzt wird, hat sich als praktikabel gezeigt. Mit einem neuen Modellaufbau wurden nun die Wirkungsweise der flexiblen Wände, die Abhängigkeiten der Volumina und Anordnung der aktiven und passiven Kavitäten, sowie die Abhängigkeiten der Anordnungen und Formen der flexiblen Wände untersucht. Mit dem modularisierten Aufbau ist es möglich, sowohl im Bereich der Helmholtz-Resonanz als auch im Bereich der λ/4-Resonanz Messungen durchzuführen und die Effekte der flexiblen Wände auf beide Resonanzeffekte zu untersuchen. Weiterhin wird der Einfluss der materialinhärenten Dämpfung der flexiblen Wand aus TPU-Material durch eine Vergleichsmessung mit einer Aluminiumfolie mit annähernd gleicher Resonanzfrequenz herausgestellt. Alle Messungen werden im Strömungsakustikkanal DUCT des DLR durchgeführt und dabei die Dissipation der eingestrahlten akustischen Energie durch stromauf und stromab des Modellaufbaus angebrachte Mikrofone bestimmt.

Gerken, Merle

• Preservation of Spectral Modulations and Restoration of Binaural Loudness Perception to Improve Speech Intelligibility and Loudness Perception for Listeners with Hearing Loss
  M. Gerken, D. Oetting und M.R. Schädler
[Abstract]

Listeners with hearing loss often do not only show increased hearing thresholds, but also supra-threshold phenomena such as recruitment, i.e. the perceived loudness increases over-proportionally at high levels. Therefore, these listeners have a reduced dynamic range. Their speech recognition performance in noise can be further reduced due to a degradation of the internal sound representation. In common hearing aid fitting, the gain prescription rules are mainly based on monaural, narrowband measurements of hearing thresholds and do not consider the perceived loudness of natural broadband signals. Furthermore, simulations based on automatic speech recognition hint at the importance of spectral modulations on speech recognition in noise. Here, a new fitting procedure that aims to restore loudness perception of binaural broadband signals is combined with a dynamic range compressor that preserves important spectral modulations. To investigate its effect on speech and loudness perception, measurements of the speech reception threshold and loudness ratings were carried out for different types of noise signals, gain rules and dynamic range compression strategies with normal-hearing and hearing-impaired listeners. These empirical results were additionally compared to individually simulated predictions.

Getzmann, Stephan

• On Least-squares-based Auditory Attention Decoding with Individual Neural Latency Compensation
  D. Neudek, A. Nagathil, A. Wißmann, S. Getzmann und R. Martin
[Abstract]

Auditory attention decoding is a technique to distinguish between attended and unattended speakers in a cocktail-party scenario based on signals recorded from the brain. It has been demonstrated that a simple but effective decoder can be trained with least- squares (LS) regression using recorded electro-encephalogram (EEG) signals and the corresponding envelopes of the speech stimuli (O’Sullivan et al., Cereb. Cortex 25, 2015). The decoder is typically implemented as a filter, which estimates the speech envelopes by convolving the decoder weights with the EEG signals. The convolution length defines the filter order in this system. A crucial parameter for accurate decoding appears to be the latency between stimulus onset and neural response. In this work, we investigate the performance of LS-based decoders with respect to a subject-specific tuning of the latency and the convolution length. We train and evaluate several LS-based decoders for a publicly available dataset (Das et al., 2020, http://doi.org/10.5281/zenodo.3997352), using stimuli with a duration of 30 seconds.

Geyer, Thomas

• Schallminderung an einer umströmten Tandem-Zylinder-Anordnung durch poröses Material
  T. Geyer, S. Sharma und B. Calisci
[Abstract]

Der an Teilen des Fahrwerks von Flugzeugen entstehende Umströmungsschall wird oftmals vereinfacht an einer sogenannten Tandem-Zylinder-Anordnung untersucht, bei der sich in einem definierten Abstand stromab eines Zylinders ein zweiter Zylinder gleichen Durchmessers befindet. Der dabei entstehende Schall ist durch einen starken tonalen Anteil gekennzeichnet. Für diese Anordnung existiert auch ein sogenannter Benchmark-Test, und in der Folge haben bereits viele Forscher diese Anordnung sowohl experimentell als auch numerisch untersucht.

Basierend auf Untersuchungen an umströmten Einzelzylindern, deren aerodynamische Schallentstehung durch die Verwendung einer porösen Ummantelung deutlich gemindert werden konnte, ist diese Maßnahme in einer aktuellen experimentellen Studie auf eine Tandem-Zylinder-Anordnung angewandt worden. Dabei wurden sowohl beide Zylinder einzeln als auch beide gleichzeitig mit verschiedenen, offen-porösen Materialien ummantelt und in einem aeroakustischen Windkanal umströmt. In Abhängigkeit der Parameter der Ummantelung ergibt sich für den Schall im Fernfeld ein deutlich schmaleres tonales Maximum sowie eine Verschiebung des tonalen Schalls zu tieferen Frequenzen. Zusätzlich sorgen die porösen Ummantelungen für eine effektive Minderung des breitbandigen Strömungsschalls. Die Ergebnisse zeigen außerdem deutlich, dass eine Modifikation des stromauf positionierten Zylinders einen weitaus größeren Effekt auf das Umströmungsgeräusch hat als eine Modifikation des stromab gelegenen Zylinders.

• Strukturierte Porosität zur Lärmminderung von Axialventilatoren
  C. Ocker, F. Czwielong, T. Geyer, M. Merkel und S. Becker
[Abstract]

Der Einsatz von Lüftungsanlagen ist insbesondere in der Zeit der Covid-Pandemie wichtig, um ein gesundes Raumklima in Wohn- und Arbeitsräumen zu schaffen. Die eingesetzten Axialventilatoren in derartigen Anlagen sind jedoch diejenige Systemkomponente mit der höchsten Schallerzeugung. Eine erhöhte turbulente Zuströmung durch den Einsatz von Schutzgittern, Wärmeübertrager oder Luftfilter führt zudem zu einem gestörten Strömungsfeld saugseitig vom Ventilator. Der induzierte Schalldruckpegel wird dadurch im Vergleich zur freien Anströmung deutlich erhöht. Eine Möglichkeit, um den erzeugten Schall im erforderlichen Maße zu reduzieren, ist die Modifikation der Vorderkante der Ventilatorschaufel mit einem strömungsdurchlässigen Material. In der hier vorgestellten Studie wird dazu eine strukturierte Porosität verwendet, die durch ein additives Fertigungsverfahren im Metall-3D-Druck entsteht. Hierbei basiert die strukturierte Porosität auf geometrisch definierten Einheitsgitterzellen. In einem ersten Schritt werden strukturierte Porositäten an der Vorderkante von isolierten Tragflügeln experimentell in einem Windkanal hinsichtlich der aerodynamischen und aeroakustischen Eigenschaften untersucht. Aufbauend auf den Tragflügeluntersuchungen werden ausgewählte strukturierte Porositäten in einem zweiten Schritt auf Ventilatorschaufeln übertragen. Die modifizierten Axialventilatoren werden hinsichtlich ihrer Effizienz, der Schallabstrahlung und Axialventilator-spezifischen Effekte in einem Axialventilatorprüfstand untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass durch eine strukturierte Porosität die Schallemission zwar reduziert werden kann, jedoch diese auch zu einer Verringerung der aerodynamischen Leistung führt.

Ghatreh Samani, Omid

• Effects of frequency on annoyance caused by motorcycle noise
  O. Ghatreh Samani und M.E. Altinsoy
[Abstract]

Motorcycles are one of the main sources of traffic noise emission. Considering that emitted noise from motorcycles are extremely annoying, it is essential to study influencing parameters which might cause annoyance. Various motorcycles generate noise in different frequency ranges. Although emitted noise with higher frequency can be more annoying, the lower frequency noise can be heard farther away from the noise source. This study aims to investigate the relationship between the frequency content of the motorcycle noise and caused annoyance. For this purpose, noise measurements for various types of motorcycles are carried out. The measurements are then used for conducting a perceptual experiment to realize the caused annoyance by each stimulus. Eventually the results of the perceptual experiment are utilized to determine the effect of the frequency range on participant’s annoyance. Moreover, the psychoacoustic parameters related to each stimulus are analyzed and a conclusion is drawn to show which parameters in motorcycle noise exacerbate the annoyance.

Gillé, Michael

• QS nach DIN 45687
  M. Gillé und B. Kunzmann
[Abstract]

Wann ist in diesem Zusammenhang ein Ergebnis ”richtig”, wann ”präzise”, wann beides?

Ein pragmatischer Versuch über die Betrachtung der Begriffe ”Richtigkeit” und ”Präzision”, die Fragestellungen im Kontext der qualitätsgesicherten Lärmberechnung zu skizzieren, die Zusammenhänge darzustellen und um letztendlich auch eine Antwort auf die Frage zu finden.

In der Normungsarbeit im NA 001 BR-02 SO wurde in der Vergangenheit im zunehmenden Maße Zeit und Energie in die Qualitätssicherung investiert, um neben ”richtigen” Ergebnissen bei den Testaufgaben auch für möglichst ”präzise” Ergebnisse in der Praxis zu sorgen.

Bei den Round-Robin-Tests für die RLS-90 mit der Musterstadt QSDO wurden ”präzise” Ergebnisse erst dann erreicht, als in der 2. Runde 2013 und deren Nachbetrachtung 2018 mit einem ”optimierten” Datenmodell gearbeitet wurde. Heute sind wir hier sicher schon wieder einen Schritt weiter, die Erfahrung mit der Musterstadt QSDO hat uns aber auch gezeigt, wo es sich lohnt weiter darüber nachzudenken.

Auf der Basis aktueller Regelwerke wird aufgezeigt, was für die Qualitätssicherung eines Regelwerks bzw. dessen Implementierung in Softwareprodukte in Normungs-Gremien bereits besprochen und geregelt wurde bzw. was zusätzlich noch diskutiert werden kann, um weiter zu fördern softwareübergreifend ”richtige/präzise” Ergebnisse zu erhalten.

Gillner, Christiane

• Aerogels as innovative insulation materials – a range of acoustic properties
  C. Gillner, H. Marckmann, B. Dilba, O. Zaleski, P. Vöpel, A. Dzierbinski, E. Okomus und B. Milow
[Abstract]

Aerogels are highly porous solids that are manufactured in a sol-gel process with subsequent supercritical drying. In this process materials with a porosity of more than 95 percent can be created, which have a very low density due to the high proportion of air. They also have good sound absorption properties and a very low thermal conductivity. This makes them a promising basis for solutions with a diverse and consistently high level of insulation. Because of the extraordinary properties described above, aerogels offer solutions for various industries, for example aviation. In addition, the acoustic properties of these materials can be tailored to fulfil the specific requirements of the application for example the absorption in different frequency ranges. The material properties can be influenced by different ingredients or variations in the manufacturing process. The focus of this work is an examination of different samples which will give an insight in the possible range of acoustic and physical properties.

Gilroy, Layton

• BURNSi ORCA class acoustic and vibration characteristics
  H. Hasenpflug, W. Van Buul, L. Gilroy, E. Cintosun, J. Dupuis, S. Schäl und A. Homm
[Abstract]

The objective of the intended international workshop on Benchmark Underwater Radiated Noise Simulations is to contribute to the knowledge and understanding of underwater radiated noise of naval platforms generated by machinery and hydrodynamic noise. The workshops will be a cooperative effort of the Defence organizations of Canada (DRDC²), Germany (WTD71³) and the Netherlands (DMO-). This workshop will involve the prediction of radiated underwater noise of a ship using numerical methods and an available data set of onboard vibration measurements. Information and technical data of an ORCA-class training vessel of the Royal Canadian Navy can be made available for this purpose. The necessary acoustic and vibration data for the workshop were gathered during two measurement trials with PCT (Patrol Craft Training) MOOSE at the Patricia Bay (Pat Bay) sound range near Victoria, Canada. Preliminary analysis shows that the overall underwater radiated noise signature is caused by noise generated by the propulsion diesels, the gearboxes, the diesel generator sets and both propellers. In the light of the measurement results, the objective for the workshop is to predict the individual contributions of the main machinery and hydrodynamic sources to the total underwater radiated noise levels.

Gindre, Thomas

• Vibroakustische und aeroakustische Untersuchungen an Wärmepumpen
  S. Wagner, J. Rohlfing, T. Gindre und T. Oltersdorf
[Abstract]

Moderne, elektrisch betriebene Wärmepumpen zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad aus und stellen eine attraktive Alternative zu herkömmlichen Heizungssystemen dar. Die Geräuschemissionen von Wärmepumpen können allerdings zu steigenden Lärmbelastungen führen, was eine Hürde für eine flächendeckende Nutzung von Wärmepumpen in dicht besiedelten urbanen Räumen darstellt. Im Projekt WAMS betrachten die Fraunhofer Institute ISE und IBP Messmethoden zur Charakterisierung der vibroakustischen und aeroakustischen Quellen von Luft/Wasser-Wärmepumpen. Ziel ist die Ableitung von Maßnahmen zur akustischen Optimierung von diesen Wärmepumpen in der frühen Entwicklungsphase. Die dominierenden akustischen Quellen von solchen Wärmepumpen sind der Verdichter und der Ventilator. Verdichter emittieren sowohl Schwingungen, die über den Rahmen und den Kühlkreislauf übertragen werden, als auch Direktschall. Beide werden dann von dem Gehäuse als Luftschall abgestrahlt. Zur akustischen Charakterisierung dieser Schallanteile wurde eine Messmethode entwickelt. Damit wurden strukturdynamische und akustische Messungen mit baulichen Veränderungen an vier unterschiedlichen Wärmepumpen durchgeführt. Untersuchungen zu den aeroakustischen Emissionen von Ventilatoren wurden an einem Wärmepumpen-Mockup durchgeführt. Insbesondere wurde dabei die Interaktion zwischen Ventilator und verschiedenen Wärmetauschern betrachtet. Ergänzend zu den experimentellen aeroakustischen Untersuchungen wurden CDF/CAA Simulationen durchgeführt. Dieser Beitrag fasst die im Projekt WAMS verwendeten strukturdynamischen und akustischen Messmethoden zusammen und präsentiert ausgewählte Ergebnisse aus den Messreihen und Simulationen.

Ginovart-Panisello, Gerardo Jose

• Assessment of Dairy Cattle Welfare through Acoustic Analysis: preliminary results using a digital phonendoscope
  R.M. Alsina, P. Llonch, G.J. Ginovart-Panisello, R. Guevara, M. Freixes, M. Castro, L. Duboc und E. Mainau
[Abstract]

The efficiency of dairy cattle production is crucial in a context of population growth. Last decades, animal welfare has become a fundamental concern for consumers and for the dairy industry. In addition, evidence shows that improving the welfare of cows increases their production efficiency, the economic return of dairy farms and their environmental impact. The animal welfare assessment normally relies on temporary indicators. Tools available for this purpose are costly, time consuming, discontinued and sometimes invasive. Bioacoustics assessment of the internal organs of cows through a phonendoscope-like device is non-invasive and can continuously inform about the welfare status at an individual cow. This contribution shows the preliminary results of an acoustic analysis of the feasibility of listening to organ sounds in cows. Several acoustic measurements identified as respiration, cardiac impulses and peristaltic movements were tagged by an expert using a digital phonendoscope. In this work we describe the acoustic characterization of these signals. The cardiac impulses are present in most of the measurements, respiration and peristaltic movements are harder to identify and find in the recording campaign conducted. These preliminary results are encouraging, artificial intelligence might assist to the assessment of the cows welfare using a non-invasive and permanent system.

Giordano, Vito

• The preterm baby in the bass booster - Zur Frage der A-Bewertung bei Pegelmessungen in Inkubatoren
  C. Reuter, M. Maeder, I. Czedik-Eysenberg, L. Bartha-Doering, P. Deindl, M. Bertsch, A. Berger und V. Giordano
[Abstract]

Spitzenpegel in Inkubatoren erreichen teilweise Extremwerte von bis zu 117 dB(A)(Thomas 1989) bzw. 130-140 dB(SPL)(Bess et al. 1979). Die seit 1959 bis heute bei Pegelmessungen an Inkubatoren erhobenen Schallpegelwerte schwanken erheblich. Dies ist zum einen auf unterschiedliche Messsituationen zurückzuführen, zum anderen aber auch darauf, dass je nach Veröffentlichung die Pegel entweder in dB(A) oder in dB(SPL) angegeben werden. Selbst in der als Standard geltenden Empfehlung der American Academy of Pediatrics (AAP 1995) wird nicht zwischen SPL- und A-Bewertung unterschieden, wenn als Richtwert für Inkubatoren ein Geräuschpegel von <45 dB empfohlen wird. Bislang gemessene Geräuschpegel in Inkubatoren sowie eigene Messergebnisse liegen real weit über dieser Empfehlung (Bemmer et al. 2003). Der Hauptenergieanteil bei Inkubatorgeräuschen liegt zudem bei 100-200Hz (Seleny 1969; Bertsch et al. 2019). Da bei der A-bewerteten Pegelmessung gerade die Energieanteile unterhalb von 1000 Hz mit abnehmender Frequenz immer weniger einbezogen werden, fallen die gemessenen Inkubator-Pegel bei einer A-Bewertung in der Regel um 20 dB geringer aus als die tatsächlich vorliegenden Werte in dB(SPL)(z.B. Blennow et al. 1974). Ziel des Beitrags ist es deswegen nicht nur Licht in das Dunkel der A-bewerteten Inkubatorpegelmessungen zu bringen, sondern auch mit Hilfe von Signalanalysetechniken und numerischen Simulationen gehörsadäquatere Beschreibungsmöglichkeiten der akustischen Inkubator-Innenwelt anzubieten.

• Verantwortungsethik als gesamtheitliche Aufgabe bei der Behandlung von Frühgeborenen
  M. Maeder, V. Giordano, L. Bartha-Doering, P. Deindl, M. Bertsch, A. Berger und C. Reuter
[Abstract]

Kinder, die vor der 37 Gestationswoche geboren werden sind Frühgeborene. Frühgeburtlichkeit ist ein globales Gesundheitsproblem, das etwa 11 % aller Lebendgeburten betrifft: Sie ist nach wie vor eine bedeutende Todesursache und eine wichtige Ursache für langfristige Einschränkungen menschlichen Potenzials bei Überlebenden auf der ganzen Welt. Unreife und leichte Frühgeborene werden in Inkubatoren versorgt, um physiologische Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen zu schaffen. Bis zu 50% der Frühgeborenen, die in Inkubatoren behandelt werden zeigen im dritten Lebensjahr sprachliche Auffälligkeiten und Defizite. Unterschiedliche Studien lassen darauf schließen, dass die unnatürliche Umgebung aus Sicht der Akustik in einem Inkubator zu diesen Auffälligkeiten beiträgt. Bereits durchgeführte Schalldruckpegelmessungen in Inkubatoren am AKH Wien zeigen, welche Spitzenwerte durch weitere angeschlossene medizinische Geräte wie beispielsweise der Schauerstoffversorgung erreicht werden. Gleiches gilt auch für die Verhaltensweisen des medizinischen Personals, das zu hohen Spitzenpegeln führen kann.

Der vorliegende Beitrag befasst sich mit den ethischen Aspekten und Fragestellungen, die bei der Nutzung von Inkubatoren auftreten und soll als Denkanstoß dafür dienen, dass Verantwortungsethik in diesem Kontext auch als Aufgabe zu verstehen ist, in der auch über die Zeit im Inkubator hinaus eine möglichst gesunde Entwicklung des Frühgeborenen - vor allem im Hör- und Sprachbereich - im Vordergrund steht.

Gleine, Wolfgang

• Evaluation of the Delany-Bazley-Miki model for the calculation of the sound absorption coefficient of aerogel granules
  Y. Abawi, F. Langfeldt und W. Gleine
[Abstract]

The Delany-Bazley model is a widely used calculation method for the prediction of the sound absorption coefficient of porous materials. It is an empirical model, which provides reasonable values for the characteristic impedance and the wave number for fibrous absorbent materials having a porosity near unity. The biggest strength of the Delany-Bazley model is, that it requires only one material parameter, the flow resistivity, which can be easily measured. Even though this model finds widespread application, however, since the estimation of the characteristic impedance and the wave number is based on quite simple power-law relations, it may not be expected that the model is valid for all the porous materials. Hence for other than fibrous materials an adjustment of the power-law relations might be necessary. In this paper an evaluation of the Delany-Bazley-Miki model, which furthermore satisfies the impedance function positive real part property, for the prediction of the sound absorption coefficient of aerogel granules is discussed. The core question is, if and how the power-law relations, suggested by Delany and Bazley, should be adjusted to provide a good approximation of the characteristic impedance and the wave number with impedance tube measured data for aerogel granules of different particle sizes.

Goebl, Werner

• Repetitionsverhalten beim Pianino: Spielbarkeit nach Einbau unterstützender Federmechanik
  M. Pŕmies-Vilŕ, A. Mayer, W. Goebl und G. Widholm
[Abstract]

Sehr schnelle Triller und Tonwiederholungen, wie sie in der Klavier Solo-Literatur üblicherweise gefordert werden, konnten bisher nur auf Flügeln mit Doppelrepetitionsmechanik realisiert werden, nicht aber auf Mechaniken von Klavieren (Pianinos, upright pianos). Für eine schnelle Repetition ist es notwendig, dass ein weiterer Anschlag durchgeführt werden kann, noch bevor die Taste vollständig in ihre Ausgangsposition zurückgekehrt ist. Die in Wien beheimatete Firma Feurich hat mit ihrer patentierten ”High Speed KAMM Action” eine Möglichkeit gefunden, solch schnelle Repetitionen auch am Klavier zu ermöglichen. Um die Auswirkung der neuen Federmechanik auf Spielbarkeit und Klang in der Praxis zu analysieren, wurden je zwei baugleiche Klaviere der Firmen Feurich und Bechstein eingesetzt, wovon jeweils eines -von außen nicht erkennbar- die neue Federmechanik enthielt. Die mit einem neu entwickelten, digital gesteuerten und sensorgestützten Anregungsmechanismus durchgeführten optischen und akustischen Spielanalysen zeigten, dass der wesentliche Unterschied in jener Tastentiefe liegt, bei der ein neuerlicher Anschlag ausgeführt werden kann. Darüber hinaus beurteilten neunzehn international renommierte Pianist/innen anhand von vorgegebenen und frei wählbaren Stücken die vier Instrumente. Eine systematische Auswertung ergab, dass die Instrumente mit der neuen Federmechanik als klanglich gleichwertig, aber in ihrer Repetitionsfähigkeit als eindeutig besser beurteilt wurden, besonders was die Tonwiederholungen im Pianissimo betrifft.

Goecke, David

• Bauakustische Gestaltung von städtischen Innenhöfen
  D. Goecke, M. Koehler und Y. Aoki
[Abstract]

Im urbanen Gebiet bilden Gebäudeensemble in Kombination mit Straßenschluchten und divers genutzten Innenhofsituationen eine typisch städtische Topologie. Vielerorts stellen dabei die Gebäude eine bewohnte Lärmschutzmaßnahme dar, die den Lärm der Mobilitätsflächen, den Straßenschluchten, vor einem Eintrag in die Innenhöfe abschirmen. Das Eindringen des Verkehrslärms durch Öffnungen und Durchgänge, die Verstärkung durch schallharte und damit schallreflektierende Oberflächen sowie zusätzliche Schallquellen (z. B. Parkbewegungen) führen jedoch in den Innenhöfen selbst zu einer erhöhten und für die Anwohnender belastenden Schallimmission. Gleichzeitig bieten Innenhöfe das vielfältig nutzbare Potenzial, als Naherholungsgebiete die Lebensqualität zu erhöhen. Dabei können Synergieeffekte des Klimaschutzes, der Bauphysik und im Speziellen der Akustik genutzt werden, um die physische und psychische Gesundheit zu verbessern.

Die hier vorgestellte Untersuchung zeigt beispielhaft die Entwicklung eines ganzheitlichen Maßnahmenportfolios zur Reduktion der Schallimmission in Innenhöfen. Die Prognose und Beurteilung der Akustik stellt dabei eine besondere Herausforderung dar, da hier verschiedene lokale Schallquellen zu betrachten sind. Daher wird bei der ganzheitlichen Abbildung und Beurteilung der Akustik in Innenhöfen auf Momentaufnahmen und Einzelschallereignisse (z. B.: Kurvenquietschen einer Straßenbahn, Parkbewegungen) eingegangen. Basierend auf gezielten Schallmessungen und softwaregestützten Lärmkartierungen, werden die Auswirkungen der entworfenen Maßnahmen prognostiziert und beurteilt. Im Beitrag wird gezeigt, welche Maßnahmen maßgeblich der Ruhe den Hof machen.

Goedicke-Fritz, Sybelle

• Schallexposition und -wirkung auf einer neonatologischen Intensivstation
  C. Adams, R. Stutz, E. Kaiser, M. Bous, S. Goedicke-Fritz, F. Hornberger und M. Zemlin
[Abstract]

Eine erhöhte Schallexposition von Neugeborenen, die auf neonatologischen Intensivstationen behandelt werden, wirkt sich akut auf Vitalfunktionen wie Herzschlag, Blutdruck oder Atmung aus und scheint das Risiko von Hörverlusten sowie von neurologischen Entwicklungsstörungen zu erhöhen. In diesem Beitrag werden die medizinischen Implikationen einer erhöhten Schallexposition diskutiert und das Potenzial einer akustikgerechten Gestaltung beschrieben. Anhand von akustischen Messungen an einem Inkubator auf einer neonatologischen Intensivstation wird die akustische Umgebung im Klinikalltag untersucht. Dazu werden mehrere typische Situationen im Klinikalltag simuliert und Akustikmessungen durchgeführt. Inkubatoren bieten einerseits geeignete Umgebungsbedingungen für Frühgeborene und ermöglichen therapeutische Eingriffe und Überwachung von Vitalfunktionen. Andererseits erzeugen die Systemkomponenten des Inkubators Geräusche z. B. Überwachungsalarme, Geräusche der Atemunterstützung oder Geräusche durch das Öffnen und Schließen von Klappen während der Behandlung. Basierend auf den Messergebnissen werden typische Geräusche analysiert und hinsichtlich ihrer Schallexposition im Inkubator bewertet. Dies legt die Grundlage für eine akustikgerechte Gestaltung von Inkubatoren sowie neonatologischen Intensivstationen.

Gölles, Lukas

• Optimally Curved Arc Source for Sound Reinforcement
  L. Gölles und F. Zotter
[Abstract]

Sound reinforcement typically requires the capacity to supply large audience areas uniformly with amplified direct sound. It is state of the art to employ progressively curved line-source arrays adapted to satisfy this requirement. Adaptation to the listening area is done by adjusting the angles between individual elements in the chain of line-source loudspeakers. Our contribution suggests formalizing the optimal progression of the source curvature in terms of a differential equation resulting from stationary-phase approximation. We introduce the formalism that is directly applicable to shaping line-source arrays, and we show a new compact prototype of the resulting optimally curved arc source (OCAS). Our prototype is designed for frequencies above 1kHz, fed by a compression driver, and built as a 3D-printed waveguide. The phase-equalized waves arriving at its orifice essentially constitute the optimally curved arc source. We prove the effectiveness of the formalism by simulations and measurements of our prototype.

Görne, Thomas

• Darstellung und praktische Untersuchung eines HOA-Mikrofonarrays mit 8 Kapseln
  J.-M. Batke und T. Görne
[Abstract]

Higher Order Ambisonics (HOA) ist als 3D-Schallfelddarstellung für die Tonwiedergabe in VR-Umgebungen oder bei 360^∘-Videodarstellungen sehr geeignet. Bei der Aufnahme natürlicher Schallfelder können sphärische Mikrofonarrays eingesetzt werden. Die erreichte Ordnung der HOA-Schallfelddarstellung und damit die erzielbare räumliche Auflösung der Tonwiedergabe gehen einher mit dem aufzubringenden technischen Aufwand. So lässt sich mit 4 Mikrofonkapseln eine HOA-Darstellung 1. Ordnung aufzeichnen, während die 2. Ordnung bereits 9 Kapseln verlangt.

Auf dem Markt angebotene Arrays mit 8 Kapseln stellen damit ein überbestimmtes Mikrofonarray für HOA-Signale 1. Ordnung dar, werden aber auch als Quelle für HOA-Signale 2. Ordnung beworben. Dies ist über die Beschränkung auf eine 2D-Schallfelddarstellung möglich bzw. die Inkaufnahme von räumlichen Darstellungsfehlern. Der vorliegende Beitrag fasst die theoretischen Möglichkeiten eines 8-Kapsel-Arrays zusammen und untersucht die in der Anwendung wahrnehmbaren räumlichen Darstellungsfehler.

Goicke, Stefanie

• Untersuchung der relativen Lokalisationsfähigkeit in der Horizontalebene bei blinden und sehbehinderten Personen über Kopfhörer mittels virtueller Akustik
  S. Goicke, J. Tchorz und T. Jürgens
[Abstract]

Diese Studie untersucht die relative Lokalisationsfähigkeit in der Azimuthebene mittels virtueller Akustik über Kopfhörer bei früh- und späterblindeten, sowie bei sehbeeinträchtigten Personen im Vergleich zu Personen mit normaler Sehleistung.

Hierzu wurde ein 90ms langes bandbegrenztes weißes Rauschen mit Kunstkopf Head-Related-Impulse-Responses (HRIR) gefaltet und über Kopfhörer dargeboten. Die Versuchspersonen gaben an, ob zwei nacheinander dargebotene Rauschen aus derselben oder aus unterschiedlichen Richtungen wahrgenommen wurden. Die Messung wurde frontal (0^∘ Referenzton), lateral links (90^∘) und rechts (270^∘) durchgeführt.

Die Ergebnisse zeigen, dass alle Probandengruppen die Richtungsunterschiede mit hoher Genauigkeit lokalisieren können. Die Diskriminationsschwellen liegen frontal bei ±3^∘-5^∘ zur Referenz, lateral bei ±8^∘-17^∘. Im Vergleich zu Studien mit Darbietung im Freifeld zeigt diese Studie keine verbesserte Lokalisationsfähigkeit sehbeeinträchtigter Personen im Vergleich zu Personen mit normaler Sehleistung. Dies ist vor allem auf das Fehlen der individuellen Anatomie der Pinna zurückzuführen, deren spektrale Filterung bei der Nutzung von Kunstkopf-HRIRs und Kopfhörern nicht berücksichtigt wird.

• Extraaurale Kopfhörer für virtuelle Akustik
  J. Wermers, S. Goicke, T. Jürgens und J. Tchorz
[Abstract]

In der audiologischen Diagnostik erlauben Lokalisationstests Aussagen über die Fähigkeiten zur Ortung von Schallquellen. Auch kann der Nutzen einer Hörgeräteversorgung bei räumlich getrenntem Sprach- und Störsignal erfasst werden. Lokalisationstests mit Lautsprechern sind jedoch mit hohem technischen Aufwand verbunden, insbesondere für komplexe räumliche Situationen. Alternativ lassen sich mit virtueller Akustik bei Darbietung über Kopfhörer vergleichsweise einfach vielfältige räumliche Situationen generieren. Mit Hörgeräten sind übliche circum- und supraaurale Kopfhörer jedoch nicht einsetzbar. In diesem Beitrag wird der Prototyp eines extraauralen Kopfhörers vorgestellt, bei dem die Wandler (Durchmesser: 3,2 cm) in einem variablen Abstand zu den Ohrmuscheln positioniert sind, ohne diese zu berühren oder zu umschließen.

Bei einem Abstand von 4 cm zwischen Wandler und Tragus liegt die Übersprechdämpfung (am Kunstkopf im reflektionsarmen Raum) an der Position von HdO-Mikrofonen ab 60 Hz bei > 10 dB, und ab 1.100 Hz bei > 20 dB. Der entzerrte Frequenzgang liegt zwischen 75 - 20.000 Hz (+/- 2 dB).

In einer Pilotstudie mit 11 normalhörenden Probanden lag die Unterscheidungsschwelle für virtuelle Schallquellen in der Horizontalebene frontal bei 5,8^∘ und seitlich bei 13^∘. Die Schwellen liegen damit nur geringfügig höher als in einer Vergleichsstudie bei Präsentation über circumaurale Kopfhörer bei ansonsten identischem Ablauf (Goicke et al., DAGA2021).

Goldenbaum, Jean

• The Making of a Multimedia Rhapsody for Helmholtz
  J. Goldenbaum und L. Fuks
[Abstract]

This paper performs an analysis of Hermann Helmholtz’s work, extracting instrumental, esthetical, theoretical, physical and physiological information, in order to compose a musical piece and exhibition dedicated to his bicentennial. Helmholtz’s main music-related book ”On the Sensations of Tone”, is the prime source of a multimedia rhapsody, still under construction, that combines instruments and devices employed by Helmholtz to elucidate the various phenomena, such as consonance, dissonance, beats, combinational tones, the structure of natural and cultural scales and temperaments, sound illusions, synthesis of vowels, investigation of timbre, among others. The essay presents a historical panorama on the music theory in Europe - from the medieval Guido d’Arezzo and Franco of Cologne to the contemporaries of Helmholtz, Guido Adler, and Carl Stumpf. With the help of the biographical data available, we will try to gather and extrapolate the sounding and musical universe of Helmholtz, in addition to relevant facts of his personal and academic life, comprising important moments of the musical, cultural and political world. A complete framework of theoretical and practical elements will be finally generated, serving as inspirational material for the Multimedia Rhapsody for Helmholtz, and also for the education and debate on Helmholtz’s legacy in music and science.

Goli, Peyman

• Deep Learning-based Speech Source Localization using Binaural and Monaural Microphone Arrays
  P. Goli und S. Van De Par
[Abstract]

This study proposes a deep learning-based method for speech source localization (SSL) by using binaural and monaural microphone arrays in hearing aids (HA). During the last few years, several deep models based on binaural or non-coplanar microphone channels (i.e. the microphone arrays used in environment-robot interaction) have been proposed for SSL by using short-time Fourier transform as a pre-processing stage. In our study, in addition to a binaural method, a monaural model that is more applicable in HAs is proposed for SSL. Two behind-the-ear HAs with a total of eight microphone channels is used to capture the signals of sound sources in a noisy and reverberant environment. Six microphone channels behind the two ears and four microphone channels behind and in the right ear are employed in the binaural and monaural methods, respectively. Motivated by the human auditory system, an auditory peripheral pre-processing stage is used to prepare the interaural signals for input to the deep models. Although the trained monaural model shows acceptable performance at higher signal to noise ratios in the test stage, the trained binaural model accurately estimates the azimuth angles of speech sources at much more noisy conditions.

Gombots, Stefan

• Infraschallbewertung von Windenergieanlagen
  S. Gombots und C. Holzleithner
[Abstract]

Bei der Realisierung von Windparkprojekten werden häufig Befürchtungen von betroffenen Bürgern geäußert, dass der von Windenergieanlagen (WEA) ausgehende Infraschall gesundheitsgefährdend sei. Unter Infraschall versteht man Schallwellen mit Frequenzen die kleiner als 20 Hz sind und somit unter der Hörschwelle des Menschen liegen. Infraschall kann dennoch wahrgenommen (oder ”gefühlt”) werden, sofern er laut genug ist. In aller Regel wird Infraschall nicht mehr als tonales Schallereignis wahrgenommen, sondern zum Beispiel als pulsierendes Gefühl, Druck auf den Ohren oder der Brust. Für den Infraschallbereich ist eine eigene Frequenzbewertung definiert, die so genannte G-Bewertung. Die typische Wahrnehmungsschwelle von Infraschall liegt bei einem G-bewerteten Pegel von 95 - 100 dB(G). Die Unterschiede in der individuellen Hörschwelle sind im Infraschallbereich stärker ausgeprägt als im Bereich des hörbaren Schalls. Aufgrund seiner großen Wellenlänge wird Infraschall kaum von der Luft oder dem Boden gedämpft und auch nicht durch Hindernisse, wie Schutzwälle oder Gebäude, abgeschirmt - er breitet sich nahezu verlustfrei aus. Da eine Bewertung der Infraschallimmissionen bei Genehmigungsverfahren von WEA oftmals von den Anrainern eingefordert wird, werden die in der Literatur bekannten Phänomene der Infraschallausbreitung vorgestellt. Zudem wird im vorliegenden Beitrag auf die Infraschallbewertung eingegangen.

Goodman, Dan

• Improving Binaural Rendering with Bilateral Ambisonics and MagLS
  I. Engel, D. Goodman und L. Picinali
[Abstract]

Bilateral Ambisonics has been recently proposed as an effective method to produce high-quality binaural renderings from order-limited Ambisonics sound fields. It achieves so by generating two Ambisonics sound fields at the ears’ positions (rather than one at the head centre) and employing time-aligned head-related impulse responses. It has been shown that this ”ear-centric” coordinate system allows to produce accurate binaural signals at lower spatial orders than if using the traditional ”head-centric” approach, albeit at the cost of a non-trivial implementation of head rotations. We propose to further improve Bilateral Ambisonics by combining it with the popular Magnitude Least Squares (MagLS) method in order to reduce spectral errors at high frequencies. This is achieved at the cost of larger high-frequency phase errors, which should though not be problematic from a perceptual point of view due to our poor sensitivity to high-frequency interaural phase differences. According to numerical analyses and a model-based evaluation, the proposed BiMagLS method may well be a direct improvement over standard Bilateral Ambisonics.

Gottschalk, Martin

• Modellierung des Beitrag cochleärer Nichtlinearitäten auf die Verarbeitung von Komodulation
  M. Gottschalk und J. Verhey
[Abstract]

Kohärente Pegelschwankungen zeichnen viele natürliche Schalle aus. Der vorliegende Beitrag untersucht, inwieweit diese sogenannten Komodulationen bereits durch nichtlineare Prozesse auf der Ebene der Cochlea beschrieben werden können. Zur Simulation dieser nichtlinearen Prozesse wird das sogenannte Dual-resonance Non-linear (DRNL) Filter herangezogen. Ein Effekt der auf die auditorische Sensitivität für Komodulationen hinweist ist Comodulation Masking Release (CMR), d.h., eine geringere Mithörschwelle eines Sinustons, wenn das verdeckende Geräusch komoduliert ist. Für diesen Effekt wurde bereits gezeigt, dass ein Teil des CMR mit einer Version des DRNL Filters simuliert werden konnte. Der zugrundeliegende Mechanismus ist cochleäre Suppression. Allerdings hängt diese Vorhersagekraft von den verwendeten DRNL-Filter-Versionen ab, die sich jeweils durch verschiedene Parametersätze auszeichnen. In diesem Beitrag wird untersucht, (i) wie sich verschiedene bestehende Parametersätze auf die Modellvorhersagen psychoakustischer Daten zu Suppression auswirken, (ii) welche Änderungen an den Modellparametern und der Modellstruktur zu einer verbesserten Vorhersage von Suppression führen und (iii) wie sich diese Änderungen auf die Vorhersage von CMR auswirken.

Gourishetti, Saichand

• The Sounds of Partial Discharge
  S. Gourishetti, S. Werner, A. Kátai und J. Liebetrau
[Abstract]

Partial discharge (PD) is a critical phenomenon that often occurs in medium and high voltage electrical equipment due to insulation faults and generates various types of acoustic emissions. The characteristics of the PD signal depend on the type of equipment, physical condition, operating voltage, and insulating substances used (e.g., gases, oils, nonmetallic solids). Corona, arcing, and surface discharges are the most common PD faults. Usually, these faults are quantified by electrical and acoustic detection methods. Acoustic methods gained popularity over electrical methods due to their insensitivity to electrical noise and localization capabilities. PD signals have different levels of acoustic emission, represented by time-frequency characteristics. Currently, the analysis of PD data, detection and classification of faults is done manually or semi-automatically by experts. This paper provides the current state of the literature on acoustic condition monitoring of partial electrical discharges in various high voltage equipment (e.g., transformers, cables, switchgears). The typical approaches used in the acoustic measurement and feature representation of signals for PD defect recognition are presented in detail. Expanding the possibilities for automated detection of PDs using signal processing and neural networks is also discussed for future research.

Graber, Gerhard

• Messung und Berechnung von Kantenabsorbern
  C. Santer, G. Graber, E. Kurz und W. Weselak
[Abstract]

Die gute Absorptionswirkung von Kantenabsorbern bei tiefen Frequenzen ist empirisch umfangreich belegt und liefert wohl den Grund dafür, dass dieser Absorbertyp auch weitläufig als Bassfalle bekannt ist. Aufgrund eines fehlenden einfachen Berechnungsmodells für Kantenabsorber, kommen diese in der raumakustischen Planung allerdings relativ selten zum Einsatz. In diesem Beitrag wird das Absorptionsverhalten eines eigens angefertigten Kantenabsorbers untersucht und ein Berechnungsmodell für Kantenabsorber in Quaderräumen vorgeschlagen.

Hierfür wurden modulare Kantenabsorber entwickelt, mit welchen eine umfangreiche Messkampagne in einem Hallraum und in Seminarräumen durchgeführt wurde. Die Analyse der Messdaten ergibt, dass die Modenstruktur des Raumes einen wesentlichen Einfluss auf die tieffrequente Absorptionswirkung hat. Es tritt eine starke Wechselwirkung von Raummoden und Absorptionsverhalten auf, sodass der Kantenabsorber wie eine Art Modenbremse wirkt.

Um die gemessenen Absorptionswerte der Kantenabsorber mit den akustischen Raumeigenschaften, den Raummoden, in Beziehung zu bringen, werden Optimierungsalgorithmen verwendet. Die dabei erhaltenen Ergebnisse dienen als Grundlage für ein Berechnungsmodell, welches im Edge Absorber Calculation Tool (EACT) zum Einsatz kommt. Das EACT ermöglicht eine grobe Abschätzung der Wirksamkeit des Kantenabsorbers bei tiefen Frequenzen in Abhängigkeit von den Abmessungen eines Quaderraumes.

Abschließend wird die Verwendbarkeit der Ergebnisse des EACT anhand der Sanierung eines Hörsaals mit Kantenabsorbern evaluiert.

Gräfen, Vincent

• Bewertung der richtungsabhängigen Schalleintragskomponenten im individuellen Restgehörgang bei undichtem Sitz eines offenen Im- Ohr-Hörsystems hinsichtlich akustischer Transparenz
  R. Roden, V. Gräfen, P. Rivera Benois, S. Doclo und M. Blau
[Abstract]

Für Im-Ohr-Hörsysteme mit mehreren Mikrofonen und Lautsprechern wird oft akustische Transparenz angestrebt, d.h. der Schalldruck am Trommelfell beim Tragen des Hörsystems sollte dem im natürlichen, offenen Zustand gleichen. Häufig ist zudem eine einheitliche, nicht-individuelle Passform der Otoplastik wünschenswert, die allerdings Undichtigkeiten mit sich bringt. Die Integration individualisierter elektroakustischer Modelle des Schallfelds im Hörsystem und im Restgehörgang ermöglicht eine verbesserte Leistung der zu Grunde liegenden Signalverarbeitungsalgorithmen, setzt allerdings die genaue Kenntnis über das zu modellierende Schallfeld voraus. Bestenfalls breiten sich zwischen einem Mikrofon dicht am Restgehörgang (im Vent) des Hörsystems und dem Trommelfell ebene Wellen aus. Tatsächlich wird die Modellierung durch eine richtungsabhängige Einfügedämmung, sowie eine richtungsabhängige Übertragungsfunktion vom Vent-Mikrofon zum Trommelfell erschwert. In diesem Beitrag werden beide Größen für das gegebene Hörsystem-Design untersucht. Es wird gezeigt, dass individuelle Undichtigkeiten zwischen Gehörgangswand und Hörsystem zu einem interindividuell unterschiedlichen Muster des zusätzlichen Schalleintrags in den Restgehörgang in Abhängigkeit von der Richtung externer Schallquellen führen. Die Richtungsabhängigkeiten treten hauptsächlich im Frequenzbereich zwischen 2 und 7kHz auf. Beim betrachteten Prototyp stellt dies glücklicherweise kein Problem dar, da in diesem Frequenzbereich die passive Dämmwirkung des Hörsystems dazu führt, dass die Beiträge externer Schallquellen gegenüber dem Beitrag der internen Lautsprecher des Hörsystems vernachlässigt werden können.

Graf, Bernhard

• A Quantitative Comparison of Traffic Noise During, Before and Long Before the Pandemic Using A-Posteriori Heuristic Calibration
  R. Abbasi, P. Balazs, J. Spitzbart, B. Graf und N. Wallaszkovits
[Abstract]

One of the prominent effects of lockdown periods is the restrictions on human movement and activity and likely reduced noise levels. The aim of this study is to quantify the possible changes in noise in Vienna (Austria) in two lockdown periods (in March and December 2020) compared to normal conditions (recorded in 1980, 1981, 1983, 2011, and 2012) at two traffic stations (Freyung and Schottentor) and a walking area (Graben). In order to calibrate the data collected by three different microphones, an a-posteriori heuristic calibration was used. The results show that the noise level in lockdown II is lower than all periods at all stations (except in one traffic station in 1980). At both traffic stations, the noise level in 2011 is almost equal to and higher than that of lockdown I and the early 80’s noise level, respectively.

Graf, Thomas

• Akustische Vorhangsysteme als flexible Raumtrennelemente in Bürolandschaften
  T. Graf, P. Jund, A. Taghipour, C. Hächler, P. Baumann und O. Schälli
[Abstract]

Akustische Vorhangsysteme sind flexible Lösungen zur visuellen und auditiven Raumtrennung in Grossraumbüros. Da es sich dabei um Textilien handelt, ist die visuelle Abschottung viel leichter zu erreichen als die akustische Trennung. Für die akustische Trennung braucht es mehrschichtige Vorhangstoffe mit spezifischen Eigenschaften. Vorhangsysteme mit mehreren Vorhanglagen hintereinander / in Serie wurden mit Finiter-Element- Simulation (FEM) modelliert und optimiert. Die Simulationen wurden im akustischen Vorhangprüfstand der Hochschule Luzern – Technik & Architektur experimentell validiert. Dabei wurden der Dämmungsgrad, der Sprachübertragungsindex (STI) und der Sprachverständlichkeitsindex (SII) in unterschiedlichen Szenarien bestimmt. Die Ergebnisse zeigen, dass das Vorhangsystem die Schallübertragung partiell dämmt, sowie die Sprachverständlichkeit reduziert. Eine geringe Schallübertragung fand statt, in Folge deren die Sprache nur in Anwesenheit von zusätzlichen Geräuschen (im Büro) ganz unverständlich gemacht werden konnte. Eine Nutzerumfrage hat gezeigt, dass der Einsatz des Vorhangsystems in Büroräumlichkeiten das akustische Wohlbefinden, sowie die akustische Privatsphäre erhöht hat. Ferner wurde die Installation des Vorhangsystems mit einer Reduktion der subjektiv empfundenen Störung durch Umgebungsgeräusche assoziiert.

• Raumakustische Untersuchung der Mensa der Hochschule Luzern - Technik & Architektur: Ein Fallbeispiel
  A. Taghipour, A. Odermatt, S. Abbasion, P. Walczak und T. Graf
[Abstract]

Wegen Beschwerden seitens der Studierenden und der Mitarbeitenden der Hochschule Luzern - Technik & Architektur bezüglich der Lautstärke / Lärmkulisse in der Mensa wurde deren raumakustische Qualität durch akustische Messungen und Simulationen untersucht. Nach einer qualitativen Analyse der Situation (inkl. Vergleich mit der Literatur) wurden folgende Messungen an mehreren Orten im Raum durchgeführt: Hintergrundgeräuschpegel, Noise-Kurven-Vergleichswerte, Nachhallzeit und Schallausbreitung (Schalldruckpegel-Abnahme) im leeren Raum, sowie Schalldruckpegel-Messungen bei typischer Besetzung vor und während der Corona-Pandemie (d.h. im reduzierten Betrieb). Der Median- Schalldruckpegel der Hintergrundgeräusche lag bei 45.1 dBA, Median Noise-Rating-Kurve bei RNC-40 bzw. NR-40, d.h. verträglich. Der typische Schalldruckpegel (LAeq) betrug 72.6 dBA vor und 66.4 dBA während der Corona-Pandemie (Median-Werte), was darauf schliessen lässt, dass der Essbereich für eine niedrigere Gästeanzahl geeigneter wäre als für die Normalbesetzung. Die Nachhallzeit betrug 0.82 Sekunden, was für multiple Sprachkommunikationen in einem engen Raum nicht ganz geeignet ist. Die Messergebnisse zur Schallausbreitung zeigen ein Potential, durch Intervention mit z.B. zusätzlichen Hochfrequenz-Absorbern die Raumakustik zu verbessern. Parallel zu den Messungen wurde der Raum in der Software-Umgebung COMSOL Multiphysics raumakustisch simuliert. Der Einfluss zusätzlicher absorbierender Materialien an der Decke und den Wänden auf die Qualität der Sprachkommunikation wurde anhand mehrerer simulierten Szenarien untersucht.

Gravenkamp, Hauke

• Application and modelling of ultrasonic transducers using 1-3 piezoelectric composites with structured electrodes
  D. Dreiling, D.T. Itner, N. Feldmann, C. Scheidemann, H. Gravenkamp und B. Henning
[Abstract]

Waveguide-based methods can be used for the non-destructive determination of acoustic material parameters. One of these methods is based on transmission measurements of cylindrical polymeric specimens. Here, the experimental setup consists of two transducers, which excite and receive the waveguide modes at the faces of the cylinder. The measurement, as well as a forward model, are used to determine material parameters of the polymeric specimen in an inverse approach.

1-3 piezoelectric composites are used as an active element because they can be approximated by a thickness vibration only. This allows an easy identification of Mason model parameters to characterise the transducers’ vibration behaviour.

However, sensitivity analysis shows a high uncertainty in the determination of the mechanical shear parameters due to the uniform excitation. To increase the sensitivity to these shear motions, arbitrary excitations were investigated by means of numerical simulation.

In order to be able to realise the determined optimal excitation, new transducer prototypes were designed. By subdividing the electrodes of the active element, for example, ring-shaped excitation is feasible. Furthermore, it can be shown that modelling these transducers with a one-dimensional Mason model is sufficient.

Grimm, Simon

• AEC capability verification of varying loudspeaker-microphone configurations
  S. Grimm, M. Kasemann und J. Freudenberger
[Abstract]

Acoustic Echo Cancellation (AEC) plays a crucial role in speech communication devices to ensure full-duplex telephony performance. While AEC algorithms have been studied extensively in the literature, device-specific details like microphone or loudspeaker configurations are often neglected, despite their contribution to the AEC performance of the whole system. In this work, we propose a method to compare different loudspeaker-microphone configurations concerning their contribution to the overall AEC performance. We consider a generic AEC system consisting of an adaptive filter and an omniscient Wiener post-filter to allow a fair comparison between different setups. Besides the echo return loss (ERL) and the echo return loss enhancement (ERLE), we use the nearend-to-residual-echo ratio (NRER) as a quality indicator for full-duplex AEC performance, since it directly relates to the influence of the post-filter on the near-end speech signal. Experimental results regarding the AEC potential of different loudspeaker-microphone setups and beamformer configurations are discussed.

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 und 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 verschiedenen 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 die Impedanz der Lineroberfläche über verschiedene, meist inverse Verfahren berechnet. Da diese Impedanz eine Linereigenschaft in Verbindung mit der Überströmung ist, lassen sich die DLR-Ergebnisse innerhalb des Benchmarks z.B. mit den Ergebnissen der NASA vergleichen. Dieser Vergleich zeigt für die verschiedenen Testobjekte und Strömungsbedingungen eine gute Übereinstimmung.

• Schalldruckmessungen mittels tomografischer laser-interferometrischer Vibrometrie
  L. Grizewski, O. Rothkamm, J. Gürtler, F. Bake, J. Czarske und L. Enghardt
[Abstract]

Liner als passive Schallabsorber sind ein wichtiges Element zur Reduktion der Lärmemissionen von Flugzeugtriebwerken. Die Entwicklung und Optimierung der Liner basiert jedoch nach wie vor auf heuristischen Methoden und ist daher Gegenstand intensiver Forschung. Die Charakterisierung von Linern und damit die Beschreibung des akustischen Verhaltens an den perforierten Oberflächen erfolgt durch die komplexe Schallimpedanz. Diese ergibt sich aus dem Schalldruck und der wandnormalen Komponente der Schallschnelle. Die Bestimmung der Impedanz erfolgt meist indirekt durch die Schalldruckmessungen an schallharten Wänden des Strömungskanals. Damit wird eine globale Impedanz der gesamten Lineroberfläche eduziert. Die lokalen physikalischen Phänomene an den Perforationen konnten bisher nur unzureichend messtechnisch erfasst werden. Doch für die weiterführende Analyse der Effizienz eines Liners ist die lokale Messung des Schalldrucks und der Schallschnelle an der perforierten Wand mit hoher Ortsauflösung notwendig. Dafür eignen sich insbesondere die nichtinvasiven optischen Verfahren, wie das von der Technischen Universität Dresden entwickelte tomographische kamerabasierte laser-interferometrische Vibrometrie. Im Rahmen eines gemeinsamen Projektes mit der Technischen Universität Berlin soll die experimentelle Bestimmung der lokalen Druck- und Schnelleverteilung und damit der lokalen Impedanz über der Lineroberfläche erfolgen. Im ersten Schritt werden nun hier die Ergebnisse der gemessenen Druckverteilung über der Lineroberfläche mit der örtlichen Auflösung im Mikrometer-Bereich vorgestellt.

Groba-Güsken, Peter

• Analyse von Clipverbindungen zur Befestigung von Fahrzeugverkleidungen
  K. Bahrke-Rein, P. Groba-Güsken, C. Adams und T. Melz
[Abstract]

Die Anforderung an die Akustik im Innenraum eines Fahrzeugs steigt mit zunehmendem Komfortbedürfnis der Insassen. Ein Teil der Fahrzeugakustik beschäftigt sich mit dem Körperschall und Luftschall, der durch Anregung der Karosserie über die Innenverkleidung in den Fahrzeuginnenraum übertragen wird. Die Innenverkleidung wird teilweise mittels Clips an der Karosseriestruktur befestigt. Für diese Fälle besteht nur in diesen Kontaktpunkten eine direkte Verbindung zwischen Innenverkleidung und Karosseriestruktur. Die Clips aktueller Fahrzeugmodelle bestehen aus einem Kunststoff und sind mit einer elastischen Zwischenschicht ausgestattet, um die Ausbreitung des Körperschalls durch eine Entkopplung zwischen den beiden Verbindungsteilen zu verringern.

In diesem Beitrag wird ein vereinfachtes, durch Clips verbundenes Struktur-Verkleidung-Modell untersucht, um die Ausbreitung des Körperschalls durch den Clip in Form der Durchgangsdämmung und die Körperschallreduktion durch den Einfluss des Gummielements in Form der Einfügungsdämmung zu ermitteln. Das Struktur-Verkleidung-Modell besteht aus einer 3D-gedruckten Verkleidung mit entsprechenden Cliphalterungen, die mit einem Aluminium-Profil verbunden sind. In Unsicherheitsbetrachtungen werden Abweichungen durch Montage- und Fertigungstoleranzen analysiert sowie die je nach Vorspannung unterschiedlich starke Kompression des Gummielements berücksichtigt. Zusätzlich wird der Luftschall ermittelt, der nach Anregung der Aluminiumstruktur mit Hilfe eines Shakers von der Verkleidungsoberfläche abgestrahlt wird. Die gesamte Untersuchung erfolgt mit numerischer FE-Simulation und wird mit experimentellen Daten validiert.

Grothe, Timo

• Development and demonstration of Helmholtzian instruments
  L. Fuks, T. Grothe und M. Kob
[Abstract]

During 2021, the 200th anniversary of Hermann v. Helmholtz, a major activity was initiated by Leonardo Fuks to produce a number of new musical instruments that feature Helmholtz resonance effects. The idea of the collection was to feature the various concepts of resonance and perception that Helmholtz featured in his publications, including ”On the sensations of tone”. A part of this production and testing took place during his visit at the Erich Thienhaus Institute at Detmold University of Music using a 3D printer and manual production techniques. Acoustic analysis methods such as overtone and impedance measurements on the instruments demonstrate the validity and limitations of the idealised resonator models. Within the structured session the instruments will be displayed, their features will be characterised by measurements, and a set of instruments will be available for playing live at an exhibition booth, if possible.

• Tone Hole Adjustment for a Wooden Saxophone
  T. Jensch und T. Grothe
[Abstract]

A wooden saxophone body requires a wall thickness of about 6 mm. The corresponding tone hole chimney height increase is relevant for the tuning. The task is therefore to adapt the tone hole layout while keeping the main bore unchanged so that the resonance properties of a wooden saxophone correspond to those of a normal saxophone. Firstly, geometry was determined from computer tomography images of a tenor saxophone. Using a 1D waveguide model, input impedance curves were calculated for this geometry and compared with measurements. Next, the sensitivity of the first resonance frequencies to variation in the three tone hole parameters distance from mouthpiece, diameter, and chimney height was examined for each fingering. In good agreement with Nederveens ”Acoustical Aspects”, we found that the pitch shift following a chimney height increase of 6 mm can be compensated by a 20 to 50% diameter increase, which would affect the timbre. As a step towards redesign, tabulated results of necessary parameter changes for each single tone hole are presented. Further steps are to include the effect of closed tone holes, and construct a prototype. Tests under controlled playing conditions could help formulating impedance targets for algorithmic optimization of reed woodwind tuning.

• Transfer function measurements of the Bassoon
  T. Grothe, S. Amengual Garí und A. Baskind
[Abstract]

Physical models of the reed wind instruments allow to simulate the evolution of self-sustained oscillations of the reed and the resulting mouthpiece pressure. However, the sound inside the mouthpiece is quite different in timbre from the radiated sound.

The goal of this study is to investigate the timbre change of the sound as pressure waves travel from the reed into the room. An approach is shown which bases on the assumption, that the non-linear generation of pipe oscillations can be treated independently from the linear and time invariant transmission of sound from within the bore into the room. Then, an output-to-output transfer function (from the mouthpiece to the room microphone) can be estimated during measurements. If the sound pressure inside the reed mouthpiece is known (e.g. from a measurement or simulation), the sound pressure at a listening position in a room can be approximated by means of convolution.

This contribution presents a measurement setup and postprocessing for the case of the bassoon, and the current work in progress focussing on sound quality of the syntheses.

Further work should be done to test measured 3D source-receiver transferfunctions for rendering of musical instrument sounds in virtual acoustic scenes.

Gründemann, Daniel

• Design und Charakterisierung eines aeroakustischen Windkanals
  E. Schneehagen, E. Sarradj und D. Gründemann
[Abstract]

Um die Eigengeräusche von umströmten Körpern in einem aeroakustischen Windkanal zu messen, müssen hohe Anforderungen an die Strömungsqualität sowie das Hintergrundgeräusch erfüllt sein. Hinsichtlich der Strömungsqualität sollte die Ausströmung eine möglichst geringe Turbulenz besitzen und homogen sein. Gleichzeitig soll die Geräuschentwicklung beim Betrieb des Teststands niedrig genug sein, um die akustischen Messungen nicht zu verfälschen. Unter diesen Gesichtspunkten werden die Entwicklung und Realisierung des neu entstandenen aeroakustischen Windkanals an der TU Berlin vorgestellt. Dieser Windkanal mit offenem Kreislauf ermöglicht Messungen in einem Freistrahl in reflexionsarmer Umgebung mit einer maximalen Strömungsgeschwindigkeit von 70 m/s für einen Düsenquerschnitt von 33 cm x 40 cm. Die Qualität der Ausströmung wird mit Daten von Hitzdrahtmessungen hinsichtlich mittlerer Strömungsgeschwindigkeit und Turbulenzgrad bewertet. Die Messung des Hintergrundgeräusches und die Schallabstrahlung eines umströmten NACA0012-Profils ermöglichen die akustische Charakterisierung des Windkanals. Die Eigenschaften des fertiggestellten Windkanals werden abschließend mit anderen Testständen verglichen.

Grüner, Korbinian

• Rauschverhalten piezoelektrischer Beschleunigungsaufnehmer unterschiedlicher Sensitivität und deren Auswirkungen auf Messung und Beurteilung
  K. Grüner
[Abstract]

Zur Erfassung und Beurteilung von Schwingungsimmissionen (z. B. aus dem Bahnverkehr) kommen Sensoren zum Einsatz, welche entsprechend ihren Eigenschaften unterschiedlichste Anforderungen erfüllen. Am Randbereich der Nutzbarkeit von Sensoren - bei sehr schwachen oder sehr starken Signalen - ist die geeignete Wahl des Sensors von besonderer Bedeutung. Bei schwachen Signalen kann insbesondere im unteren Frequenzbereich das Eigenrauschen des Sensors zu einer Verfälschung des tatsächlichen Signals führen und Auswirkungen auf eine Beurteilung der erfassten Immissionen haben. Hierzu werden eigene Untersuchungen zu Sensoren unterschiedlicher Sensitivität präsentiert und deren Auswirkungen auf eine Beurteilung diskutiert.

Günther, Melanie

• Neuromagnetische Repräsentation von Timbre im auditorischen Cortex
  M. Günther, M. Andermann, C. Reuter und A. Rupp
[Abstract]

Timbre ist ein mehrdimensionales Attribut zur Beschreibung komplexer Schallreize wie z.B. Musikinstrumenten oder Sprachlauten. Psychoakustische und modellbasierte Vorarbeiten zeigen, dass die prominentesten Timbre-Dimensionen mit der Periodizität und dem spektralen Schwerpunkt eines Klangs korrelieren. Die spektrale Einhüllende des Klangs kann mithilfe eines geeigneten Vocoders (STRAIGHT) unabhängig von seiner Periodizität variiert werden. In unserer Studie nutzen wir die Magnetenzephalographie (MEG), um mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung zu untersuchen, wie verschiedene Timbre-Dimensionen in der frühen neuronalen Aktivität auf Ebene des auditorischen Cortex repräsentiert werden. Während der MEG-Messung werden den normalhörenden erwachsenen Versuchspersonen kurze Melodien von verschiedenen Holz- und Blechblasinstrumenten präsentiert und die dadurch spezifisch evozierten auditorischen Felder aufgezeichnet. Mithilfe von STRAIGHT wird die spektrale Einhüllende der einzelnen Klänge als Einheit entlang der Frequenzachse verschoben, ohne dass dabei die Form der Einhüllenden verändert wird. Wir untersuchen, wie sich die verschiedenen Timbre-Dimensionen der räumlich-zeitlichen Organisation von frühen physiologischen Prozessen zuordnen lassen. Ziel ist es, der (psycho-)akustischen Dimensionalität von Timbre eine neuronale Verarbeitungsstruktur im auditorischen Cortex gegenüberzustellen.

Günther, Stefan

• Der Klang alter (2-Takt-)Motorräder
  U. Wagner, P. Holstein, M. Domke, J. Neugärtner, J. Kleemann und S. Günther
[Abstract]

Zum 50. Jubiläum der DAGA hatten wir (leider nur virtuell) mit Klängen von Zwei- und Viertakt-Motorradklängen gratuliert. Die damit verbundenen Arbeiten wollen wir in einem 2. Teil fortsetzen. Verschiedene teils historische Modelle wurden unter vergleichbaren Situationen vermessen und analysiert. Gerade um die Diskussion zu Motorradfahrverboten gewinnt die rationale Bewertung der akustischen Emission und den Klangbildern von Motorrädern an Bedeutung. Ein weiterer wichtiger Aspekt der Überlegungen zielt darauf, die Klänge historischer Technik geeignet zu archivieren und die ”Einzigartigkeit & Schönheit” des Zusammenhangs zwischen Verbrennungskraftmaschine und Klang zu demonstrieren.

Gürtler, Johannes

• Schalldruckmessungen mittels tomografischer laser-interferometrischer Vibrometrie
  L. Grizewski, O. Rothkamm, J. Gürtler, F. Bake, J. Czarske und L. Enghardt
[Abstract]

Liner als passive Schallabsorber sind ein wichtiges Element zur Reduktion der Lärmemissionen von Flugzeugtriebwerken. Die Entwicklung und Optimierung der Liner basiert jedoch nach wie vor auf heuristischen Methoden und ist daher Gegenstand intensiver Forschung. Die Charakterisierung von Linern und damit die Beschreibung des akustischen Verhaltens an den perforierten Oberflächen erfolgt durch die komplexe Schallimpedanz. Diese ergibt sich aus dem Schalldruck und der wandnormalen Komponente der Schallschnelle. Die Bestimmung der Impedanz erfolgt meist indirekt durch die Schalldruckmessungen an schallharten Wänden des Strömungskanals. Damit wird eine globale Impedanz der gesamten Lineroberfläche eduziert. Die lokalen physikalischen Phänomene an den Perforationen konnten bisher nur unzureichend messtechnisch erfasst werden. Doch für die weiterführende Analyse der Effizienz eines Liners ist die lokale Messung des Schalldrucks und der Schallschnelle an der perforierten Wand mit hoher Ortsauflösung notwendig. Dafür eignen sich insbesondere die nichtinvasiven optischen Verfahren, wie das von der Technischen Universität Dresden entwickelte tomographische kamerabasierte laser-interferometrische Vibrometrie. Im Rahmen eines gemeinsamen Projektes mit der Technischen Universität Berlin soll die experimentelle Bestimmung der lokalen Druck- und Schnelleverteilung und damit der lokalen Impedanz über der Lineroberfläche erfolgen. Im ersten Schritt werden nun hier die Ergebnisse der gemessenen Druckverteilung über der Lineroberfläche mit der örtlichen Auflösung im Mikrometer-Bereich vorgestellt.

Guevara, Raúl

• Assessment of Dairy Cattle Welfare through Acoustic Analysis: preliminary results using a digital phonendoscope
  R.M. Alsina, P. Llonch, G.J. Ginovart-Panisello, R. Guevara, M. Freixes, M. Castro, L. Duboc und E. Mainau
[Abstract]

The efficiency of dairy cattle production is crucial in a context of population growth. Last decades, animal welfare has become a fundamental concern for consumers and for the dairy industry. In addition, evidence shows that improving the welfare of cows increases their production efficiency, the economic return of dairy farms and their environmental impact. The animal welfare assessment normally relies on temporary indicators. Tools available for this purpose are costly, time consuming, discontinued and sometimes invasive. Bioacoustics assessment of the internal organs of cows through a phonendoscope-like device is non-invasive and can continuously inform about the welfare status at an individual cow. This contribution shows the preliminary results of an acoustic analysis of the feasibility of listening to organ sounds in cows. Several acoustic measurements identified as respiration, cardiac impulses and peristaltic movements were tagged by an expert using a digital phonendoscope. In this work we describe the acoustic characterization of these signals. The cardiac impulses are present in most of the measurements, respiration and peristaltic movements are harder to identify and find in the recording campaign conducted. These preliminary results are encouraging, artificial intelligence might assist to the assessment of the cows welfare using a non-invasive and permanent system.

Gunacker, Manuel

• Schienenkopfkonditionierung im Bogen – Auftrittshäufigkeiten auffälliger Bogengeräusche
  T. Maly, M. Ostermann, F. Biebl und M. Gunacker
[Abstract]

Die von Schienenfahrzeugen bei Bogenfahrten hervorgerufenen Vorbeifahrtgeräusche können einen hochfrequenten und zum Teil tonalen Charakter aufweisen, wodurch sie von Anrainern oftmals als besonders störend empfunden werden. Schienenkopfkonditioniermittel beeinflussen den Reibwert im Rad-Schiene Kontakt, wodurch störende Emissionsanteile in Bögen merklich gesenkt werden können. Im Rahmen eines geförderten Forschungsprojekts wurde deren Wirkung unter realen Bedingungen vertiefend untersucht. Zu diesem Zweck wurden zwei akustische Langzeitmessungen über elf Monate an der Wiener Vororteliniean zwei engen Bögen mit Radien von ∼230 m und vergleichbaren Oberbaueigenschaften durchgeführt. An einem der beiden Bögen befand sich zudem eine Schienenkopfkonditionieranlage, welche nach einer Referenzphase zum direkten Vergleich der beiden Messbögen über einen Zeitraum von neun Monaten in Betrieb war. Auffällige Emissionskomponenten in den rund 20000 Vorbeifahrten je Bogen konnten durch den Einsatz eines Auswertealgorithmus automatisiert identifiziert werden, wobei in beiden Bögen breitbandige, hochfrequente Komponenten, welche charakteristisch für einen Spurkranzanlauf sind, dominierten. Darauf aufbauende, statistische Auswertungen attestieren der Schienenkopfkonditionierung grundsätzlich eine deutliche, senkende Wirkung hinsichtlich der Auftrittshäufigkeiten. Der Einfluss der eingebrachten Konditioniermittelmenge konnte durch eine einmalige Änderung des Intervalls der Aufbringung demonstriert werden. Hinsichtlich der Abhängigkeit zu Witterungsbedingungen zeigten sich beispielsweise mit steigender Temperatur eine geringfügige Wirkungsverminderung, während die Luftfeuchtigkeit kaum bzw. zum Teil entgegengesetzte Tendenzen zeigte.

Gutscher, Lorenz

• Zeit-Frequenz Darstellungen und Deep Learning
  D. Haider, P. Balazs, N. Holighaus und L. Gutscher
[Abstract]

Während der letzten Jahre hat Deep Learning (DL) einen Paradigmenwechsel in vielen Anwendungsbereichen eingeleitet und dabei haben sich sogenannte end-to-end Modelle als besonders beliebt erwiesen. Diese verarbeiten Rohdaten direkt, sodass es während des Trainings notwendig ist, alle strukturellen Relationen zwischen Input und Output zu lernen. Für akustische Daten schlüsseln Zeit-Frequenz Darstellungen viele wichtige Relationen bereits auf, wodurch gleichwertige Ergebnisse bei geringerer Modellkomplexität und kleineren Trainingdatensätzen erzielt werden können. Obwohl diese Art der Vorverarbeitung enormes Potential für die Verbesserung von DL Verfahren für Audio Anwendungen birgt, setzt ihr optimaler Einsatz ein gewisses Maß an Fachwissen und Erfahrung voraus und hält weiterhin Herausforderungen bereit. Wir präsentieren einen Überblick aktueller Ansätze für Zeit-Frequenz-basiertes DL und deren theoretische Untersuchung und präsentieren schließlich einfache Code-Beispiele, die demonstrieren wie LTFAT mit Python in einem typischen DL Framework verwendet werden kann um diese Ansätze umzusetzen.

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

 

Habets, Emanuël A. P.

• QoEvaVE - QoE Evaluation of Interactive Virtual Environments with Audiovisual Scenes
  A. Raake, O.S. Rummukainen, E.A.P. Habets, T. Robotham und A. Singla
[Abstract]

Interactive virtual environments (IVEs) aim to replace real-world sensory input with corresponding streams of artificial stimulation. If successful, the technology becomes transparent and allows the user to interact naturally in a virtual world. Hence, how close experiences in IVEs replicate that of real life represents a key criterion for IVE quality. IVEs bring new challenges to quality evaluation and render current evaluation approaches in the audio and video communities partially inapplicable. Traditionally, the quality judgment is a dedicated cognitive process, and the participant is constantly aware of the quality judgment task. In contrast, IVEs rely on presence through immersion. Introducing a quality judgment task may reduce immersion in the IVE experience, which in turn affects the quality. Further, IVEs are multimodal and allow 3- or 6-degrees-of-freedom movement in the virtual scene. The project builds upon the foundation of quality of experience (QoE) research and integrates indirect evaluation methodologies from the virtual reality community to develop the first QoE framework for audiovisual IVEs. This paper lays out the planned research and initial audiovisual scenario realization, to foster discussions with interested peers.

Hächler, Cyrill

• Akustische Vorhangsysteme als flexible Raumtrennelemente in Bürolandschaften
  T. Graf, P. Jund, A. Taghipour, C. Hächler, P. Baumann und O. Schälli
[Abstract]

Akustische Vorhangsysteme sind flexible Lösungen zur visuellen und auditiven Raumtrennung in Grossraumbüros. Da es sich dabei um Textilien handelt, ist die visuelle Abschottung viel leichter zu erreichen als die akustische Trennung. Für die akustische Trennung braucht es mehrschichtige Vorhangstoffe mit spezifischen Eigenschaften. Vorhangsysteme mit mehreren Vorhanglagen hintereinander / in Serie wurden mit Finiter-Element- Simulation (FEM) modelliert und optimiert. Die Simulationen wurden im akustischen Vorhangprüfstand der Hochschule Luzern – Technik & Architektur experimentell validiert. Dabei wurden der Dämmungsgrad, der Sprachübertragungsindex (STI) und der Sprachverständlichkeitsindex (SII) in unterschiedlichen Szenarien bestimmt. Die Ergebnisse zeigen, dass das Vorhangsystem die Schallübertragung partiell dämmt, sowie die Sprachverständlichkeit reduziert. Eine geringe Schallübertragung fand statt, in Folge deren die Sprache nur in Anwesenheit von zusätzlichen Geräuschen (im Büro) ganz unverständlich gemacht werden konnte. Eine Nutzerumfrage hat gezeigt, dass der Einsatz des Vorhangsystems in Büroräumlichkeiten das akustische Wohlbefinden, sowie die akustische Privatsphäre erhöht hat. Ferner wurde die Installation des Vorhangsystems mit einer Reduktion der subjektiv empfundenen Störung durch Umgebungsgeräusche assoziiert.

Hänisch, Folkard

• Lärmschutzwände in Europa
  S. Eggers und F. Hänisch
[Abstract]

Lärmschutzwände stellen eine der wesentlichen Maßnahmen des aktiven Lärmschutzes an Schienen- und Straßenverkehrswegen in Deutschland dar. Bei den Lärmschutzwänden prägen dabei seit vielen Jahren (hoch)absorbierende Systeme z.B. in Aluminiumkassetten das Bild. Transparente Systeme werden aufgrund der reflektierenden Eigenschaften und der damit verbundenen Probleme vor allem an beidseitig bebauten Verkehrswegen deutlich seltener eingesetzt. Im Rahmen verschiedener europäischer Forschungsprojekte wurden in den letzten Jahren europaweit starke Unterschiede hinsichtlich Bauweisen und Materialien festgestellt. Die Forschung beschäftigt sich dabei schon länger auch mit komplexeren Formen von Wänden, innovativen Materialien und neuen Konzepten wie Sonic Crystals. In Deutschland hat in den letzten Jahren bereits eine Entwicklung eingesetzt, die zu einer größeren Vielfalt im Lärmschutz führt. Neue Erkenntnisse und einhergehend weitere Entwicklungen sind auch aus mehreren aktuellen Forschungsprojekten zu erwarten, die zum Beispiel transparente, abknickende oder gekrümmte Lärmschirme betrachten. Der Vortrag soll verschiedene Aspekte des Lärmschutzes sowohl im europäischen Rahmen als auch in der Entwicklung national und international beleuchten.

Häusler, Clemens

• How to deal with reference absorbers
  C. Häusler
[Abstract]

Sound absorption is the most important input factor to room acoustic calculations. The measurement of diffuse sound absorption is carried out in accordance to ISO 354, unfortunately the measured values are not as accurate as the planner would like. The ISO 354 is currently being revised, with a variety of approaches to improv the accuracy of the measurement. Sound absorption can not only be measured, but also calculated. In particular, the combination of calculation and measurement of normal incidence absorption provides an exact prediction of a perfectly diffuse absorption, just as it is used in a planning due to Sabine’s equation. Therefore, the aim should be to modify the reverberation chamber in such a way that the theoretically known, perfectly diffuse, sound absorption of a reference absorber is also measured in the reverberation chamber, further corrections are obsolete.

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 und 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 verschiedenen 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 die Impedanz der Lineroberfläche über verschiedene, meist inverse Verfahren berechnet. Da diese Impedanz eine Linereigenschaft in Verbindung mit der Überströmung ist, lassen sich die DLR-Ergebnisse innerhalb des Benchmarks z.B. mit den Ergebnissen der NASA vergleichen. Dieser Vergleich zeigt für die verschiedenen Testobjekte und Strömungsbedingungen eine gute Übereinstimmung.

Hahn, Nara

• Spatio-temporal Properties of Simulated Impulse Responses on a Rigid Sphere
  N. Hahn, F. Schultz und S. Spors
[Abstract]

Rigid spherical microphone arrays are widely used for sound field analysis due to its compact size, uniform spatial resolution and numerical stability. Simulating the microphone signals is a useful tool to evaluate analysis techniques in different scenarios. The simulations are typically performed in the frequency domain by exploiting the analytic expression of the spatial transfer functions which is described in terms of the derivative of the spherical Hankel functions. Despite its accuracy in the frequency domain, the simulation is computationally demanding and the resulting impulse responses exhibit pre-echos and temporal aliasing. In this paper, an alternative approach is presented where the spatial impulse responses are modeled as infinite impulse response (IIR) filters. It not only enables a more efficient simulation but also avoids the above-mentioned temporal artifacts. The polynomial expressions of the spherical Hankel functions are converted either into factorized second-order sections or partial fraction expansions. A digital filter corresponding to each harmonic order is built by mapping the parameters from the Laplace domain to the z domain. The spatio-temporal structure of the simulated impulse responses are examined, where the influence of different mapping methods (bilinear transform, matched-z transform, and the corrected impulse invariant method) are investigated.

Hahn, Pascal

• Einfluss der absorbierenden akustischen Leistung auf die Eigenschaften von Resonanzfrequenzen
  P. Hahn und S. Retka
[Abstract]

In diesem Beitrag geht es um den Einfluss der absorbierenden Energie eines gedämpften Systems auf die Lage von Resonanzfrequenzen und den zugehörigen Amplitudenwerten. Die Lage der Resonanzfrequenzen ergibt sich aus der Differenz der jeweiligen Resonanzfrequenz mit der nächstliegenden Eigenfrequenz. Ziel ist es einen funktionalen Zusammenhang zwischen der Resonanzfrequenz und der Änderung der absorbierenden Energie zu beschreiben. Die Energie wird mit der akustischen Admittanz und dem Schalldruck berechnet. Daraus folgt, dass eine Änderung der akustischen Admittanz eine Änderung der absorbierenden Energie bewirkt, welche für jede Änderung der Admittanz berechnet wird. Für die Berechnungen werden zwei Fälle betrachtet: Im ersten Fall wird nur der Realteil der Admittanz berücksichtigt. Im zweiten Fall werden sowohl der Real- als auch der Imaginärteil betrachtet. Zusätzlich werden Ort und Amplitude der Resonanzfrequenzen ermittelt und als Kurve in Abhängigkeit der Energie dargestellt. Die Berechnung des Schalldrucks erfolgt mit der Helmholtz-Gleichung, welche mit der FEM implementiert wird. Bei dem verwendeten Modell handelt es sich um ein 17cm langes und 4cm breites Rohr, dessen Ende geschlossen und schallhart ist. Die Admittanz wird für die gesamte Mantelfläche des Rohrs vorgegeben. Die Berechnungen erfolgen im Bereich der ersten zwei Eigenfrequenzen des Systems, welche bei 1000 und 2000 Hz liegen.

Hahne, Wiebke

• Reproducibility of an ABX-Listening Test using Electronic Documentation and Automation: A case study
  M. Schröder, W. Hahne, F. Krüger und S. Spors
[Abstract]

Psychoacoustic experiments investigate the relation between a sound and its perception by humans. However, the experimental details are often insufficiently documented in scientific publications. Reproducing such investigations thus, often requires much effort due to missing details in the documentation of prerequisites and experimental set-up as well as unpublished research data and statistical analysis. By means of an ABX-listening test detecting the perceptual difference of correlated and uncorrelated measurement noise in binaural room impulse responses, we demonstrate how documentation and reproducibility of such experiments can be improved by technical approaches and methodological aspects. In particular, the documentation of the experiment including the hypothesis, the preparation, and the analysis is realized in an electronic laboratory notebook. Furthermore, the documentation can be used to create a documentation template for similar experiments in order to make them better comparable. Before the experiment, the statistical analysis is implemented and automated processes are set-up in order to evaluate new measurements. Finally, the data and the scripts with their documentation are published following the FAIR principles to ensure their re-usability.

• On the perceptual difference of correlated and uncorrelated measurement noise in binaural room impulse responses
  W. Hahne und S. Spors
[Abstract]

In practical measurements of binaural room impulse responses (BRIRs) the recorded response is superimposed by noise. This noise floor is caused either by background noise or the technical equipment. Both noise types result in a different interaural coherence. Background noise resulting from a single noise source is correlated, whereas the noise of technical equipment is considered to be uncorrelated. The noise floor in a BRIR might get perceptible when using it for auralization purposes. In this study we analyze whether a difference can be perceived between correlated and uncorrelated auralized noise floors. We artificially deteriorated a BRIR with additive noise in the measurement process. Hereby, the interaural coherence and the peak to noise ratio (PNR) of the BRIR was varied. The resulting BRIRs were then used for auralization in an ABX listening test.

Haider, Anita Maria

• 3-D ACA for boundary element methods in time domain
  A.M. Haider und M. Schanz
[Abstract]

Randelementmethoden im Zeitbereich sind für die Akustik wohl bekannt und auch einigermaßen etabliert. Jedoch ist der Speicherbedarf und auch die Rechenzeit für reale Problemstellungen nicht wirklich konkurrenzfähig. Erfreulicherweise gibt es seit einiger Zeit sogenannte schnelle Methoden, die einen annähernd linearen Aufwand in Raum und Zeit versprechen. Dabei ist die Methode von Michielssen, die auf einer Kerninterpolation in Raum und Zeit aufbaut, sehr erfolgversprechend und etabliert.

Alternativ dazu wird hier eine Formulierung aufbauend auf der Faltungsquadratur (Convolution Quadrature Method, CQM) vorgeschlagen, die durch Adaptive Cross Approximation (ACA) effizient gemacht wird. Dabei wird eine so-genannte 3-D ACA eingesetzt, die nicht nur eine Komprimierung in der räumlichen Koordinate sondern auch in der Zeit ermöglicht. Ebenso erlaubt diese Formulierung einen variablen Zeitschritt. Einfache Beispiele zeigen das Verhalten der Methode.

Haider, Daniel

• Zeit-Frequenz Darstellungen und Deep Learning
  D. Haider, P. Balazs, N. Holighaus und L. Gutscher
[Abstract]

Während der letzten Jahre hat Deep Learning (DL) einen Paradigmenwechsel in vielen Anwendungsbereichen eingeleitet und dabei haben sich sogenannte end-to-end Modelle als besonders beliebt erwiesen. Diese verarbeiten Rohdaten direkt, sodass es während des Trainings notwendig ist, alle strukturellen Relationen zwischen Input und Output zu lernen. Für akustische Daten schlüsseln Zeit-Frequenz Darstellungen viele wichtige Relationen bereits auf, wodurch gleichwertige Ergebnisse bei geringerer Modellkomplexität und kleineren Trainingdatensätzen erzielt werden können. Obwohl diese Art der Vorverarbeitung enormes Potential für die Verbesserung von DL Verfahren für Audio Anwendungen birgt, setzt ihr optimaler Einsatz ein gewisses Maß an Fachwissen und Erfahrung voraus und hält weiterhin Herausforderungen bereit. Wir präsentieren einen Überblick aktueller Ansätze für Zeit-Frequenz-basiertes DL und deren theoretische Untersuchung und präsentieren schließlich einfache Code-Beispiele, die demonstrieren wie LTFAT mit Python in einem typischen DL Framework verwendet werden kann um diese Ansätze umzusetzen.

Haider, Manfred

• Evaluierung der Datenbasis für die Schallemissionsparameter der österreichischen RVS 04.02.11 unter Berücksichtigung des Langzeitverhaltens von Fahrbahndecken
  M. Haider und R. Wehr
[Abstract]

In der RVS 04.02.11 (Stand 2009) sind 7 verschiedene Gruppen von akustischen Emissionsparametern für die 7 dort angeführten Typen von Fahrbahndecken angeführt, die wesentlich für die Ermittlung von Schallimmissionen aus dem Straßenverkehr in Österreich sind. Diese Emissionsparameter wurden in der Vergangenheit in unregelmäßigen Abständen und in verschiedenen Projekten ermittelt, sodass der Umfang und die Tiefe der jeweils zugrunde liegenden Messungen und Untersuchungen unterschiedlich ist, und in Bezug auf das akustische Langzeitverhalten dieser Deckschichten keine grundlagenbasierten Aussagen getroffen werden konnten. Überdies zeigen sich bei genauer Betrachtung auch Unterschiede zwischen den bautechnischen und akustischen Definitionen der Fahrbahndecken. Daher wurde im Zuge der Vorbereitungen für die Aufbereitung der Emissionsparameter für das Rechenverfahren der EU- Richtlinie 2015/996 (CNOSSOS-EU) durch AIT eine Erhebung und Bewertung der ursprünglichen Datenbasis sowie inzwischen durchgeführter weiterer Messungen für die Emissionswerte durchgeführt. In diesem Konferenzbetrag sollen die daraus ableitbaren Folgerungen bezüglich der Datenqualität und des Langzeitverhaltens der Emissionsparameter dargestellt werden.

Hajilou, Mehran

• Analytical Investigation of the Minimization of the Total Radiated Sound Power from a Vibrating Plate
  M. Hajilou und D. Sachau
[Abstract]

Active-Noise-Control (ANC) is a method for reducing unwanted so-called primary sound by destructive interference with sound generated by so-called secondary sources (loudspeaker). The latter are specifically designed to cancel the primary noise. The design requirements of ANC-systems are related to the theory of reducing the sound power of a primary source by monopole secondary sources. In this paper the primary source is a vibrating simply supported plate which is radiating sound into free-field. The secondary sources (loudspeakers) are placed in front of the plate. The optimal volume velocities for the sound reduction is calculated by minimizing the radiated sound intensity in front of each monopole source in order to minimize the total radiated sound power of the primary and secondary sources. The analytical calculations are carried out with one and two loudspeakers. The optimal position of the secondary sources in front of the plate is studied in consideration of a high sound reduction.

Hanisch, Sören Franz Thilo

• Analyse-Tool zur indirekten Bestimmung von Rollgeräusch-Parametern im Schienenverkehr
  S.F.T. Hanisch, J. Lohbreier, L.P. Thomma und M. Hecht
[Abstract]

Das Rollgeräusch stellt eine von drei wesentlichen Geräuschquellen im Schienenverkehr dar und ist üblicherweise dominant in einem Geschwindigkeitsbereich von ca. 60 km/h bis ca. 300 km/h. Zu den wesentlichen Parametern im Entstehungsmechanismus des Rollgeräuschs zählen die Gleisabklingrate (TDR) und die kombinierte Rauheit aus Schienen- und Radrauheit. Diese Parameter sind zeitlichen Veränderungen unterworfen und können zwischen einzelnen Strecken und Fahrzeugen (stark) variieren. Daher sind sie u. a. bei der Bewertung von Schallminderungsmaßnahmen am Schienenfahrweg messtechnisch zu erfassen und auszuwerten. Hierbei ist die Anwendung der Verfahren des DIN CEN/TR 16891:2017 zur indirekten Bestimmung dieser Parameter anhand von Beschleunigungsmessungen am Gleis während Zugvorbeifahrten zweckdienlich.

In diesem Beitrag wird ein Analyse-Tool vorgestellt, welches auf den genannten Verfahren basiert und dazu dient, das auftretenden Rollgeräusch an verschiedenen Strecken zu verschiedenen Zeitpunkten zu vergleichen und zu bewerten. Angewendet wird das Analyse-Tool derzeit im Zusammenhang mit der messtechnischen Untersuchung von Lärmminderungsmaßnahmen an Eisenbahnbrücken im Zuge des Shift2Rail-Projekts ”Assets4Rail”. Hierfür sind im Abstand von einem Jahr vor und nach Einbau einer Lärmminderungsmaßnahme akustische Messungen durchgeführt worden. Veränderungen der wesentlichen Rollgeräusch-Parameter können anhand des Analyse-Tools untersucht und bei der Bewertung der Lärmminderungsmaßnahme herangezogen werden.

Hasenpflug, Hans

• Reduzierung des Unterwasserschalleintrages und der Nachweis Hydroakustischer Grenzwerte
  S. Schäl, H. Hasenpflug und A. Homm
[Abstract]

Die globale Öffnung von Grenzen und Interaktionen weltweiter Handelsbeziehungen steigern nicht nur die Import-/Exportgewinne, sondern auch die anthropogenen Unterwasseremissionen in den Weltmeeren. Die Belastung der maritimen Umwelt wird vergleichbar derer mit Abgasemissionen in Ballungsgebieten. Maßnahmen zur Reduzierung oder Begrenzung des Unterwasserschalls sind in der maritimen Umwelt noch in der Anfangsphase. Eine vertragliche Begrenzung der Geräuschabstrahlung von Schiffen/Booten im Rahmen von internationalen Richtlinien der verschiedenen Klassifizierungsgesellschaften bedarf einer detaillierten Beschreibung des Messverfahrens und Berücksichtigung der Umweltparameter der jeweiligen Messstelle. Messergebnisse einer Studie mit zwei Forschungsschiffen an verschiedenen Messstellen in Europa zeigen in Abhängigkeit des Messverfahrens mögliche Unterschiede. Für eine höhere Akzeptanz des Nachweises zur Einhaltung der vertraglichen Grenzwerte beim Vertragspartner wurden Messverfahren und Eigenschaften der Messstellen verglichen. In der Präsentation werden Differenzen der Messverfahren sowie der Einfluss von Messstelleneigenschaften dargestellt.

• BURNSi ORCA class acoustic and vibration characteristics
  H. Hasenpflug, W. Van Buul, L. Gilroy, E. Cintosun, J. Dupuis, S. Schäl und A. Homm
[Abstract]

The objective of the intended international workshop on Benchmark Underwater Radiated Noise Simulations is to contribute to the knowledge and understanding of underwater radiated noise of naval platforms generated by machinery and hydrodynamic noise. The workshops will be a cooperative effort of the Defence organizations of Canada (DRDC²), Germany (WTD71³) and the Netherlands (DMO-). This workshop will involve the prediction of radiated underwater noise of a ship using numerical methods and an available data set of onboard vibration measurements. Information and technical data of an ORCA-class training vessel of the Royal Canadian Navy can be made available for this purpose. The necessary acoustic and vibration data for the workshop were gathered during two measurement trials with PCT (Patrol Craft Training) MOOSE at the Patricia Bay (Pat Bay) sound range near Victoria, Canada. Preliminary analysis shows that the overall underwater radiated noise signature is caused by noise generated by the propulsion diesels, the gearboxes, the diesel generator sets and both propellers. In the light of the measurement results, the objective for the workshop is to predict the individual contributions of the main machinery and hydrodynamic sources to the total underwater radiated noise levels.

Hassanpour Guilvaiee, Hamideh

• Modeling Compressible Viscous Fluid-Solid Interaction Using a Nitsche-Based Finite Element Method
  H. Hassanpour Guilvaiee, F. Toth und M. Kaltenbacher
[Abstract]

Modeling the interaction between a flexible structure and a viscous compressible fluid has a wide range of applicability, for instance, in micro-electro-mechanical systems. Despite the importance of fluid compressibility in sound propagation, its impact has been seldom studied in modeling fluid-solid interactions. In this work, we propose and analyze a Nitsche-based finite element method for modeling the interaction between a compressible viscous fluid and an elastic solid. The Nitsche method enforces the coupling conditions in a weak sense, thus supporting the non-conforming mesh discretization at the interface. In our model, linearized balances of mass, momentum, and energy are used to capture the viscous and thermal behavior of the fluid, and the balance of momentum is used to model the elastic solid. We applied our formulation in multiple test case scenarios with combinations of various solid and fluid materials. In doing so, the results of our model agree with those estimated by other analytical and numerical models.

Hausen, Daniela

• Research data management across disciplines in AUDICTIVE
  J. Balint, D. Hausen und J. Fels
[Abstract]

The priority program SPP 2236 - AUDICTIVE (Auditory cognition in interactive virtual environments) is embedded within the interdisciplinary field of acoustics, cognitive psychology and virtual reality. The goal of the project is to combine the viewpoints of the three disciplines and gain new insights on auditory cognition in virtual reality. The potential of interconnectedness in interdisciplinary projects through the exchange of data and a joint vocabulary can be fostered through constant exchange of knowledge and an overall tool for managing the research data. To make the insights accessible for all project participants and on a long-term basis for researchers and society overall, a research data management plan has to be implemented at an early stage of the project. Hereby the visibility can be ensured for the future, also. First, a survey is sent to all project participants with questions on their research content and corresponding data. Hence the basic requirements for data management in all disciplines can be collected and the need for suitable tools identified. This presentation will show the results of the survey and propose a cross-disciplinary, sustainable and intuitive framework for collecting, managing and re-using the generated data within the first phase of the project.

Hauth, Christopher

• Review of the Binaural Speech Intelligibility Model (BSIM)
  T. Brand, C. Hauth, S. Röttges und J. Rennies
[Abstract]

The Binaural Speech Intelligibility Model (BSIM) predicts speech intelligibility for spatially separated target speech and interferers. Several model extensions have been introduced adapting BSIM to different conditions: The first version of BSIM used a long-term analysis of target speech and interferers and was successfully evaluated using unmodulated noises in different room acoustics with listeners with normal and impaired hearing. Alternatively, BSIM can use short-term processing predicting masking release for modulated maskers. A further extension takes into account that human binaural processing follows changes of interaural differences in a sluggish manner. Furthermore model extensions distinguishing between useful and detrimental speech reflections adapted BSIM to far-field target speech. Recently a blind version of BSIMs binaural preprocessing was introduced, which requires only a mixture of target speech and interferers and does not require them as clean signals. This blind front-end can be combined with arbitrary back-ends predicting speech intelligibility including blind back-ends. However, so far BSIM only predicts energetic masking and is not able to predict (release from) informational masking in speech-in-speech conditions. This review demonstrates the advantages and disadvantages of the different BSIM settings in different evaluation studies and possible further developments.

Haverkamp, Michael

• Verfahren zur auditiven und visuellen Darstellung der Klangfarbenvariabilität historischer Flöten
  M. Haverkamp
[Abstract]

Zur Zeit von Renaissance und Barock gehörte es zum gewohnten Hörbild von Flöten, dass die Klangfarbe stark von Ton zu Ton variiert. Dies ist einerseits durch die relativ einfache Bauform mit Grifflöchern bedingt, bei denen Klappen nur sehr selten realisiert wurden. Daher sind verschiedene Gabelgriffe anzuwenden, die den Klang beeinflussen. Andererseits verlangte das ästhetische Ideal der Zeit eine starke Differenzierung in Rhythmus (inégalité), Artikulation und Klangfarbe. Die Variation der Klangfarbe von Ton zu Ton ist damit nicht einfach ein konstruktiver Mangel, sondern wesentlicher Teil zeitgenössischer Musikästhetik. Grundsätzliche Veränderungen der Konstruktion bewirkten darüber hinaus deutliche Unterschiede im Timbre zwischen Renaissance- und Barockflöten sowie zur modernen Böhmflöte. Wie lässt sich der Gesamtklang eines Instrumentes mit starker Variabilität von Ton zu Ton verdeutlichen und analytisch erfassen? Der Beitrag befasst sich mit Ansätzen für den subjektiven und objektiven Vergleich des Gesamtverhaltens von Block- und Traversflöten in historischen Bauformen. Hierzu wird die Verwendung von Farbskalen untersucht, die spektrale Eigenschaften kodieren und einen schnellen Vergleich unterstützen. Dem assoziativen Gehalt der Klangfarbe kommt dabei besondere Bedeutung zu. Die Anwendung der vorgestellten Methodik auf moderne Böhmflöten liefert darüber hinaus Hinweise, in welchem Maße der von Böhm angestrebte einheitliche Klang von Ton zu Ton beim Spiel tatsächlich realisiert wird.

• Der Lärm der anderen – Die Krise des Verursacherprinzips
  M. Haverkamp
[Abstract]

Der Lärmschutz ist ein wichtiges Instrument zur Verminderung störender akustischer Einwirkungen auf den Menschen, insbesondere über die Identifizierung von Geräuschquellen und die Minderung der Emissionen. Das Verursacherprinzip regelt dabei die Zuweisung zu Lärmquellen und deren Betreibern. Allerdings verursacht jeder Mensch zahlreiche Geräusche. Als Sprache und Musik sind diese ebenso lebensnotwendig wie solche Geräusche, die durch eigene Aktivitäten ausgelöst werden und lebenswichtige Rückmeldungen vermitteln. Beim Lärmschutz stehen heute Beeinträchtigungen des Wohlbefindens im Vordergrund, die nicht primär an die Lautheit des Geräusches gebunden ist. Eigene Geräusche werden selten als störend empfunden. Der wahrgenommene Lärm ist fast immer der Lärm der anderen. Zu den lärmexponierten Personen tritt eine wachsende Zahl von Menschen, die von Beschwerden und Maßnahmen des Schallschutzes betroffen sind. Dazu gehören Musiker sowie Veranstalter und Gäste von Konzertveranstaltungen und Partys. Lärmschutz etabliert sich zunehmend auch als Kulturverhinderer. Wie ist zu verfahren, wenn die klare Trennlinie zwischen Verursachern und Betroffenen verschwimmt, und Personen zugleich zum Lärm beiträgt und von Lärm und Lärmschutz betroffen sind? Der Beitrag zieht Parallelen zur Situation im Klimaschutz. Es wird versucht, Richtungen für die Lösung von Problemen zu erkunden, die durch eine komplexe Verflechtung von Verursachung und Wirkung sowie unklare Zuweisungen von Opfer- und Täterrollen gekennzeichnet sind.

Hecht, Markus

• Analyse-Tool zur indirekten Bestimmung von Rollgeräusch-Parametern im Schienenverkehr
  S.F.T. Hanisch, J. Lohbreier, L.P. Thomma und M. Hecht
[Abstract]

Das Rollgeräusch stellt eine von drei wesentlichen Geräuschquellen im Schienenverkehr dar und ist üblicherweise dominant in einem Geschwindigkeitsbereich von ca. 60 km/h bis ca. 300 km/h. Zu den wesentlichen Parametern im Entstehungsmechanismus des Rollgeräuschs zählen die Gleisabklingrate (TDR) und die kombinierte Rauheit aus Schienen- und Radrauheit. Diese Parameter sind zeitlichen Veränderungen unterworfen und können zwischen einzelnen Strecken und Fahrzeugen (stark) variieren. Daher sind sie u. a. bei der Bewertung von Schallminderungsmaßnahmen am Schienenfahrweg messtechnisch zu erfassen und auszuwerten. Hierbei ist die Anwendung der Verfahren des DIN CEN/TR 16891:2017 zur indirekten Bestimmung dieser Parameter anhand von Beschleunigungsmessungen am Gleis während Zugvorbeifahrten zweckdienlich.

In diesem Beitrag wird ein Analyse-Tool vorgestellt, welches auf den genannten Verfahren basiert und dazu dient, das auftretenden Rollgeräusch an verschiedenen Strecken zu verschiedenen Zeitpunkten zu vergleichen und zu bewerten. Angewendet wird das Analyse-Tool derzeit im Zusammenhang mit der messtechnischen Untersuchung von Lärmminderungsmaßnahmen an Eisenbahnbrücken im Zuge des Shift2Rail-Projekts ”Assets4Rail”. Hierfür sind im Abstand von einem Jahr vor und nach Einbau einer Lärmminderungsmaßnahme akustische Messungen durchgeführt worden. Veränderungen der wesentlichen Rollgeräusch-Parameter können anhand des Analyse-Tools untersucht und bei der Bewertung der Lärmminderungsmaßnahme herangezogen werden.

Heck, Jonas

• Hearing Architecture and Seeing Soundscapes: Methodological Approach of Individual Vocabulary Profiling to Evaluate Audiovisual Perception
  J. Heck, J. Llorca-Bofí und M. Vorländer
[Abstract]

Architectural and urban environments are exposed to a variety of judgements: from those who draw the plans to those actually using the space. Despite the diversity of perceivers of such environments, there is a lack of agreement on which reproducible methods can be used for its representation as well as evaluation. Our aim is to present a method ready to evaluate architectural design and space focusing on the person. Based on the work performed by Lokki and colleagues (2011-2016), we propose a method that uses individual vocabulary to describe the subjective perception of a space. We expect this to be a great advantage, as perception varies greatly from individual to individual, yet it promises to extract a ”common sense” vocabulary. This vocabulary is needed as descriptor for human perception. We plan to use it as the basis for future studies that build upon participants’ judgements and ratings. The presented methodology describes techniques for capturing and presenting architectural spaces, as well as explanations of how collection of individual data can be performed. This approach is proposed as a reproducible method across urban and architectural environments, various locations, and diverse groups of people.

Hehl, Ralf

• Vergleich der Trittschallpegelminderung von Deckenauflagen auf einer Massivdecke und einem Treppenpodest
  R. Hehl, J. Scheck, C. Fichtel und B. Zeitler
[Abstract]

Im Rahmen einer Bachelorarbeit wurde die Trittschallpegelminderung von lokal reagierenden Deckenauflagen und eines schwimmenden Estrichs im Deckenauflagenprüfstand nach DIN EN ISO 10140 und im Treppenprüfstand nach DIN 7396 gemessen und verglichen. Die Motivation hierfür war, die Verwendung von im Deckenauflagenprüfstand ermittelten Trittschallpegelminderungen für den schalltechnischen Nachweis für Treppenpodeste mit Deckenauflagen am Bau zu prüfen. Während die Trittschallpegelminderungen mit lokal reagierenden Deckenauflagen gut übereinstimmen, ergibt sich für den schwimmenden Estrich ein deutlicher Unterschied. Als potentielle Ursachen wurden u.a. das unterschiedliche Schwingungsverhalten der Bezugsdecke und des Treppenpodestes sowie die Luftschallanregung näher betrachtet.

Heidebrunn, Frank

• Verfahren zum Umgang mit verkehrsträgerübergreifenden Lärmkumulationen
  M. Chudalla, F. Strigari, S. Eggers und F. Heidebrunn
[Abstract]

Ziel des Forschungsprojektes war, ein Verfahren für eine verkehrsträgerübergreifende Betrachtung der Lärmbelastung zu entwickeln. Die Auswertung von Lärmkumulationen in Modellgebieten hat dabei gezeigt, dass deren Auftreten von vielen Parametern abhängt und sich daher keine allgemeingültigen Aussagen zu effektiven Lärmschutzmaßnahmen ableiten lassen. Für den grundsätzlichen Umgang mit Lärmkumulationen wurde daher ein Verfahren entwickelt, welches eine transparente und praktikable Handlungsempfehlung zur Einzelfallprüfung liefert. Zwei Methoden werden vorgestellt: Zum einen kann anhand der Darstellung der Pegelverteilung eine Situation hinsichtlich der notwendigen Maßnahmen bzw. der Einhaltung eines Schutzziels untersucht werden. Zum anderen kann aber auch anhand einer Darstellung der Pegeländerungen eine Maßnahmenvariante in ihrer Wirkung eingeschätzt werden. Der entwickelte Methodenvorschlag in Form eines Leitfadens umfasst ein zweistufiges Verfahren: Zunächst werden das Vorliegen einer Lärmkumulation sowie die Voraussetzungen für eine Anwendung des Verfahrens geprüft. Liegen diese vor, wird dann im Anschluss ein Prüfverfahren für zwei relevante Quellen zur Maßnahmenfindung durchlaufen. Mit dem im Forschungsprojekt entwickelten Leitfaden steht ein transparentes und einfaches Werkzeug zur Verfügung, mit dem die Problematik der Gesamtlärmbetrachtung systematisch angegangen werden kann und eine einheitliche, verkehrsträgerübergreifende Betrachtung der Lärmbelastung definiert wird. In einem Folgeprojekt soll die praktische Anwendbarkeit dieses Verfahrens überprüft werden.

Heidegger, Patrick

• Sweet Area using Ambisonics with simulated Line Arrays
  P. Heidegger, B. Brands, L. Langgartner und M. Frank
[Abstract]

Previous studies have shown that the sweet area size of Ambisonic reproduction, i.e., the area around the central listening position in which the playback can still be perceived in plausible quality, increases with the Ambisonics order. It can be assumed that an additional limitation is due to the strong dependency of each loudspeaker’s level on the listening position when using typical point-source loudspeakers. To investigate the possible application of line arrays with Ambisonics, we present a listening experiment that simulates the effects of line arrays by compensating the position-dependent levels of each point-source loudspeaker for a single listener, using a motion capture system. We implemented three distance-dependent level compensation methods into our loudspeaker system: 0dB (no compensation), +3dB, and +6dB (full compensation of the point source) per doubling of distance. The experiment evaluated the sweet area for localization of a frontal source decoded in 1st, 3rd, and 5th order, as well as for envelopment, using a diffuse feedback delay network decoded in 5th order. For both qualities, the results show that level compensation is capable of enlarging the perceptual sweet area.

Heidemann, Lucas

• Simulation der Trittschalldämmung von Balkonen
  L. Heidemann, J. Scheck und B. Zeitler
[Abstract]

Tragende Isolationselemente sind Stand der Technik zur thermischen Trennung von Balkonen und Laubengängen. Die DIN 4109 beinhaltet seit der Revision 2018 Anforderungen, die bisher schwer prognostizierbar sind. Um ein verlässliches Prognosemodell zu schaffen wurden Messungen an Testaufbauten durchgeführt, die aus einem Balkon, einem tragenden Isolationselement sowie einer Deckenplatte bestehen. Die Deckenplatte ist zweiseitig aufgelegt, die Balkonplatte ist lediglich über das tragende Element einseitig angeschlossen. Balkon und Decke bestehen aus Stahlbeton mit der Dicke des Entkopplungselements. Um die tragenden Isolationselemente akustisch verbessern zu können wurden muss der Einfluss der verschiedenen konstruktiven Bestandteile verstanden werden. Hierfür wurde ein FE-Modell erstellt, welches mithilfe der Prüfstandsmessungen validiert wurde. Zusätzliche Messungen wurden durchgeführt, um die einzelnen Materialien korrekt zu charakterisieren.

Heigl, Franz

• ÖAL-Richtlinie 42 Lärmreduktion in elementaren Bildungseinrichtungen – Planung und Gestaltung
  S. Brachtl, S. Fuhs, A. Gaafar, F. Heigl, B. Laback, K. Musialek, A. Niemczanowski und E. Ruppert-Pils
[Abstract]

Diese Richtlinie stellt einen Leitfaden für die Planung und Umsetzung von Maßnahmen zur Lärmprävention in Kindergärten dar, welcher von ExpertInnen aus unterschiedlichen Fachdisziplinen erarbeitet wurde. Die Empfehlungen umfassen raumakustische Maßnahmen sowie Überlegungen zur Planung und Gestaltung der Räume. Ausgangspunkt der Richtlinie waren wissenschaftliche Untersuchungen zur Thematik Lärmbelastung in Kindergärten. Aus diesen geht hervor, dass der Lärm vor allem das Wohlbefinden und die Konzentration sowohl der Pädagoginnen als auch der Kinder sowie die Sprachverständlichkeit nachteilig beeinflussen kann. Da Kinder in diesem Alter noch in der Phase des Spracherwerbs sind, leiden sie besonders unter schlechter Raumakustik. Dies betrifft besonders Kinder mit einer von der Landessprache abweichenden Erstsprache. Da für eine vorteilhafte Raumakustik in Kindergärten die Gewährleistung einer möglichst geringen Nachhallzeit maßgeblich ist, werden Maßnahmen zur Anhebung der Schallabsorption vorgestellt. Diese sollten bereits bei Planungsbeginn gesetzt werden und neben den Aufenthaltsräumen auch Gänge und Garderoben umfassen. Empfohlen wird, die Decke und zwei nicht parallele Wände akustisch schallabsorbierend zu gestalten. Bei der Planung und Gestaltung sollte, ausgehend vom pädagogischen Konzept, die Funktion der einzelnen Räume und die damit verbundene Lärmemission ermittelt werden. Durch sorgfältige Planung kann vermieden werden, dass Tätigkeiten, die eine ruhige Umgebung erfordern, durch den Lärm anderer Tätigkeiten gestört werden.

Heimes, Anne

• A framework to conduct psychoacoustic experiments in virtual reality
  A. Heimes und M. Vorländer
[Abstract]

Listening experiments in virtual reality (VR) become more crucial during the last years. Therefore it is important that researcher have an easy possibility to design virtual listening experiments. In this work, a Framework is introduced where the user can design his own listening experiment without much background knowledge in VR. Due to its support of virtual acoustics (VA) from the Institute for Hearing Technology and Acoustics, RWTH Aachen University, a flexible real-time auralization and reproduction for scientific research is possible.

Heinisch, Martin

• Ligthill’s aeroacoustic analogy applied to an automotive turbocharger compressor
  C. Freidhager, S. Schoder, A. Renz, M. Heinisch und M. Kaltenbacher
[Abstract]

For computing CFD simulations to investigate aeroacoustics of turbocharger compressors, it is of fundamental importance to resolve turbulent structures at the location of their generation. This results in high-resolution grids, existing of more than 20 million cells. Consequently, computing the turbocharger compressor by using a transient, compressible CFD simulation is computationally very demanding. By applying Lighthill’s analogy, it is possible to resolve turbulent structures where they are generated and compute the pressure propagation using an additional, not that demanding, propagation grid. This allows using coarser CFD grids in the inlet and outlet section. For transferring Lighthill’s source terms from the CFD to the propagation grid, advanced interpolation algorithms are used. Furthermore, this methodology allows investigating the influence of the additions connected to the compressor, by interpolating Lighthill’s source terms onto different propagation grids. Also, since the pressure propagation is computed in the frequency domain, it is possible to investigate specific frequency ranges, which gives an additional advantage regarding computation time. The simulation results are validated by measurements of a cold gas test rig.

Heinz, Johannes

• Comparison of Discontinuous Galerkin Formulations for the Acoustic Conservation Laws
  J. Heinz und M. Kaltenbacher
[Abstract]

Virtual reality (VR) aims to provide images and the accompanying soundscapes close to reality. In current VR scenarios using prerecorded audio is mostly preferred over rendering audio, partly because state-of-the-art models face problems to render high- quality audio in real-time on affordable hardware. The VRACE ETN aims to develop and improve such models. For testing of developed methods, it is crucial to compare their output with the physically expected solution. The propagation of waves is triggered by vibrating surfaces that might not oscillate harmonically. Thus, simulations have to be performed in the time domain.

We present a solver of the acoustic conservation laws. It uses NGSolve as an underlying library and takes velocities of vibrating surfaces as boundary conditions in each time step. For the spatial discretization, discontinuous Galerkin (DG) methods are used due to their properties regarding efficiency and stability. For temporal discretization, we apply explicit time integration schemes. To get a fast and memory-efficient method we do not assemble a global system matrix but use assembly-free operator applications instead. In doing so, a comparison of different DG formulations regarding accuracy and stability is provided.

Heiß, Alois

• Varianzfreie Bestimmung der Unsicherheit des Leq (dB) bei sehr kleinem Stichprobenumfang
  A. Heiß
[Abstract]

Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten, die Unsicherheit des energetischen Schalldruck-Pegelmittelwertes aus einer Stichprobe zu ermitteln. Ein Standardverfahren hierzu enthält die VDI-Richtlinie 3723 Blatt 1. Es basiert auf der Bestimmung der Varianz des Stichprobenkollektivs, d. h. quadratischer Gewichtung der Streuwerte. Falls nur wenige Einzelmessungen möglich sind und zudem deren Verteilung stark linkslastig ist, kann die untere Vertrauensbereichsgrenze des Mittelwerts infolge der quadratischen Gewichtung rechnerisch in den negativen Bereich des mittleren Schalldruckquadrats zu liegen kommen, obwohl die Vertrauensbereichsgrenze natürlich existiert. Alternativ dazu kann im Sinne des Bootstrapverfahrens verfahren werden, zu dessen Standardmethode hier folgende kombinatorische Variante vorgestellt wird: Die unabhängigen Messwerte aus einer Stichprobe per Zufallsauswahl werden als wiederbelegbare Klassen definiert. Als Klassengrenzen fungieren die Intervalle zwischen benachbarten Messwerten. Die Messwerte werden anschließend als freie Elemente betrachtet und permutiert auf das Klassenkollektiv verteilt. Die Gesamtzahl der unterschiedlichen Belegungskonfigurationen aller Klassen wird kombinatorisch als Funktion des Stichprobenumfangs angegeben. Zudem müssen alle einzelnen Belegungskonfigurationen explizit anhand einer Matrix dargestellt werden. Anhand der Matrix und den primären Messwerten werden alle virtuellen Mittelwerte errechnet. Aus deren Verteilung können dann die Vertrauensbereichsgrenzen extrahiert werden. Es werden Beispiele ausgeführt und deren Auswertungsergebnisse nach dem hier vorgestellten Procedere mit den Resultaten nach VDI 3723-1 verglichen.

Heitkämper, Wolfgang

• Geräuschkonflikte durch Geothermie-Tiefbohrungen im städtischen Umfeld - Lösungsansätze
  W. Heitkämper und C. Walter
[Abstract]

Die Nutzung von Erdwärme kann zur Versorgung von Wohngebieten mit erneuerbarer Heizenergie in bestimmten Gebieten einen besonderen Beitrag leisten. Die Landeshauptstadt München hat sich zum Ziel gesetzt, das Fernwärmenetz der Stadtwerke München zu einem wesentlichen Anteil durch geothermische Energie zu versorgen. Um diese in geologischen Schichten in einer Tiefe von ca. 4.000 m (München) vorhandene Energie fördern zu können, sind Tiefbohrungen möglichst in der Nähe des Fernwärmenetzes wünschenswert. Tiefbohranlagen arbeiten in der Regel durchgehend tags und nachts, was in Wohngebietsnähe während der Nachtzeit zu erheblichen Geräuschkonflikten führen kann. Für Tiefbohranlagen ohne besondere Schallschutzmaßnahmen sollte ein Abstand von ca. 500 m zu allgemeinen Wohngebieten nicht unterschritten werden. In diesem Vortrag sollen die derzeit untersuchten und diskutierten Möglichkeiten für den Betrieb dieser Anlagen im städtischen Umfeld vorgestellt werden. Ohne auf untersuchte und erprobte Schallschutzmaßnahmen an konkreten Tiefbohranlagen bestimmter Hersteller und Betreiber eingehen zu können, sind doch die grundsätzlichen Ansätze hinsichtlich der dominierenden Schallquellen und ihrer besonderen schalltechnischen Eigenschaften, der Maßnahmen auf dem Ausbreitungsweg sowie der spezifischen Überlegungen zum Management der Betriebsphasen einer Tiefbohrung zur Diskussion zu stellen.

Heitmann, Dirk

• Untersuchung der Schallabstrahlung von der Hinterkante eines Windkraftanlagen Profils mit VLES und Wandmodellierung
  D. Heitmann und R. Ewert
[Abstract]

In früheren Arbeiten wurde ein aktives Backscatter Modell zur Verwendung in VLES entwickelt mit dem Ziel, eine Reduzierung der nötigen Gitterauflösung zu ermöglichen. Bei dem verwendeten Ansatz mittels nichtlinearer Störungsgleichungen (NLDE) wird das Reynolds-gemittelte Strömungsfeld aus einer vorhergehenden RANS CFD-Simulation als Basisströmung der Störungssimulation verwendet. Die CFD-Lösung wird dazu auf das VLES Gitter interpoliert. Starke Strömungsgradienten speziell in Wandnähe können auf dem VLES Gitter nicht akkurat wiedergegeben werden, was beispielsweise der Bildung turbulenter Strukturen entgegenwirkt. Dieser Effekt kann mit speziellen Wandmodellen korrigiert werden. Solche Modelle finden sich in der Literatur jedoch nicht für NLDE Ansätze.

In dieser Arbeit wird ein Wandmodell zur Verwendung mit NLDE Gleichungen vorgestellt. Das Verfahren wird anhand der Hinterkanten-Schallabstrahlung bei einem DU96-W-180 Windkraftanlagenprofil getestet. Hierbei erfolgt die Schallgenerierung durch die turbulenten Strukturen, die die Hinterkante überströmen. Der Simulationsfall repräsentiert einen Testfall der Kategorie 5 des BANC Workshops für strömungsakustische Simulationsprobleme, für den umfangreiche experimentelle und numerische Vergleichsdaten zur Verfügung stehen. Diese werden zur Analyse der Simulationsdaten herangezogen.

Held, Mathias

• Akustische Bestimmung der Werkstoffparameter faserverstärkter Kunststoffe durch Auswertung der Dispersionseigenschaften geführter Wellen
  J. Prager, Y. Lugovtsova, J. Bulling, M. Held, M. Klärner, T. Winkler und L. Kroll
[Abstract]

Akustische Verfahren eignen sich hervorragend zur Bestimmung der Werkstoffeigenschaften. Die Verfügbarkeit derartiger Verfahren ist vor allem für Kunststoffe wichtig, da deren Eigenschaften stark abhängig vom jeweiligen Herstellungsprozess und vom Alterungszustand sind. Exakte und vollständige Werte sind daher in Datenbanken oder von Herstellern nur begrenzt zu finden. Insbesondere die Entwicklung von Methoden zur Charakterisierung faserverstärkter Kunststoffe (FKV) ist nach wie vor Gegenstand der Forschung. Hier müssen anisotropiebedingt mehrere Kennwerte bestimmt werden. Da FKV zumeist als dünnwandige Bauteile zum Einsatz kommen, können die Werkstoffparameter aus den Dispersionseigenschaften der Lamb-Wellen, die sich in diesen Strukturen ausbreiten, abgeleitet werden. Dazu ist eine räumliche Abtastung des sich ausbreitenden Schallfelds erforderlich.

In der vorliegenden Untersuchung wird dieser Ansatz für die relativ neue Werkstoffklasse der faserverstärkten Thermoplaste angewendet. Diese zeichnet ein ausgeprägtes Dämpfungsverhalten und eine Anisotropie der Materialparameter aus. Dazu wurde das Schallfeld im Ultraschallbereich mit einem Laser-Doppler-Vibrometers vermessen. Rechnerisch bestimmte Dispersionskurven wurden dann an die gemessenen Werte angepasst, womit die richtungsabhängigen Materialparameter bestimmt werden konnten. Im Vortrag wird das Messverfahren vorgestellt und auf spezielle Probleme, die sich z.B. aus dem Dämpfungsverhalten des Werkstoffs ergeben, eingegangen. Ausgewählte gemessene Werte werden mit den Ergebnissen von Referenzverfahren verglichen.

• Inverse Bestimmung elastischer Materialparameter aus dem Ausbreitungsverhalten geführter Ultraschallwellen mittels eines Convolutional Neuronal Networks
  M. Held, A. Rashwan, J. Bulling, Y. Lugovtsova, M. Lauschkin und J. Prager
[Abstract]

Detailliertes Wissen über die mechanischen Eigenschaften verwendeter Materialien ist Grundvoraussetzung für viele ingenieurtechnische Aufgaben und Dienstleistungen. Zur Bestimmung der elastischen Materialparameter gibt es verschiedene klassische, zerstörende Prüfverfahren. Eine Möglichkeit der zerstörungsfreien Bestimmung liegt in der Auswertung von Messergebnissen, die auf Basis des Ausbreitungsverhaltens geführter Ultraschallwellen gewonnen wurden. Das Ausbreitungsverhalten geführter Ultraschallwellen kann mittels Dispersionsabbildungen dargestellt werden.

Um aus messtechnisch ermittelten Dispersionsabbildungen Rückschlüsse auf die Materialparameter zu ziehen, werden in der aktuellen Forschung verschiedene inverse Methoden diskutiert. Maschinelles Lernen und insbesondere Convolutional Neural Networks (CNNs) stellen eine Möglichkeit der automatisierten inversen Modellierung und Evaluierung von Bilddaten dar.

In diesem Beitrag wird gezeigt, wie das Ausbreitungsverhalten von geführten Ultraschallwellen unter Verwendung von CNNs genutzt werden kann, um die isotropen elastischen Konstanten einer plattenförmigen Struktur zu bestimmen. Hierfür werden die verwendeten Daten analysiert, das Preprocessing erläutert und eine grundlegende CNN-Architektur gewählt. Zur Auswertung des generierten Modells werden verschiedene Verfahren wie Gradienten-Mapping und die Visualisierung der verschiedenen Schichten vorgestellt. Die Anwendbarkeit der Methode wird anhand synthetischer Daten demonstriert.

Helmholz, Hannes

• Das Äquator-Mikrofon-Array für binaurale Wiedergabe
  J. Ahrens, H. Helmholz, S. Amengual Garí und D.L. Alon
[Abstract]

Mikrofonanordnungen auf der Oberfläche eines kugelförmigen Streukörpers haben sich als besonders geeignet gezeigt, räumliche Audioszenen für binaurale Darbietung aufzunehmen. Wenn die Außenohrübertragungsfunktionen des/der Hörers/in bekannt sind, können die Signale berechnet werden, die an seinem/ihrem Ohr entstehen würden, wenn er/sie dem aufgenommenen Schallfeld ausgesetzt würde. Durch eine Rotation des Schallfeldes kann eine Nachführung der Kopforientierung bei der Wiedergabe umgesetzt werden. Um Ergebnisse zu erzielen, die perzeptiv mit einer Kunstkopfaufnahme vergleichbar sind, werden in der Größenordnung von 100 Mikrofone benötigt. Wir stellen eine Variante der Anordnung vor, bei der sich die Mikrofone lediglich entlang des Äquators des kugelförmigen Streukörpers befinden. Dies hat den Vorteil, dass die benötigte Zahl der Mikrofone bei gleicher räumlicher Auflösung auf ca. 17 Stück reduziert wird. Der Nachteil ist, dass nur horizontale Information dargestellt werden kann. Wir zeigen, dass diese Einschränkung den Raumeindruck leicht bzw. gar nicht beeinflusst, sofern sich die Primärschallquellen in der Horizontalebene befinden. Selbst für Schallquellen außerhalb der Horizontalebene ist die Beeinträchtigung tolerabel.

Hemmert, Werner

• ILD and ITD Extraction with a Bio-Inspired Model Based on LSO and MSO
  L. Driendl, J. Encke, N. Von Puttkamer, S. Schiele, T. Lüth und W. Hemmert
[Abstract]

Most sound localization algorithms rely on correlation methods. They are inspired by a neuronal coincidence detection model with delay lines as postulated by Jeffress, which was actually found in barn owls later. However, recent research has shown that in mammals the decoding of interaural time differences (ITDs) in the medial superior olive (MSO) is based on excitation and contralateral inhibition. As shown in the PhD thesis of Encke, this neuronal circuit decodes the phase difference between left and right ear signals along the tonotopic axis provided by the cochlear filters. In this paper we have developed and implemented a physical bio-inspired model of the detection of interaural level differences (ILDs) and ITDs. The system consists of a three- dimensional printed human head with pinnae. We fixed electret microphones in both ear canals from the inside of the head and recorded signals in a room and outdoors. We used a complex gamma tone filterbank to extract both magnitude and phase of the ear signals. We calculated the magnitude difference (ILD in dB) between left and right ear to mimic processing in the left and right lateral superior olive (LSO) and the phase differences (MSO) to extract ITDs and evaluated the system.

• Cue Dependent Spatial Release from Masking in the Presence of Large Interaural Delays
  J. Angermeier, W. Hemmert und S. Zirn
[Abstract]

When trying to understand factors that determine spatial release from masking (SRM) in subjects using hearing aids (HA) or cochlear implants (CI), processing latencies of these devices are often overlooked. In asymmetric treatment of hearing loss these latencies can lead to a change of the reference ITD (i.e. the interaural time difference at 0^∘ azimuth) of several milliseconds. To understand the influence of these changes in reference ITD on SRM we measured SRM in normal hearing subjects with reference ITD of 0, 1.75, 3.5, 5.25 and 7 ms using the Oldenburg Sentence Test (OlSa). Further the available cues for spatial separation of target and masker were manipulated to measure the effect of reference ITD on SRM with only interaural level differences (ILD), interaural time differences (ITD) or both cues available. A rising reference ITD shows significant detrimental impact on SRM measured with ITD present and with ITD and ILD present. When only ILD are present a rising reference ITD does not lead to a significant reduction in SRM. To further understand this phenomenon a binaural model for speech understanding was applied to the data.

• Why does ITD Sensitivity Break Down in Electric Hearing? A Modeling Study
  W. Hemmert, A. Croner, J. Encke und S. Bai
[Abstract]

While cochlear implant users achieve surprisingly high speechrecognition scores in clean acoustic conditions, their ability to localize sounds is severely limited. One reason for this impairment is that their ability to detect interaural time differences (ITDs) is much worse than for normal hearing subjects, which is surprising, as this happens even in laboratory conditions with precise single electrode stimulations. In this talk we feed the neuronal signals derived from a detailed finite element model of the current spread in a human inner ear based on high-resolution (6 micrometer voxel size) micro-computertomography, and a multi-compartment model of auditory nerve fibers into a phenomenological model of the medial superior olive developed by Encke. In the first step, we estimated the temporal jitter of electrically evoked action potentials of nerve fibers along the cochlea. It turned out that the neurons in the medial superior olive in the mammalian auditory pathway evaluate the overlap between ipsilateral excitatory inputs and contralateral inhibitory inputs. With this knowledge we will highlight the consequence of the neuronal processing for the detection of interaural time differences and suggest why it fails in electric hearing.

• Adjustment of the interaural stimulation timing leads to improved sound localization in bimodal listeners
  S. Zirn, W. Hemmert und J. Angermeier
[Abstract]

In bimodal cochlear implant (CI) / hearing aid (HA) users a constant interaural time delay in the order of several milliseconds occurs due to differences in signal processing of the devices. For MED-EL CI systems in combination with different HA types, we have quantified the respective device delay mismatch (Zirn et al. 2015). In the current study, we investigate the effect of the device delay mismatch in actual bimodal listeners on sound localization accuracy. To deal with the device delay mismatch we delayed the CI stimulation according to the measured HA processing delay and two other values. To determine potential effects of procedural learning, we applied an A-B-B-A testing paradigm. With all delay values highly significant improvements of the rms error were observed compared to the test without the delay (14.7^∘ improvement in average). Also the signed bias of sound localization improved significantly from 25.2^∘ to 10.5^∘ averaged across listeners. The results reveal that bimodal listeners benefit from a reduction of the device delay mismatch between CI and HA. With this form of temporal adjustment of modalities, spatial re-centering seems possible.

Hengst, Klaudius

• Berechnung der Nachhallzeit in Rechteckräumen mit ungleichmäßiger Absorberverteilung
  M. Späh, X. Zhou, K. Hengst und T. Zhang
[Abstract]

In Räumen mit einer nicht gleichmäßigen Verteilung der Schallabsorption, z.B. einem Raum mit hochabsorbierender Unterdecke und schallharten Wänden, werden oftmals deutlich längere Nachhallzeiten gemessen, als sie durch die Berechnung nach Sabine oder Eyring prognostiziert werden. Dabei wird oft beobachtet, dass die Nachhallkurven keinen geraden, sondern einen durchhängenden Verlauf haben. Dieses Problem ist schon lange bekannt, so dass hierfür Berechnungsverfahren entwickelt wurden, zum Beispiel von Fitzroy und Arau-Puchades und DIN EN 12354-6. Diese Verfahren basieren auf einer besonderen Art der Mittelung der in den verschiedenen Raumrichtungen vorhandenen Absorptionsgrade oder Nachhallzeiten. Ein Vergleich dieser Verfahren mit Messungen wurde auf der DAGA 2018 vorgestellt. In diesem Beitrag wird ein neues Berechnungsverfahren für Rechteckräume vorgestellt, das auf der Mittelung von Abklingkurven in den drei Raumrichtungen und dem Diffusfeld basiert. Es kann damit durchhängende Nachhallkurven aufweisen, aus denen die Nachhallzeit berechnet werden. Beispielhaft werden Vergleiche von Messungen mit Rechenergebnissen gezeigt. Das Verfahren liefert eine gute Übereinstimmung, wie die statistische Auswertung für eine größere Anzahl an Räumen mit ungleichmäßiger Verteilung der Schallabsorption bestätigt.

• Berechnung der Nachhallzeit in Rechteckräumen mit ungleichmäßiger Absorberverteilung - Teil II Raumkonfigurationen und Beispielberechnungen
  K. Hengst, M. Späh und X. Zhou
[Abstract]

Während sich Teil 1 des Themas mit der Vorstellung einer neuen Berechnungsmethode der Nachhallzeit bei ungleichmäßiger Absorberverteilung beschäftigt, wird in Teil II Bezug auf konkrete akustische Raumsituationen bzw. unterschiedliche Ausstattungen mit Decken- und Wandabsorbern, sowie Mobiliar genommen. Die Messdaten werden sowohl mit der neu entwickelten Berechnungsmethode, als auch mit bekannten Methoden wie beispielsweise der nach Sabine oder der Berechnungsmethode nach DIN EN 12354-6 verglichen. Es zeigt sich, dass die resultierenden Nachhallzeiten stark von der Diffusität des Schallfeldes bzw. von der Verteilung der äquivalenten Absorptionsfläche im Raum abhängen. Somit wird festgestellt, dass die neue Berechnungsmethode bei der akustischen Konditionierung von Räumen zur Planungssicherheit beitragen und als zusätzliches Hilfsmittel den raumakustischen Planungsprozess unterstützen kann.

Henning, Bernd

• Application and modelling of ultrasonic transducers using 1-3 piezoelectric composites with structured electrodes
  D. Dreiling, D.T. Itner, N. Feldmann, C. Scheidemann, H. Gravenkamp und B. Henning
[Abstract]

Waveguide-based methods can be used for the non-destructive determination of acoustic material parameters. One of these methods is based on transmission measurements of cylindrical polymeric specimens. Here, the experimental setup consists of two transducers, which excite and receive the waveguide modes at the faces of the cylinder. The measurement, as well as a forward model, are used to determine material parameters of the polymeric specimen in an inverse approach.

1-3 piezoelectric composites are used as an active element because they can be approximated by a thickness vibration only. This allows an easy identification of Mason model parameters to characterise the transducers’ vibration behaviour.

However, sensitivity analysis shows a high uncertainty in the determination of the mechanical shear parameters due to the uniform excitation. To increase the sensitivity to these shear motions, arbitrary excitations were investigated by means of numerical simulation.

In order to be able to realise the determined optimal excitation, new transducer prototypes were designed. By subdividing the electrodes of the active element, for example, ring-shaped excitation is feasible. Furthermore, it can be shown that modelling these transducers with a one-dimensional Mason model is sufficient.

• Tomographie des Schallfelds von Ultraschallwandlern mittels Schlierentechnik
  T. Hetkämper, D. Dreiling, L. Claes und B. Henning
[Abstract]

Die Schlierentechnik ist eine etablierte Methode zur Visualisierung von lokalen Dichtemodulationen in optisch transparenten Medien, um zum Beispiel Strömungsfelder oder auch Ultraschallwellen sichtbar zu machen. So lassen sich physikalische Phänomene, wie Reflexion und Transmission von Ultraschallwellen, gezielt untersuchen. Der Vorteil der Schlierentechnik gegenüber den sonst häufig genutzten Hydrophonmessungen besteht vor allem in der erheblich kürzeren Aufnahme- bzw. Messzeit sowie der völligen Rückwirkungsfreiheit dieser Messmethode. Eine typische Anwendung der Schlierentechnik ist dabei die visuelle Darstellung der Abstrahlcharakteristik von Ultraschallwandlern. Verfahrensbedingt werden dabei allerdings oft nur die Haupt- und Nebenkeulen im kontinuierlichen Betriebsfall dargestellt. In vielen technischen Anwendungen, wie zum Beispiel in der Medizin, bei der Durchflussmessung und bei der Materialcharakterisierung, werden Ultraschallwandler jedoch im Burst-Modus betrieben. In diesem Fall ist die Darstellung der räumlichen und der zeitlichen Ausbreitung des Ultraschallwellenpaketes notwendig. Durch Ausnutzung des Stroboskopeffekts können die Schlierenabbildungen aufgenommen und in einer geordneten Bilderfolge abgespielt werden. In diesem Beitrag wird eine Methode vorgestellt, bei der mit Hilfe der tomografischen Rekonstruktion aus einzelnen, unter verschiedenen Winkeln aufgenommenen Schlierenabbildungen die vollständig dreidimensionale Abbildung der Abstrahlcharakteristik eines Schallwandlers gelingt.

• Quantifying the coupling strength of adhesivly bonded materials by investigating mode repulsion regions
  H. Zeipert, S. Johannesmann, M. Nicolai, Y. Lugovtsova, J. Prager und B. Henning
[Abstract]

In the field of non-destructive testing, Lamb waves are often used for material characterisation. The increasing computational capabilities further enables complex and detailed simulations to predict the material behaviour in reality. Since adhesive bonding of different materials is a widely used method in modern applications, a reliable measurement system to determine the quality of these adhesive bonds is needed.

Investigations of the dispersive behaviour of acoustic waves in adhesively bonded multi-layered waveguides show mode repulsions in the dispersion diagrams in regions where the modes of the single materials would otherwise intersect. In previous works, changes of the distance between those modes in respect to the bonding quality are observed.

The experimental data for this investigation is generated using a pulsed laser radiation exciting broadband acoustic waves in plate like specimens which are detected by a piezoelectric ultrasonic transducer. Numerical data is generated using simulations via a semi-analytic finite element method. Using a combination of experimental and numerical data, the present work introduces an approach to determine a parameter which indicates the bonding quality in respect to an ideal material coupling.

Herold, Gert

• Separate Detektion von Schallquellen an gegenläufigen Rotoren
  G. Herold und E. Sarradj
[Abstract]

Mithilfe von Mikrofonarrayverfahren lassen sich räumlich verteilte Schallquellen getrennt charakterisieren. Bei Verwendung geeigneter Sensoranordnungen ist eine Betrachtung rotierender Quellen mit einem virtuell rotierenden Array (VRA) möglich. Dabei werden die gemessenen Zeitsignale in ein entsprechend der Drehzahl mitrotierendes Bezugssystem transformiert, sodass bewegte Quellen darin als stationär angesehen werden können. So lassen sich für die Quelldetektion auch recheneffiziente und hochauflösende Arrayverfahren im Frequenzbereich anwenden. Treten in einem Datensatz Quellen mit unterschiedlicher Drehzahl oder sowohl stehende als auch rotierende Quellen auf, sind in jedem möglichen Bezugssystem dennoch rotierende Schallquellen enthalten, die das Ergebnis störend überlagern. In diesem Beitrag wird ein Verfahren vorgestellt, das die Messdaten für eine Auswertung im Frequenzbereich so filtert, dass nur die im jeweiligen Bezugssystem stationären Schallanteile erhalten bleiben. Ausgehend von Messdaten eines Aufbaus mit gegenläufigen Rotoren werden damit die unterschiedlich rotierenden Komponenten hinsichtlich ihrer Schallabstrahlung untersucht sowie stehende und rotierende Quellen identifiziert.

• SpectAcoular! An Extension for Acoular
  A. Kujawski, G. Herold, E. Sarradj und S. Jekosch
[Abstract]

Acoular is an open source software package written in Python programming language for processing and analysis of microphone array data. With its object-oriented design, it allows to build complex script-based processing pipelines. SpectAcoular is built on top of Acoular and offers additional modules to further simplify the handling of Acoular. It implements interactive controls (widgets) for building individual graphical user interfaces with the visualization library Bokeh. Bokeh uses web browsers for visualization, whereby rendering and event handling is performed by a high-level JavaScript library. This allows to create real-time applications and to use the capabilities of Acoular independently from the operating system. In addition, building client-server applications is supported, which makes it possible to interactively control microphone array data processing in a distributed scenario.

Herweg, Andreas

• Relationship between the psychoacoustic parameter sharpness and the physiological parameter skin conductance for the assessment of extra-aural noise effects
  C. Laufs, A. Herweg, K. Loh und J. Fels
[Abstract]

Lärm ist heutzutage ein großer Faktor, der die Gesundheit vieler Menschen beeinträchtigt. Dabei entstehen neben den direkten Schäden am Gehör, den auralen Lärmeffekten, auch weitere, nicht direkt gehörbezogene gesundheitliche Schäden z.B. durch psychischen Stress. Diese werden als extra-aurale Lärmeffekte beschrieben, mit denen auch eine mögliche schlechtere kognitive Leistung einhergeht. In früheren Untersuchungen konnte die Schärfe eines Geräuschs bereits mit einer höheren Lästigkeit des Geräuschs in Zusammenhang gebracht werden. Um extra-aurale Effekte von Geräuschen besser und schneller beurteilen zu können, wurde in dieser Studie der psychoakustische Parameter der Schärfe mit einer physiologischen Stressreaktion und kognitiven Leistungen in Zusammenhang gebracht. Die Stressreaktion wurde durch die Messung der Hautleitfähigkeit als physiologischer Parameter erfasst, die kognitive Leistung mit Hilfe des Konzentrations-Leistungs-Tests (KLT). Da Stressreaktionen auch unbewusst ablaufen können, kann eine physiologische Stressmessung auch solche Reaktionen anzeigen, die mit Hilfe einer rein perzeptiven Stressbewertung durch die Proband*innen nicht erfasst werden. Im Rahmen der vorgestellten Studie wurde ein Hörversuch konzipiert, bei dem die Proband*innen den KLT bearbeiteten, welcher aus mathematischen Aufgaben besteht. In den jeweiligen Durchläufen wurden zusätzlich verschiedene Geräusche, die sich in ihrer Schärfe unterschieden, den Proband*innen präsentiert. Die gleichzeitig erfassten physiologischen Daten gaben Aufschluss darüber, unter welchen Testbedingungen eine erhöhte Stressreaktion vorlag.

Herzog, Stephan

• Effiziente Signalverarbeitung für PDM-Mikrofonsignale in vielkanaligen Mikrofonarrays
  S. Herzog
[Abstract]

In diesem Artikel werden verschiedene Ansätze zur effizienten Vorverarbeitung von PDM-Mikrofonsignalen zur Durchführung der Abtastratenreduktion auf PCM-Audio Abtastfrequenzen gezeigt. Vorgesehenes Anwendungsgebiet sind eingebettete Systeme auf ein- oder zweidimensionalen, volldigitalen MEMS-Mikrofon-Arrays. Das Ziel ist eine Reduktion der zum einen Messrechner zu übertragenden Datenmenge unter Beibehaltung des notwendigen Informationsgehalts der Signale. Komplexere, anwendungspezifische Berechnungen können dann auf dem Messrechner durchgeführt werden. Der Fokus der vorgestellten Signalverarbeitung liegt auf hoher Effizienz und einfach zu implementierenden Strukturen, was in Anwendungen für Mikrofonarrays mit sehr vielen Kanälen vorteilhaft ist.

Für Anwendungen wie z.B. die akustische Holografie oder die Messung der Pegelverteilung in einem räumlichen Bereich müssen nicht immer alle Signale eines Mikrofonarrays mit der vollen Abtastfrequenz und Bandbreite vorliegen, sondern es können auch mit geringeren Datenmengen alle notwendigen Berechnungen durchgeführt werden. So kann z.B. kontrolliertes Aliasing ein möglicher, zulässiger Ansatz sein, um die Datenmenge zu reduzieren. Die verschiedenen Ansätze werden hinsichtlich ihrer Anwendungsmöglichkeiten, Qualität und Implementierungsaufwand verglichen.

Hetkämper, Tim

• Tomographie des Schallfelds von Ultraschallwandlern mittels Schlierentechnik
  T. Hetkämper, D. Dreiling, L. Claes und B. Henning
[Abstract]

Die Schlierentechnik ist eine etablierte Methode zur Visualisierung von lokalen Dichtemodulationen in optisch transparenten Medien, um zum Beispiel Strömungsfelder oder auch Ultraschallwellen sichtbar zu machen. So lassen sich physikalische Phänomene, wie Reflexion und Transmission von Ultraschallwellen, gezielt untersuchen. Der Vorteil der Schlierentechnik gegenüber den sonst häufig genutzten Hydrophonmessungen besteht vor allem in der erheblich kürzeren Aufnahme- bzw. Messzeit sowie der völligen Rückwirkungsfreiheit dieser Messmethode. Eine typische Anwendung der Schlierentechnik ist dabei die visuelle Darstellung der Abstrahlcharakteristik von Ultraschallwandlern. Verfahrensbedingt werden dabei allerdings oft nur die Haupt- und Nebenkeulen im kontinuierlichen Betriebsfall dargestellt. In vielen technischen Anwendungen, wie zum Beispiel in der Medizin, bei der Durchflussmessung und bei der Materialcharakterisierung, werden Ultraschallwandler jedoch im Burst-Modus betrieben. In diesem Fall ist die Darstellung der räumlichen und der zeitlichen Ausbreitung des Ultraschallwellenpaketes notwendig. Durch Ausnutzung des Stroboskopeffekts können die Schlierenabbildungen aufgenommen und in einer geordneten Bilderfolge abgespielt werden. In diesem Beitrag wird eine Methode vorgestellt, bei der mit Hilfe der tomografischen Rekonstruktion aus einzelnen, unter verschiedenen Winkeln aufgenommenen Schlierenabbildungen die vollständig dreidimensionale Abbildung der Abstrahlcharakteristik eines Schallwandlers gelingt.

Hilfer, Michael

• Validierung von Übertragungsmodellen für ortsfeste und rotierende Schallquellen in Strömungskanälen durch drucksensitive Farbe
  M. Behn, M. Hilfer, C. Klein, T. Ahlefeldt, L. Enghardt und U. Tapken
[Abstract]

Die Anwendung von drucksensitiver Farbe (Pressure Sensitive Paint, PSP) ermöglicht generell die Visualisierung von dynamischen Strömungsvorgängen. In dieser Arbeit soll sie zur Sichtbarmachung der von ortsfesten und rotierenden Schallquellen in einem Strömungskanal angeregten Moden eingesetzt werden. Analytische Quell- und Ausbreitungsmodelle kommen häufig bei der Untersuchung der Schallanregung von Turbomaschinen in Strömungskanälen zum Einsatz, als Beispiele seien die physikbasierte Vorhersageverfahren zur Lokalisierung von Schallquellen auf Rotor- und Statorschaufeln oder die aeroakustische Vorauslegung von Fanstufen genannt. Neben der vereinfachenden Annahme eines konstanten axialen Strömungsprofils werden dabei meist eine verlustfreie Schallausbreitung im Kanal und von der Kanalimpedanz unabhängige, ideale Punktschallquellen angenommen. Hier werden die Grenzen des analytischen Übertragungsmodells für ortsfeste und rotierende Quellen im Vergleich mit der Visualisierung durch PSP mittels Messungen an einem speziell entwickelten Versuchsstand untersucht, indem eine mit Lautsprechern besetzte Scheibe mittels einer Antriebswelle in Rotation versetzt werden kann. Der experimentelle Aufbau umfasst ein Mikrofonarray zur Durchführung von Radialmodenanalysen des akustischen Fernfeldes und der Einsatz von PSP ermöglicht die Visualisierung des Nahfeldes auf der Lautsprecherscheibe. Die Validierung der Übertragungsmodelle erfolgt jeweils durch Gegenüberstellung der modellierten und gemessenen Modenamplituden und Druckverteilung im Nahfeld. Im finalen Paper werden eine Auswahl der Ergebnisse vorgestellt und Möglichkeiten zur Verbesserung der analytischen Übertragungsmodelle diskutiert.

Hinze, Paul

• Exploring MEMR and natural sounds with a connection with hyperacusis
  C. Casolani, B. Epp, A. Norena, J. Wang, P. Hinze und F. Enzler
[Abstract]

The Middle Ear Muscle Reflex (MEMR) is the mechanism through which the stapedius muscle stiffens the tympanic membrane protecting the inner ear from sound trauma. In clinical practice, the sounds used to test the MEMR are artificial (pure tones, wide-band noise). However, natural sounds also elicit a MEMR. Hyperacusis refer to an abnormal sensitivity to sounds, often diagnosed in connection with a hearing impairment. In this study, we tested the efficacy of natural sounds with varying spectral and emotional content (e.g. pleasantness, fear). It is hypothesized that some natural sounds elicit a MEMR response at lower levels than artificial sounds. It is also hypothesized that the loudness/annoyance perceived for natural sounds could be lower than for artificial sounds for equally strong MEMR. The individual MEMR thresholds were compared with the results of two questionnaires, hyperacusis (HQ) and noise sensitivity. The results showed that some sounds are more efficient than others at the same stimulus intensity. Moreover, natural sounds were mainly rated as less loud/annoying than the artificial ones. However, the variability across subjects revealed the need for a more subject-specific analysis considering the presence or not of an hyperacusis trend.

Hirsch, Karl-Wilhelm

• Zum Einwirkungsbereich der TA Lärm
  K.-W. Hirsch und B. Vogelsang
[Abstract]

Die TA Lärm als Verwaltungsvorschrift ist die Grundlage und der Rechtsrahmen für die Verwaltungsbehörden, die darüber entscheiden müssen, ob schädlichen Umwelteinwirkungen durch Geräusche von Anlagen im Sinne des BImSchG ausgehen. Diese Vorschrift definiert Begriffe und legt verbindlich fest, wie eine Geräuschbeurteilung durchzuführen ist. Ausgangspunkt der Beurteilung ist der Beurteilungspegel in ,maßgeblichen Immissionsortenë. Für das Auffinden dieser maßgeblichen Immissionsorte gibt die TA Lärm eindeutige Kriterien vor. Es ist also schwerlich angezeigt, von einer Wahl der maßgeblichen Immissionsorte zu sprechen. Es gibt keinen Ermessensspielraum. Dabei spielt der so genannte ,Einwirkungsbereichë der Anlage eine entscheidungsrelevante Rolle. Die Bestimmung des Einwirkungsbereichs sollte Ausgangspunkt jeder Beurteilung nach TA Lärm sein und ist eigentlich als Kapitel in jeder rechtssicheren Stellungnahme unabdingbar. Häufig findet man jedoch nur eine durch gutachtliches oder behördliches Vorwissen und Erfahrung geprägte, aber dennoch willkürliche Festlegung von Immissionsorten. Der Beitrag stellt eine stringente Vorgehensweise zur Bestimmung des Einwirkungsbereichs und damit der maßgeblichen Immissionsorte vor, das den Vorgaben der TA Lärm folgt. An Beispielen wird verdeutlicht, dass daraus durchaus unerwartete ,maßgebliche Immissionsorteë folgen. Zum Schluss wird die reziproke Frage gestellt, wie für einen Immissionsort die ”maßgeblichen” Anlagen nach einer ähnlichen Vorgehensweise bestimmt werden können. Dies ist eine häufige Aufgabe zur Bearbeitung von Lärmbeschwerden kommt.

Hladek, Lubos

• An 'Unreal' Framework for Creating and Controlling Audio-Visual Scenes for the rtSOFE
  F. Enghofer, L. Hladek und B. Seeber
[Abstract]

Highly realistic audio-visual environments have their application in various areas, including architecture, gaming, art, perceptual research, and beyond. The reproduction of complex scenes requires advanced and complex tools, for instance game engines, but these often lack advanced acoustical simulations. The real-time Simulated Open Field Environment (rtSOFE) is an interactive room simulator for rooms of arbitrary shapes and has been designed to meet criteria of precision, interactivity, and real-time performance. These are important for virtual reality. However, the rtSOFE has not been integrated fully with other virtual reality tools. Here we present a new framework that integrates an established tool for virtual reality (a popular game engine) with the rtSOFE to ease the production of complex environments combined with highly precise audio for hearing research. We created a game engine plugin to automatize the management of the distributed rtSOFE system. The plugin exploits existing game engine features, like the support for visual CAVE systems or the support for high-level programming languages. The performance of the framework is demonstrated with a simulation of a highly realistic classroom in terms of it’s visual and acoustic component and interaction with a movable source.

• Self-rotation behavior during a spatialized speech test in reverberation
  L. Hladek und B. Seeber
[Abstract]

Self-movement during a cocktail party has a strong effect on speech perception; however, speech testing has been traditionally done with static sounds and listeners. During listening, people may also adapt their movement to understand better. Here, we analyze behavior during self-rotation in a spatialized speech test, in which target sentences were presented randomly either from the front, rear, or side of participants together with a frontal speech-shaped noise interferer. The stimuli were spatialized in a reverberant room created in Simulated Open Field Environment. The task was to respond naturally with movement as if somebody was talking to the participant from that direction. A static visual avatar could appear at the target direction. We observed that people had a tendency to increase probability of corrective movements towards the end of the target sentence, rotation speed was highest at the initial part of the sentence and the presence of the visual cue increased the consistency of the trajectories across trials. This suggests that a typical rotation trajectory in a trial consisted of a fast initial saccade followed by corrective turns while the visual cues helped with target localization. These observations support the hypothesis that people adapt their movement for better intelligibility.

Höber, Sven

• Robust Active Noise Reduction in Off-Highway Machines Using Remote Quiet Zones
  S. Höber, B. Zimmermann und M. Von Elling
[Abstract]

In recent years, the technology of active noise control (ANC) has found its way into various applications and thereby evolved to a well-known feature by now, e.g., in headphones or cars. While rather targeting comfort in these examples, it is also a potential solution to reduce noise exposure in terms of occupational safety. Particularly, operators of off-highway machines are exposed to the permanent machine-related noise. The probability of a hearing loss in their profession is 60 %. This contribution presents an active noise cancelling system to reduce the noise level inside the cabin of off-highway vehicles, without requiring headphones or other devices to be carried along. Being designed as an active headrest, it consists of two loudspeakers mounted to the headrest of the operator’s seat, which emit the sound to interfere destructively with the noise at the operator’s ears. To create the resulting quiet zones at those very points, a dual-channel feedforward design is combined with virtual sensing, consequently expanding the frequency bandwidth and thus the perceivable noise reduction. Due to uncertainties in the control environment, incorporating virtual sensing in practice is a challenging task, though. Hence, particularly solutions for a robust control approach are being investigated.

Höldrich, Robert

• Klangsynthese und akustische Erkennung rechteckiger Platten
  M. Czuka, M. Weger und R. Höldrich
[Abstract]

Im Alltag ist es oft möglich, physikalische Objekte anhand des Klangs, der durch Tasten, Klopfen oder Kratzen hervorgerufen wird, zu unterscheiden. Die Wahrnehmbarkeit von Objekteigenschaften wie Material, Form, Größe durch dieses akustische Feedback wurde bereits eingehend untersucht. Ziel im durchführten Projekt war es deshalb, ein Verfahren zu entwickeln, um - ähnlich dem menschlichen Gehör - aus dem Klang einer Platte auf dessen physikalische Eigenschaften rückzuschließen. Dazu wurde im ersten Teil der Arbeit ein physikalisches Modell implementiert, welches das Schwingungs- und Abstrahlverhalten von Biegewellen in rechteckigen Platten mittels Modalsynthese simuliert. Die Beschreibung des Abklingverhaltens einzelner Moden erfolgt dabei unter der Berücksichtigung der inhärenten thermo- und viskoelastischen Dämpfung, sowie der Wechselwirkung zwischen der Platte und der umgebenden Luft. Im zweiten Teil wurden Tonaufnahmen von angeschlagenen Platten analysiert. Die Eigenfrequenzen der angeregten Platten wurden mittels Pitch-Tracking extrahiert, um in weiterer Folge die Modellparameter zu ermitteln. Auf Basis dieser Informationen erfolgte eine Schätzung der Materialeigenschaften sowie der geometrischen Abmessungen der Platten.

• Material-Dependent Sound and Vibration of a Harmonica Reed Block
  H. Pomberger, M. Frank, S. Trabesinger und R. Höldrich
[Abstract]

While traditional reed blocks of Styrian harmonicas are made of wood, 3D-printing offers new possibilities, but requires different materials. Our contribution investigates the influence of the material on the radiated sound of a reed block and its surface vibration. Therefore seven geometrically identical reed blocks made of different materials were made and equipped with structurally identical reeds. Each block was measured isolated, i. e. removed from the instrument, while being excited by a controlled air flow. In steady-state condition, the sound pressure was captured with a single microphone centered above the reed block and the acceleration was measured in three directions at several positions of surface. The results reveal that the radiated sound is similar for most of the materials, although the surface vibration shows a stronger material dependency. Hence the surface contributes marginally to the radiated sound of an isolated reed block. However, when integrated, the reed block will excite radiating surfaces of the instrument and the material of the block may have a larger influence on the resulting sound.

Höller, Christoph

• Messung und Bewertung von elastischen Bodenbelägen auf tief abgestimmten schwimmenden Estrichen in Fitnessstudios
  C. Höller und A. Blödt
[Abstract]

Die Schalldämmung von tieffrequentem Trittschall in Fitnessstudios in gemischt genutzten Gebäuden stellt Planer vor große Herausforderungen. Das Fallenlassen von schweren Gewichten (Hanteln usw.) aus großer Höhe führt zu impulsartigen, tieffrequenten Signalen mit hoher Amplitude. Die Messung, Bewertung und Prognose dieser Signale ist derzeit normativ nicht eindeutig geregelt. Eine adäquate Auslegung des Fußbodens basiert neben einer möglichst tiefen Abstimmung der Masse-Feder-Resonanzfrequenz auf zusätzlichen elastischen Bodenbelägen. In dieser Studie wurde diese Problematik im Zuge der Errichtung eines Funktionsgebäudes einer professionellen Sportmannschaft untersucht. Randbedingung war u.a., dass die Aufbauhöhe des Bodens auf 150 mm begrenzt war. Ein schwimmender, schwerer Estrich auf einer sehr weichen Unterlage wurde mit einer Resonanzfrequenz von etwa 20 Hz ausgelegt. Messungen mit dem Norm-Hammerwerk gemäß DIN 16283-2 lieferten einen L’n,w + CI,50-2500 von 28 dB (ohne elastischen Bodenbelag). Anschließend wurden verschiedene elastische Bodenbeläge aufgelegt und mit Hilfe einer fallenden Stahlkugel vermessen. Die resultierenden Schalldruckpegel im Empfangsraum zeigten gute Wiederholbarkeit, aber große Abhängigkeit von der Fallposition. Mit Hilfe eines Referenzbodenbelags war es dennoch möglich, den Einfluss der verschiedenen Bodenbeläge sinnvoll zu quantifizieren. In diesem Beitrag werden die Herausforderungen bei der Auslegung des Bodens, bei den Messungen und bei der Auswertung der Ergebnisse dargestellt und Empfehlungen für die Praxis gegeben.

• Bauphysikalische Grundlagenausbildung an der OTH Regensburg während der COVID-19-Pandemie
  C. Höller und O. Steffens
[Abstract]

An der OTH Regensburg wurden wegen der COVID-19-Pandemie mit Beginn des Sommersemesters 2020 alle Lehrveranstaltungen auf Online- Unterricht umgestellt. Auch die bauphysikalischen Grundlagenmodule für die Studiengänge Bauingenieurwesen sowie Gebäudeklimatik (Vorlesungen Wärme- und Feuchteschutz, Raum- und Bauakustik sowie Praktikum Bauphysik) mussten daher kurzfristig virtuell durchgeführt werden. Die Vorlesungen wurden zum großen Teil live via Zoom durchgeführt. Daneben wurden diverse technische Hilfsmittel verwendet, z.B. Moodle, OneNote, PhET, Padlet, Kahoot, FragJetzt. Die Umstellung des Praktikums stellte alle Beteiligten vor neue Herausforderungen. Trotz der fehlenden Laborzeiten bot aber auch das virtuelle Praktikum den Studierenden diverse Vorteile und wurde insgesamt positiv bewertet. In diesem Beitrag werden die gewählten Methoden für die Durchführung der virtuellen Lehrveranstaltungen vorgestellt und diskutiert. Insbesondere werden einige neu konzipierte oder angepasste Praktikumsversuche für die bauphysikalische Grundlagenausbildung vorgestellt. Auch auf die Erfahrungen mit virtuellen Prüfungsformen und die Herausforderungen der virtuellen Lehre in Bezug auf den zwischenmenschlichen Austausch zwischen den Studierenden und zwischen Studierenden und Lehrenden wird eingegangen.

Hölter, Arne

• Adjungierten-basierte Synthese und Bestimmung optimaler Treiberfunktionen von Lautsprechern mit komplexer Richtcharakteristik
  M. Lemke, L. Stein, A. Hölter und S. Weinzierl
[Abstract]

Die Synthese und Bestimmung optimaler Treiberfunktionen von Lautsprechern mit frequenzabhängiger Richtcharakteristik ist ein schlecht gestelltes Optimierungsproblem. Zu dessen Lösung haben die Autoren in vorangegangenen Beiträgen eine adjungierten-basierte Methode zur Optimierung von Lautsprecher-Arrays im Zeitbereich vorgestellt. Diese ermöglicht unter anderem die Berücksichtigung von Berandungen und Umgebungseffekten wie Wind, war jedoch bisher auf Monopol-artige Quellen beschränkt. Um diese Einschränkung zu beheben, haben die Autoren im direkt vorausgehenden Beitrag einen adjungierten-basierten Zeitbereichsansatz mit Finiten-Differenzen (FDTD) zur Synthese komplexer synthetischer Schallquellen durch diskrete, gitter-basierte Monopole vorgestellt. In diesem Beitrag demonstrieren die Autoren die Modellierung eines realen Zweiwege-Monitors. Zudem wird gezeigt, wie sich die Vielzahl der zur Synthese verwendeten Monopole zu einer Treiberfunktion für einen Lautsprecher überführen lässt.

• Adjungierten-basierte Schallfelderzeugung im Zeitbereich mit Zielfunktion im Frequenzraum
  P. Seeler, A. Hölter, S. Weinzierl und M. Lemke
[Abstract]

In vorangegangenen Beiträgen haben die Autoren eine Methode zur Adjungierten-basierten Optimierung von Lautsprecher-Arrays im Zeitbereich vorgestellt. Mit dieser Methode lassen sich grundsätzlich nicht nur der optimale Ort, sondern auch optimale Treiberfunktionen für beliebige Anordnungen von Lautsprechern finden.

In dem vorliegenden Beitrag stellen die Autoren eine Erweiterung der Methode vor, die die Vorgabe von gewünschten Schalldruckamplituden oder gewünschten Schalldruckpegeln im Frequenzbereich ermöglicht. Die Methode erlaubt es, die typischerweise Frequenz-basiert definierten akustischen Anforderungen an ein Beschallungsszenario mit den Vorteilen eines Zeitbereichsverfahrens, etwa die Einbeziehung von Randbedingungen und Umgebungsbedingungen wie Wind zu kombinieren.

Die Validierung des Verfahrens erfolgt am Beispiel eines in der Beschallungstechnik typischen Szenarios, in dem räumlich verschiedene Werte für den Schalldruckpegel angestrebt werden.

Hörnlein, Philipp

• Simulationsstudie zur Generierung von orts- und zeitdiskreten Druckfeldern auf Basis der Zeitumkehrtechnik für die Akustophorese
  P. Hörnlein, S. Wöckel, H. Arndt und J. Auge
[Abstract]

Die Akustophorese ist in der Biotechnologie eine etablierte Methode zur Trennung, Sortierung und Positionierung von Zellen und Partikeln in kleinen Volumen. Auf Basis der Acoustic Radiation Force (ARF) lassen sich speziell mit fokussierten akustischen Feldern gezielt Kraftwirkungen auf einzelne Objekte erreichen. Bisherige Realisierungen mit Ultraschall-Gruppenstrahlern (Phased-Arrays), stationären Schallfeldern (sog. passive Systeme) oder speziellen Wandlergeometrien weisen jedoch u. a. aufgrund von Reflexionseffekten wesentliche Einschränkungen auf, wenn in geschlossenen Volumen (Kavitäten) in 3D fokussiert werden soll. In einer aktuellen Simulationsstudie wurde untersucht, inwieweit ein fokussiertes Schallfeld auf Basis der Zeitumkehrtechnik realisierbar ist, um gezielt die vorher einschränkenden Mehrfachreflexionen zugunsten der Fokussierung auszunutzen. Dabei hat sich gezeigt, dass sich mit dieser Technik grundsätzlich variable Schallfeldgeometrien in geschlossenen Kavitäten umsetzen lassen. Die besten Ergebnisse hinsichtlich des Druckfeldes, der Reproduzierbarkeit und des Kraftvektors auf ein Partikel liefert dabei die sog. Bottle-Trap. Bei dieser Schallfeldgeometrie werden simultan sechs Fokuspunkte erzeugt, wovon sich in jeder Achse eines kartesischen Koordinatensystems zwei in einem Abstand von λ/2 gegenüber stehen. Werden diese gegenüberliegenden Fokuspunkte so angeregt, dass sich eine inverse Phasenlage ausbildet, ergibt sich eine lokal begrenzte stehende Welle in drei Dimensionen. Innerhalb der Simulation wurden Kraftwirkungen erreicht, die ein sicheres Partikel-Trapping in drei Dimensionen erlauben.

Hoeschele, Marisa

• Using pitch discrimination tasks to tease apart the effects of pitch height and octave equivalence in our perception
  B. Wagner, C.B. Sturdy, R.G. Weisman und M. Hoeschele
[Abstract]

Notes separated by a doubling in frequency (or an ”octave”) sound similar, a phenomenon named ”octave equivalence”. While this relationship is used in musical cultures around the world, it has been remarkably difficult to demonstrate experimentally, with many past studies finding contradictory results. Hoeschele et al. (2012) were perhaps most successful in demonstrating octave equivalence in adults, using a three-range discrimination task. There, participants were trained to respond only to one of three ranges of notes of octave four. A subsequent testing phase showed that participants generalized the discrimination from octave four to octave five. Here we explored why and how this task worked, to better understand the roots and potential cross-cultural significance of octave equivalence. We show that three ranges were crucial to demonstrating octave equivalence: Participants completing analogous two-range tasks do not show octave equivalence and rely solely on pitch height information. We also show that octave equivalence may be limited to neighbouring octaves and that speaking a tonal language does not influence octave equivalence abilities. These results support current hypotheses on the biological origins of music suggesting that octave equivalence is a universal human phenomenon that occurs primarily because the harmonic structure of vocalizations contain octave information.

Hoever, Carsten

• LIFE E-VIA: Electric Vehicle Noise Control by Assessment and Optimisation of Tyre/Road Interaction
  C. Hoever, A. Tsotras, R. Bellomini und A. Melloni
[Abstract]

Excessive road traffic noise is negatively impacting human health in many parts of Europe, especially in cities. The introduction of electric mobility has universally been recognized as one of the best solutions to reduce noise in urban areas. Importantly, this measure also helps with other environmental issues such as air quality and CO2 emissions. For electrical vehicles (EV), the lack of masking powertrain noise at low speeds emphasizes the increased importance of tyre/road noise for the overall traffic noise when compared to a classical internal combustion engine vehicle. It is the objective of the LIFE E-VIA EU project to reduce noise for roads inside very populated urban areas through the implementation of mitigation measures aimed at providing optimized road surfaces and tyres for modern EVs. For the tyres a holistic approach is used which aims to give an optimal balance between low exterior noise and other crucial key performances such as rolling resistance, wet safety, and wear. For the road, a noise-optimized pavement for the specific context of EVs will be developed. A final version of this will later be used for a road in Florence, Italy. An overview of LIFE E-VIA will be presented together with intermediate results.

Hofer, Robert

• Raumakustik aus einem interdisziplinären Blickwinkel
  R. Hofer, J. Balint und M. Stavric
[Abstract]

W. C. Sabine, a pioneer in acoustics, made his first experiments in the field of architectural acoustics in the lecture hall of the Fogg Art Museum around 1897. He was asked to suggest improvements because the speech intelligibility was very poor and the hall too reverberant. Years of hard work led him to the derivation of the reverberation formula that we use today. Over 100 years later, together with students of Graz University of Technology we assessed the acoustic situation in 26 lecture halls to take a look how the acoustic situation in lecture halls evolved over the last decades. Acoustic measurements and subjective evaluations were carried out and a spider chart was designed for comparing subjective and objective measures for each lecture hall. The results suggest that the speech intelligibility in 14 out of the 26 halls is unsatisfactory. To improve the acoustic situation, a new approach is suggested which benefits from an interdisciplinary viewpoint between architecture and audio engineering. With the approach ”research through design”, collaborative student projects are implemented to improve the situations in lecture halls with innovative architectural designs and acoustic concepts.

Hoffmann, Rüdiger

• Der historische Beitrag der TH/TU Dresden zur Entwicklung von Sprachsichtgeräten
  R. Hoffmann
[Abstract]

Gesprochene Sprache und andere akustische Signale lassen sich heute in Form von Spektrogrammen mühelos in den drei Dimensionen Zeit, Frequenz und Intensität visualisieren. Die Anfänge gehen bis in die 1930er-Jahre zurück und waren durch einen hohen Analyseaufwand und den Mangel an geeigneten Anzeigemöglichkeiten gekennzeichnet. Frühe Geräteentwicklungen, die durchaus nicht nur elektronische Analyseansätze ausnutzten, sind in der Regel gegenständlich nicht erhalten geblieben. Das betrifft auch die Prototypen, die an der TH/TU Dresden entstanden. In der historischen akustisch-phonetischen Sammlung (HAPS) der TU Dresden existieren jedoch noch Unterlagen, die eine Vorstellung über die Wirkungsweise vermitteln und Gegenstand dieses Vortrages sind. Eingegangen wird auf die Entwicklung eines auf der Lichtbeugung beruhenden Analysators am Wissenschaftlich-photographischen Institut (K.-H. Schirmer 1951), die am Institut für Elektro- und Bauakustik entstandenen ”Sprachsichtgeräte” (S. Steinbach 1953, 1960) und die am Institut für Fernmeldetechnik entstandenen Sprachanalysatoren (W. Tscheschner 1961).

Hofmann, Alex

• Experimental Investigation of High-Resolution Measurements of Directivity Patterns
  A. Corcuera Marruffo, A. Mayer, A. Hofmann, V. Chatziioannou und W. Kausel
[Abstract]

The directivities of sound sources typically play a significant role in the perception of an acoustic scene and may therefore become an essential aspect to consider in order to achieve realistic sound environments for Virtual Reality applications. Characterising directivity patters of sound sources requires the measurement of the emitted sound pressure at multiple positions around it. This can either be done simultaneously by using large surrounding microphone arrays, or sequentially, for example with the help of a turntable and a device that guarantees repeatable and accurately reproducible sound excitation. The former approach has often been used to measure musical instruments and gives accurate information of directivity for low frequencies, while directivity data at higher frequencies is often limited by spatial aliasing as a consequence of the sampling strategy. To overcome this limitation, this study follows the latter approach to experimentally gather high angular resolution (0.5^∘) directivity patterns of a trumpet, measured under anechoic conditions using artificial excitation.The obtained high angular resolution directivity patterns are discussed with a focus on their possible impact on sound perception.

Hohmann, Beat W.

• Beurteilung der Klangqualität von urbanen Erholungsorten
  B.W. Hohmann
[Abstract]

Mit der Siedlungsentwicklung nach innen schrumpfen die öffentlichen Aussenräume. Verbleibende Flächen werden intensiver genutzt und müssen unterschiedlichsten Nutzungsbedürfnissen gerecht werden. Umso wichtiger ist es, dass diese Plätze, Strassenräume oder Parkanlagen über eine gute Aufenthaltsqualität verfügen. Dazu gehört eine gute akustische Qualität, auch wenn wir diese oft nur unbewusst wahrnehmen.

Die akustische Qualität eines Ortes ist kaum eine Frage des Schallpegels und ebenso wenig sogenannt psychoakustischer Grössen, denn andere Parameter wie die Zusammensetzung der Geräuschlandschaft oder die ”Raum”-Akustik sind viel bedeutsamer für das Wohlbefinden der Besucher und die Nutzbarkeit des Ortes. Die Fachgruppe Klangraumgestaltung des Cercle Bruit (Vereinigung kantonaler Lärmschutzfachleute) hat eine solche Beurteilung entwickelt mit dem Ziel, die Klangqualität (d. h. die akustische Qualität als hörbaren Teil der Aufenthalts- und Erholungsqualität) von Innenhöfen, Plätzen und Pärken im Siedlungsraum strukturiert und möglichst einheitlich anhand von 12 Kriterien zu beurteilen. Es handelt sich um eine Kurzbeurteilung für Lärmschutz- Fachleute, aber mit Schwerpunkt auf den für Besucherinnen und Besucher wichtigen akustischen Aspekten.

Beispielhafte Beurteilungen von Orten mit guter oder schlechter Klangqualität in Bern, Lausanne und Zürich helfen dabei, den Massstab für eigene Beurteilungen zu justieren.

Die Publikation und das Beurteilungsformular sind (Google) unter ”Cercle Bruit Beurteilung Klangqualität” verfügbar.

Holighaus, Nicki

• The Large Time Frequency Analysis Toolbox
  C. Hollomey und N. Holighaus
[Abstract]

Die Large Time Frequency Analysis Toolbox (LTFAT) ist eine Matlab/GNU Octave toolbox zur Zeit-Frequenz Analyse, Synthese und Koeffizientenmanipulation. Sie zielt sowohl auf die Verwendung in der Forschung ab, als auch darauf, als didaktisches Werkzeug in der Audio-Signalverarbeitung verwendet zu werden. LTFAT ist quelloffen, gut dokumentiert und kann von http://ltfat.github.io bezogen werden.

In diesem Vortrag geben wir einen Überblick zur Struktur der Toolbox sowie der algorithmischen Umsetzung von Zeit-Frequenz Darstellungen und den dafür zur Verfügung stehenden Routinen zur Fenster-Konstruktion, visuellen Darstellung und akustischen Wiedergabe. Wir beschreiben die anwendungs- und signalbezogenen Vor- und Nachteile gängiger Algorithmen und zeigen Demos zu ihren Einsatzgebieten, etwa in der Unterdrückung von Störsignalen oder der Entzerrung von akustischen Signalen.

• Zeit-Frequenz Darstellungen und Deep Learning
  D. Haider, P. Balazs, N. Holighaus und L. Gutscher
[Abstract]

Während der letzten Jahre hat Deep Learning (DL) einen Paradigmenwechsel in vielen Anwendungsbereichen eingeleitet und dabei haben sich sogenannte end-to-end Modelle als besonders beliebt erwiesen. Diese verarbeiten Rohdaten direkt, sodass es während des Trainings notwendig ist, alle strukturellen Relationen zwischen Input und Output zu lernen. Für akustische Daten schlüsseln Zeit-Frequenz Darstellungen viele wichtige Relationen bereits auf, wodurch gleichwertige Ergebnisse bei geringerer Modellkomplexität und kleineren Trainingdatensätzen erzielt werden können. Obwohl diese Art der Vorverarbeitung enormes Potential für die Verbesserung von DL Verfahren für Audio Anwendungen birgt, setzt ihr optimaler Einsatz ein gewisses Maß an Fachwissen und Erfahrung voraus und hält weiterhin Herausforderungen bereit. Wir präsentieren einen Überblick aktueller Ansätze für Zeit-Frequenz-basiertes DL und deren theoretische Untersuchung und präsentieren schließlich einfache Code-Beispiele, die demonstrieren wie LTFAT mit Python in einem typischen DL Framework verwendet werden kann um diese Ansätze umzusetzen.

Hollomey, Clara

• The Large Time Frequency Analysis Toolbox
  C. Hollomey und N. Holighaus
[Abstract]

Die Large Time Frequency Analysis Toolbox (LTFAT) ist eine Matlab/GNU Octave toolbox zur Zeit-Frequenz Analyse, Synthese und Koeffizientenmanipulation. Sie zielt sowohl auf die Verwendung in der Forschung ab, als auch darauf, als didaktisches Werkzeug in der Audio-Signalverarbeitung verwendet zu werden. LTFAT ist quelloffen, gut dokumentiert und kann von http://ltfat.github.io bezogen werden.

In diesem Vortrag geben wir einen Überblick zur Struktur der Toolbox sowie der algorithmischen Umsetzung von Zeit-Frequenz Darstellungen und den dafür zur Verfügung stehenden Routinen zur Fenster-Konstruktion, visuellen Darstellung und akustischen Wiedergabe. Wir beschreiben die anwendungs- und signalbezogenen Vor- und Nachteile gängiger Algorithmen und zeigen Demos zu ihren Einsatzgebieten, etwa in der Unterdrückung von Störsignalen oder der Entzerrung von akustischen Signalen.

Holstein, Peter

• Der Klang alter (2-Takt-)Motorräder
  U. Wagner, P. Holstein, M. Domke, J. Neugärtner, J. Kleemann und S. Günther
[Abstract]

Zum 50. Jubiläum der DAGA hatten wir (leider nur virtuell) mit Klängen von Zwei- und Viertakt-Motorradklängen gratuliert. Die damit verbundenen Arbeiten wollen wir in einem 2. Teil fortsetzen. Verschiedene teils historische Modelle wurden unter vergleichbaren Situationen vermessen und analysiert. Gerade um die Diskussion zu Motorradfahrverboten gewinnt die rationale Bewertung der akustischen Emission und den Klangbildern von Motorrädern an Bedeutung. Ein weiterer wichtiger Aspekt der Überlegungen zielt darauf, die Klänge historischer Technik geeignet zu archivieren und die ”Einzigartigkeit & Schönheit” des Zusammenhangs zwischen Verbrennungskraftmaschine und Klang zu demonstrieren.

• Schallpegel im Ultraschallbereich
  P. Holstein, N. Bader, H.-J. Münch, M. Domke, U. Wagner, T. Hutschenreuther und S. Uziel
[Abstract]

Um die Auswirkungen der Belastung durch Ultraschall bewerten zu können, braucht man verlässliche Messdaten und geeignete Messtechnik. Es ist sicher zunehmend von Bedeutung, verlässliche Aussagen darüber erhalten zu können, welcher Ultra-Schallpegel mit bestimmten Ursachen in Verbindung gebracht werden kann oder welche Gesamtexposition damit verbunden ist. Geeignete Messtechnik, die auch vom betroffenen Personenkreis komfortabel genutzt werden kann, ist eine der Voraussetzung dafür, dass eine ausreichende Menge von Daten zur Verfügung stehen kann.

Lärm in Umwelt und industrieller Umgebung enthält auch Ultraschallanteile. Diese können sowohl rauschartig sein als auch ausgeprägte tonale Komponenten enthalten. Der Anteil am gesamten Schallpegel kann erheblich sein. Aktiv erzeugter Leistungsultraschall ist in der Industrie nicht mehr wegzudenken. Druckluftlecks können sehr laute Ultraschall erzeugen. Im Haushalt gibt es neue Ultraschallquellen, die die u. U. ständig ungewollt präsent sind. Die Vertreibung von bestimmten ultraschallsensitiven Tieren ist inzwischen extrem verbreitet und belästigt möglicherweise die übrige Fauna. Natürlich gibt es noch jede Menge natürliche Ursachen für hochfrequenten Schall.

Im Beitrag wird ein diesbezüglicher Ansatz für die Messung des Ultra-Schallpegels mit mobiler Messtechnik vorgestellt.

Holzleithner, Christian

• Infraschallbewertung von Windenergieanlagen
  S. Gombots und C. Holzleithner
[Abstract]

Bei der Realisierung von Windparkprojekten werden häufig Befürchtungen von betroffenen Bürgern geäußert, dass der von Windenergieanlagen (WEA) ausgehende Infraschall gesundheitsgefährdend sei. Unter Infraschall versteht man Schallwellen mit Frequenzen die kleiner als 20 Hz sind und somit unter der Hörschwelle des Menschen liegen. Infraschall kann dennoch wahrgenommen (oder ”gefühlt”) werden, sofern er laut genug ist. In aller Regel wird Infraschall nicht mehr als tonales Schallereignis wahrgenommen, sondern zum Beispiel als pulsierendes Gefühl, Druck auf den Ohren oder der Brust. Für den Infraschallbereich ist eine eigene Frequenzbewertung definiert, die so genannte G-Bewertung. Die typische Wahrnehmungsschwelle von Infraschall liegt bei einem G-bewerteten Pegel von 95 - 100 dB(G). Die Unterschiede in der individuellen Hörschwelle sind im Infraschallbereich stärker ausgeprägt als im Bereich des hörbaren Schalls. Aufgrund seiner großen Wellenlänge wird Infraschall kaum von der Luft oder dem Boden gedämpft und auch nicht durch Hindernisse, wie Schutzwälle oder Gebäude, abgeschirmt - er breitet sich nahezu verlustfrei aus. Da eine Bewertung der Infraschallimmissionen bei Genehmigungsverfahren von WEA oftmals von den Anrainern eingefordert wird, werden die in der Literatur bekannten Phänomene der Infraschallausbreitung vorgestellt. Zudem wird im vorliegenden Beitrag auf die Infraschallbewertung eingegangen.

• Beurteilung des Testbetriebs von Notstromaggregaten - Stand der Technik
  T. Tietze und C. Holzleithner
[Abstract]

In Österreich gibt es unterschiedlichen Grundlagen hinsichtlich Beurteilung von Anlagen, Schienenverkehr, Straßenverkehr und Flugverkehr, sowie Veranstaltungen. Unklarheiten bestehen bei Anlagen, welche nur wenige Stunden pro Jahr aktiv sind, wie unter anderem Notstromaggregate. Diese werden einmal pro Monat einem Testbetrieb, welcher üblicherweise eine Stunde dauert, unterzogen. Notstromaggregate können bereits für kleine Einrichtungen sehr hohe Schallleistungspegel aufweisen. Auch mit diesen kurzen Betriebszeiten scheinen Regelungen hinsichtlich der Schalldruckpegel und Betriebszeiten unabdinglich und werden derzeitig häufig im Verfahren der zugehörigen Betriebsanlage behandelt. Im vorliegenden Beitrag werden unterschiedliche Beurteilungsmethoden verglichen und hinsichtlich Anwendbarkeit eingeordnet. Es wird sowohl die Akzeptanz als auch die rechtliche und technische Aufarbeitung hinsichtlich Beurteilungspegel oder energieäquivalenten Dauerschallpegel behandelt. Es erfolgt eine Vergleich der unterschiedlichen Herangehensweisen in den Bundesländern und im Ausland hinsichtlich der Berechnung und Beurteilung. Das Ergebnis ist eine technische und rechtliche Grundlage, welche oft mit unterschiedlichen Standards abgehandelt wird und somit nur aufwendig bearbeitet werden kann.

Homm, Anton

• Untersuchungen zur gezielten Beeinflussung der akustischen Signatur an einem Schiffsmodell
  S. Ungnad, H. Brüggemann, A. Müller, C. Zerbs, D. Sachau und A. Homm
[Abstract]

Die akustische Signatur eines Schiffes kann mittels passiver Sonare oder Sensoren zur Detektion und Identifikation verwendet werden. Die Fragestellung, inwieweit diese Signatur mit Hilfe weiterer Geräuschquellen geeignet modifiziert und verfremdet werden kann, soll zunächst an einem Schiffsmodell (Maßstab 1:8) untersucht werden. Der Zusammenhang von Eigenschaften und Parametern der Großausführung und des Modells (beispielsweise Wellenlänge, Frequenz, Plattendicken für beide Konfigurationen) in Abhängigkeit vom Maßstab wird durch modelltheoretische Betrachtungen und dimensionslose Kennzahlen ermittelt. Das akustische Übertragungsverhalten von den Schallquellen an Bord wird mit Inertial-Schwingerregern und Beschleunigungssensoren auf der Schiffsstruktur und mit Mikrofonen/Hydrofonen in der Umgebung des Modells charakterisiert. Es werden aktive Verfahren angepasst und auf ihre Eignung zur Beeinflussung der akustischen Unterwassersignatur geprüft. Die akustische Signatur wird mit Hilfe von zusätzlichen Körperschallquellen modifiziert, wobei sich Anforderungen an die Eigenschaften der Signaturanteile aus dem Verhalten realer Signaturanteile und deren zugrundeliegenden Anregungsmechanismen ergeben. Das verwendete aktive Regelsystem wird zusammen mit ersten Ergebnissen vorgestellt.

• Reduzierung des Unterwasserschalleintrages und der Nachweis Hydroakustischer Grenzwerte
  S. Schäl, H. Hasenpflug und A. Homm
[Abstract]

Die globale Öffnung von Grenzen und Interaktionen weltweiter Handelsbeziehungen steigern nicht nur die Import-/Exportgewinne, sondern auch die anthropogenen Unterwasseremissionen in den Weltmeeren. Die Belastung der maritimen Umwelt wird vergleichbar derer mit Abgasemissionen in Ballungsgebieten. Maßnahmen zur Reduzierung oder Begrenzung des Unterwasserschalls sind in der maritimen Umwelt noch in der Anfangsphase. Eine vertragliche Begrenzung der Geräuschabstrahlung von Schiffen/Booten im Rahmen von internationalen Richtlinien der verschiedenen Klassifizierungsgesellschaften bedarf einer detaillierten Beschreibung des Messverfahrens und Berücksichtigung der Umweltparameter der jeweiligen Messstelle. Messergebnisse einer Studie mit zwei Forschungsschiffen an verschiedenen Messstellen in Europa zeigen in Abhängigkeit des Messverfahrens mögliche Unterschiede. Für eine höhere Akzeptanz des Nachweises zur Einhaltung der vertraglichen Grenzwerte beim Vertragspartner wurden Messverfahren und Eigenschaften der Messstellen verglichen. In der Präsentation werden Differenzen der Messverfahren sowie der Einfluss von Messstelleneigenschaften dargestellt.

• BURNSi ORCA class acoustic and vibration characteristics
  H. Hasenpflug, W. Van Buul, L. Gilroy, E. Cintosun, J. Dupuis, S. Schäl und A. Homm
[Abstract]

The objective of the intended international workshop on Benchmark Underwater Radiated Noise Simulations is to contribute to the knowledge and understanding of underwater radiated noise of naval platforms generated by machinery and hydrodynamic noise. The workshops will be a cooperative effort of the Defence organizations of Canada (DRDC²), Germany (WTD71³) and the Netherlands (DMO-). This workshop will involve the prediction of radiated underwater noise of a ship using numerical methods and an available data set of onboard vibration measurements. Information and technical data of an ORCA-class training vessel of the Royal Canadian Navy can be made available for this purpose. The necessary acoustic and vibration data for the workshop were gathered during two measurement trials with PCT (Patrol Craft Training) MOOSE at the Patricia Bay (Pat Bay) sound range near Victoria, Canada. Preliminary analysis shows that the overall underwater radiated noise signature is caused by noise generated by the propulsion diesels, the gearboxes, the diesel generator sets and both propellers. In the light of the measurement results, the objective for the workshop is to predict the individual contributions of the main machinery and hydrodynamic sources to the total underwater radiated noise levels.

• Numerische Vorhersage hochfrequenter Schallemissionen von Schiffen basierend auf der Energie-Finite-Elemente-Methode und der Energie-Boundary-Elemente-Methode
  H. Lohmann, A. Homm, B. Dilba und O. Zaleski
[Abstract]

Die Anwendbarkeit deterministischer numerischer Verfahren wie der Finite-Elemente-Methode (FEM) oder der Boundary-Elemente-Methode (BEM) ist für große Schiffsstrukturen auf den unteren Frequenzbereich beschränkt. Für hochfrequente Probleme führt die frequenzabhängige Netzauflösung schnell zu Problemgrößen, die nicht mehr effizient behandelbar sind. Ein effektiver Ansatz für die Behandlung hochfrequenter Probleme ist durch die energetische Betrachtung der Strukturantwort sowie der akustischen Feldgrößen gegeben. Die daraus resultierenden Differentialgleichungen sind mithilfe der energiebasierten FEM (EFEM) und BEM (EBEM) effizient lösbar. Die Unbekannten der EFEM sind Energiedichten, während durch die Unbekannten der EBEM Dichten einer Quellstärke beschrieben werden. Da die Energiedichten und die Dichten der Quellstärke nicht oszillatorisch sind, sind die Diskretisierungen der Lösungsgebiete für beide Verfahren weitestgehend unabhängig von der Frequenz. Im Vergleich zu den deterministischen Verfahren sind die resultierenden Gleichungssysteme deutlich kleiner und schneller lösbar. In diesem Beitrag wir die Anwendung der EFEM und EBEM für die Vorhersage hochfrequenter Schallemissionen von Schiffen vorgestellt. Nach einer kurzen Einführung in die EFEM und EBEM wird die Kopplung der beiden Verfahren beschrieben. Dabei wird die EFEM für die Bestimmung der Strukturantwort und die EBEM für die Bestimmung des abgestrahlten Schallfelds verwendet. Die Anwendung des gekoppelten EFEM-EBEM- Vibroakustiklösers wird am Beispiel eines Schiffs ausführlich erläutert.

Hornberger, Franziska

• Schallexposition und -wirkung auf einer neonatologischen Intensivstation
  C. Adams, R. Stutz, E. Kaiser, M. Bous, S. Goedicke-Fritz, F. Hornberger und M. Zemlin
[Abstract]

Eine erhöhte Schallexposition von Neugeborenen, die auf neonatologischen Intensivstationen behandelt werden, wirkt sich akut auf Vitalfunktionen wie Herzschlag, Blutdruck oder Atmung aus und scheint das Risiko von Hörverlusten sowie von neurologischen Entwicklungsstörungen zu erhöhen. In diesem Beitrag werden die medizinischen Implikationen einer erhöhten Schallexposition diskutiert und das Potenzial einer akustikgerechten Gestaltung beschrieben. Anhand von akustischen Messungen an einem Inkubator auf einer neonatologischen Intensivstation wird die akustische Umgebung im Klinikalltag untersucht. Dazu werden mehrere typische Situationen im Klinikalltag simuliert und Akustikmessungen durchgeführt. Inkubatoren bieten einerseits geeignete Umgebungsbedingungen für Frühgeborene und ermöglichen therapeutische Eingriffe und Überwachung von Vitalfunktionen. Andererseits erzeugen die Systemkomponenten des Inkubators Geräusche z. B. Überwachungsalarme, Geräusche der Atemunterstützung oder Geräusche durch das Öffnen und Schließen von Klappen während der Behandlung. Basierend auf den Messergebnissen werden typische Geräusche analysiert und hinsichtlich ihrer Schallexposition im Inkubator bewertet. Dies legt die Grundlage für eine akustikgerechte Gestaltung von Inkubatoren sowie neonatologischen Intensivstationen.

Hruška, Viktor

• The influence of periodic structures on sound propagation through heat exchangers
  F. Czwielong, V. Hruška, M. Bednařík und S. Becker
[Abstract]

Axialventilatoren werden in ihren Hauptanwendungen saugseitig von anderen Systemkomponenten wie Schutzgittern, Wärmeübertragern, Drosselklappen oder Filtern betrieben. Aufgrund dieser Anordnungen kommt es zu einer Interaktion des saugseitigen Strömungsfeldes der Axialventilatoren mit den stromaufwärts verbauten Komponenten. Diese Wechselwirkungen werden als Installationseffekte bezeichnet. Die Folge dieser ist, dass das Strömungsfeld stromaufwärts gestört wird und somit die Turbulenzeigenschaften verändert werden. Die Änderung der Zuströmturbulenzen induziert eine erhöhte Schallabstrahlung der Ventilatoren im Vergleich zur ungestörten Zuströmung. Aufgrund der hohen Anzahl an verschiedenen Systemkomponenten und der damit verbunden unterschiedlichen Zuströmbedingungen, ist es bisher nicht möglich die Auswirkungen der Installationseffekte im Allgemeinen zu erfassen und im Auslegungsprozess von Axialventilatoren diesen entgegenzuwirken. Um ein besseres Verständnis für die aerodynamischen und akustischen Wechselwirkungen von Axialventilatoren mit gestörten Zuströmbedingungen zu erhalten, wurde ein aktives Turbulenzgitter entworfen. Mit diesem ist es möglich definierte Zuströmturbulenzen zu generieren und Auswirkung auf die Schallentstehungsmechanismen am Axialventilator zu untersuchen. Bei der Auslegung lag ein leises Eigengeräusch als auch eine möglichst realitätsgetreue Abbildung von Wärmeübertragern im Fokus. Es wurde gezeigt, wie sich die Einstellungsparameter des aktiven Gitters auf das Strömungsfeld und das Eigengeräusch auswirken und wie das aktive Turbulenzgitter zum Verständnis der Schallentstehungsmechanismen an Axialventilatoren beitragen kann.

• The influence of periodic structures on sound propagation through heat exchangers
  F. Czwielong, V. Hruška, M. Bednařík und S. Becker
[Abstract]

The demand for air conditioning and cooling applications worldwide continues to grow. This trend is due to the rising temperatures caused by climate change, as well as the need for air filters due to the Corona pandemic. In most of the devices, which are located in close proximity to people, a combination of heat exchanger and axial fan is used. In order for these air conditioners to gain acceptance among people, they must be as quiet as possible. The axial fan is a dominant sound source in this context. It has already been shown that the heat exchanger interacts with the flow field of the axial fan, causing a disturbed inflow and thus amplifying the sound generation mechanisms at the axial fan. The interaction of the heat exchanger with the sound field, on the other hand, was only slightly investigated. Due to periodically arranged coolant tubes inside the heat exchanger, a reduction of the sound pressure level can occur at specific frequencies. This offers the possibility to design the heat exchanger according to the sound spectrum of the axial fan and thus to reduce the overall sound pressure level of the entire air conditioning system.

Huber, Rainer

• Tatort Sprachverständlichkeit – Wie schlimm ist es wirklich?
  R. Huber, H. Baumgartner, T. Bruns, J. Thomas, J.-E. Appell und J. Rennies
[Abstract]

Der ”Tatort” ist eine der meistgesehenen Sendungen der ARD mit rund 900.000 Fans, die wöchentlich zwischen 4.000 und 15.000 Kommentare zum aktuellen Fall auf Facebook posten. Das Thema Sprachverständlichkeit kommt in den Kommentaren oft zur Sprache, manchmal wird die Krimiserie sogar als ”Bösewicht der Sprachverständlichkeit” bezeichnet. Aber ist das objektiv? Ist die Sprachverständlichkeit des ”Tatorts” im Vergleich zu anderen deutschen Spielfilmen wirklich schlechter? Und ist es fair, alle ”Tatort”-Versionen (die in verschiedenen Städten spielen und mit unterschiedlichen Schauspielern besetzt sind) über einen Kamm zu scheren, oder sind es vielleicht nur spezifische ”Tatort”-Sendungen, die den Ruf (hinsichtlich der Sprachverständlichkeit) des gesamten Formats schmälern? Der vorliegende Beitrag geht diesen Fragen nach, indem er ein neu entwickeltes, auf automatischer Spracherkennung-basierendes Messverfahren einsetzt, um die Höranstrengung, die mit dem Verfolgen des Filmdialogs verbunden ist, instrumentell zu erfassen. Das als ”Listening Effort Meter” bezeichnete Verfahren, das zuvor in umfangreichen Hörtests validiert wurde, wird eingesetzt, um die Dialogverständlichkeit verschiedener ”Tatort”-Standorte zu vergleichen. Darüber hinaus werden Gründe für schlechte Verständlichkeit untersucht, darunter Nuscheln und Deutlichkeit der Aussprache sowie Hintergrundgeräusche, und ihr Einfluss auf die Verständlichkeit des Endergebnisses analysiert. Die Analysen des ”Tatorts” werden mit Beispielen anderer Spielfilmproduktionen verglichen.

• Improving face-to-face communication in loud environments by means of blind source separation
  M. Berdau, A. Volgenandt, R. Huber, C. Rollwage, J. Bitzer und J. Rennies
[Abstract]

In this study a Deep Neural Network-based blind source separation, which had previously been used successfully for enhancing speech in tv broadcasting, was used in a hearing protection device with the intention to improve speech intelligibility in noisy environments. The employed long short-term memory (LSTM) network predicts masks in the frequency domain for speech as well as background noise. In order to keep situational awareness, speech was not isolated completely, but rather mixed back with the separated noise at a better SNR. Offline evaluations with speech quality and listening effort measures using noises common to industrial work environments yielded promising results. The algorithm was then implemented in ”real-time” in an electronic earpiece functioning as a hearing protection device. Testing with speech in diffuse field noise using dummy head recordings were conducted to compare the device to other hearing protection devices. These evaluations also included a possible negative impact of state-of- the-art level-adaptive damping on binaural cues, which may potentially decrease localization abilities and orientation. Results indicate that, while the LSTM approach can potentially improve speech communication in noisy environment, care has to be taken regarding processing delay in relation to the direct sound in order to avoid disturbing echoes.

• Improvement of Broadcast Speech Intelligibility Based on Instantaneous Listening Effort Estimate
  R. Huber, H. Baumgartner, T. Bruns, C. Rollwage, R. Sinha und J. Rennies
[Abstract]

Depending on the hearing abilities, environment and/or age of the TV viewers, the speech intelligibility of dialogs in movies can differ markedly for individual recipients. A possibility to change the intelligibility at home on the TV set to an individual optimal level would be a desirable option for many recipients. An adaptive audio modification would be preferred because a static modification (e.g., a fixed SNR increase) may work in some scenes but be too little or too much improvement in other scenes. This contribution therefore presents a way to provide a second, automatically realized version of a speech/background mix for people with increased demands on intelligibility. The degree of intervention depends on the instantaneously estimated listening effort in relation to the target or individually desired listening effort. To this end, a single-ended (i.e. reference-free) method is used to evaluate the instantaneous listening effort and to inform a subsequent stage of blind source separation and dialog enhancement. The latter can be configured to a target listening effort, which is not to be exceeded, and can hence be adjusted to improve the speech intelligibility of broadcast audio for individual needs or different target groups.

Hudasch, Carsten

• Schießlärm & Gehörschädigungsprognoseverfahren - Gehörschützermodelle und ihr Einfluss auf Schusszahlprognosen
  P. Bechtel, M. Humberg, C. Hudasch, T. Langenbucher und C. Kleinhenrich
[Abstract]

Das Gehörschädigungsrisiko von Schießlärm in Mündungsnähe ist stark vom verwendeten Gehörschutz geprägt. Um dieses Risiko prognostizieren zu können, werden Gehörschädigungsprognoseverfahren wie beispielsweise das AHAAH-Modell oder das Pfander-Kriterium benötigt. Aus dem prognostizierten Gehörschädigungsrisiko kann anschließend eine Anzahl möglicher Schüsse abgeleitet werden, bei der die betrachtete Person keine Gehörschädigungen befürchten muss. Somit ist die korrekte Berücksichtigung der Dämmwirkung eines Gehörschützers von großer Bedeutung. Die prognostiziertze Wirkung eines Gehörschützers hängt jedoch stark vom Berechnungsmodell des jeweilgen Prognoseverfahrens ab. Es werden Untersuchungen vorgestellt, die Kreuzvergleiche zwischen zwei gängigen Gehörschädigungsprognoseverfahren - dem AHAAH-Modell und dem Pfander-Verfahren - bezüglich ihrer Modellierung von Gehörschützern ziehen. Hierbei werden sowohl die Reduzierung des Spitzenpegels als auch der spektrale Einfluss untersucht. Zusätzlich fließen In-Situ gemessene Dämmwerte von Kapselgehörschützern in diese Untersuchung mit ein. Anschließend werden gemessene und synthetisch generierte Waffenknalle mit den unterschiedlichen Dämmwerten eines Gehörschützers belegt und ausgewertet. Die hieraus resultierenden möglichen Schusszahlen in Abhängigkeit des Gehörschädigungsprognoseverfahren und des Gehörschützers werden abschließend diskutiert.

Hübel, Axel

• Messung der A-bewerteten Dauerschallpegel von Fahrgeräuschen und verschiedener Standgeräusch-Schallleistungspegel nach der Richtlinie 70/157/EWG von Lieferwagen im Vergleich mit Pkw
  D. Kliesch, M. Wirtz und A. Hübel
[Abstract]

Die im März 2021 rechtskräftig gewordene RLS19 unterteilt Fahrzeuge allgemein in drei Kategorien. Fahrzeuge der Kategorie 1 umfassen neben Pkw auch den Typ Lieferwagen bzw. Vans mit einem zulässigen Gesamtgewicht von 3,5 Tonnen. Im Vergleich hierzu zählten bei der veralteten RLS90 Lkw und Lieferwagen mit einem Gesamtgewicht von mehr als 2,8 Tonnen zu der Kategorie der Lkw mit einem höheren Schallleistungspegel für Fahrbewegungen. Die Wahrnehmung zeigt, dass die Schallemissionen der Vans zwischen denen der Pkw und Lkw liegen. Mit Ausnahme von Verkehrslärmprognosen sollten bei sonstigen schalltechnischen Untersuchungen wie z.B. Gewerbelärm, höhere und sicherere als die von der RLS19 geforderten Schallleistungspegel für Fahrbewegungen von Vans gewählt werden. Ziel des Beitrages ist es zu zeigen, dass bei einer hinreichenden Anzahl von Messungen ein Schallleistungspegel der Fahrbewegungen eines Vans bezogen auf einen Fahrweg pro Meter und Stunde zwischen dem des typischen Pkws und Lkws angenommen werden kann. Der auf Grundlage der Messungen ermittelte Emissionsansatz kann für schalltechnische Untersuchungen wie z.B. Logistikzentren angesetzt werden. Nach statistischer Auswertung ergibt sich ein im Vergleich zu Pkw um etwa 4 dB höherer Schallleistungspegel.

Hübelt, Jörn

• Zerstörungsfreies Messverfahren zur Bestimmung des Elastizitätsmoduls von Betonplatten in situ
  P. Lindner, C. Schulze, J. Hübelt, P. Bolz und F. Wellner
[Abstract]

Beton unterliegt als Baustoff in zahlreichen Anwendungsbereichen nicht nur statischen, sondern auch zeitlich veränderlichen bzw. sich wiederholenden Belastungen, die im Laufe der Zeit zu einer Materialermüdung führen. In einem ersten Schritt wurde nachgewiesen, dass der dynamische Elastizitätsmodul als Materialparameter geeignet ist, um Aussagen über den Degradationszustand von Straßenbeton zu treffen, der sich im Zuge der Materialermüdung einstellt. Darum erfolgte im zweiten Schritt die Erarbeitung eines zerstörungsfreien Messverfahrens zur Bestimmung des dynamischen Elastizitätsmoduls von Betonplatten in situ. Hierzu findet die auf der Multichannel Analysis of Surface Waves (MASW) basierende Phase-Shift-Methode Anwendung, mithilfe derer die Phasengeschwindigkeit der Lamb-Welle ermittelt wird. Das vorgestellte Verfahren wird exemplarisch auf die Betonplatte einer Autobahn angewendet und der Elastizitätsmodul in Abhängigkeit von Frequenz und Plattentiefe bestimmt. Zudem werden vier weitere Verfahren zur Bestimmung des Elastizitätsmoduls der Betonplatte angewendet, die eine Entnahme von Bohrkernen aus der Platte erforderlich machen. Die Messergebnisse aus den verschiedenen Verfahren werden vergleichend gegenübergestellt. Es zeigt sich eine gute Übereinstimmung der Ergebnisse des neuen zerstörungsfreien Verfahrens mit den Ergebnissen der bestehenden Messmethoden. Das neue Verfahren stellt somit die Grundlage für eine zerstörungsfreie Bestimmung des Elastizitätsmoduls von Betonplatten in situ dar.

• Dynamische Klangindividualisierung im Fahrzeug unter Berücksichtigung von Geräuschen in unterschiedlichen Fahrsituationen
  S. Buchholz, J.-E. Appell, J. Hübelt, J. Rennies und A. Volgenandt
[Abstract]

Bevorzugte Klangeinstellungen bei der Wiedergabe von Musik, wie z.B. Lautstärke, Equalizer oder Dynamikbereich, unterscheiden sich individuell sehr stark, selbst zwischen Menschen mit einem nach audiologischen Maßstäben sehr ähnlichen Gehör. Wie Musik und Sprache individuell am besten verarbeitet werden sollten, hängt zudem von den Geräuschen in der Umgebung ab. Besonders während Autofahrten liegt eine sich häufig ändernde Geräuschkulisse vor, die neben unterschiedlichen Gesamtschalldruckpegeln auch variierende Frequenzverteilungen aufweist. In dieser Studie wurde geprüft, ob und wie sich die Klangpräferenzen von normalhörenden Versuchspersonen bei unterschiedlichen Störgeräuschkulissen verändern. Unter Verwendung eines bereits bestehenden Klangpersonalisierungssystems stellten die Bedienenden für Musik die bevorzugten Klangparameter, wie u.a. die angenehmste Verstärkung für hohe und mittlere Frequenzen sowie deren Balance bei normaler und leiser Abhörlautstärke ein. Die Wiedergabe erfolgte über Kopfhörer unter Verwendung von mit einem Kunstkopf aufgenommen Geräuschen in unterschiedlichen Fahrsituationen und Impulsantworten der Wiedergabesysteme. Durch die Einbindung dieser Komponenten in das bestehende Klangpersonalisierungssystem wurden die Klangpräferenzen der Versuchspersonen bei verschiedenen Fahrsituationen untersucht und verglichen. Anhand der Ergebnisse ließen sich Aussagen über die Notwendigkeit der Berücksichtigung der veränderlichen Fahrgeräusche in Klangpersonalisierungssystemen im Fahrzeug treffen.

• Messung der akustischen Wirksamkeit von Vegetation neben Bundesfernstraßen
  C. Schulze, P. Lindner und J. Hübelt
[Abstract]

Seit mehr als 70 Jahren werden messtechnische Untersuchungen zur akustischen Wirksamkeit von Wäldern und Vegetationsstreifen durchgeführt, die belegen, dass durch Bewuchstiefen größer 30 m mitunter signifikante Schalldämpfungen erreicht werden können. Die in der Literatur angegebenen Dämpfungswerte schwanken jedoch aufgrund unterschiedlicher berücksichtigter physikalischer Effekte sowie abweichender Rahmenbedingungen sehr stark, weshalb messtechnisch ermittelte Dämpfungswerte nicht ohne Weiteres auf konkrete Anwendungsfälle übertragbar sind. In bestehenden Normen und Berechnungsvorschriften zur Vorhersage der Lärmeinwirkung an maßgeblichen Immissionsorten neben Verkehrswegen wird der Einfluss von Wald auf die Schallausbreitung meist nicht oder nur sehr vereinfacht berücksichtigt. Es wird der erste, im Sommer 2020 durchgeführte Teil einer umfangreichen Messkampagne der Schallausbreitung an und in schmalen Wald- und Vegetationsstreifen neben Bundesstraßen und Autobahnen vorgestellt. Hierfür wurden an acht verschiedenen Waldstreifen sowie zwei Freifeld-Messorten Messungen der Schallausbreitung in definierten horizontalen Abständen zur Fahrbahn und in verschiedenen Höhen über dem Boden durchgeführt. Auf Basis der Ergebnisse der Sommer-Messkampagne werden erste Aussagen zur akustischen Wirksamkeit von Wald- und Vegetationsstreifen mit einer Bewuchstiefe von 25 m bis 145 m getroffen. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, das Lärmschutzpotential von Wäldern und Vegetation, u.a. in Abhängigkeit von forstlicher Zusammensetzung und Bewuchstiefe, zu ermitteln und in Einzelfällen eine Berücksichtigung schmaler Vegetationsstreifen in Schallausbreitungsrechnungen zu ermöglichen.

Hümmer, Philipp

• Statistical characteristics of electric drives on end-of-line test benches
  J. Bonart, P. Hümmer und W.-G. Drossel
[Abstract]

Newly built electrical drives have to be tested for faultless assembly and components. Over the last decades structure-borne noise testing has emerged as a valid option to check for faulty bearings, eccentric shafts or broken gears. In the context of highly automated series tests, exact limits have to be defined in order to be able to detect statistical deviations. Conventional algorithms for forming statistical boundaries are characterized by large blind spots or high reject rates . An effective statistical limit can be created by normalizing the distribution functions via a Box-Cox transformation. We show the characteristics of the distribution function of several hundred electric drives. Both normal and abnormal excitation mechanisms can be easily identified in the resulting Lambdagram. This opens up the possibility for the responsible engineer to expand excitation mechanisms of individually known theory with all other normal excitations present in his system.

Hünefeld, Lena

• Unerwünschte Geräusche in der Arbeitsumgebung: Erlebte Belastung in Abhängigkeit von der Tätigkeit
  H. Sukowski und L. Hünefeld
[Abstract]

In der ASR A3.7 ”Lärm” werden drei unterschiedliche Tätigkeitskategorien definiert, und zwar in Abhängigkeit davon, in welchem Ausmaß zur Erfüllung der Arbeitsaufgabe ”Konzentration” und ”Sprachverständlichkeit” erforderlich sind. Die BIBB/BAuA-Erwerbstätigenbefragung 2018 enthält Variablen, deren Stufung den in der ASR A3.7 definierten Tätigkeitskategorien nahekommt. Dies trifft vor allem auf das ”Anforderungsniveau” zu, das laut KldB 2010 (Klassifikation der Berufe) vier Kategorien umfasst und die Komplexität der jeweiligen Tätigkeit abbildet.

In diesem Beitrag wird u. a. der Frage nachgegangen, inwieweit sich die Angaben zum häufigen Arbeiten unter Lärm und einer damit verbundenen Belastung in den verschiedenen Kategorien des Anforderungsniveaus unterscheiden.

Ein Ergebnis ist, dass in der Kategorie ”hoch komplexe Tätigkeiten” mit 13 Prozent zwar ein verhältnismäßig geringer Teil der Vollzeitbeschäftigten angibt, häufig unter Lärm zu arbeiten, innerhalb dieser Gruppe jedoch mit 67 Prozent ein vergleichsweise hoher Anteil an Personen angibt, dies als Belastung zu erleben. Auch in allen anderen Kategorien des Anforderungsniveaus erleben ca. 50 Prozent der Betroffenen das häufige Arbeiten unter Lärm als belastend.

Die ASR A3.7 und die BIBB/BAuA-Erwerbstätigenbefragung verwenden zwar keine Kategorien, die sich exakt überschneiden, dennoch kann die Auswertung der empirischen Daten wichtige Hinweise liefern, inwieweit bei welchen Tätigkeiten oder Anforderungen aufgrund der akustischen Arbeitsumgebung eine Belastung erlebt wird.

Hüpel, Yannik

• Pole-Matching Technique for Parametric Model Order Reduction of Second Order Vibroacoustic Systems
  Y. Hüpel, H.K. Sreekumar und S.C. Langer
[Abstract]

The field of vibroacoustics entailing simulation of large-scale models has seen numerous applications of model order reduction techniques to reduce the computational effort. However, regular reduction approaches are unable to contain parameter variations, deeming parametric model order reduction methods necessary. To further decrease the computation time for fast-paced parameter changes, parametric reduced-order models (pROMs) spanning the desired parameter space are built. A popular approach is to first produce reduced-order models interpolating the frequency domain (fROMs) at different parameter values and then using an appropriate technique to combine the different fROMs to yield the final pROM or surrogates in the parameter space. A promising technique to perform interpolation of fROMs for vibroacoustic systems to yield a pROM is the pole-matching technique. Using the pole-residue depiction, the fROMs are rearranged so their respective poles match. Pole-matching approaches are widely applied to first-order systems. However, for second-order vibroacoustic systems, the technique can be efficiently applied by preserving the second-order characteristics for interpolation in the parameter domain. Therefore, the contribution aims to adapt a pole-matching technique so as to yield faster computation of second-order system responses in the parameter domain. Finally, the effectiveness of the technique is evaluated with application to typical vibroacoustic problems.

Humberg, Marten

• Schießlärm & Gehörschädigungsprognoseverfahren - Gehörschützermodelle und ihr Einfluss auf Schusszahlprognosen
  P. Bechtel, M. Humberg, C. Hudasch, T. Langenbucher und C. Kleinhenrich
[Abstract]

Das Gehörschädigungsrisiko von Schießlärm in Mündungsnähe ist stark vom verwendeten Gehörschutz geprägt. Um dieses Risiko prognostizieren zu können, werden Gehörschädigungsprognoseverfahren wie beispielsweise das AHAAH-Modell oder das Pfander-Kriterium benötigt. Aus dem prognostizierten Gehörschädigungsrisiko kann anschließend eine Anzahl möglicher Schüsse abgeleitet werden, bei der die betrachtete Person keine Gehörschädigungen befürchten muss. Somit ist die korrekte Berücksichtigung der Dämmwirkung eines Gehörschützers von großer Bedeutung. Die prognostiziertze Wirkung eines Gehörschützers hängt jedoch stark vom Berechnungsmodell des jeweilgen Prognoseverfahrens ab. Es werden Untersuchungen vorgestellt, die Kreuzvergleiche zwischen zwei gängigen Gehörschädigungsprognoseverfahren - dem AHAAH-Modell und dem Pfander-Verfahren - bezüglich ihrer Modellierung von Gehörschützern ziehen. Hierbei werden sowohl die Reduzierung des Spitzenpegels als auch der spektrale Einfluss untersucht. Zusätzlich fließen In-Situ gemessene Dämmwerte von Kapselgehörschützern in diese Untersuchung mit ein. Anschließend werden gemessene und synthetisch generierte Waffenknalle mit den unterschiedlichen Dämmwerten eines Gehörschützers belegt und ausgewertet. Die hieraus resultierenden möglichen Schusszahlen in Abhängigkeit des Gehörschädigungsprognoseverfahren und des Gehörschützers werden abschließend diskutiert.

Husstedt, Hendrik

• Influence of wearing hearing aids on speech intelligibility in spatial scenarios for normal-hearing listeners
  F. Denk, F. Miethling, J. Tchorz und H. Husstedt
[Abstract]

Hearing aids provide hearing-impaired people with many benefits, but they can also have negative effects on perception like an impaired ability to localize and discriminate sounds, as well as to understand speech in noise. This is especially detrimental in patients with a mild hearing impairment, or for normal-hearing users of similar devices like hearables. The origin and interplay between these ëside effects’ of hearing aids is not yet fully clear. To gain further understanding on the effect of hearing aids on spatial cognition and speech intelligibility, we equipped normal-hearing listeners with linear hearing aids providing no amplification or signal enhancement, and measured the speech reception thresholds in complex spatial listening scenarios. These scenarios included collocated speech and noise, speech spatially separated from four distributed noise sources, and a condition where the speech source randomly changed its position. Preliminary data verify a negative effect of wearing hearing aids on speech intelligibility both in general, as well as on spatial release from masking. Based on the data and acoustic directional cue analyses, we discuss the origin of reduced speech intelligibility in noise when wearing hearing aids, and possible interactions with spatial perception of sound.

Huth, Christine

• Die Lästigkeit einer Flachstelle in Abhängigkeit von psychoakustischen Empfindungsgrößen
  M. Forstreuter, C. Huth und M. Liepert
[Abstract]

Flachstellen an den Laufflächen der Räder von Schienenfahrzeugen können eine deutliche Lärmbelastung mit sich bringen. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens für das Umweltbundesamt wurden Vorbeifahrtgeräusche von Zügen mit Flachstellen aufgezeichnet. Die Signale wurden zum einen im Hörversuch subjektiv hinsichtlich ihrer Lästigkeit beurteilt, zum anderen wurden Analysen hinsichtlich Pegelgrößen und psychoakustischer Empfindungsgrößen durchgeführt. Es werden die Zusammenhänge zwischen empfundener Lästigkeit und analysierten Daten vorgestellt und diskutiert.

Hutschenreuther, Tino

• Schallpegel im Ultraschallbereich
  P. Holstein, N. Bader, H.-J. Münch, M. Domke, U. Wagner, T. Hutschenreuther und S. Uziel
[Abstract]

Um die Auswirkungen der Belastung durch Ultraschall bewerten zu können, braucht man verlässliche Messdaten und geeignete Messtechnik. Es ist sicher zunehmend von Bedeutung, verlässliche Aussagen darüber erhalten zu können, welcher Ultra-Schallpegel mit bestimmten Ursachen in Verbindung gebracht werden kann oder welche Gesamtexposition damit verbunden ist. Geeignete Messtechnik, die auch vom betroffenen Personenkreis komfortabel genutzt werden kann, ist eine der Voraussetzung dafür, dass eine ausreichende Menge von Daten zur Verfügung stehen kann.

Lärm in Umwelt und industrieller Umgebung enthält auch Ultraschallanteile. Diese können sowohl rauschartig sein als auch ausgeprägte tonale Komponenten enthalten. Der Anteil am gesamten Schallpegel kann erheblich sein. Aktiv erzeugter Leistungsultraschall ist in der Industrie nicht mehr wegzudenken. Druckluftlecks können sehr laute Ultraschall erzeugen. Im Haushalt gibt es neue Ultraschallquellen, die die u. U. ständig ungewollt präsent sind. Die Vertreibung von bestimmten ultraschallsensitiven Tieren ist inzwischen extrem verbreitet und belästigt möglicherweise die übrige Fauna. Natürlich gibt es noch jede Menge natürliche Ursachen für hochfrequenten Schall.

Im Beitrag wird ein diesbezüglicher Ansatz für die Messung des Ultra-Schallpegels mit mobiler Messtechnik vorgestellt.

Hutter, Hans-Peter

• Dosis-Wirkungsbeziehungen der WHO-Richtlinie kritisch hinterfragt
  H. Moshammer und H.-P. Hutter
[Abstract]

Für die Environmental Noise Guidelines for the European Region (2018) wurden von mehreren Teams zu verschiedenen Fragestellungen Metaanalysen der wissenschaftlichen Literatur erstellt um Dosis-Wirkungsbeziehungen zwischen Lärm aus verschiedenen Quellen und gesundheitlichen Folgen bzw. Risiken abzuleiten. Beziehungen, welche theoretisch einer Logit bzw. Probit Verteilung folgen sollten, wurden durch lineare Regressionsmodelle mit quadratischem Term angenähert. Dies erschwert die Extrapolation der Ergebnisse zu hohen bzw. zu niedrigen Pegeln. Die ermittelten Zusammenhänge gelten jeweils für Lärm aus einer Quelle (Straßenverkehr, Bahnverkehr, Flugverkehr usw.). In der gutachterlichen Praxis muss jedoch in aller Regel eine komplexe Lärmsituation beurteilt werden, die durch multiple Lärmquellen geprägt ist. Oft sind es gerade besondere und untypische Geräusche, die eine eingehende Beurteilung erfordern. Dazu wären mehr Studien nötig, die die Kombinationswirkungen mehrerer unterschiedlicher Lärmquellen untersuchen und auch Untersuchungen zu untypischen Lärmarten, um besser begründete Gewichtungsfaktoren (z.B. Pegelzuschläge für Tonhaltigkeit, Dauerlärm, dominanter tief- oder hochfrequenter Anteil) abzuleiten. Dieser Beitrag soll anhand von Praxisbeispielen die Anwendbarkeit der Effektschätzer der WHO und ihre Grenzen aufzeigen.

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Islam, Manuel Michael

• Experimentelle Modalanalyse an monolithischen Statoren für Traktionsantriebe
  M.M. Islam und S. Marburg
[Abstract]

Die strukturdynamische Auslegung stellt einen wesentlichen Bestandteil im Entwicklungsprozess neuer elektrischer Fahrzeugantriebe dar. Diese wird im Allgemeinen von einer akustischen Bewertung des Antriebskonzeptes begleitet. Um die Vielzahl an möglichen Auslegungsvarianten im Entwicklungsprozess zu bewerten sind validierte System- und Komponentensimulationen erforderlich. Durch eine experimentelle Modalanalyse kann das strukturdynamische Verhalten der Antriebskomponenten ermittelt werden. Daraus ergibt sich, dass insbesondere der Stator eines elektrischen Fahrzeugantriebs wesentlich zur Schwingung beiträgt. Vor diesem Hintergrund werden mithilfe der experimentellen Modalanalyse bewickelte sowie unbewickelte monolithische Statoren untersucht, um den Einfluss der verteilten Wicklung auf das Schwingungsverhalten zu identifizieren. Hierzu werden auf die Statoren triaxiale Beschleunigungssensoren appliziert. Anschließend werden diese Statoren über einen automatischen Impulshammer bei Raumtemperatur angeregt. Durch den Vergleich beider Messungen zeigt sich, dass die Wicklung wesentlich das System dämpft und die Schwingungsformen des monolithischen Stators beeinflusst.

Itner, Dominik Thor

• Application and modelling of ultrasonic transducers using 1-3 piezoelectric composites with structured electrodes
  D. Dreiling, D.T. Itner, N. Feldmann, C. Scheidemann, H. Gravenkamp und B. Henning
[Abstract]

Waveguide-based methods can be used for the non-destructive determination of acoustic material parameters. One of these methods is based on transmission measurements of cylindrical polymeric specimens. Here, the experimental setup consists of two transducers, which excite and receive the waveguide modes at the faces of the cylinder. The measurement, as well as a forward model, are used to determine material parameters of the polymeric specimen in an inverse approach.

1-3 piezoelectric composites are used as an active element because they can be approximated by a thickness vibration only. This allows an easy identification of Mason model parameters to characterise the transducers’ vibration behaviour.

However, sensitivity analysis shows a high uncertainty in the determination of the mechanical shear parameters due to the uniform excitation. To increase the sensitivity to these shear motions, arbitrary excitations were investigated by means of numerical simulation.

In order to be able to realise the determined optimal excitation, new transducer prototypes were designed. By subdividing the electrodes of the active element, for example, ring-shaped excitation is feasible. Furthermore, it can be shown that modelling these transducers with a one-dimensional Mason model is sufficient.

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Jäcker-Cüppers, Michael

• Die Bekämpfung des Schienenverkehrslärms in Deutschland - Erfolge und weitere Perspektiven
  M. Jäcker-Cüppers
[Abstract]

Das Jahr 2020 hat für den Lärmschutz beim Schienenverkehr eine besondere Bedeutung: Ein zentraler Baustein des Lärmschutzes beim Schienenverkehr, die Umrüstung der lauten Güterwagen mit Graugussklotzbremsen (GG) auf alternative BremssohIen wurde weitgehend abgeschlossen und mit der Einführung eines grundsätzlichen Fahrverbots für die GG-Wagen ab dem 13.12.2020 rechtlich verbindlich. Auf gut gepflegten Schienen ist die Belastung um ca. 10 dB(A) gesunken. Der Gesetzgeber hat 2020 zudem die Auslösewerte der Lärmsanierung an den Eisenbahnen des Bundes ab 2022 im Rahmen des Bundeshaushaltsgesetzes weiter gesenkt, mit 64/54 dB(A) tag/nachts für Wohngebiete liegen sie inzwischen 11 dB(A) unter denen von 2014. Die verbleibenden Belastungen sind allerdings immer noch zu hoch, wie z.B. Daten des Bahnlärmmonitorings von 2019 zeigen. Deshalb ist es wichtig, dass die Minderungsprogramme weitergeführt und neue Ziele für die Bekämpfung des Schienenverkehrslärms formuliert werden, wie sie die Bundesregierung Ende 2020 formuliert hat. Der Arbeitsring Lärm der DEGA hält es für erforderlich, dass bis 2030 kein Mensch mehr in Deutschland Belastungen über den neuen Auslösewerten ausgesetzt ist, um die lange Leidensgeschichte vieler Betroffener endlich zu beenden und um die Akzeptanz für den Schienenverkehr zu erhöhen. Dazu müssen die Maßnahmen an der Infrastruktur deutlich ausgebaut und die Emissionen der Fahrzeuge weiter gesenkt werden.

Jahnke, Alexander

• A sub-array beamforming approach to simulated pass-by measurements
  A. Jahnke, V. Becker, C. Puhle und D. Döbler
[Abstract]

In this paper, we discuss a method that utilizes two 432-channel microphone arrays in order to create a 3D-beamforming map of both sides of a running car during a simulated pass-by measurement on a test stand. First, we present the steps that led to the design of the multi-purpose microphone array(s) under consideration. We then introduce a sub-array method that directly interfaces a simulated pass-by measurement by projecting its unique microphone trajectory onto the planes of the array. In theory, any multi-channel method could be used to analyze the time data of each of these sub-array measurements. Choosing a suitable frequency domain beamforming method and composing the resulting maps on the 3D model together with some directivity information derived in the process, we finally demonstrate this method in its entirety for several real-world measurements.

Jakob, André

• Simulation der Ausbreitung von Schallsignalen bewegter Quellen unter Berücksichtigung von Abstandsänderung, Doppler-Effekt und frequenzunabhängiger Bodenreflexion am Beispiel von Windkraftanlagen
  A. Jakob, M. Radny und R. Volz
[Abstract]

Es wurde ein Verfahren entworfen, das es erlaubt, ein beliebiges zeit-diskretes Signal, das von einer sich auf einer beliebig vorgebbaren Raumkurve bewegenden Quelle abgestrahlt wird, am Ort eines feststehenden Empfängers zu simulieren. Dabei wird sowohl die entfernungsabhängige Pegelabnahme berücksichtigt als auch Frequenzverschiebungen aufgrund des Doppler-Effektes der sich relativ zum Empfänger bewegenden Quelle. Zusätzlich wurde die Bodenreflexion mit reell und über der Frequenz konstant vorgebbarem Reflexionsfaktor berücksichtigt. Es konnte gezeigt werden, dass das Verfahren mit einer Modifikation auch für sich mit Überschallgeschwindigkeit bewegende Quellen verwendet werden kann. Im Vortrag wird anhand des Verfahrens erläutert, wie sich die drei Phänomene Abstandsänderung, Doppler-Effekt und Bodenreflexion auf die empfangenen Geräusche auswirken. Als Beispiel wurden drei um ein gemeinsames Zentrum kreisende Monopolquellen im Maßstab einer Windkraftanlage simuliert, um die Auswirkungen der Quellenbewegung und der Bodenreflexion im Hinblick auf Amplituden- und Frequenzmodulation sowie Klangfärbung am Empfängerort zu untersuchen. Weitere Einflüsse durch Windprofile und Temperaturschichtungen auf dem Ausbreitungsweg und Richtcharakteristiken der Quellen wurden zunächst nicht berücksichtigt.

Jax, Peter

• Comparison of Methods for Plausible Sound Field Translation
  M. Kentgens und P. Jax
[Abstract]

Higher-order Ambisonics recordings obtained from a single spherical microphone array inherently allow for immersive reproduction with all three rotational degrees of freedom (3DoF). On the other hand, physically correct implementation of user movement in the additional translational degrees of freedom is possible within a narrow range only. Therefore, a key technology to advance to 3DoF+ or 6DoF are sound field translation methods, which omit physically correct reconstruction in favor of psychoacoustic plausibility. In this work, we review recent advances in the field and juxtapose adaptive and non-adaptive methods. Relevant properties of different methods are compared using a novel visualization scheme. We complete this work with a discussion of limitations and opportunities of the approaches.

Jekosch, Simon

• Charakterisierung der Performance von inversen Mikrofonarrayverfahren für rotierende Schallquellen
  S. Jekosch, A. Kujawski und E. Sarradj
[Abstract]

Mikrofonarrayverfahren finden verstärkt Anwendung, um rotierende Schallquellen zu beschreiben. Ein möglicher Ansatz ist die virtuelle Bewegung der Mikropositionen, um die Bewegung der Schallquellen zu kompensieren und dadurch eine virtuell stationäre Quellenverteilung zu untersuchen. Dieses Verfahren ermöglicht es, anschließend Mikrofonarrayverfahren im Frequenzbereich anzuwenden. Dazu zählen insbesonders inverse Verfahren, die auf der Modellierung der Kreuzspektralmatrix beruhen.

Um die Leistungsfähigkeit für die Kombination aus inversen Verfahren und dem Verfahren des virtuell rotierenden Arrays zur Charakterisierung von Schallquellen in rotierenden Systemen zu testen, werden einige tausend synthetische Testdatensätze erstellt. Dabei werden die Parameter der Schallquellen wie Anzahl, Art, Stärke und örtliche Verteilung anhand von statistischen Verteilungsfunktionen zufällig gewählt. Außerdem wird die Drehzahl der Quellen variiert so wie verschiedene Array-Aperturen und Mikrofonanordnungen betrachtet.

Um den Einfluss von Strömung auf die Schallausbreitung zu Untersuchen, werden zusätzlich einige Datensätze mit stationären Strömungsfeldern simuliert. Die Methoden werden anschließend hinsichtlich ihrer Fähigkeit korrekte Quellposition und -stärke zu berechnen bewertet.

• SpectAcoular! An Extension for Acoular
  A. Kujawski, G. Herold, E. Sarradj und S. Jekosch
[Abstract]

Acoular is an open source software package written in Python programming language for processing and analysis of microphone array data. With its object-oriented design, it allows to build complex script-based processing pipelines. SpectAcoular is built on top of Acoular and offers additional modules to further simplify the handling of Acoular. It implements interactive controls (widgets) for building individual graphical user interfaces with the visualization library Bokeh. Bokeh uses web browsers for visualization, whereby rendering and event handling is performed by a high-level JavaScript library. This allows to create real-time applications and to use the capabilities of Acoular independently from the operating system. In addition, building client-server applications is supported, which makes it possible to interactively control microphone array data processing in a distributed scenario.

Jenderka, Klaus-V.

• Fügen von Polymerfolien mit Hoch Intensivem Fokussiertem Ultraschall: Modellierung der akustischen und thermischen Effekte mittels FEM
  C. Koo Sin Lin, M. Liebler und K.-V. Jenderka
[Abstract]

Hoch-Intensiver Fokussierter Ultraschall (HIFU) ist aus der Medizintechnik bekannt, z.B. zur Behandlung von Tumoren. Seit 2008 wird das Prinzip zum Erwärmen und Siegeln dünner Folien angewandt. Zahlreiche Studien belegen, dass eine Erwärmung von dünnen Folien grundsätzlich möglich ist. Allerdings sind die physikalischen Mechanismen, die zur Erwärmung der Folien führen, unklar. Es steht keine Messtechnik zur Analyse der Wellenausbreitung in den Folien zur Verfügung. Daher wurde ein Simulationsmodell aufgebaut, um die Wellenausbreitung zu untersuchen und die Korrelation zwischen akustischen und thermischen Effekten zu analysieren. Die Validierung des Modells erfolgt mittels Schwingungsmessungen (Laservibrometrie). Die Schallschnellen an der Fläche des Siegelwerkzeugs wurden gemessen und mit den numerisch berechneten Schallschnellen verglichen. Weiterhin wurde die Erwärmung an der Oberfläche der Folien mittels Infrarotkamera erfasst und ebenfalls mit der gemessenen Verteilung der Schallschnelle und den numerischen Ergebnissen verglichen. Dadurch lassen sich die Wirkzusammenhänge zwischen Schallschnelle bzw. Schallintensität und Polymererwärmung analysieren. Es kann eine gute Übereinstimmung zwischen gemessener und numerisch berechneter Schallschnelle festgestellt werden. Die Abhängigkeit der Erwärmungseffekte von der Foliendicke konnte sowohl in der numerischen Analyse als auch durch die experimentellen Untersuchungen gezeigt werden. Die Ergebnisse dieser Studie tragen dazu bei, die akustischen und thermischen Effekte bei mit HIFU erwärmten dünnen Polymerfolien zu verstehen.

Jensch, Theresa

• Tone Hole Adjustment for a Wooden Saxophone
  T. Jensch und T. Grothe
[Abstract]

A wooden saxophone body requires a wall thickness of about 6 mm. The corresponding tone hole chimney height increase is relevant for the tuning. The task is therefore to adapt the tone hole layout while keeping the main bore unchanged so that the resonance properties of a wooden saxophone correspond to those of a normal saxophone. Firstly, geometry was determined from computer tomography images of a tenor saxophone. Using a 1D waveguide model, input impedance curves were calculated for this geometry and compared with measurements. Next, the sensitivity of the first resonance frequencies to variation in the three tone hole parameters distance from mouthpiece, diameter, and chimney height was examined for each fingering. In good agreement with Nederveens ”Acoustical Aspects”, we found that the pitch shift following a chimney height increase of 6 mm can be compensated by a 20 to 50% diameter increase, which would affect the timbre. As a step towards redesign, tabulated results of necessary parameter changes for each single tone hole are presented. Further steps are to include the effect of closed tone holes, and construct a prototype. Tests under controlled playing conditions could help formulating impedance targets for algorithmic optimization of reed woodwind tuning.

• Investigation of sound pressure near toneholes of a model pipe
  W. Buchholtzer, J. Thilakan, T. Jensch, D. Eddy und M. Kob
[Abstract]

Whereas sound radiation from geometrically simple instruments such as a flue organ pipe or trumpet can often be approximated by basic sound sources such as monopoles, dipoles, plane waves or pistons, more complicated musical instruments exhibit directivity patterns that are rather complex. However, a superposition of basic sources would create equally complex patterns and help to understand the sound generation and radiation process. This poster demonstrates some sound pressure measurements on basic tubes with tone holes that evaluate the validity of plane wave and point source approximations for sound propagation within and outside the tubes that were used for the development of a new model for musical instrument directivity. The measurements indicate frequency-dependent losses inside the tubes, as well as attenuation and interference effects outside of the tubes due to the position and orientation of openings.

Jewanski, Jörg

• Musik und Trance: Physiologische Messungen an Besessenheitsmedien bei Tromba-Ritualen in Madagaskar
  A. Schmidhofer, C. Reuter, J. Jewanski, A.-M. Niemand, C. Mandihitsy und M. Bertsch
[Abstract]

Psychophysiologische Untersuchungen zur musikinduzierten/-begleiteten Trance wurden in der Vergangenheit fast ausschließlich in Laborsituationen durchgeführt. Dieser Beitrag berichtet von einer Studie, in deren Verlauf physiologische Messungen an Besessenheitsmedien im realen Kontext von fünf Tromba-Ritualen durchgeführt wurden. Tromba ist ein in Madagaskar weit verbreiteter religiöser Kult, bei dem sich der Zeremonienleiter bzw. die -leiterin unter den Klängen von Musik in Trance begibt. Ziel der Studie war es, die physiologischen Veränderungen beim Wechsel vom Alltagsbewusstsein in den Trancezustand zu ermitteln und die Rolle, die die Musik dabei spielt, näher zu beleuchten. Während Studien zur Trance bislang vorwiegend physiologische Prozesse im Gehirn untersuchten, standen hier körperliche Vorgänge wie Atmung, Temperatur, Hautleitwert, Herzratenvariabilität, Puls, Muskelspannung und Motilität im Fokus. Zur Messung der physiologischen Signale diente ein Schuhfried Biofeedback Xpert System, die Weiterverarbeitung der Daten geschah mittels BioTrace+, Kubios, Excel und JASP. Gleichzeitig wurde das Geschehen mit mehreren Kameras, darunter eine 360^∘ Ricoh Theta Z1, aufgezeichnet. Ungeachtet der Unterschiede hinsichtlich der physiologischen Ausprägung der Trance bei den einzelnen Medien, verweisen die Ergebnisse auf Trance als bewusst angewandte Körpertechnik, die auf die Synchronisation von Musik, Bewegung und physiologischen Reaktionen abzielt. Die Präsentation wird eine interaktive VR Video Experience in 360^∘ beinhalten.

• Sind crossmodal correspondences kulturell erlernt? Zuordnungen von Farben und Tönen in Madagaskar
  S. Ambros, J. Jewanski, C. Reuter und A. Schmidhofer
[Abstract]

Zuordnungen von hohen-tiefen Tonhöhen und hellen-dunklen Farben sind als crossmodal correspondences in der menschlichen Wahrnehmung verankert (Spence 2011, 2019). Klangfarben spielen bei westlichen Farbe-Klangfarbe-Zuordnungen nur eine untergeordnete Rolle. Um zu klären, ob Farbe-Klangfarbe Wahrnehmungen kulturell erlernt oder angeboren sind, wurde aufbauend auf einer Studie mit westeuropäischen Hörer*innen (Siddiq et al. 2021) eine Replikationsstudie mit afrikanischen Teilnehmer*innen in Madagaskar durchgeführt. Hierbei wurden von 63 Versuchspersonen 60 Klänge westlicher Orchesterinstrumente in verschiedenen Tonhöhen den 38 Farben des Berkeley Color Projects (Palmer et al. 2013) zugeordnet.

Im Gegensatz zur Studie mit westeuropäischen Hörer*innen zeigten sich hier deutliche Farbzuordnungen zu einzelnen Instrumentalklangfarben, während ein Einfluss verschiedener Tonhöhen auf die Farbzuordnung nicht erkennbar war. Darüber hinaus wurden Unterschiede bei den Klangfarbe-Farbzuordnungen zwischen Kindern und Erwachsenen festgestellt. Eine mögliche Erklärung für dieses Ergebnis könnte sein, dass die Zuordnung von hohen-tiefen Tonhöhen zu hellen-dunklen Farben eine westlich ankulturierte crossmodale correspondence darstellt und dass in nichtwestlichen Kulturen auch Gegensatzpaare wie leicht- schwer, jung-alt oder dünn-dick zur crossmodalen Beschreibung von Tonhöhen verwendet werden (z.B. Eithan and Timmers 2010; Dolscheid et al. 2013), so dass hier die Farbe anderen auditiven Attributen (in diesem Fall der Klangfarbe) zugeordnet werden kann.

Johannesmann, Sarah

• Quantifying the coupling strength of adhesivly bonded materials by investigating mode repulsion regions
  H. Zeipert, S. Johannesmann, M. Nicolai, Y. Lugovtsova, J. Prager und B. Henning
[Abstract]

In the field of non-destructive testing, Lamb waves are often used for material characterisation. The increasing computational capabilities further enables complex and detailed simulations to predict the material behaviour in reality. Since adhesive bonding of different materials is a widely used method in modern applications, a reliable measurement system to determine the quality of these adhesive bonds is needed.

Investigations of the dispersive behaviour of acoustic waves in adhesively bonded multi-layered waveguides show mode repulsions in the dispersion diagrams in regions where the modes of the single materials would otherwise intersect. In previous works, changes of the distance between those modes in respect to the bonding quality are observed.

The experimental data for this investigation is generated using a pulsed laser radiation exciting broadband acoustic waves in plate like specimens which are detected by a piezoelectric ultrasonic transducer. Numerical data is generated using simulations via a semi-analytic finite element method. Using a combination of experimental and numerical data, the present work introduces an approach to determine a parameter which indicates the bonding quality in respect to an ideal material coupling.

Johannsen, Kai

• Einführung der Einzelereignisbasierten Lärmentgelte am Flughafen Berlin Brandenburg
  K. Johannsen
[Abstract]

Die Berliner Flughäfen erheben seit dem Jahr 2005 vom gemessenen Lärm abhängige Start- und Landeentgelte. Hierbei werden die an den Berliner Flughäfen verkehrenden Flugzeugtypen über Jahresmittelwerte der Maximalpegel bestimmter Referenzmessstellen in sieben Lärmklassen eingeteilt. Die Zuordnung der Flugzeugtypen zu den Lärmklassen erfolgt in der Regel einmal jährlich. Nachdem, wie erwartet und gewünscht, in den Anfangsjahren der Anteil der leisen Flugzeugtypen anstieg und der Anteil der besonders lauten sank, erfolgte mit der Einführung veränderter Startverfahren bei verschiedenen Airlines eine zunehmende Umgruppierung der Flugzeugtypen in höhere Lärmklassen. Neben der offensichtlich geringen Steuerungswirkung des Abrechnungsmodells konnten auch Ungerechtigkeiten in der Abrechnung identifiziert werden. Als Konsequenz dieser Entwicklung stellte die Flughafengesellschaft im Jahr 2017 ein Modell einzelereignisbasierter Abrechnung der Lärmentgelte vor. In Abstimmung mit den am Flughafen operierenden Airlines wurde dieses Konzept erweitert und optimiert und soll noch in diesem Jahr eingeführt werden. Im Vortrag werden die Gründe für die sinkende Steuerungswirkung der Lärmentgelte diskutiert und die neue Systematik der geplanten Lärmentgelte am Flughafen Berlin Brandenburg vorgestellt.

John, Sebastian

• Modalanalyse als Werkzeug zur Lebensdauerabschätzung bei Composite-Druckbehältern
  S. John, M.P. Widjaja und G. Mair
[Abstract]

Hochbeanspruchte Bauteile wie Druckbehälter bergen im Falle eines Versagens ein erhebliches Gefährdungspotential für Mensch und Umgebung. Trotz der Auslegung mit hohen Sicherheitsfaktoren kommt es durch die hauptsächlich bei mobilen Anwendungen eingesetzten Leichtbauwerkstoffe und Materialkombinationen zu komplexen Degradationsvorgängen, welche unter ungünstigen Umständen zu einem frühzeitigen Versagen führen können. Am Beispiel eines hybriden Typ III-Behälters, bestehend aus Metall und Faser-Verbund-Kunststoffen, wird demonstriert, wie sich Änderungen des lebensdauerbestimmenden Eigenspannungszustandes auf eine sichere Gebrauchsdauer auswirken. Zur Erfassung dieser Eigenspannungsänderungen wird ein zerstörungsfreier Ansatz auf Grundlage einer experimentellen Modalanalyse vorgestellt. Die daraus gewonnen Daten fließen unmittelbar in ein erarbeitetes Betriebsfestigkeitsmodell ein. Abschließend werden die generierten Modellergebnisse mit experimentell ermittelten Lebensdauern verglichen und bewertet.

Johnson, David Scott

• Assessment and Evaluation of an Unsupervised Machine Learning Model for Automotive and Industrial NVH Applications
  A.H.A. Paracha, J. Blickensdorff und D.S. Johnson
[Abstract]

Current NVH analysing techniques involve an interdisciplinary knowledge of structural dynamics, signal processing, technical- and psycho-acoustics but most notably they require an experienced professional to analyse and assess the ever-expanding amount of industrial acquired NVH data.

Recent advances in machine learning (ML) have shown the possibilities of inference on feature representations of input data without human intervention, which has helped experts to focus on actual solutions and reduce manual efforts for pre-processing and classification significantly. [1]

We challenged an unsupervised deep neural network model (DNN) based on autoencoders (AE) to detect anomalies and semantic relations in different types of industrial NVH data and compared findings with an analytical state of the art approach. [2]

Conclusion is drawn on applications, data types and future challenges.

[1] Y. Bengio, A. Courville, and P. Vincent, ”Representation learning: A review and new perspectives,” IEEE Trans. Pattern Anal. Mach. Intell., vol. 35, no. 8, pp. 1798-1828, 2013.

[2] Y. Koizumi, S. Saito, H. Uematsu, Y. Kawachi, and N. Harada, ”Unsupervised Detection of Anomalous Sound Based on Deep Learning and the Neyman-Pearson Lemma,” IEEE/ACM Trans. Audio Speech Lang. Process., vol. 27, no. 1, pp. 212-224, Jan. 2019.

Joost, Holger

• Ein Modell zur Zeitintegration akustischer Reize im Infraschallbereich
  B. Friedrich, H. Joost, T. Fedtke und J. Verhey
[Abstract]

Ein Merkmal der zeitlichen Integration akustischer Reize, sowohl im Hörschall- als auch im Infraschallbereich, ist die Verringerung der Detektionsschwelle mit zunehmender Dauer. Dabei spielt die Form der Einhüllenden eine wesentliche Rolle. Für den Hörschallbereich gibt es zahlreiche Modelle, die die Zeitintegration hinreichend gut beschreiben. Bei den meisten Modellen wird angenommen, dass die Integration neuronaler Aktivität direkt proportional zur Reizamplitude oder zur Reizintensität wäre. Beim HMN-Modell von Heil, Matysiak und Neubauer (2017, Hearing Research 353, S. 135-161) wird die Amplitude der Einhüllenden mit einem Exponenten von 3 potenziert. Für Hörschallreize mit unterschiedlichen Einhüllenden konnte nachgewiesen werden, dass das HMN-Modell Detektionsschwellen besser beschreibt als die Amplituden- oder Intensitäts-basierten Modelle. In diesem Beitrag wird untersucht, inwieweit das HMN-Modell auch zur Beschreibung der Zeitintegration von Infraschallreizen geeignet ist. Hierbei sind Anpassungen für hohe Pegel notwendig. Es wird darüber hinaus der Frage nachgegangen, ob das Modell sich auch zur Vorhersage von Detektionsschwellen von Infraschall-Tonkomplexen anwenden lässt, die nicht nur von der Reizdauer, sondern auch von der Anzahl der vorhandenen Frequenzkomponenten abhängig sind.

• Schutz des Gehörs bei Infraschall-Hörversuchen
  H. Joost, M. Bug, B. Friedrich, J. Verhey und T. Fedtke
[Abstract]

Infraschall wird zunehmend als gesellschaftliches Problem wahrgenommen und erhält dadurch einen neuen Stellenwert in der Lärmbekämpfung. Jedoch gibt es derzeit weder etablierte, praxistaugliche Verfahren zu seiner Messung und Beurteilung noch hinreichende Untersuchungen über die Mechanismen seiner Wahrnehmung. Was die auditive Wahrnehmung betrifft, werden nichtlineare Prozesse des Gehörs diskutiert, über die Infraschall ”hörbar” wird. Für die Untersuchung solcher Prozesse wird von uns ein Wiedergabesystem eingesetzt, das selbst bei den zum Erreichen der Hörschwelle im Infraschall-Bereich erforderlichen hohen Schalldruckpegeln sehr verzerrungsarm ist. Diese Pegel würden im Hörschallbereich jedoch weit über der Sicherheitsgrenze liegen. Aus ethischen Gründen wird daher zum Schutz des Gehörs von Versuchspersonen vor eventuell auftretenden zu hohen Pegeln im Hörfrequenzbereich ein Tiefpassfilter eingesetzt, das die Übertragung von Hörfrequenzen ausreichend dämpft. Es fügt jedoch aufgrund eigener Nichtlinearitäten weitere, unerwünschte Frequenzkomponenten hinzu, die dann zur Wahrnehmung des Infraschall-Signals beitragen könnten. Um dieses Problem zu lösen, wurde ein Schnellabschalter entwickelt, der bei Überschreitung von frequenzabhängigen, voreingestellten Pegelwerten das Signal abschaltet und damit Versuchspersonen vor zu starken akustischen Signalen schützt. Er ersetzt das Tiefpassfilter, ohne einem Signal weitere Komponenten hinzuzufügen. Wir stellen die Verzerrungsreduktion vor, die durch Ersetzen des Tiefpassfilters durch den Schnellabschalter erreicht wird.

Joyeux-Alcindor, Thomas

• Transfer function analysis of welding stage models in Ultrasonic Metal Welding
  E. Abi Raad, T. Joyeux-Alcindor und M. Vorländer
[Abstract]

Ultrasonic Metal Welding (USMW) is a welding process in which two thin metal ”workpieces” are welded together. The concept is simple: the workpieces - in our case, sheets of copper- are placed on the anvil, and compressed against each other by the sonotrode. The sonotrode then vibrates horizontally at 20 kHz, leading to friction at the interfaces between the workpieces, anvil and sonotrode. Under the effect of heat and compression, a bond forms between the workpieces. However, the bond strength fluctuates between otherwise similar welds, and these fluctuations are still not understood. In an effort to control these fluctuations, the literature has analysed USMW and described it as happening in stages. The exact stages, and the mechanical models they suggest, differ from one source to another.

In this project, the mechanical models suggested in the literature are investigated experimentally: the vibrations of the sonotrode and anvil are measured along the direction of welding. The measurement data is divided into welding stages, and different transfer functions were fitted to the data. The results are then analysed to track the development of the weld, and compared to the literature models.

Jürgens, Tim

• Untersuchung der relativen Lokalisationsfähigkeit in der Horizontalebene bei blinden und sehbehinderten Personen über Kopfhörer mittels virtueller Akustik
  S. Goicke, J. Tchorz und T. Jürgens
[Abstract]

Diese Studie untersucht die relative Lokalisationsfähigkeit in der Azimuthebene mittels virtueller Akustik über Kopfhörer bei früh- und späterblindeten, sowie bei sehbeeinträchtigten Personen im Vergleich zu Personen mit normaler Sehleistung.

Hierzu wurde ein 90ms langes bandbegrenztes weißes Rauschen mit Kunstkopf Head-Related-Impulse-Responses (HRIR) gefaltet und über Kopfhörer dargeboten. Die Versuchspersonen gaben an, ob zwei nacheinander dargebotene Rauschen aus derselben oder aus unterschiedlichen Richtungen wahrgenommen wurden. Die Messung wurde frontal (0^∘ Referenzton), lateral links (90^∘) und rechts (270^∘) durchgeführt.

Die Ergebnisse zeigen, dass alle Probandengruppen die Richtungsunterschiede mit hoher Genauigkeit lokalisieren können. Die Diskriminationsschwellen liegen frontal bei ±3^∘-5^∘ zur Referenz, lateral bei ±8^∘-17^∘. Im Vergleich zu Studien mit Darbietung im Freifeld zeigt diese Studie keine verbesserte Lokalisationsfähigkeit sehbeeinträchtigter Personen im Vergleich zu Personen mit normaler Sehleistung. Dies ist vor allem auf das Fehlen der individuellen Anatomie der Pinna zurückzuführen, deren spektrale Filterung bei der Nutzung von Kunstkopf-HRIRs und Kopfhörern nicht berücksichtigt wird.

• Extraaurale Kopfhörer für virtuelle Akustik
  J. Wermers, S. Goicke, T. Jürgens und J. Tchorz
[Abstract]

In der audiologischen Diagnostik erlauben Lokalisationstests Aussagen über die Fähigkeiten zur Ortung von Schallquellen. Auch kann der Nutzen einer Hörgeräteversorgung bei räumlich getrenntem Sprach- und Störsignal erfasst werden. Lokalisationstests mit Lautsprechern sind jedoch mit hohem technischen Aufwand verbunden, insbesondere für komplexe räumliche Situationen. Alternativ lassen sich mit virtueller Akustik bei Darbietung über Kopfhörer vergleichsweise einfach vielfältige räumliche Situationen generieren. Mit Hörgeräten sind übliche circum- und supraaurale Kopfhörer jedoch nicht einsetzbar. In diesem Beitrag wird der Prototyp eines extraauralen Kopfhörers vorgestellt, bei dem die Wandler (Durchmesser: 3,2 cm) in einem variablen Abstand zu den Ohrmuscheln positioniert sind, ohne diese zu berühren oder zu umschließen.

Bei einem Abstand von 4 cm zwischen Wandler und Tragus liegt die Übersprechdämpfung (am Kunstkopf im reflektionsarmen Raum) an der Position von HdO-Mikrofonen ab 60 Hz bei > 10 dB, und ab 1.100 Hz bei > 20 dB. Der entzerrte Frequenzgang liegt zwischen 75 - 20.000 Hz (+/- 2 dB).

In einer Pilotstudie mit 11 normalhörenden Probanden lag die Unterscheidungsschwelle für virtuelle Schallquellen in der Horizontalebene frontal bei 5,8^∘ und seitlich bei 13^∘. Die Schwellen liegen damit nur geringfügig höher als in einer Vergleichsstudie bei Präsentation über circumaurale Kopfhörer bei ansonsten identischem Ablauf (Goicke et al., DAGA2021).

Juhre, Daniel

• Analyse akustischer Metamaterialien mit Hilfe der Finiten Zellen Methode
  M. Petö, F. Duvigneau, S. Eisenträger und D. Juhre
[Abstract]

In diesem Beitrag geht es um passive Maßnahmen zur Reduktion der Schallemission, die durch die Anwendung akustischer Metamaterialien erreicht werden soll. Diese bestehen aus akustisch wirksamen Schaumstoffmaterialien, in denen zusätzlich Festkörper mit hoher Steifigkeit eingebracht sind, um als lokale Feder-Masse-Dämpfer-Systeme zu fungieren und so die Wirksamkeit des Dämmmaterials insbesondere im tieffrequenten Bereich zu erhöhen. Um allgemeine Gestaltungsrichtlinien für solche Metamaterialen ableiten zu können, sind geeignete numerische Verfahren erforderlich.

Um die zeitintensive Vernetzung und Simulation schwingender Strukturen inklusive akustischen Metamaterialien effizienter durchführen und automatisieren zu können, soll die Finite-Zellen-Methode (FCM) zum Einsatz kommen. Im Anschluss erfolgt auf Basis der Ergebnisse aus der Schwingungsanalyse die Berechnung der Schallabstrahlung mit Hilfe der Randelementemethode, die an die Oberfläche des Metamaterials gekoppelt wird.

Die FCM ist eine fiktive Gebietsmethode hoher Ordnung und basiert auf einem kartesischen Berechnungsgitter in Kombination mit einer nicht- geometriekonformen Diskretisierung. Aufgrund derer entstehen Elemente, die mehrere Materialgebiete enthalten können. Um die Abbildungsgüte sowie optimale Konvergenzraten zu gewährleisten, werden solche Elemente mit speziellen Algorithmen behandelt. Mittels FCM kann eine umfassende Analyse von verschiedenen Verteilungen und Formen von Materialeinschlüssen effizient simuliert werden, ohne dabei die Diskretisierung immer wieder neu generieren zu müssen. Dies bietet bei dreidimensionalen Problemen mit zahlreichen Einschlüssen erhebliche Vorteile.

• Rückwirkungsbehaftete gekoppelte Analyse der Elektrodynamik, vibroakustischen Strukturschwingungen und Rotordynamik des elektrischen Antriebsstranges eines Gleitbootes
  F. Duvigneau, S. Koch, C. Daniel, E. Woschke und D. Juhre
[Abstract]

Im Kontext der aktuellen Mobilitätswende steht das Verhalten von Elektromotoren und ganzen Elektroantriebssträngen zunehmend im Fokus. In diesem Beitrag wird ein ganzheitlicher Simulationsansatz vorgestellt, der in der Lage ist, die Elektrodynamik, Vibroakustik und Rotordynamik gekoppelt zu betrachten. Dabei ist es möglich, alle Wechselwirkungen rückwirkungsbehaftet zu berücksichtigen. Dies ist insbesondere bezüglich möglicher Änderungen des Luftspaltes des Magnetkreises aufgrund der Rotordynamik und vibroakustischen Schwingungen von hoher Bedeutung, die in der Folge wiederum eine signifikante Beeinflussung der Anregung, also der resultierenden elektrodynamischen Kräfte, bewirken können, welche das Schwingungsverhalten des Gesamtsystems maßgeblich bestimmen. Im Rahmen der ganzheitlichen Simulationsmethodik werden sowohl die Finite-Elemente-Methode als auch Mehrkörpersimulationen eingesetzt. Im vorliegenden Beitrag werden die entwickelten Methoden für die Analyse des Antriebsstranges eines elektrischen Gleitbootes eingesetzt. Ziel ist neben der Validierung der Simulationsansätze und der detaillierten Analyse auch die Verbesserung des elektrischen Antriebsstranges hinsichtlich seines Schwingungsverhaltens sowie der auftretenden Schallemissionen. Die Validierung erfolgt mit Hilfe verschiedener Messmethoden sowohl bezüglich der elektrischen Größen und auftretenden Drehmomente als auch der resultierenden Schwingungen sowie der Schallabstrahlung.

• Einsatz granularer Materialien zur passiven Schwingungsreduktion eines Generators einer Windenergieanlage
  B.B. Prasad, F. Duvigneau, E. Woschke und D. Juhre
[Abstract]

Die Schallemissionen einer Windkraftanlage stellen eines der Haupthindernisse für den weiteren Ausbau von Onshore-Windenergieanlagen dar. Eine mögliche Ursache der Schallemissionen sind Vibrationen, die sich als Resultat der Energiewandlung über die Trägerstruktur in die gesamte Windenergieanlage ausbreiten und schließlich als Schall abgestrahlt werden können. Im vorliegenden Beitrag wird ein Konzept zur passiven Schwingungsdämpfung vorgestellt, das im Wesentlichen die hohe innere Reibung granularer Medien als Dissipationsquelle nutzt. Im Rahmen experimenteller Studien werden verschiedene granulare Materialien und Materialmengen sowie unterschiedliche Positionierungen von Partikeldämpfern untersucht. Für die experimentelle Schwingungsanalyse der partikelgefüllten sowie ungefüllten Probekörper wird ein Laser-Scanning-Doppler-Vibrometer verwendet. Das entwickelte Konzept zur passiven Schwingungsreduktion soll anschließend auf reale Windenergieanlagen übertragen und hinsichtlich einer möglichen Industrialisierbarkeit bewertet werden. Die Untersuchungen beschränken sich zunächst auf Probekörper, die den realen Großkomponenten nachempfunden, aber zugunsten der Handhabbarkeit im Labor deutlich kleiner skaliert sind. Im modular gestalteten Prüfstand sind die Partikeldämpfer als Funktionselemente integriert, welche aus einer metallischen Honigwabenstruktur bestehen, die gefüllt und anschließend mit verklebten Deckblechen verschlossen wird. Neben diversen Positionierungen wird auch die Kombination mehrerer Partikeldämpferplatten hinsichtlich der erzielbaren Dämpfungswirkung analysiert. Abschließend wird zusätzlich ein alternatives partikelbasiertes Dämpfungskonzept vorgestellt, das einige Nachteile der Dämpferplatten überwindet.

• Gekoppelter Simulationsansatz zur Schwingungsanalyse einer Zentrifuge
  P. Marter, C. Daniel, F. Duvigneau, E. Woschke und D. Juhre
[Abstract]

Schwingungsisolatoren zur passiven Schwingungsreduktion, hergestellt aus Elastomermaterialien mit stark nichtlinearen Materialeigenschaften, werden in einer Vielzahl technischer Anwendungen unter dynamischer Belastung in unterschiedlichsten Bauformen eingesetzt. Die Auslegung solcher dynamischen Systeme in einer frühen Phase der Produktentwicklung erfolgt mit Hilfe numerischer Methoden, häufig in Form einer Mehrkörpersimulation (MKS). Dabei werden die charakteristischen Systemeigenschaften im Wesentlichen durch die im System enthaltenen Massen, Steifigkeiten und Dämpfungen und deren gegenseitige Wechselwirkung determiniert. Um eine zuverlässige Vorhersage des Systemverhaltens (z. B. hinsichtlich der Resonanzfrequenzen und der maximalen Schwingungsamplituden) treffen zu können, ist daher eine detaillierte Modellierung der Elastomerbauteile unabdingbar. Die stark nichtlinearen Materialeigenschaften der Schwingungsisolatoren lassen sich jedoch nicht adäquat durch standardmäßige Materialgesetze abbilden. Zudem ist die multiaxiale Belastungshistorie in dynamischen Systemen für die komplexe Materialcharakteristik relevant, weshalb eindimensionale Ersatzmodelle nur bis zu einem gewissen Grad anwendbar sind. Um das Materialverhalten unter den verschiedenen Einflussfaktoren hinreichend genau beschreiben zu können, ist daher die Einbindung detaillierter FE-Modelle notwendig. Im vorliegenden Beitrag wird die notwendige Solverkopplung zwischen MKS und FEM beschrieben. Zusätzlich wird auf Aspekte der Parametrisierung einfacher FE-Modelle zur Beschreibung von Elastomermaterialien eingegangen. Abschließend werden die erzielten Berechnungsergebnisse am Beispiel einer Laborzentrifuge diskutiert und mit experimentellen Daten validiert.

Jund, Pascal

• Akustische Vorhangsysteme als flexible Raumtrennelemente in Bürolandschaften
  T. Graf, P. Jund, A. Taghipour, C. Hächler, P. Baumann und O. Schälli
[Abstract]

Akustische Vorhangsysteme sind flexible Lösungen zur visuellen und auditiven Raumtrennung in Grossraumbüros. Da es sich dabei um Textilien handelt, ist die visuelle Abschottung viel leichter zu erreichen als die akustische Trennung. Für die akustische Trennung braucht es mehrschichtige Vorhangstoffe mit spezifischen Eigenschaften. Vorhangsysteme mit mehreren Vorhanglagen hintereinander / in Serie wurden mit Finiter-Element- Simulation (FEM) modelliert und optimiert. Die Simulationen wurden im akustischen Vorhangprüfstand der Hochschule Luzern – Technik & Architektur experimentell validiert. Dabei wurden der Dämmungsgrad, der Sprachübertragungsindex (STI) und der Sprachverständlichkeitsindex (SII) in unterschiedlichen Szenarien bestimmt. Die Ergebnisse zeigen, dass das Vorhangsystem die Schallübertragung partiell dämmt, sowie die Sprachverständlichkeit reduziert. Eine geringe Schallübertragung fand statt, in Folge deren die Sprache nur in Anwesenheit von zusätzlichen Geräuschen (im Büro) ganz unverständlich gemacht werden konnte. Eine Nutzerumfrage hat gezeigt, dass der Einsatz des Vorhangsystems in Büroräumlichkeiten das akustische Wohlbefinden, sowie die akustische Privatsphäre erhöht hat. Ferner wurde die Installation des Vorhangsystems mit einer Reduktion der subjektiv empfundenen Störung durch Umgebungsgeräusche assoziiert.

Jurgelucks, Benjamin

• Ein inverses Verfahren zur Schadensrekonstruktion mittels geführter Wellen
  J. Bulling, B. Jurgelucks, J. Prager und A. Walther
[Abstract]

Eine zentrale Aufgabe der zerstörungsfreien Prüfung und der Strukturüberwachung (engl. Structural Health Monitoring - SHM) mit Ultraschallwellen ist die Bewertung von Schäden in Bauteilen. In vielen Bauteilen, wie zum Beispiel platten- und schalenförmigen Strukturen, Rohrleitungen oder Laminaten, breitet sich der Ultraschall in Form geführter Wellen aus. Zwar haben geführte Wellen eine relativ große Reichweite innerhalb des Bauteils und ermöglichen so eine großflächige Prüfung, ihre multimodalen und dispersiven Eigenschaften erschweren jedoch die Analyse der vom Schaden kommenden Reflexionen. Eine Möglichkeit, die Messsignale zu interpretieren und die Schäden zu charakterisieren, ist deren Vergleich mit der Wellenausbreitung in einem digitalen Modell. Hierbei stellt sich die Aufgabe, den Schaden im digitalen Modell anhand der Messdaten zu rekonstruieren. Diese Rekonstruktion beschreibt ein inverses Problem, das mehrere Vorwärtsrechnungen braucht, um das Schadensmodell an die Messdaten anzupassen. Durch die kleine Wellenlänge von Ultraschallwellen sind klassische Vorwärtsmethoden wie die Finte Elemente Methode rechenintensiv, weshalb die Autoren die semi-analytische Scaled Boundary Finite Element Method (SBFEM) benutzen, um den Rechenaufwand zu verringern. Im Beitrag wird ein inverses Verfahren basierend auf dem Automatischen Differenzieren in Kombination mit der SBFEM vorgestellt und an verschiedenen Schadenstypen in 2D-Querschnittmodellen von Wellenleitern getestet. In der präsentierten Vorstudie werden dafür ”Messdaten” aus unabhängigen Simulationen verwendet.

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

 

Kaiser, Bert

• Balanced MEMS loudspeaker: Coulomb forces vs. viscosity of air and squeeze film damping
  A. Melnikov, H.A.G. Schenk, M. Stolz, A. Mrosk, L. Ehrig, F. Wall, J.M. Monsalve Guaracao, M. Ahnert, S. Langa und B. Kaiser
[Abstract]

Miniaturized micro-electro-mechanical systems (MEMS) loudspeakers is a current developmental trend for in-ear audio applications. However, when a loudspeaker shrinks to a size of a microelectronic chip, the involved physics starts to differ from the macroscopic world. At one side, an electrostatic MEMS loudspeaker benefits from small electrode gaps leading to high driving forces. At the same time, the fluid dynamics of the air can cause strong damping forces inside the microscopic cavities of a µSpeaker chip. In our presentation, we discuss the influence of the fluid dynamics on the damping of a balanced nanoscopic electrostatic drive (NED) test loudspeaker design. We analyze simulation results and link them to experimental observations done with a high-speed camera. Understanding the various sources of fluid dynamic damping is of high importance for the design of high fidelity MEMS audio transducers.

Kaiser, Elisabeth

• Schallexposition und -wirkung auf einer neonatologischen Intensivstation
  C. Adams, R. Stutz, E. Kaiser, M. Bous, S. Goedicke-Fritz, F. Hornberger und M. Zemlin
[Abstract]

Eine erhöhte Schallexposition von Neugeborenen, die auf neonatologischen Intensivstationen behandelt werden, wirkt sich akut auf Vitalfunktionen wie Herzschlag, Blutdruck oder Atmung aus und scheint das Risiko von Hörverlusten sowie von neurologischen Entwicklungsstörungen zu erhöhen. In diesem Beitrag werden die medizinischen Implikationen einer erhöhten Schallexposition diskutiert und das Potenzial einer akustikgerechten Gestaltung beschrieben. Anhand von akustischen Messungen an einem Inkubator auf einer neonatologischen Intensivstation wird die akustische Umgebung im Klinikalltag untersucht. Dazu werden mehrere typische Situationen im Klinikalltag simuliert und Akustikmessungen durchgeführt. Inkubatoren bieten einerseits geeignete Umgebungsbedingungen für Frühgeborene und ermöglichen therapeutische Eingriffe und Überwachung von Vitalfunktionen. Andererseits erzeugen die Systemkomponenten des Inkubators Geräusche z. B. Überwachungsalarme, Geräusche der Atemunterstützung oder Geräusche durch das Öffnen und Schließen von Klappen während der Behandlung. Basierend auf den Messergebnissen werden typische Geräusche analysiert und hinsichtlich ihrer Schallexposition im Inkubator bewertet. Dies legt die Grundlage für eine akustikgerechte Gestaltung von Inkubatoren sowie neonatologischen Intensivstationen.

Kaiser, Fabio

• Measuring Reverberation Times in Active Acoustic MIMO Systems
  C. Frischmann und F. Kaiser
[Abstract]

A modern way of implementing variable acoustics into multi-purpose venues are active acoustic systems. With spatially distributed loudspeakers and microphones the recorded, then delayed and processed sound is played back to influence the room characteristics. In most cases all microphones are connected to all speakers which results in a MIMO system. To verify whether the system is running properly the reverberation times are measured in different system tunings. These measurements can be conducted system internally, which implies the measurement not being ISO 3382-1 conform. To empirically examine if the results of measuring ISO conform correspond to measuring internally, two venues with existing active acoustics have been analyzed. Measurement signals were played from all speakers serially and all microphones recorded simultaneously (serial MISO measurement). Due to the large amount of measurements, the averaged octave means of the reverberation times match the ISO conform measurements from 500Hz to 2kHz. The main difference to the ISO measurements is a larger variance. Measurements conducted over relatively short and long paths vary more than mean signal length measurements. Therefore, a subset of microphone and loudspeaker pairs can be chosen to provide equally valid results. Further time shortening can be achieved by using overlapping sweeps.

Kaltbeitzel, Bernd

• Charakterisierung von an mehrere Bauteile gekoppelten Körperschallquellen
  S. Öhler, B. Kaltbeitzel und M. Schaub
[Abstract]

Derzeit erfolgt die Beurteilung von Geräuschen durch Sanitärinstallationen im Wesentlichen in speziellen Musterbauprüfständen, wobei die Ergebnisse nur mit Einschränkungen auf vom Prüfstand abweichende, reale Bausituationen übertragen werden können. Die Schallübertragung durch haustechnische Anlagen lässt sich allerdings auch nach DIN EN 12354-5 für beliebige Massivbauten berechnen. Für die Prognoseberechnung wird neben den schalltechnischen Gebäudedaten als wichtigste Eingangsgröße die durch eine Quelle (z. B. Sanitärinstallation) in das angekoppelte Bauteil eingeleitete Körperschallleistung benötigt. Die messtechnische Bestimmung der Körperschallleistung einer Installation erfolgt dabei nach der Norm DIN EN 15657. Im Musterbau wird hierfür das ”Schallleistungs-Ersatzverfahren” eingesetzt. Ist die Installation mit mehreren Bauteilen (z. B. Rohboden und Wand) verbunden, müssen die Anteile der Körperschalleinleitung separiert werden. Im Gegensatz zu Empfangsplattenprüfständen mit entkoppelten Bauteilen, sind in Musterbauprüfständen allerdings Boden und Wände starr miteinander verbunden, so dass eine eindeutige Trennung der Übertragungswege zunächst nicht möglich ist. Im Beitrag wird diskutiert inwieweit die richtungsabhängige Charakterisierung von an mehrere Bauteile gekoppelten Körperschallquellen auch im Musterbau realisiert werden kann. Dabei werden die Ergebnisse aus zahlreichen Messungen im Musterbau den Ergebnissen aus einem Empfangsplattenprüfstand gegenübergestellt. Mit welchen Abweichungen dabei jeweils zwischen direkt und indirekt gemessener Körperschallleistung zu rechnen ist, wird anhand der Charakterisierung einer idealisierten Körperschallquelle vorgestellt.

Kaltenbacher, Manfred

• Numerical investigation and actuator design for Advanced Digital Sound Reconstruction
  D. Mayrhofer und M. Kaltenbacher
[Abstract]

The actuator design for a new method of sound generation - which we call Advanced Digital Sound Reconstruction (ADSR) - is a very challenging task due to the increased complexity of the actuator compared to a standard loudspeaker. The basic principle of ADSR relies on the generation of purely positive or negative sound pulses, which can be achieved by equipping a membrane with shutter gates. Combining multiple of these actuators and superimposing the sound pulses enables the generation of an audio signal. The actuator itself is designed as a Micro-Electro-Mechanical-Systems (MEMS) device since ADSR requires a highly dynamic actuator. Due to the small scale, viscous effects have to be taken into account. Furthermore, the shutter gates used for the separation of sound pulses introduce additional sound emissions which have to be mitigated. Based on these challenges, numerical investigations using the linearized flow equations in order to solve for the acoustic pressure have been performed. We present studies on the influence of different parameters on the acoustic transmission properties of the actuator in order to optimize the system. The results of the parameter study are finally translated to design guidelines in order to aid in the early design stages.

• Modeling Compressible Viscous Fluid-Solid Interaction Using a Nitsche-Based Finite Element Method
  H. Hassanpour Guilvaiee, F. Toth und M. Kaltenbacher
[Abstract]

Modeling the interaction between a flexible structure and a viscous compressible fluid has a wide range of applicability, for instance, in micro-electro-mechanical systems. Despite the importance of fluid compressibility in sound propagation, its impact has been seldom studied in modeling fluid-solid interactions. In this work, we propose and analyze a Nitsche-based finite element method for modeling the interaction between a compressible viscous fluid and an elastic solid. The Nitsche method enforces the coupling conditions in a weak sense, thus supporting the non-conforming mesh discretization at the interface. In our model, linearized balances of mass, momentum, and energy are used to capture the viscous and thermal behavior of the fluid, and the balance of momentum is used to model the elastic solid. We applied our formulation in multiple test case scenarios with combinations of various solid and fluid materials. In doing so, the results of our model agree with those estimated by other analytical and numerical models.

• Comparison of Discontinuous Galerkin Formulations for the Acoustic Conservation Laws
  J. Heinz und M. Kaltenbacher
[Abstract]

Virtual reality (VR) aims to provide images and the accompanying soundscapes close to reality. In current VR scenarios using prerecorded audio is mostly preferred over rendering audio, partly because state-of-the-art models face problems to render high- quality audio in real-time on affordable hardware. The VRACE ETN aims to develop and improve such models. For testing of developed methods, it is crucial to compare their output with the physically expected solution. The propagation of waves is triggered by vibrating surfaces that might not oscillate harmonically. Thus, simulations have to be performed in the time domain.

We present a solver of the acoustic conservation laws. It uses NGSolve as an underlying library and takes velocities of vibrating surfaces as boundary conditions in each time step. For the spatial discretization, discontinuous Galerkin (DG) methods are used due to their properties regarding efficiency and stability. For temporal discretization, we apply explicit time integration schemes. To get a fast and memory-efficient method we do not assemble a global system matrix but use assembly-free operator applications instead. In doing so, a comparison of different DG formulations regarding accuracy and stability is provided.

• Analysis of aeroacoustic sources in a hybrid simulation of human phonation using perturbed convective wave equation
  A. Wurzinger, S. Schoder, P. Maurerlehner, S. Falk, S. Kniesburges, M. Döllinger und M. Kaltenbacher
[Abstract]

The sources of human voice production are investigated based on a validated voice model. This analysis is performed using a hybrid aeroacoustic workflow: 3D incompressible, turbulent flow simulation using STARCCM+, source term computation and interpolation, and 3D acoustic wave propagation simulation based on the perturbed convective wave equation using openCFS. During the detailed effect analysis, the far-field sound spectra are compared quantitatively, and the flow-induced sound sources are visualized within the larynx. The source visualization shows that if the vocal folds (VFs) are not fully closing (as it is the case for several types of voice disorders), the VFs motion provides reduced source energy to the flow-induced sound and the source energy during one cycle is not cut-off entirely. Therefore, turbulent and vortical structures are permanently present increasing the broadband component of the voice signal. Furthermore, comparison of the source field in time- and frequency-domain shows that although the convective part of the source dominates a source visualization locally near the vocal folds, it is negligible in its contribution to the radiated sound. Neglecting the convective part of the source term reduces the validation error by only 0.6 % in the far field in comparison to the full formulation.

• Ligthill’s aeroacoustic analogy applied to an automotive turbocharger compressor
  C. Freidhager, S. Schoder, A. Renz, M. Heinisch und M. Kaltenbacher
[Abstract]

For computing CFD simulations to investigate aeroacoustics of turbocharger compressors, it is of fundamental importance to resolve turbulent structures at the location of their generation. This results in high-resolution grids, existing of more than 20 million cells. Consequently, computing the turbocharger compressor by using a transient, compressible CFD simulation is computationally very demanding. By applying Lighthill’s analogy, it is possible to resolve turbulent structures where they are generated and compute the pressure propagation using an additional, not that demanding, propagation grid. This allows using coarser CFD grids in the inlet and outlet section. For transferring Lighthill’s source terms from the CFD to the propagation grid, advanced interpolation algorithms are used. Furthermore, this methodology allows investigating the influence of the additions connected to the compressor, by interpolating Lighthill’s source terms onto different propagation grids. Also, since the pressure propagation is computed in the frequency domain, it is possible to investigate specific frequency ranges, which gives an additional advantage regarding computation time. The simulation results are validated by measurements of a cold gas test rig.

• Aeroacoustic sources in turbulent flow through a pipe with a sharp orifice predicted by Large-Eddy Simulation.
  J. Tieber, H. Steiner, P. Maurerlehner, S. Schoder, M. Kaltenbacher und G. Brenn
[Abstract]

The method of Large-Eddy Simulation (LES) has increasingly gained popularity, as it encompasses the direct resolution of a major part of the vortical motion in a turbulent flow field. The uncertaintyof turbulence modeling is thus limited to the unresolved sub-grid scales (SGS). This makesLES a highly attractive method for predicting flow-induced sound sources for use in Hybrid Computational Aeroacoustics (CAA). The possible sound emission generated by turbulent vortical motion is of growing importance in the design of flow-guiding components. This is especially the case in electric vehicles, where the masking noise of the combustion engine is absent and limited space in the engine compartment of the vehicle may lead to unfavorable flow-conditions. The present study performs incompressible LES to predict the turbulent flow field downstream of an orifice inside a circular pipe. The computational results are compared against experimental data from dedicated measurements. The predicted instantaneous flow field is used to evaluateaeroacoustic source terms for different acoustic equations, such as Lighthill’s acoustic analogy or the Perturbed Convective Wave Equation (PCWE).The contribution of the unresolved scales, which is supplied by the employed SGS-model to the acoustic sources, is specially investigated.

• Numerical Prediction of Sound Emission of Confined Flows based on a Hybrid Approach
  P. Maurerlehner, S. Schoder, J. Tieber, H. Steiner, G. Brenn und M. Kaltenbacher
[Abstract]

The absence of combustion noise in electric vehicles results in a dominance of other sources of sound, such as flow-induced sound in flow guiding components. The use of computational aeroacoustics (CAA) during the design phase is a promising way to fulfill the packaging requirements as well as the ambitious demand for passenger comfort. By coupling the computational fluid domain with the surrounding structural domain via coupling conditions on the interface, not only the sound generation and propagation within the fluid can be computed, but also the vibroacoustic sound emission of the flow-guiding structure can be simulated.

We propose such a numerical model based on a hybrid approach for the prediction of the sound emission of the confined flow. Thereby, different aeroacoustic formulations (Lighthill’s acoustic analogy, vortex sound theory, PCWE) are considered and the results are compared against measurements. First, the aeroacoustic source terms are computed by an incompressible Large-Eddy Simulation of the flow (Ma<0,3) based on the finite-volume method. The propagation of the aeroacoustic sources is then simulated by the in-house finite-element solver openCFS, which allows a coupling of the acoustic and the mechanic fields of the confining structure.

• Sound source identification at tire-pavement interactions - a preliminary study
  J. Nowak und M. Kaltenbacher
[Abstract]

Tire noise has become a highly relevant topic in research and practice since tire-pavement interactions are main sound sources in the middle speed range of passenger cars besides noise emitted by the engine and and aerodynamic sound sources. Tire noise is even more relevant when thinking of electric vehicles.

With the goal of identifying all relevant sound sources at a rolling tire using a trailer equipped with multiple microphones, a preliminary study was performed. In this study a stationary model of a trailer for passenger cars was constructed. This stationary trailer is equipped with micro perforated plates (MPPs) for sound absorption and multiple distributed microphones for performing different sound source localization algorithms, such as beamforming, acoustic near field holography and a new method solving the inverse problem based on sound pressure measurements and finite element computations. With the latter method the boundary conditions of the given measurement setup can be taken into account. This requires characterization of the measurement environment’s material parameters. In this contribution the characterization process of the stationary trailer and the validation of the FE model is presented and sound source localization results are shown.

• Micro-perforated panels in interaction with boundary layers in zero pressure gradient flow
  S. Floss, F. Czwielong, M. Lang, S. Becker und M. Kaltenbacher
[Abstract]

The application of a micro-perforated absorber (MPA) adjacent to an axial fan in duct flows can significantly influence both the effective sound emissions, as well as the fan’s efficiency. These phenomena can be theoretically attributed in part to bias flow, altered blind flow in tip gap clearance, turbulent boundary layer stimulation, and self-excitation of the MPA. In this contribution, we investigate the influence of a zero pressure gradient boundary layer over a MPA flushed mounted in an overflowed plate test rig at low Mach numbers. The alteration of the boundary layer profile due to the presence of the MPA is investigated, as well as, the wall pressure correlation to the self-noise of the MPA. It is found that self-noise and excitation vary strongly with the perforation ratio and slit orientation relative to the mean flow velocity. Furthermore, the flow over the MPA might reduce the sound-absorbing effectiveness in the high-frequency range.

Kasemann, Markus

• AEC capability verification of varying loudspeaker-microphone configurations
  S. Grimm, M. Kasemann und J. Freudenberger
[Abstract]

Acoustic Echo Cancellation (AEC) plays a crucial role in speech communication devices to ensure full-duplex telephony performance. While AEC algorithms have been studied extensively in the literature, device-specific details like microphone or loudspeaker configurations are often neglected, despite their contribution to the AEC performance of the whole system. In this work, we propose a method to compare different loudspeaker-microphone configurations concerning their contribution to the overall AEC performance. We consider a generic AEC system consisting of an adaptive filter and an omniscient Wiener post-filter to allow a fair comparison between different setups. Besides the echo return loss (ERL) and the echo return loss enhancement (ERLE), we use the nearend-to-residual-echo ratio (NRER) as a quality indicator for full-duplex AEC performance, since it directly relates to the influence of the post-filter on the near-end speech signal. Experimental results regarding the AEC potential of different loudspeaker-microphone setups and beamformer configurations are discussed.

Kasess, Christian H.

• PanDeNoise: Traffic Noise During the First Lock-Down
  H. Waubke, C.H. Kasess und R. Ruthofer
[Abstract]

The aim of the PanDeNoise project is to quantify effects of the COVID-19 shutdown on the noise level. Unfortunately, there were hardly any noise measurements during the lockdown, so the analysis is based on permanent measuring points to record the noise or traffic data. The the measuring points at Vienna Airport and Innsbruck Airport are evaluated. Additionally, traffic counts at five measuring points in Graz are investigated. The road noise is reduced during the first shutdown by about 3-4 dB that traffic is reduced by more than 50%. At the airports the reduction is much higher but the results depend strongly on the measurement point.

Kátai, András

• The Sounds of Partial Discharge
  S. Gourishetti, S. Werner, A. Kátai und J. Liebetrau
[Abstract]

Partial discharge (PD) is a critical phenomenon that often occurs in medium and high voltage electrical equipment due to insulation faults and generates various types of acoustic emissions. The characteristics of the PD signal depend on the type of equipment, physical condition, operating voltage, and insulating substances used (e.g., gases, oils, nonmetallic solids). Corona, arcing, and surface discharges are the most common PD faults. Usually, these faults are quantified by electrical and acoustic detection methods. Acoustic methods gained popularity over electrical methods due to their insensitivity to electrical noise and localization capabilities. PD signals have different levels of acoustic emission, represented by time-frequency characteristics. Currently, the analysis of PD data, detection and classification of faults is done manually or semi-automatically by experts. This paper provides the current state of the literature on acoustic condition monitoring of partial electrical discharges in various high voltage equipment (e.g., transformers, cables, switchgears). The typical approaches used in the acoustic measurement and feature representation of signals for PD defect recognition are presented in detail. Expanding the possibilities for automated detection of PDs using signal processing and neural networks is also discussed for future research.

Kaulen, Bastian

• Deep Reinforcement Learning for Cognitive SONAR Systems
  N. Neumann, B. Kaulen, S. Christensen und G. Schmidt
[Abstract]

In recent years it has been shown that reinforcement learning can also be used for very complex tasks with the help of neural networks. Thereby often strategies are found that exceed results archived by humans. This enables the usage in autonomous tasks in a large number of different areas and applications. One possible application is to control a cognitive SONAR system. The goal is to scan a port area optimally to detect and find incoming objects as fast as possible. Therefore, a simple environment simulation was designed that represents the port area under consideration of random occurring reflections that result in different observations for each scan as well as the use of different novel sonar scanning modes. This work presents an implementation and evaluation of an environment for the training of algorithms to enable the autonomous observation of a port area.

Kausel, Wilfried

• Experimental Investigation of High-Resolution Measurements of Directivity Patterns
  A. Corcuera Marruffo, A. Mayer, A. Hofmann, V. Chatziioannou und W. Kausel
[Abstract]

The directivities of sound sources typically play a significant role in the perception of an acoustic scene and may therefore become an essential aspect to consider in order to achieve realistic sound environments for Virtual Reality applications. Characterising directivity patters of sound sources requires the measurement of the emitted sound pressure at multiple positions around it. This can either be done simultaneously by using large surrounding microphone arrays, or sequentially, for example with the help of a turntable and a device that guarantees repeatable and accurately reproducible sound excitation. The former approach has often been used to measure musical instruments and gives accurate information of directivity for low frequencies, while directivity data at higher frequencies is often limited by spatial aliasing as a consequence of the sampling strategy. To overcome this limitation, this study follows the latter approach to experimentally gather high angular resolution (0.5^∘) directivity patterns of a trumpet, measured under anechoic conditions using artificial excitation.The obtained high angular resolution directivity patterns are discussed with a focus on their possible impact on sound perception.

Kawrza, Michael

• Experimentelle und numerische vibroakustische Untersuchung der Trittschallübertragung durch eine Brettsperrholzdecke in einem Schulgebäude
  T. Furtmüller, M. Billmaier, M. Kawrza und C. Adam
[Abstract]

In diesem Beitrag wird die Trittschallübertragung über eine Geschoßdecke eines Schulgebäudes untersucht. Im Obergeschoß befindet sich ein Turnsaal, im Untergeschoß Klassenzimmer. Die konstruktive Ausbildung der Decke ist über eine Brettsperrholzdecke mit schwimmendem Estrich realisiert. Ziel ist es, die als störend empfundene Trittschallabstrahlung über die Geschoßdecke experimentell zu bestimmen und durch ein geeignetes numerisches Modell abzubilden, sodass darauf basierend Sanierungskonzepte untersucht werden können. Das Schwingungsverhalten der Geschoßdecke im Frequenzbereich bis 50 Hz wird durch eine experimentelle Modalanalyse untersucht, auf dessen Basis ein Finite Elemente (FE-) Modell der Decke erstellt wird. Das raumakustische Verhalten eines Klassenzimmers bis 200 Hz wird durch Schalldruckmessungen experimentell untersucht und ebenso ein (akustisches) FE-Modell erstellt. In weiterer Folge wird der experimentell durchgeführte Trittschallversuch mittels Normhammerwerk numerisch abgebildet, wobei verschiedene Berechnungsvarianten untersucht werden: Erstens wird die abgestrahlte Schallleistung aus dem Geschwindigkeitsfeld der Brettsperrholzdecke bestimmt, also ohne Berücksichtigung der Raumakustik im Empfangsraum. Zweitens wird ein voll gekoppeltes vibroakustisches Modell untersucht, das vom Berechnungsaufwand wesentlich größer ist, jedoch insbesondere bei sehr niedrigen Frequenzen auf deutlich andere Ergebnisse führt. Drittens werden die beiden Teilsysteme sequentiell berechnet, was sich hinsichtlich Berechnungsaufwand und Genauigkeit als guter Kompromiss erweist. Basierend auf dem an die Messdaten angepassten FE-Modell werden Sanierungskonzepte, beispielsweise eine zusätzliche Aufbetonschicht, untersucht.

Kentgens, Maximilian

• Comparison of Methods for Plausible Sound Field Translation
  M. Kentgens und P. Jax
[Abstract]

Higher-order Ambisonics recordings obtained from a single spherical microphone array inherently allow for immersive reproduction with all three rotational degrees of freedom (3DoF). On the other hand, physically correct implementation of user movement in the additional translational degrees of freedom is possible within a narrow range only. Therefore, a key technology to advance to 3DoF+ or 6DoF are sound field translation methods, which omit physically correct reconstruction in favor of psychoacoustic plausibility. In this work, we review recent advances in the field and juxtapose adaptive and non-adaptive methods. Relevant properties of different methods are compared using a novel visualization scheme. We complete this work with a discussion of limitations and opportunities of the approaches.

Kerle, Lisa

• SPL Monitoring Tool for Events on Campus: Improvement of the Methods to minimise Noise Exposure
  L. Kerle, M. Steinbäck und E. Kurz
[Abstract]

In recent years, the Inffeldgasse campus has become one of the most popular venues for open-air events for TU Graz students. The use of electro-acoustic sound systems at these very events often results in complaints from local residents. For this reason, a noise monitoring station was installed in cooperation with the Graz Environmental Office, which enables the event organisers to monitor the sound pressure levels and, if necessary, to control them in a targeted manner. In order to ensure the least possible noise exposure in accordance with the statutory guidelines, both A- and C-weighted sound pressure levels, as well as their difference should be kept below specified limit values.

This contribution investigates the sound propagation on campus and the sound immission in the neighbourhood. Furthermore, it is examined whether maintaining the specified limit values leads to compliance with the statutory guidelines.

Initially, a simulation of the sound propagation on campus is carried out. In a next step, the simulation results are verified by measurements under conditions close to the application. The comparison of measurement and simulation serves as a basis to investigate the suitability of the specified limit values and to develop alternative methods.

Kernöcker, Robert

• Unsicherheiten bei der Messung der Nachhallzeit - In situ-Ringversuch für bauakustische Messungen 2018
  C. Lechner und R. Kernöcker
[Abstract]

Die ISO 354 regelt die Messung der Schallabsorption in Hallräumen. Nun soll ein Ringversuch dazu beitragen, die Unsicherheiten zur Bestimmung der Nachhallzeiten und damit der Absorptionsgrade zu bestimmen. Ebenso von Interesse sind aber auch Unsicherheiten, welche sich bei der Bestimmung der Nachhallzeiten in situ ergeben. Die regelmäßig geschnittenen Räume, die begrenzte Diffusität und unterschiedliche Anregungsmethoden lassen größere Unsicherheitsbereiche erwarten. Im Ringversuch Bauakustische Messungen 2018 wurden die Unsicherheiten bezogen auf die Einzahlangaben für den Luft- und Trittschallschutz und deren Spektrum-Anpassungswerte erhoben. Daran haben sich 20 Teilnehmer unter Organisation des Österreichischen Arbeitsrings für Lärmbekämpfung in einer Musikhauptschule in Oberösterreich angeschlossen. Aus den Detailangaben der Nachhallzeiten wurden von 19 Teilnehmern für diesen Beitrag auch die Unsicherheiten für die Nachhallzeiten ausgearbeitet und bewertet. Dies erfolgte für zwei unterschiedlich große und unterschiedlich bedämpfte Messräume. Die Ergebnisse werden gezeigt und mit Erwartungswerten der Unsicherheiten verglichen.

Kersten, Simon

• Comparison of loudness perception mismatch with visual presentation of two anechoic rooms
  M. Lamba, S. Kersten, S.D. Ewert, M. Vorländer und B. Kollmeier
[Abstract]

A loudness mismatch between loudspeaker and headphone presentation may occur even if the same acoustical stimulus at the eardrums is presented. A preceding investigation reported an unexplainable discrepancy in mismatch across anechoic room conditions in Oldenburg and Aachen. This study tested differences in room acoustics and in other non-acoustic influences as the potential causes for the observed discrepancy.

A headphone-only condition was employed where the visual presentation was varied using a head mounted display. To systematically separate potential acoustic difference between the rooms from the influence of the visually perceived room information, the headphone-equalized stimuli recorded with a head and torso simulator in the two anechoic rooms or diotic signals were presented acoustically while the visual presentation included both rooms or darkness. The level difference found in the comparisons including a diotic playback tests the dependence of the mismatch on the visually perceived rooms. Conversely, differences found in acoustical room comparisons for the same visual input allow to pinpoint the influence of the acoustic room perception. The consequences of the findings for presentation techniques in virtual acoustics (e.g., a ”virtual loudspeaker”) using headphone presentations will be discussed.

• FEM-Simulation of Bone Conduction in the Human Head: Influence of Geometrical and Material Parameters
  S. Kersten und M. Vorländer
[Abstract]

Bone conduction describes the transmission of vibrations via osseous, cartilage and soft tissue pathways that contribute to the hearing sensation. The use of the finite-element method to model bone conduction inevitably requires substantial simplifications of the human head properties due to the assignment and definition of volumetric domains and the corresponding materials.

This study investigates the influence of the simplifications on the simulation of the wave propagation in the head by varying geometrical and material parameters of a base model, which consists of an ellipsoidal head geometry containing fluid and solid domains. The motion is examined in terms of occurring wave patterns and by evaluating point measures at specific positions, such as at the actuator and the inner ear. The variability of the model predictions is related to the inter-subject variability observed in measurements with real human heads. Finally, parameter ranges are proposed, which allow to simulate the transmission of vibrations in the human head within a suitable accuracy.

Kessler, Dominik

• Variable Raumakustik – Multifunktionalität von Probesälen
  C. Bangert, M. Lachmann, D. Kessler und M. Peter
[Abstract]

Orchester benötigen zum Proben grosse Säle mit einer entsprechenden Raumakustik. Gleichzeitig steht nicht jedem Orchester ein eigener Probesaal zur Verfügung. Vielfach werden Probensäle durch mehrere Ensembles und Orchester mit unterschiedlichen Besetzungsgrössen und Musikstilen bespielt, woraus sich die Notwendigkeit einer variablen Raumakustik ergibt. Eine weitergehende Nutzung der Säle z.B. für Vorträge, Präsentationen und verschiedenste Musikaufführungen mit Publikum erhöht die Anforderungen an die Variabilität. Wege der raumakustischen Gestaltung, um den diversen, zum Teil divergenten Anforderungen möglichst gerecht zu werden, sollen in diesem Beitrag anhand von zwei Beispielen aufgezeigt werden: der Kammermusiksaal im Neubau der ”Hochschule Luzern - Musik” und der ”Paul Sacher Saal” in einem umgenutzen Kirchenraum des Musik- und Kulturzentrums Don Bosco Basel. Eine besondere Herausforderung bei der Planung des Kammermusiksaals war, auch geeignete Bedingungen für Proben eines Symphonieorchesters mit grosser Besetzung in dem mit einem Volumen von ca. 3000 Kubikmeter eher zu kleinen Saal zu schaffen. Im ”Paul Sacher Saal”’setzen vorhandene Geometrie und Baustruktur sowie der Denkmalschutz den Rahmen, in den sich die variable Raumakustik einpassen musste. Nicht als Hauptnutzung geplant, aber ”coronabedingt” forciert wird der Saal nun vermehrt für Aufnahmen klassischer Ensemble und Orchester genutzt.

Kettler, Frank

• Acoustic Measurements for Speech Processing Systems with a Rotatable HATS
  S. Bleiholder und F. Kettler
[Abstract]

Head and Torso Simulators (HATS) have been used for in-vehicle acoustic measurements of hands-free telephones (HFT), Speech Recognition (ASR) and In-Car Communication (ICC) for years. These tests are typically carried out under static conditions, without moving or rotating the HATS. Acoustic measurements were conducted with an experimental rotatable HATS model on the drivers’ seat. The transfer characteristics from the artificial mouth to different microphone positions and to a second HATS (listener) at different positions in the car cabin were measured. Turning angles ranging from -90^∘ to +90^∘ deviating from the default position were investigated. The measurements were conducted in a test room without periphery like dashboard, door and windows and in a vehicle cabin for comparison. Discriminating transfer characteristics of the rotation on high-frequency components observed in test rooms decrease with vehicle cabin reflections, vice versa inserting strong comb filter effects. These data are useful to verify the benefit to compensate for any loss by appropriate filtering in the microphone signal processing. Besides applications like HFT, ASR and ICC, such variable head positions are also relevant for robustness tests of Active Noise Canceling (ANC) or transmission characteristics between different acoustic zones in vehicles.

• Overall End-to-End Conversational Quality Prediction
  F. Kettler, S. Bleiholder, S. Poschen und N. Rohrer
[Abstract]

At DAGA 2020 we presented the results of an auditory conversational test conducted with experts and naïve subjects using commercial wireless phones. These phones have been specifically manipulated to cover a wide range of possible impairments. Thus, the auditory results reflect overall end-to-end conversational quality for single disturbances on one side, on both sides, the combination of multiple disturbances and the mutual interaction between the terminals. Instrumental conversational speech quality tests were carried out on the same phones covering a wide range of test conditions to characterize the performance. These tests focused on perception-based parameters (instrumental MOS scores). The auditory results were then used to motivate an approach to predict end-to-end conversational quality from these instrumental results. The complexity of this task arises from the mutual influence of disturbances from the phones used on both ends and the perceptual weighting of disturbances by subjects in the conversational context. This motivates a two-stage approach for the prediction model. This idea is discussed in the contribution together with the correlation of auditory and predicted end-to-end conversational quality results.

Keuchel, Sören

• Isogeometrische Analyse von getrimmten CAD-Geometrien mit der Boundary-Elemente-Methode
  K.M. Beiroth, S. Keuchel und O. Von Estorff
[Abstract]

Die Boundary-Elemente-Methode (BEM) ist ein sehr effizientes Verfahren zur numerischen Simulation akustischer Fragestellungen. Die Genauigkeit hängt dabei unter anderem von der Diskretisierung der Geometrie ab. Isogeometrische Analysen (IGA) verwenden CAD-Modelle direkt als Basis für die numerischen Berechnungen und gewährleisten somit eine exakte Darstellung der Geometrie. Dafür nutzen sie die den CAD-Modellen zugrundeliegenden Nicht-Uniformen Rationalen B-Splines (NURBS) zur Geometriebeschreibung. Die oberflächenbasierte BEM ermöglicht dabei die direkte Verknüpfung zwischen CAD- und Berechnungsmodell. Dadurch reduziert sich neben dem Diskretisierungsfehler auch der mit der Vernetzung verbundene Aufwand erheblich.

CAD-Modelle enthalten zur effizienten Geometriedarstellung häufig getrimmte Flächen. Dabei werden NURBS-Flächen mithilfe von Trimmkurven in aktive und inaktive Bereiche aufgeteilt. Auf diese Weise können komplexe Geometrien mit überschaubarem Aufwand erstellt werden. Für die numerische Simulation getrimmter Geometrien ergeben sich jedoch einige Schwierigkeiten, wie degenerierte Ansatzfunktionen, die nur zum Teil in das Rechengebiet hineinragen, was zu Stabilitätsproblemen führen kann. Außerdem stellt die numerische Integration getrimmter Elemente eine Herausforderung dar. Im vorliegenden Beitrag wird eine Methode zur numerischen Behandlung getrimmter CAD-Geometrien mit der IGA-BEM vorgestellt und anhand akustischer Anwendungsbeispiele verifiziert.

Kidd Jr., Gerald

• Release from energetic and informational masking as revealed by listening effort and speech intelligibility
  J. Rennies, M. Krueger, V. Best, E. Roverud und G. Kidd Jr.
[Abstract]

Normal-hearing listeners can exploit different unmasking cues to recognize target speech in complex speech-on-speech masking conditions. While this capability is typically measured as improvement in speech intelligibility, this study additionally investigated the release from perceived listening effort that could be achieved by three unmasking cues (spatial separation, gender differences, and masker time reversal). Speech intelligibility and categorically scaled listening effort were measured for a fixed target talker masked by two competing talkers with no unmasking cues or one to three unmasking cues. In addition to natural stimuli, measurements were also conducted with so-called ëglimpsed speech’ to estimate the relative amounts of informational and energetic masking as well as the effort associated with source segregation. For normal-hearing listeners, all unmasking cues as well as glimpsing improved intelligibility and reduced listening effort. Providing more than one cue was beneficial in overcoming informational masking. The reduction in listening effort due to glimpsing corresponded to increases in signal-to-noise ratio of more than 15 dB, indicating that a significant amount of listening effort was devoted to segregating the target from the maskers. For hearing-impaired listeners, the benefit was reduced and varied considerably across subjects.

Kiefer, Daniel A.

• Modellierung nicht-spiegelnder Reflexion von Platten mittels quasi-geführter Wellen
  D.A. Kiefer und M. Ponschab
[Abstract]

In einem Lambwellen-basierten Durchflussmessgerät wird üblicherweise Ultraschall von der Rohrwand reflektiert, bevor dieser zum Empfänger gelangt. Der begrenzte Wellenbündel trifft dabei unter dem kritischen Winkel auf die Rohrwand auf. Hieraus resultiert eine sogenannte ”nicht-spiegelnde Reflexion”. Im Gegensatz zur spiegelnden, wird der Schallbündel axial versetzt (Schoch- Verschiebung), verbreitert und es tritt eine Auslöschungszone auf. Es wird gezeigt, dass sich das reflektierte Wellenfeld sehr gut mittels geführter Wellen in der freien Platte beschreiben lässt. Wir berechnen sowohl die Moden der wellenführenden Platte als auch das reflektierte Ultraschallfeld mittels spektraler Kollokation. Im Gegensatz zu einer vollständigen Finite-Elemente-Simulation, hat dieses Modell einen konzeptionellen Vorteil: die untersuchten Phänomene lassen sich als Interferenz zwischen schallhart reflektiertem Strahl und quasi-geführten Wellen verstehen. Zudem reduziert sich der Rechenaufwand erheblich. Allerdings stellt die Rechnung eine Näherung dar, da die Platte nicht wirklich frei ist. Quasi-geführte Wellen in der fluidbelasteten Platte lassen sich gut berechnen. Es wäre also wünschenswert, die Rechnung mit diesen sogenannten ”Quasi-Normal-Moden” durchführen zu können. Das Konzept wird in der Optik, Quantenmechanik und Astrophysik bereits erfolgreich angewandt. Diese Möglichkeit soll dementsprechend hier auch diskutiert werden.

Kim, Hyojin

• Detection and Discrimination of Masked Tones in Masking Release Conditions
  H. Kim, V. Ratkute und B. Epp
[Abstract]

Comodulated masking noise and binaural cues can enhance one’s detection performance. Masking release describes such perceptual phenomena, and it can be quantified with a decreased detection threshold. However, few have investigated sound perception at supra-threshold levels in masking release conditions. Here, we used intensity just-noticeable difference (JND) to quantify intensity discrimination performance at supra-threshold levels in masking release conditions. We employed eight masking release conditions that reflect the preceding masker’s effect on comodulation masking release (CMR) and masking release induced by binaural cues (binaural masking level difference, BMLD). The detection thresholds showed that the preceding masker either enhance or diminish CMR while it did not affect BMLD. From the intensity JND experiment results, we found that the discrimination performance was not affected by masking release conditions. The intensity JND was equal at the same level of the tone regardless of masker types, suggesting the intensity encoding of the tone exists additional to the encoding of enhanced detection performance and depends on the tone level rather than the overall level of tone in noise.

King, Ross

• A Deep Neural Network with Triplet Loss for Detecting Anomaly of Respiratory Sounds
  L. Pham, D. Ngo, A. Schindler und R. King
[Abstract]

In this paper, we propose a deep learning based system for detecting anomaly of respiratory sounds. The system is separated into two main steps: front- end feature extraction and back-end classification, respectively. In the first step, audio recordings of respiratory cycles collected from patients are transformed into Gammatone-based spectrograms where both temporal and frequency features of respiratory sounds are presented. In the second step, a convolutional neural network (CNN) based architecture, referred to as the baseline, is proposed to detect whether the spectrogram input contains abnormal features or not. To further improve the baseline performance, we then propose a triplet-based network architecture in which parallel CNN baseline networks and triplet loss function are made use. To make our work comparable, we evaluate our systems on the 2017 Internal Conference on Biomedical Health Informatics (ICBHI), which is one of the largest public benchmark respiratory sound datasets. The proposed CNN baseline and triplet- network architecture outperform the ICBHI baseline, improving by 5% and 7%, respectively.

Kirisits, Christian

• Die Umsetzung der Richtlinie 2015/996/EU in Österreich für die Straßenverkehrsemissionen
  C. Lechner und C. Kirisits
[Abstract]

Mit der Richtlinie 2015/996/EU wurden gemeinsame Lärmbewertungsmethoden für die strategische Lärmkartierung festgelegt. Eine unmittelbare Verwendung im nationalen Umfeld ist dabei allerdings nicht möglich, da spezifische Parameter an die lokalen Gegebenheiten angepasst werden müssen. Im Bereich des Straßenverkehrs betrifft dies die üblichen Deckschichten und die damit verbundenen Emissionswerte. Während das österreichische Berechnungsverfahren für die vorangegangenen Lärmkartierungen keine Unterscheidung zwischen Roll- und Antriebsgeräuschen wie auch differenzierter spektraler Eigenschaften kannte, verpflichtet die Richtlinie zur Trennung dieser Geräuschbestandteile und zur Berücksichtigung der unterschiedlichen Frequenzanteile in den betrachteten Oktavbändern. Der Beitrag zeigt, wie die Übersetzung der bestehenden österreichischen Straßenemissionswerte in die harmonisierte europäische Rechenmethodik erfolgte. Dabei wird bereits auf die im finalen Stadium befindliche Anpassung der Richtlinie und die darin korrigierten Basisdaten eingegangen.

• Österreichische Umsetzung der Änderungen zum Anhang II der europäischen Umgebungslärmrichtlinie für Schienenverkehrslärmemissionen
  C. Kirisits, T. Maly und C. Lechner
[Abstract]

In der delegierten Richtlinie der europäischen Kommission zur Änderung des Anhangs II der Umgebungslärmrichtlinie 2002/49/EG werden im Bereich Schienenverkehrslärmemissionen insbesondere die Terzbandwerte der Kontaktfilter und der Schienenrauheit für ein durchschnittliches Netz verändert. Infolgedessen ist die nationale Umsetzung dieses Berechnungsverfahrens anzupassen. Zur Berechnung der Gesamtrauheiten, für die entsprechende Transformation vom Wellenlängenbereich in den Frequenzbereich und zur Ermittlung der Schallleistungspegel für die Ersatzschallquellen kamen eigene Implementierungen für eine numerische Berechnungsumgebung zur Anwendung. Sie ermöglichen auf Grundlage der ebenfalls durch die Kommission vorgegebenen Schallausbreitungsberechnung die Berechnung der Immissionspegel in einem Referenzpunkt nach EN 3095. Jener Punkt wird als repräsentativ erachtet, um die Immissionen mit Berechnung nach der nationalen Norm ONR 305011 zu vergleichen. Für dieses nationale Regelwerk liegen experimentell ermittelte Schallleistungspegel für die österreichischen Schienenfahrzeuge auf durchschnittlichem Netz vor. Gemeinsam mit den ident gebliebenen Radrauheiten, verringern sich die entsprechenden Gesamtrauheiten und die berechneten Immissionen im Referenzpunkt sinken gegenüber den Werten nach ONR 305011 ab. Demzufolge besteht Bedarf die Auswahl der Kontaktfilter und Transferfunktionen gegenüber der bisherigen nationalen Umsetzung des europäischen Verfahrens neuerlich anzupassen.

• Anwendung eines Dosis-Wirkungs-Modells für Straßenlärm und ischämische Herzerkrankungen in einer österreichischen Population
  P. Wexberg, C. Kirisits, K. Eglau und C. Lechner
[Abstract]

Der Anhang III zur europäischen Umgebungslärmrichtlinie (2002/49/EG) präsentiert ein Verfahren zur Bewertung der gesundheitsschädlichen Wirkung von Umgebungslärm im Hinblick auf ischämische Herzerkrankungen (IHD). Die wesentlichen Eingangsdaten sind die Betroffenenzahlen in den einzelnen Pegelbereichen von Straßenlärm sowie die Gesamtinzidenz von IHD in dem untersuchten Gebiet, die aus Gesundheitsstatistiken für die Region oder das Land abgeleitet werden kann, in der/dem das Gebiet liegt. Die Betroffenenzahlen stammen aus Aktionsplänen der Kartierung 2017. Die Recherche zur Inzidenz umfasste die Diagnosen I20 bis I25 (u.a. Myokardinfarkt, chronische ischämische Herzerkrankung) des ICD-10 aus den Jahren 2015 bis 2019 entsprechend der Statistik der GÖG über Hauptdiagnosen stationärer Krankenhausaufenthalte. Ein eindeutiger Zeitpunkt des erstmaligen Auftretens einer chronisch verlaufenden Erkrankung und somit eine echte Inzidenz ist kaum festzumachen. Die Werte für IHD schwanken von 0,5 bis 0,9 für die einzelnen Bundesländer aber auch zwischen den Jahren von 2015 bis 2019. Beispielsweise ergeben sich Erkrankungsraten von 5 Fällen für Burgenland oder 15 Fällen für den Ballungsraum Innsbruck. In Burgenland sind nur 3% > 55 dB Lden betroffen, in Innsbruck 60%. In die Genese von IHD spielen andere kardiovaskuläre Risikofaktoren zu einem nicht unbeträchtlichen Ausmaß hinein, so dass im Vergleich ein dominanter Einfluss von Lärm nicht eindeutig belegt werden kann.

Klähn, Lukas

• Interpretation von Breitbandgeräusch-Messungen am Fan-Prüfstand CRAFT mithilfe analytischer Modelle
  L. Klähn, A. Moreau, L. Caldas, R. Meyer und U. Tapken
[Abstract]

Ein neuer Fan-Prüfstand wurde entwickelt und kürzlich in Betrieb genommen. Der Co-/Contra Rotating Akustik Fan Teststand - CRAFT. Der Prüfstand verfügt über umfangreiche aerodynamische und akustische Messtechnik sowie ein Inflow Control Device zur Gewährleistung einer ungestörten Zuströmung. Eine erste Studie konzentriert sich auf die Anregungsmechanismen der breitbandigen Schallfeldkomponenten, mit dem Ziel, die Ursachen der verschiedenen Schallquellen von Axial-Fans hoch aufgelöst zu analysieren und besser zu verstehen. Hierfür werden die in den Eintritts- und Austrittskanal abgestrahlten Schallfelder mittels kombinierter axialer und azimutaler Mikrofon-Arrays abgetastet. Die rotorinkohärenten Schallfeldkomponenten werden in die Kanalmoden zerlegt, was eine Berechnung der breitbandigen modalen Schallleistungen ermöglicht. Zusätzlich wird das stationäre Geschwindigkeitsfeld mit Totaldruckrechen und das instationäre Geschwindigkeitsfeld mit traversierbaren Hitzdrahtsonden abgetastet. Die gemessenen Strömungsgrößen werden als Eingangsdaten für das Fan Schall Vorhersagetool PropNoise verwendet, um basierend auf physikalischen Modellen die Leistung der verschiedenen Schallquellen an den Vorder- und Hinterkanten von Rotor und Stator zu berechnen. Im vorliegenden Artikel werden die gemessenen und berechneten Schallleistungen bei mehreren Betriebspunkten gegenübergestellt, um die wesentlichen Fan Schallquellen zu bewerten.

Klärner, Matthias

• Akustische Bestimmung der Werkstoffparameter faserverstärkter Kunststoffe durch Auswertung der Dispersionseigenschaften geführter Wellen
  J. Prager, Y. Lugovtsova, J. Bulling, M. Held, M. Klärner, T. Winkler und L. Kroll
[Abstract]

Akustische Verfahren eignen sich hervorragend zur Bestimmung der Werkstoffeigenschaften. Die Verfügbarkeit derartiger Verfahren ist vor allem für Kunststoffe wichtig, da deren Eigenschaften stark abhängig vom jeweiligen Herstellungsprozess und vom Alterungszustand sind. Exakte und vollständige Werte sind daher in Datenbanken oder von Herstellern nur begrenzt zu finden. Insbesondere die Entwicklung von Methoden zur Charakterisierung faserverstärkter Kunststoffe (FKV) ist nach wie vor Gegenstand der Forschung. Hier müssen anisotropiebedingt mehrere Kennwerte bestimmt werden. Da FKV zumeist als dünnwandige Bauteile zum Einsatz kommen, können die Werkstoffparameter aus den Dispersionseigenschaften der Lamb-Wellen, die sich in diesen Strukturen ausbreiten, abgeleitet werden. Dazu ist eine räumliche Abtastung des sich ausbreitenden Schallfelds erforderlich.

In der vorliegenden Untersuchung wird dieser Ansatz für die relativ neue Werkstoffklasse der faserverstärkten Thermoplaste angewendet. Diese zeichnet ein ausgeprägtes Dämpfungsverhalten und eine Anisotropie der Materialparameter aus. Dazu wurde das Schallfeld im Ultraschallbereich mit einem Laser-Doppler-Vibrometers vermessen. Rechnerisch bestimmte Dispersionskurven wurden dann an die gemessenen Werte angepasst, womit die richtungsabhängigen Materialparameter bestimmt werden konnten. Im Vortrag wird das Messverfahren vorgestellt und auf spezielle Probleme, die sich z.B. aus dem Dämpfungsverhalten des Werkstoffs ergeben, eingegangen. Ausgewählte gemessene Werte werden mit den Ergebnissen von Referenzverfahren verglichen.

Klages, Elin

• Primäre Schallminderung bei Offshore-Pfahlrammungen: Zusammenspiel von Pfahl und Hammer.
  E. Klages, S. Lippert und O. Von Estorff
[Abstract]

Die Zahl der Offshore-Windparks ist im letzten Jahrzehnt weltweit rasant gestiegen. Zur Installation der Windenergieanlagen werden häufig gerammte Pfähle verwendet. Die Rammung kann zu sehr hohen, möglicherweise für Meeressäuger und Fische schädlichen Schallemissionen im umliegenden Wasser führen, so dass oftmals entsprechende Grenzwerte einzuhalten sind.

Die Höhe der Schallemissionen hängt dabei unter anderem vom verwendeten Rammhammer und der Pfahlgeometrie ab. Kenntnisse der zugrundeliegenden Effekte können zur Reduktion der Schallemissionen genutzt werden. Dieser Beitrag diskutiert, welchen Einfluss die Eigenschaften des Hammers und des Pfahls sowie deren Zusammenspiel auf die Schallemission haben, und zeigt Möglichkeiten auf, den Schalleintrag in das Wasser durch ein gezieltes Design zu reduzieren.

Klatte, Maria

• Generation of audiovisual immersive virtual environments to evaluate cognitive performance in classroom type scenarios
  S. Fremerey, C. Reimers, L. Leist, J. Spilski, M. Klatte, J. Fels und A. Raake
[Abstract]

In the project ECoClass-VR, which is part of the AUDICTIVE priority programme, we investigate the suitability of audio-visual Immersive Virtual Environments (IVEs) for a ”real-world” assessment of cognitive performance of adults and children in classroom-type environments under different visuospatial and acoustic conditions. Existing knowledge in this area comes predominantly from auditory experimental paradigms with typically simple acoustic replications. So far, only limited attention has been paid to visual processing, without considering relevant audiovisual aspects. In the project ECoClass-VR it is planned to successively increase the realism of three existing psychological test paradigms that are first translated into audiovisual tasks and subsequently increased in terms of their realism with regard to cognitive tasks and IVEs.

To do so, we use two different types of scene visualization: immersive 360^∘ video, hence captured 360^∘ video scenes and Computer Generated Imagery (CGI) based scenes generated by a software such as e.g. Unity3D. Within this paper, we present some first results and explain how we captured and generated the corresponding IVEs. We describe the challenges as well as the technical solutions to achieve close-to-photorealism for two virtual representations of a classroom-type scene, and to enable the flexibility required for conducting the targeted cognitive performance tests.

• Examining Auditory Selective Attention in a Classroom Setting using Audiovisual Virtual Reality
  C. Reimers, K. Loh, L. Leist, S. Fremerey, A. Raake, M. Klatte und J. Fels
[Abstract]

As part of the AUDICTIVE priority program, the overall objective of the ECoClass-VR project is to investigate the cognitive behavior of children in virtual, close to real-life settings. In the first stage of this project, three validated paradigms focusing on different aspects of auditory cognition are examined and extended towards audiovisual virtual reality. One of these paradigms deals with the investigation of auditory selective attention. Although the intentional switching of auditory selective attention has been thoroughly investigated in previous work, the influence of audiovisual stimulation and virtual reality on cognitive performance is of great interest. The aim of the presented study is to derive and validate a new audiovisual paradigm, which takes place in a virtual classroom setting using computer generated models of humans at the sound source positions as opposed to loudspeakers. The visual presentation is realized through a head mounted display while the acoustic stimuli are reproduced using binaural technology.

Kleemann, Jens

• Der Klang alter (2-Takt-)Motorräder
  U. Wagner, P. Holstein, M. Domke, J. Neugärtner, J. Kleemann und S. Günther
[Abstract]

Zum 50. Jubiläum der DAGA hatten wir (leider nur virtuell) mit Klängen von Zwei- und Viertakt-Motorradklängen gratuliert. Die damit verbundenen Arbeiten wollen wir in einem 2. Teil fortsetzen. Verschiedene teils historische Modelle wurden unter vergleichbaren Situationen vermessen und analysiert. Gerade um die Diskussion zu Motorradfahrverboten gewinnt die rationale Bewertung der akustischen Emission und den Klangbildern von Motorrädern an Bedeutung. Ein weiterer wichtiger Aspekt der Überlegungen zielt darauf, die Klänge historischer Technik geeignet zu archivieren und die ”Einzigartigkeit & Schönheit” des Zusammenhangs zwischen Verbrennungskraftmaschine und Klang zu demonstrieren.

Klein, Christian

• Validierung von Übertragungsmodellen für ortsfeste und rotierende Schallquellen in Strömungskanälen durch drucksensitive Farbe
  M. Behn, M. Hilfer, C. Klein, T. Ahlefeldt, L. Enghardt und U. Tapken
[Abstract]

Die Anwendung von drucksensitiver Farbe (Pressure Sensitive Paint, PSP) ermöglicht generell die Visualisierung von dynamischen Strömungsvorgängen. In dieser Arbeit soll sie zur Sichtbarmachung der von ortsfesten und rotierenden Schallquellen in einem Strömungskanal angeregten Moden eingesetzt werden. Analytische Quell- und Ausbreitungsmodelle kommen häufig bei der Untersuchung der Schallanregung von Turbomaschinen in Strömungskanälen zum Einsatz, als Beispiele seien die physikbasierte Vorhersageverfahren zur Lokalisierung von Schallquellen auf Rotor- und Statorschaufeln oder die aeroakustische Vorauslegung von Fanstufen genannt. Neben der vereinfachenden Annahme eines konstanten axialen Strömungsprofils werden dabei meist eine verlustfreie Schallausbreitung im Kanal und von der Kanalimpedanz unabhängige, ideale Punktschallquellen angenommen. Hier werden die Grenzen des analytischen Übertragungsmodells für ortsfeste und rotierende Quellen im Vergleich mit der Visualisierung durch PSP mittels Messungen an einem speziell entwickelten Versuchsstand untersucht, indem eine mit Lautsprechern besetzte Scheibe mittels einer Antriebswelle in Rotation versetzt werden kann. Der experimentelle Aufbau umfasst ein Mikrofonarray zur Durchführung von Radialmodenanalysen des akustischen Fernfeldes und der Einsatz von PSP ermöglicht die Visualisierung des Nahfeldes auf der Lautsprecherscheibe. Die Validierung der Übertragungsmodelle erfolgt jeweils durch Gegenüberstellung der modellierten und gemessenen Modenamplituden und Druckverteilung im Nahfeld. Im finalen Paper werden eine Auswahl der Ergebnisse vorgestellt und Möglichkeiten zur Verbesserung der analytischen Übertragungsmodelle diskutiert.

Klein, Florian

• Use of Position-Dynamic Binaural Synthesis in an Exemplary Auditory Augmented Reality Installation
  S. Werner, F. Klein, G. Stolz, S. Dietrich und M.F. Melzer
[Abstract]

In the context of augmented reality spatial audio using a position-dynamic binaural synthesis system is an appropriate approach to fuse virtual audio objects with the real listening environment. This contribution describes a possible technical realization of such a system. Several components are described which help to enable a plausible auditory simulation with a moving listener while keeping the computational effort in mind. The proposed system builds upon measured room impulse responses to avoid possible room divergence between the synthesized scene and real acoustic environment. Efficient approaches are presented to synthesize new BRIRs using very few measurements of the listening room and to realize a real-time convolution. These approaches are discussed on an exemplary installation for presenting audio information in the context of a museum exhibition with the aim to improve knowledge transfer.

Kleine-Wächter, Lukas

• A numerical study of 3D Kelvin cell arrangements as a basis for locally resonant acoustic metamaterials
  L. Kleine-Wächter, H. Mao, R. Rumpler, M. Miksch, Q. Aumann und G. Müller
[Abstract]

Locally resonant acoustic metamaterials (LRM) are designed to inhibit wave propagation in targeted frequency bands, evoked by the resonant behavior of sub-structural elements attached to a host structure. Typically, the resonant attachments are periodically clustered on the host structure and scaled smaller than the wavelength of interest. A novel approach in designing LRM comprises 3D cellular structures. Such architectures exhibit diverse resonances that are tunable by modifying the geometry and could thus provide structurally inherent multi-resonators without requiring embedded resonant units. This contribution investigates these prospects of 3D cellular architectures in a parametric study using the finite element method. An isometric Kelvin cell (KC) is employed as a reference design strategy. The reference’s material properties and geometry are altered and the structural dynamic behaviors of the respective designs are examined. It is demonstrated that rigid body rotations of the cell’s square faces modify the coupling between longitudinal and transverse displacement directions and induce various mode shapes that are potentially exploitable to attain efficient low-frequent vibration attenuation. It is discussed whether the KC-resonator strategy provides an opportunity for achieving LRM with tunable broadband features, followed by an outline of future research steps employing this concept.

Kleinfeller, Nikolai

• Messtechnische Ermittlung der Strukturintensität bei spritzgegossenen, faserverstärkten Kunststoffen
  D. Netzband, N. Kleinfeller, M. Fiolka, A. Nevoigt, A. Ujma, C. Adams und T. Melz
[Abstract]

Im Zuge der Produktentwicklung - beispielsweise bei Elektrofahrzeugen - kommt neben dem Leichtbauaspekt der Akustik im Interieur-Bereich eine immer bedeutendere Rolle zu. Zur Gewichtsreduktion werden die Komponenten im Innenraum in der Regel im Spritzgießprozess aus Thermoplasten hergestellt. Bei Bedarf können die Materialien mit Fasern oder Füllstoffen verstärkt werden. Durch die Verstärkung werden die Schwingungseigenschaften der Bauteile verändert und die Eigenfrequenzen werden in höhere Bereiche verschoben. Die Hörcharakteristik des menschlichen Ohres zeigt, dass die Hörschwelle bei zunehmender Frequenz sinkt und Geräusche somit eher wahrgenommen werden können. Um die Disziplinen Leichtbau und Akustik vereinen zu können, sollte das akustische Verhalten bereits in frühen Entwicklungsschritten des Produktes optimiert werden. Hierbei sollten idealerweise der geräuschverursachende Körperschall sowie seine Ausbreitungspfade im Bauteil optimiert werden. Eine Möglichkeit diese Pfade zu analysieren, ist die Ermittlung der Strukturintensität. In der Vergangenheit wurden die Pfade hauptsächlich simulativ und für isotrope Materialien analysiert. Erste Simulationsuntersuchungen für unidirektional verstärkte Laminate zeigten ein hohes Potential zur Körperschallbeeinflussung durch eine gezielt eingebrachte Anisotropie. In einem momentan laufenden Forschungsprojekt wurde eine Messmethode zur Bestimmung der Strukturintensität bei isotropen Materialien weiterentwickelt, sodass nun auch Bauteile mit einem anisotropen Materialverhalten getestet werden können. Im Rahmen des Vortrags wird die erarbeitete Methode vorgestellt und mit Simulationsergebnissen verglichen.

• Analyse der Strukturintensität in dünnwandigen Maschinenstrukturen mittels Bayes'scher Inferenz
  N. Kleinfeller, C.M. Gehb, M. Schaeffner, C. Adams und T. Melz
[Abstract]

Das Vektorfeld der Strukturintensität (STI) beschreibt den Energiefluss des Körperschalls und liefert ein erweitertes Verständnis zum Körperschalltransfer innerhalb einer schwingenden Maschinenstruktur. Für die vibroakustische Gestaltung von Maschinenstrukturen zeigt das Vektorfeld der STI aufgrund des hohen Informationsgehalts ein Potential für die Entwicklung von datenbasierten Auslegungskriterien. In diesem Zusammenhang wird das Vektorfeld der STI mit einem virtuellen Modell ermittelt und als Datengrundlage für die Ableitung von Auslegungskriterien herangezogen. Unsicherheit tritt auf, wenn die STI aufgrund fehlenden Wissens zu den Verteilungen von Modellparametern und der inhärenten Abweichungen des virtuellen Modells nicht oder nur eingeschränkt vorhergesagt werden kann. In diesem Fall sind Methoden zur Identifikation und Quantifizierung von Unsicherheit anzuwenden. Die statistische Modellkalibrierung mittels Bayesëscher Inferenz ist eine Möglichkeit, basierend auf vorhandenem Wissen, z. B. Messdaten, die Unsicherheit der Modellparameter und der vorhergesagten STI zu identifizieren und zu reduzieren. Im Rahmen dieses Beitrags wird die STI mit einem virtuellen Modell analysiert, welches über Bayes’sche Inferenz kalibriert wird. Zu diesem Zweck wird zunächst eine Likelihood-Funktion für den komplexen STI-Vektor entwickelt und für den eindimensionalen Energiefluss einer Balkenstruktur sowie für den zweidimensionalen Energiefluss einer Schalenstruktur verifiziert. Die Ergebnisse dieses Beitrags bilden eine Grundlage für die weitere Analyse der STI in Maschinenstrukturen mittels Bayesëscher Inferenz.

Kleinhenrich, Christian

• Schießlärm & Gehörschädigungsprognoseverfahren - Gehörschützermodelle und ihr Einfluss auf Schusszahlprognosen
  P. Bechtel, M. Humberg, C. Hudasch, T. Langenbucher und C. Kleinhenrich
[Abstract]

Das Gehörschädigungsrisiko von Schießlärm in Mündungsnähe ist stark vom verwendeten Gehörschutz geprägt. Um dieses Risiko prognostizieren zu können, werden Gehörschädigungsprognoseverfahren wie beispielsweise das AHAAH-Modell oder das Pfander-Kriterium benötigt. Aus dem prognostizierten Gehörschädigungsrisiko kann anschließend eine Anzahl möglicher Schüsse abgeleitet werden, bei der die betrachtete Person keine Gehörschädigungen befürchten muss. Somit ist die korrekte Berücksichtigung der Dämmwirkung eines Gehörschützers von großer Bedeutung. Die prognostiziertze Wirkung eines Gehörschützers hängt jedoch stark vom Berechnungsmodell des jeweilgen Prognoseverfahrens ab. Es werden Untersuchungen vorgestellt, die Kreuzvergleiche zwischen zwei gängigen Gehörschädigungsprognoseverfahren - dem AHAAH-Modell und dem Pfander-Verfahren - bezüglich ihrer Modellierung von Gehörschützern ziehen. Hierbei werden sowohl die Reduzierung des Spitzenpegels als auch der spektrale Einfluss untersucht. Zusätzlich fließen In-Situ gemessene Dämmwerte von Kapselgehörschützern in diese Untersuchung mit ein. Anschließend werden gemessene und synthetisch generierte Waffenknalle mit den unterschiedlichen Dämmwerten eines Gehörschützers belegt und ausgewertet. Die hieraus resultierenden möglichen Schusszahlen in Abhängigkeit des Gehörschädigungsprognoseverfahren und des Gehörschützers werden abschließend diskutiert.

Kletschkowski, Thomas

• Theoretical Analysis of Semi-active Noise Control and First Experiments
  T. Kletschkowski
[Abstract]

A significant reduction of disturbing noise can be achieved by passive, semi-active and fully active control approaches. Passive noise treatments such as dynamic vibration absorber are very robust and can be applied to obtain a broadband performance. Active noise control systems are designed to control harmonic or broadband noise. They are very effective, if the control volume is small as known from single-input/single-output systems used in active headphones. However, if distributed control is required, the control profit is not scalable, because the required multiple-input/multiple output systems must be adjusted to specific acoustic modes as known from the active control of propeller-aircraft interior noise. Semi-active control that is based on the principle of dissipation allows to combine several single-input/single-output systems without coupling. Thus semi-active approaches are capable to solve the problem of scalability. The present paper reports on a specific approach that is based on a dynamic absorber attached to a vibrating structure and coupled with a dissipating electrical network. The electrical components of this network can be adjusted to the mechanical impedance to realize dissipation. The theoretical investigations as well as results of first experiments will be presented.

Kliesch, David

• Messung der A-bewerteten Dauerschallpegel von Fahrgeräuschen und verschiedener Standgeräusch-Schallleistungspegel nach der Richtlinie 70/157/EWG von Lieferwagen im Vergleich mit Pkw
  D. Kliesch, M. Wirtz und A. Hübel
[Abstract]

Die im März 2021 rechtskräftig gewordene RLS19 unterteilt Fahrzeuge allgemein in drei Kategorien. Fahrzeuge der Kategorie 1 umfassen neben Pkw auch den Typ Lieferwagen bzw. Vans mit einem zulässigen Gesamtgewicht von 3,5 Tonnen. Im Vergleich hierzu zählten bei der veralteten RLS90 Lkw und Lieferwagen mit einem Gesamtgewicht von mehr als 2,8 Tonnen zu der Kategorie der Lkw mit einem höheren Schallleistungspegel für Fahrbewegungen. Die Wahrnehmung zeigt, dass die Schallemissionen der Vans zwischen denen der Pkw und Lkw liegen. Mit Ausnahme von Verkehrslärmprognosen sollten bei sonstigen schalltechnischen Untersuchungen wie z.B. Gewerbelärm, höhere und sicherere als die von der RLS19 geforderten Schallleistungspegel für Fahrbewegungen von Vans gewählt werden. Ziel des Beitrages ist es zu zeigen, dass bei einer hinreichenden Anzahl von Messungen ein Schallleistungspegel der Fahrbewegungen eines Vans bezogen auf einen Fahrweg pro Meter und Stunde zwischen dem des typischen Pkws und Lkws angenommen werden kann. Der auf Grundlage der Messungen ermittelte Emissionsansatz kann für schalltechnische Untersuchungen wie z.B. Logistikzentren angesetzt werden. Nach statistischer Auswertung ergibt sich ein im Vergleich zu Pkw um etwa 4 dB höherer Schallleistungspegel.

Kling, Alexander

• Speech Quality Testing – Part I: Auditory Assessment of Communication Scenarios
  M. Schäfer, J. Reimes und A. Kling
[Abstract]

Assessing the user experience is paramount for testing and developing modern communication systems which are expected to provide high speech quality in all use cases and in all acoustic environments. A wide range of challenging acoustical conditions is encountered particularly by hands-free devices. Noticeable reverberation and background noise are among the most common degradations for this use case.

This contribution provides an auditory assessment of the influence of different degradations on the speech quality. Acoustical measurements of realistic telecommunication scenarios were carried out to compile a comprehensive and meaningful set of test conditions for a listening test. These conditions comprise smartphones in different positions as well as vehicle and desktop hands-free devices. A speech quality test according to the guidelines in ITU-T P.800 and ITU T P.863 was conducted. The choice of test conditions is explained and the properties of the dataset are described.

An analysis of the results of the listening test shows that the design can assess such a wide variety of test conditions and that differences between these conditions lead to plausible differences between their respective scores. The resulting dataset provides a valuable resource to investigate the capabilities of instrumental assessment methodologies in a companion contribution.

• Speech Quality Testing - Part II: Performance of Instrumental Assessment
  J. Reimes, M. Schäfer und A. Kling
[Abstract]

Instrumental assessment methodologies facilitate efficiently testing and developing modern communication systems to ensure that they provide high speech quality irrespective of use case and acoustic environment. Nowadays, these methodologies need to be able to deal with a wide range of degradations like reverberation and low signal-to-noise ratios. These degradations are particularly common for hands-free devices which are increasingly prevalent in today’s communication.

For the evaluation of speech quality in telecommunication scenarios, ITU-T Recommendation P.800 has been providing guidelines for subjective testing for decades and is well-established in the industry. However, such auditory experiments are extremely time consuming and therefore costly. For many years, quality prediction models have been developed to provide a comfortable remedy for this purpose.

Based on a comprehensive auditory experiment presented in a companion contribution, the capabilities of several standardized and commonly used speech quality prediction methods were investigated. The realistic telecommunication scenarios comprise the usage of smartphones in different positions as well as vehicle and desktop hands-free devices. In particular, the prediction results for adverse acoustic conditions are analysed in detail. Even though some models claim to accurately predict such degradations according to their scope, several inconsistent results were observed.

Kling, Christoph

• Sekundärkalibrierung von Messmikrofonen und Schallpegelmessern im Infraschall-Frequenzbereich
  M. Rust und C. Kling
[Abstract]

Pegelmessungen von Infraschall gewinnen im praktischen Einsatz immer mehr an Bedeutung, zum Beispiel bei der Überwachung von starken Erschütterungen, wie sie von Vulkanausbrüchen ausgelöst werden, oder bei der Messung von tieffrequenten Umgebungsgeräuschen. Dabei wird der Frequenzbereich unter 10 Hz von den vorhandenen Messverfahren und den anzuwendenden Normen bisher nur unzureichend abgebildet. Gleichzeitig existiert keinerlei Rückführung auf nationale Normale. Aus diesem Grund widmet sich das Projekt InfraAUV ”Metrology for low-frequency sound and vibration” des European Metrology Program for Innovation and Research (EMPIR) der Entwicklung der gesamten Rückführungskette vom Primärstandard bis hin zum Schallpegelmesser für die Anwendung im Feld. In dieser Arbeit wird speziell die Weitergabe der Einheit Pascal im Frequenzbereich unter 10 Hz von einem Primärstandard auf Schallpegelmesser und Gebrauchsmikrofone behandelt. Dafür wird ein Komparationsverfahren in einem geschlossenen Luftvolumen vorgestellt und erörtert. Es erlaubt die Sekundärkalibrierung von Mikrofonen und Schallpegelmessern im Frequenzbereich zwischen 0,5 Hz und 50 Hz mit einer Wiederholbarkeit von weniger als 2/100 dB. Es werden Beispiele vorgestellt, die deutlich machen, dass so eine präzise Weitergabe der Einheit Pascal im Infraschallbereich für Messungen insbesondere im gesetzlich geregelten und geschäftlichen Bereich möglich ist.

Klooss, Felix

• Der Einfluss von Audiofeatures auf das Blickverhalten
  J. Mühlhans, F. Klooss und C. Reuter
[Abstract]

In 2020, we conducted an eye-tracking study with 44 subjects to investigate the influences of musical tempo but also some visual manipulations on gaze behavior (Mühlhans, Klooss & Stowasser, 2020). While the visual manipulations only affected some subjective ratings, a medium effect (d = 0.41-0.5) on average fixation durations was observed for tempo differences, using own compositions with a tempo of either 90 or 160 bpm. This effect has been found previously (Coutrout et al.,2012; Schäfer & Fachner, 2015). However, because gaze data differed widely within all other stimuli - which largely consisted of concert recordings of classical or jazz pieces - we extracted a variety of audio features to find possible further correlates with gaze data. Unsurprisingly, some apparent correlations could be found, which, however, need further investigation due to the general variability of the stimuli. Some of the differences could be explained by the movements of the artists in the videos, which is why these were examined with a special analysis tool (Jensenius, 2005). However, even if movements in videos strongly influenced gaze behavior, our data also suggest an influence of acoustic features like SpectralFlux, EventDensity or PercussiveEnergy.

Klüß, Daniel

• Data-driven analysis of structure borne sound for the detection of hip-stem implant loosening
  S. Spors, K. Völzer, R. Bader und D. Klüß
[Abstract]

One major reason for required revision of total hip replacements is loosening of the hip-stem. This is often detected late due to low sensitivity and specificity of current diagnostic methods. As alternative it as has been suggested to analyze the structure borne sound in the hip-stem generated by a forced vibration excitation. For this purpose, an existing hip-stem implant was modified to house a mechanical oscillator which can be excited by an extracorporeal magnetic coil. The excitation system is directly located in the hip-stem implant thus allowing for in vivo monitoring of implant loosening. In previous studies using artificial bones is was shown that loosening states can be classified successfully by sensing the structure borne sound with vibration sensors. In order to investigate the inter-individual variability resulting from anatomy, experiments with four human femur bones from body donations have been conducted. The aim of this contribution is to use the experimental data in order to develop robust classifiers detecting the loosening of hip-stem using deep learning techniques. The development of the classifiers as well as their in-depth evaluation is discussed.

Kniesburges, Stefan

• Analysis of aeroacoustic sources in a hybrid simulation of human phonation using perturbed convective wave equation
  A. Wurzinger, S. Schoder, P. Maurerlehner, S. Falk, S. Kniesburges, M. Döllinger und M. Kaltenbacher
[Abstract]

The sources of human voice production are investigated based on a validated voice model. This analysis is performed using a hybrid aeroacoustic workflow: 3D incompressible, turbulent flow simulation using STARCCM+, source term computation and interpolation, and 3D acoustic wave propagation simulation based on the perturbed convective wave equation using openCFS. During the detailed effect analysis, the far-field sound spectra are compared quantitatively, and the flow-induced sound sources are visualized within the larynx. The source visualization shows that if the vocal folds (VFs) are not fully closing (as it is the case for several types of voice disorders), the VFs motion provides reduced source energy to the flow-induced sound and the source energy during one cycle is not cut-off entirely. Therefore, turbulent and vortical structures are permanently present increasing the broadband component of the voice signal. Furthermore, comparison of the source field in time- and frequency-domain shows that although the convective part of the source dominates a source visualization locally near the vocal folds, it is negligible in its contribution to the radiated sound. Neglecting the convective part of the source term reduces the validation error by only 0.6 % in the far field in comparison to the full formulation.

Knobloch, Karsten

• Analytische und experimentelle Modellierung eines über flexible Wände gekoppelten Helmholtz-Resonators
  F. Kohlenberg, J. Genßler, F. Bake, K. Knobloch und L. Enghardt
[Abstract]

Um die Umweltwirkungen von Luftfahrtantrieben zu verringern ist neben einer Verminderung der Emissionen fossiler Brennstoffe auch eine Reduzierung der akustischen Abstrahlung in Form von Fluglärm notwendig. Eine Erhöhung des Nebenstromverhältnisses ist prinzipiell geeignet, beide Aspekte zu verbessern. Bei gleichem Schub verringert sich die Rotordrehzahl und es ergeben sich tiefere tonalen und breitbandige Anregungsfrequenzen. Durch den limitierten Bauraum ist es nicht möglich deren größere Wellenlängen durch konventionelle Linermodelle wie größere Helmholtz-Resonatoren oder längere λ/4-Resonatoren auszugleichen. Ein neues Linerkonzept besteht aus der Kopplung mehrerer Helmholtz-Resonatoren über flexible Kunststofffolien. Hierbei ergeben sich neue Designmöglichkeiten durch die zusätzlichen Resonanzen sowie die materialinhärente Dämpfung der Folien. Weitere Einflussfaktoren sind beispielsweise die Anzahl, die Anordnung und das Verhältnis der Volumina untereinander. Zur Modellierung der akustischen Dämpfungswirkung sind mehrere Ansätze denkbar. Da einzelne Helmholtz-Resonatoren üblicherweise über ein Feder-Masse-System modelliert werden, liegt es nahe das neuartigen Linerdesign über gekoppelte Punktmassen zu beschreiben. Dies setzt jedoch eine akustische Kompaktheit des Resonators voraus und vernachlässigt die modale Struktur der Folienschwingung. Diese Einschränkungen können durch eine Betrachtung über gekoppelte Impedanzen teilweise überwunden werden. In diesem Beitrag werden verschiedene Modellierungen zu diesem Linerkonzept gezeigt und mit Messergebnissen aus einem Modellaufbau am Strömungsakustikprüfstand DUCT-R des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt verglichen.

• Design von Schalldämpfern – der Weg vom CAD-Modell zum Prototypen
  F. Bake, K. Knobloch, A. Schulz, R. Burgmayer, W. Hage, S. Kruck, L. Grizewski und 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 verschiedenen 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 die Impedanz der Lineroberfläche über verschiedene, meist inverse Verfahren berechnet. Da diese Impedanz eine Linereigenschaft in Verbindung mit der Überströmung ist, lassen sich die DLR-Ergebnisse innerhalb des Benchmarks z.B. mit den Ergebnissen der NASA vergleichen. Dieser Vergleich zeigt für die verschiedenen Testobjekte und Strömungsbedingungen eine gute Übereinstimmung.

• Ein modularisierter Versuchsträger für experimentelle Untersuchungen an Helmholtz-Resonatoren mit flexiblen Wänden
  J. Genßler, F. Kohlenberg, F. Bake, K. Knobloch und L. Enghardt
[Abstract]

Die Verwendung von Akustiklinern in Flugtriebwerken ist seit vielen Jahren Stand der Technik. Diese Liner bestehen meist aus Helmholtz- oder λ/4 - Resonatoren und reduzieren beispielsweise den faninduzierten Schall im Einlauf des Triebwerks. Durch immer größer werdende Triebwerke mit höheren Nebenstromverhältnissen und weniger zur Verfügung stehenden Bauraum bei gleichzeitig tieferen tonalen Anteilen in einem breitbandigeren Bereich muss die Wirkungsweise der Akustikliner angepasst werden. Die Verwendung von flexiblen Wänden in einem Helmholtz-Resonator, bei denen die materialinhärente Dämpfung ausgenutzt wird, hat sich als praktikabel gezeigt. Mit einem neuen Modellaufbau wurden nun die Wirkungsweise der flexiblen Wände, die Abhängigkeiten der Volumina und Anordnung der aktiven und passiven Kavitäten, sowie die Abhängigkeiten der Anordnungen und Formen der flexiblen Wände untersucht. Mit dem modularisierten Aufbau ist es möglich, sowohl im Bereich der Helmholtz-Resonanz als auch im Bereich der λ/4-Resonanz Messungen durchzuführen und die Effekte der flexiblen Wände auf beide Resonanzeffekte zu untersuchen. Weiterhin wird der Einfluss der materialinhärenten Dämpfung der flexiblen Wand aus TPU-Material durch eine Vergleichsmessung mit einer Aluminiumfolie mit annähernd gleicher Resonanzfrequenz herausgestellt. Alle Messungen werden im Strömungsakustikkanal DUCT des DLR durchgeführt und dabei die Dissipation der eingestrahlten akustischen Energie durch stromauf und stromab des Modellaufbaus angebrachte Mikrofone bestimmt.

Kob, Malte

• Development and demonstration of Helmholtzian instruments
  L. Fuks, T. Grothe und M. Kob
[Abstract]

During 2021, the 200th anniversary of Hermann v. Helmholtz, a major activity was initiated by Leonardo Fuks to produce a number of new musical instruments that feature Helmholtz resonance effects. The idea of the collection was to feature the various concepts of resonance and perception that Helmholtz featured in his publications, including ”On the sensations of tone”. A part of this production and testing took place during his visit at the Erich Thienhaus Institute at Detmold University of Music using a 3D printer and manual production techniques. Acoustic analysis methods such as overtone and impedance measurements on the instruments demonstrate the validity and limitations of the idealised resonator models. Within the structured session the instruments will be displayed, their features will be characterised by measurements, and a set of instruments will be available for playing live at an exhibition booth, if possible.

• Investigation of sound pressure near toneholes of a model pipe
  W. Buchholtzer, J. Thilakan, T. Jensch, D. Eddy und M. Kob
[Abstract]

Whereas sound radiation from geometrically simple instruments such as a flue organ pipe or trumpet can often be approximated by basic sound sources such as monopoles, dipoles, plane waves or pistons, more complicated musical instruments exhibit directivity patterns that are rather complex. However, a superposition of basic sources would create equally complex patterns and help to understand the sound generation and radiation process. This poster demonstrates some sound pressure measurements on basic tubes with tone holes that evaluate the validity of plane wave and point source approximations for sound propagation within and outside the tubes that were used for the development of a new model for musical instrument directivity. The measurements indicate frequency-dependent losses inside the tubes, as well as attenuation and interference effects outside of the tubes due to the position and orientation of openings.

• Evaluation of subjective impression of instrument blending in a string ensemble
  J. Thilakan und M. Kob
[Abstract]

The blending between the musical instruments is an important feature relevant in music composition, orchestration, virtual acoustics, etc, for a convincing impression of orchestral sound. Blending can be investigated in macroscopic, i.e. collective impact on listeners, and microscopic analysis in both spectral and temporal domains. As a joint work between ACTOR and VRACE projects, macroscopic analysis of blending is carried out using a live listening test conducted at Detmold concert house with a string ensemble consisting of 9 violins and 18 listeners. Variations in room acoustic conditions, listener’s locations, and source positions have diversified the test to understand the influence of these factors on the perception of blending. Initial analysis indicates that the listeners tend to lose the ability to estimate the number of players with an increase in the number of violins. An increased reverberation time and seating distance favor this effect. In addition, signal analysis of blending of the source signals is performed on the dry recordings from the spot microphones attached to the violins. Potential signal and musical features that can predict the blending impressions are estimated from the signal analysis and validated against a pilot listening test conducted on selected sound samples.

Koch, Max

• Untersuchungen zur Rolle von 'fast jet' und Kollaps-Stoßwelle bei Kavitationserosion
  M. Koch, C. Lechner, W. Lauterborn und R. Mettin
[Abstract]

Obwohl Kavitationsblasen seit über 100 Jahren untersucht werden, sind immer noch Fragen offen bezüglich der genauen Vorgänge bei der Erosion härtester Materialien. Vor Kurzem wurde gezeigt, dass bei einer einzelnen Kavitationsblase, die sehr dicht vor einer planaren, harten Grenzfläche aufschwingt und kollabiert, eine extrem schnelle Jetströmung (”fast jet”) mit Spitzengeschwindigkeiten bis zu 1000 m/s in Richtung Oberfläche auftreten kann (Lechner et al. 2020, Koch et al. 2021). Dieser Flüssigkeitsstrahl mit wenigen Mikrometer Durchmesser erzeugt an der Wand einen hohen Staudruck. Nach numerischen Berechnungen erreicht dieser bei einer Blase mit 1 Millimeter Maximaldurchmesser etwa 250 MPa. Für die meisten Legierungen kann man jedoch eine Zugfestigkeit von etwa 500 bis 600 MPa annehmen, die bei kurzzeitiger Einwirkung, wie sie hier vorliegt, tendenziell noch höher liegt, so dass auch hier noch eine Lücke zum Staudruck des fast jet bliebe. Im Vortrag werden nun weitere Simulationsergebnisse gezeigt, die darauf hindeuten, dass die dem ”fast jet” folgende Kollaps-Stoßwelle der dabei gebildeten Torusblase jedoch bis zu 4 GPa im Symmetriezentrum an der Wand erzeugt. Dies lässt vermuten, dass in der Tat die Stoßwelle eine maßgebliche Rolle bei der Erosion spielt.

• Jet formation of non-spherical bubbles close to solid boundaries
  C. Lechner, M. Koch, W. Lauterborn und R. Mettin
[Abstract]

When modeling bubble collapse near solid boundaries it is essential to include the expansion phase in the model. Depending on the initial distance of a spherical bubble from a solid boundary either a “standard jet” with speed of the order of 100 m/s is formed, or a “fast jet” with a ten fold speed. Since the fast jet is “curvature induced” it is of interest, whether and to which extent the initial shape of the bubble influences jet formation. To this end, bubbles with spheroidal initial shape expanding and collapsing close to a solid boundary are investigated numerically. Jet formation is investigated as a function of the initial eccentricity and distance from the solid. Complicated transition scenarios between standard jet and fast jet regimes are expected.

Koch, Sandro G.

• Infrastructure for Manufacturing and Testing of Megahertz Ultrasound Metamaterials
  S. Köble, S. Schweiger, A. Melnikov, J. Ziebarth und S.G. Koch
[Abstract]

Recent developments in acoustic metamaterials demonstrate promising properties for the manipulation of sound waves. Precise control of sound is of high interest in many applications (e.g. high intensity focused ultrasound and acoustic levitation). However, effective metamaterial structures for ultrasound in the megahertz range have microscopic dimensions and are difficult to manufacture with macroscopic methods generally utilized for acoustic metamaterial fabrication. Another challenge is the characterization of corresponding ultrasound fields at these frequencies in air verifying numerical simulations. These issues hamper the technology transfer of ultrasound metamaterials from fundamental to applied research areas and to industrial applications. To conquer these challenges, an innovative manufacturing approach to fabricate prototype samples consisting of structures with typical dimensions in the micrometer range is necessary. For high frequency sound field measurements, the use of special microphones based on refractive index changes or piezoelectric foils is required. We combine additive manufacturing of metamaterials based on two-photon-lithography with in-house capacitive ultrasound transducers and a test bench for the high frequency domain. This unique setup allows for the first time a consolidated fabrication and characterization of acoustic metamaterials for ultrasound in the megahertz range.

Koch, Sebastian

• Rückwirkungsbehaftete gekoppelte Analyse der Elektrodynamik, vibroakustischen Strukturschwingungen und Rotordynamik des elektrischen Antriebsstranges eines Gleitbootes
  F. Duvigneau, S. Koch, C. Daniel, E. Woschke und D. Juhre
[Abstract]

Im Kontext der aktuellen Mobilitätswende steht das Verhalten von Elektromotoren und ganzen Elektroantriebssträngen zunehmend im Fokus. In diesem Beitrag wird ein ganzheitlicher Simulationsansatz vorgestellt, der in der Lage ist, die Elektrodynamik, Vibroakustik und Rotordynamik gekoppelt zu betrachten. Dabei ist es möglich, alle Wechselwirkungen rückwirkungsbehaftet zu berücksichtigen. Dies ist insbesondere bezüglich möglicher Änderungen des Luftspaltes des Magnetkreises aufgrund der Rotordynamik und vibroakustischen Schwingungen von hoher Bedeutung, die in der Folge wiederum eine signifikante Beeinflussung der Anregung, also der resultierenden elektrodynamischen Kräfte, bewirken können, welche das Schwingungsverhalten des Gesamtsystems maßgeblich bestimmen. Im Rahmen der ganzheitlichen Simulationsmethodik werden sowohl die Finite-Elemente-Methode als auch Mehrkörpersimulationen eingesetzt. Im vorliegenden Beitrag werden die entwickelten Methoden für die Analyse des Antriebsstranges eines elektrischen Gleitbootes eingesetzt. Ziel ist neben der Validierung der Simulationsansätze und der detaillierten Analyse auch die Verbesserung des elektrischen Antriebsstranges hinsichtlich seines Schwingungsverhaltens sowie der auftretenden Schallemissionen. Die Validierung erfolgt mit Hilfe verschiedener Messmethoden sowohl bezüglich der elektrischen Größen und auftretenden Drehmomente als auch der resultierenden Schwingungen sowie der Schallabstrahlung.

Koch, Sebastian

• Curvature-adaptive mesh grading for numerical approximation of head-related transfer functions
  T. Palm, S. Koch, F. Brinkmann und M. Alexa
[Abstract]

Head-related transfer functions (HRTFs) describe the di-rection dependent free field sound propagation from apoint source to the listener’s ears and are an importanttool for audio in virtual and augmented reality. Traditionally, HRTFs are measured acoustically with the listener being positioned in the center of a spherical loudspeaker array. Alternatively, they can be approximated by numerical simulation, for example applying the boundary element method (BEM) to a piece-wise linear representation (a surface mesh) of the listener’s head. Numerical approximation may be more economical, particularly in combination with methods for the synthesis of head geometry. To decrease the computation time of the BEM, it has been suggested to gradually decrease the resolution of the mesh with increasing distance from the ear for which the HRTF is approximated. We improve this approach by also considering the curvature of the geometry. The resulting graded meshes lead to faster simulation with the same or better accuracy in the HRTF compared to previous work. Our software is available at https://cg-tub.github.io/hrtf_mesh_grading.

Köble, Sören

• Infrastructure for Manufacturing and Testing of Megahertz Ultrasound Metamaterials
  S. Köble, S. Schweiger, A. Melnikov, J. Ziebarth und S.G. Koch
[Abstract]

Recent developments in acoustic metamaterials demonstrate promising properties for the manipulation of sound waves. Precise control of sound is of high interest in many applications (e.g. high intensity focused ultrasound and acoustic levitation). However, effective metamaterial structures for ultrasound in the megahertz range have microscopic dimensions and are difficult to manufacture with macroscopic methods generally utilized for acoustic metamaterial fabrication. Another challenge is the characterization of corresponding ultrasound fields at these frequencies in air verifying numerical simulations. These issues hamper the technology transfer of ultrasound metamaterials from fundamental to applied research areas and to industrial applications. To conquer these challenges, an innovative manufacturing approach to fabricate prototype samples consisting of structures with typical dimensions in the micrometer range is necessary. For high frequency sound field measurements, the use of special microphones based on refractive index changes or piezoelectric foils is required. We combine additive manufacturing of metamaterials based on two-photon-lithography with in-house capacitive ultrasound transducers and a test bench for the high frequency domain. This unique setup allows for the first time a consolidated fabrication and characterization of acoustic metamaterials for ultrasound in the megahertz range.

Köhldorfer, Lukas

• PanDeNoise: Measurements before and during the lockdown at Zederhaus
  H. Waubke, P. Balazs, L. Köhldorfer und A. Kranabetter
[Abstract]

The first lock-down caused by the COVID-19 pandemic in April 2020 lead to large reduction in traffic. A permanent mesaurement point at Zederhaus at the Austrian motorway A10 showed that the traffic has been reduced by 50% during the lock-down. The measuement device recorded the noise level in 1/2 hour intervals. From the weekly travel it was found that the reduction is the same during working days and weekends only the amount has changed. From the noise exposure the traffic reduction was estimated assuming that the velocity of the cars was the same and that the mixture between cars and trucks did not change.

Koehler, Mark

• Bauakustische Gestaltung von städtischen Innenhöfen
  D. Goecke, M. Koehler und Y. Aoki
[Abstract]

Im urbanen Gebiet bilden Gebäudeensemble in Kombination mit Straßenschluchten und divers genutzten Innenhofsituationen eine typisch städtische Topologie. Vielerorts stellen dabei die Gebäude eine bewohnte Lärmschutzmaßnahme dar, die den Lärm der Mobilitätsflächen, den Straßenschluchten, vor einem Eintrag in die Innenhöfe abschirmen. Das Eindringen des Verkehrslärms durch Öffnungen und Durchgänge, die Verstärkung durch schallharte und damit schallreflektierende Oberflächen sowie zusätzliche Schallquellen (z. B. Parkbewegungen) führen jedoch in den Innenhöfen selbst zu einer erhöhten und für die Anwohnender belastenden Schallimmission. Gleichzeitig bieten Innenhöfe das vielfältig nutzbare Potenzial, als Naherholungsgebiete die Lebensqualität zu erhöhen. Dabei können Synergieeffekte des Klimaschutzes, der Bauphysik und im Speziellen der Akustik genutzt werden, um die physische und psychische Gesundheit zu verbessern.

Die hier vorgestellte Untersuchung zeigt beispielhaft die Entwicklung eines ganzheitlichen Maßnahmenportfolios zur Reduktion der Schallimmission in Innenhöfen. Die Prognose und Beurteilung der Akustik stellt dabei eine besondere Herausforderung dar, da hier verschiedene lokale Schallquellen zu betrachten sind. Daher wird bei der ganzheitlichen Abbildung und Beurteilung der Akustik in Innenhöfen auf Momentaufnahmen und Einzelschallereignisse (z. B.: Kurvenquietschen einer Straßenbahn, Parkbewegungen) eingegangen. Basierend auf gezielten Schallmessungen und softwaregestützten Lärmkartierungen, werden die Auswirkungen der entworfenen Maßnahmen prognostiziert und beurteilt. Im Beitrag wird gezeigt, welche Maßnahmen maßgeblich der Ruhe den Hof machen.

Köhler, Philipp

• Einsatz von Ultraschall für die Schmelzebehandlung in der Gießereiindustrie – Überblick und numerische Betrachtungen
  E. Riedel, M. Ahmed und P. Köhler
[Abstract]

Seit einigen Jahren wird der Einsatz von Ultraschall auch im Bereich der Gießereitechnologie in Form der Schmelzebehandlung untersucht. Die mit ihr dort einhergehenden Effekte der Kavitation und akustischen Strömung werden genutzt, um insbesondere Leichtmetallschmelzen wie Aluminium zu behandeln und damit die Gefüge- und mechanischen Eigenschaften der zu fertigenden Gussteile gezielt zu verbessern und diese damit belastbarer zu gestalten. Damit könnte die Ultraschallbehandlung aufgrund ihres rein physikalischen Wirkprinzips perspektivisch eine saubere Alternative zu den in der Gießereiindustrie bislang eingesetzten, meist chemischen Behandlungsmethoden darstellen. Eine der wesentlichen Herausforderungen bei der breiten Einführung der Ultraschalltechnologie in die Gießereien stellt die Möglichkeit der numerischen Simulation der Ultraschallbehandlung dar. Insbesondere deshalb, da die Möglichkeit der Prozesssimulation in der Gießereiindustrie in Hinblick auf eine optimale Prozessauslegung heute nahezu unverzichtbar ist. Die Möglichkeit der Vorhersage der Ultraschallbehandlung und ihrer Effekte ist eine wichtige Voraussetzung für das Verständnis, die Implementierung und die Skalierung dieser Technologie in der Gießereiindustrie. Neben der Vorstellung der Einsatzmöglichkeiten von Ultraschall in der Gießereiindustrie liegt das Hauptaugenmerk des Vortrages auf der Vorstellung eines ganzheitlichen numerischen Ansatzes zur Berechnung der Ultraschallbehandlung, der unter Verwendung der CFD-Simulation die Prognose von Schallwellenausbreitung, Kavitation und akustischer Strömung sowie die Möglichkeit der zwei- und (noch wichtiger) dreidimensionalen Ergebnisberechnung ermöglicht.

Kohlenberg, Fleming

• Analytische und experimentelle Modellierung eines über flexible Wände gekoppelten Helmholtz-Resonators
  F. Kohlenberg, J. Genßler, F. Bake, K. Knobloch und L. Enghardt
[Abstract]

Um die Umweltwirkungen von Luftfahrtantrieben zu verringern ist neben einer Verminderung der Emissionen fossiler Brennstoffe auch eine Reduzierung der akustischen Abstrahlung in Form von Fluglärm notwendig. Eine Erhöhung des Nebenstromverhältnisses ist prinzipiell geeignet, beide Aspekte zu verbessern. Bei gleichem Schub verringert sich die Rotordrehzahl und es ergeben sich tiefere tonalen und breitbandige Anregungsfrequenzen. Durch den limitierten Bauraum ist es nicht möglich deren größere Wellenlängen durch konventionelle Linermodelle wie größere Helmholtz-Resonatoren oder längere λ/4-Resonatoren auszugleichen. Ein neues Linerkonzept besteht aus der Kopplung mehrerer Helmholtz-Resonatoren über flexible Kunststofffolien. Hierbei ergeben sich neue Designmöglichkeiten durch die zusätzlichen Resonanzen sowie die materialinhärente Dämpfung der Folien. Weitere Einflussfaktoren sind beispielsweise die Anzahl, die Anordnung und das Verhältnis der Volumina untereinander. Zur Modellierung der akustischen Dämpfungswirkung sind mehrere Ansätze denkbar. Da einzelne Helmholtz-Resonatoren üblicherweise über ein Feder-Masse-System modelliert werden, liegt es nahe das neuartigen Linerdesign über gekoppelte Punktmassen zu beschreiben. Dies setzt jedoch eine akustische Kompaktheit des Resonators voraus und vernachlässigt die modale Struktur der Folienschwingung. Diese Einschränkungen können durch eine Betrachtung über gekoppelte Impedanzen teilweise überwunden werden. In diesem Beitrag werden verschiedene Modellierungen zu diesem Linerkonzept gezeigt und mit Messergebnissen aus einem Modellaufbau am Strömungsakustikprüfstand DUCT-R des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt verglichen.

• Ein modularisierter Versuchsträger für experimentelle Untersuchungen an Helmholtz-Resonatoren mit flexiblen Wänden
  J. Genßler, F. Kohlenberg, F. Bake, K. Knobloch und L. Enghardt
[Abstract]

Die Verwendung von Akustiklinern in Flugtriebwerken ist seit vielen Jahren Stand der Technik. Diese Liner bestehen meist aus Helmholtz- oder λ/4 - Resonatoren und reduzieren beispielsweise den faninduzierten Schall im Einlauf des Triebwerks. Durch immer größer werdende Triebwerke mit höheren Nebenstromverhältnissen und weniger zur Verfügung stehenden Bauraum bei gleichzeitig tieferen tonalen Anteilen in einem breitbandigeren Bereich muss die Wirkungsweise der Akustikliner angepasst werden. Die Verwendung von flexiblen Wänden in einem Helmholtz-Resonator, bei denen die materialinhärente Dämpfung ausgenutzt wird, hat sich als praktikabel gezeigt. Mit einem neuen Modellaufbau wurden nun die Wirkungsweise der flexiblen Wände, die Abhängigkeiten der Volumina und Anordnung der aktiven und passiven Kavitäten, sowie die Abhängigkeiten der Anordnungen und Formen der flexiblen Wände untersucht. Mit dem modularisierten Aufbau ist es möglich, sowohl im Bereich der Helmholtz-Resonanz als auch im Bereich der λ/4-Resonanz Messungen durchzuführen und die Effekte der flexiblen Wände auf beide Resonanzeffekte zu untersuchen. Weiterhin wird der Einfluss der materialinhärenten Dämpfung der flexiblen Wand aus TPU-Material durch eine Vergleichsmessung mit einer Aluminiumfolie mit annähernd gleicher Resonanzfrequenz herausgestellt. Alle Messungen werden im Strömungsakustikkanal DUCT des DLR durchgeführt und dabei die Dissipation der eingestrahlten akustischen Energie durch stromauf und stromab des Modellaufbaus angebrachte Mikrofone bestimmt.

Kohlsche, Thomas

• Meta-Modelle für komplexe Akustiksimulationen im Frequenzbereich
  T. Kohlsche, S. Lippert und O. Von Estorff
[Abstract]

Das Ersetzen von rechenintensiven numerischen Simulationen durch günstigere Meta- oder Surrogate-Modelle ist bei Anwendungen mit vielen Simulationsdurchläufen, wie bei einer Optimierung oder bei einer Unschärfequantifizierung, gängige Praxis. Das Surrogate dient als ein mathematisches Ersatzmodell, welches aus einer verhältnismäßig geringen Datenmenge eine Approximation der komplexen Simulation bildet. Neben weit verbreiteten simplen Ansätzen wie linearer Regression oder Interpolation existieren auch weitaus komplexere Techniken aus dem Bereich des Machine Learnings. Hierbei zeigen vor allem probabilistische Modellierungsansätze großes Potential. Stochastikbasierte Techniken wie Gaussprozesse (Kriging) bieten, neben einer großen Flexibilität und Dateneffizienz, die Möglichkeit, verschiedene Datenquellen und individuelles Wissen des Modellierenden zu berücksichtigen. Numerische Modelle in der Akustik sind in der Regel recht rechenintensiv, was den Einsatz von Surrogates motiviert. Gleichzeitig sind die modellierten Systeme jedoch hoch komplex und das Generieren von Daten zum Trainieren des Surrogates ist kostspielig, was eine besondere Herausforderung darstellt. Der vorliegende Beitrag zeigt den Einsatz von Gaussprozessen als Surrogate für komplexe akustische Simulationen. Insbesondere die Integration verschiedener Datenquellen, wie z.B. vereinfachten Modellen oder Messdaten (multi-fidelity), und der Umgang mit möglichen Unstetigkeiten durch Resonanz- oder Interferenzphänomene für Modelle im Frequenzbereich wird diskutiert und an einem akustischen Innenraumproblem demonstriert.

Kohnen, Michael

• Perceptional Differences between Transaural, Ambisonics and Amplitude Panning
  M. Kohnen und M. Vorländer
[Abstract]

Plausible or even authentic auralizations of virtual acoustic scenes demand a wide scope of qualities in a reproduction method. It should provide sufficient accuracy regarding source localization, low coloration, a good impression of the environment in terms of reverberation and room size and should overall provide a good robustness regarding listener movement. It is therefore difficult to define a ëbest’ method for all situations. As Guastavino et al. (2007) already showed for a 2-D setup: different methods employ different strengths and weaknesses for different perceptual aspects. This study presents a comparison between the above-mentioned methods utilizing a 12 loudspeaker, 3-D setup as basis for a proposed technique to combine reproduction methods for room-acoustical auralizations.

Kokott, Alexander

• Numerische Studie zur Sensor- und Aktuatorplatzierung für die aktive Ausbreitungssteuerung von Biegewellen in einer finiten und semi-infiniten isotropen Platte
  A. Kokott und H.P. Monner
[Abstract]

Die aktive Steuerung der Körperschalltransmission stellt eine alternative Möglichkeit der globalen Lärm- und Schwingungsreduktion dar. Durch die Umlenkung oder Unterbrechung des Energieflusses in einer Struktur können akustisch relevante Abschnitte, beispielsweise im Passagierbereich, an Schwingungen gehindert werden, die von stromaufwärts liegenden Aggregaten (APUs, Hecktriebwerke) ausgesendet werden. Dieser Beitrag befasst sich mit der numerischen Analyse der Platzierung von Sensorik und Aktuatorik für eine solche Barriere für den Körperschall. Dazu werden virtuelle Sensoren auf einer homogenen isotropen Platte platziert, welche sowohl die kinematischen Größen -Schnelle und Winkelgeschwindigkeit- als auch die dynamischen Querschnittsgrößen -Querkräfte und Momente- an einer Stelle bestimmen können. Auf Basis dieser virtuellen Signale wird eine optimale Feed-Forward-Steuerung ausgelegt, um mittels zweier Punktkraftreihen verschiedene Kombinationen der Messgrößen zu reduzieren. Um die Auswirkungen auf stehende und laufende Wellen zu untersuchen, wird die Platte sowohl finit als auch semi-finit betrachtet. In dieser numerischen Studie kann ein Barriereeffekt durch Nutzung mehrerer Querschnittsgrößen im Vergleich zu einer einfachen Schnellensteuerung gezeigt werden. Bei reiner Schnellensteuerung ist hier keine globale Beruhigung möglich. Bei Hinzuziehen der Winkelgeschwindigkeit als Zielgröße zeigt sich bereits eine globale Reduktion bei einem Sensorabstand von 0.5 Wellenlängen. Durch die Steuerung zusätzlicher Querschnittsgrößen kann der notwendige Sensorabstand noch auf ca. eine Wellenlänge vergrößert werden.

Kollmeier, Birger

• Spatio-temporal integration of speech reflections in listeners with sensorineural hearing loss
  J. Rennies, A. Warzybok, B. Kollmeier und T. Brand
[Abstract]

For speech intelligibility in rooms early reflections are typically assumed to be beneficial for speech intelligibility while late reflections are considered to be detrimental. This concept was challenged in a recent study employing binaural room impulse responses (RIRs) with systematically varied interaural phase differences (IPDs) of the direct sound and a variable number of reflections delayed by up to 200 ms. Speech recognition thresholds (SRTs) in stationary noise measured in normal-hearing listeners showed that, when IPD favored late RIR components, listeners appeared to be capable of focusing on these components rather than on the precedent direct sound, which is at odds with common room acoustical measures. This contribution extends these results to listeners with sensorineural hearing loss. Stimuli were individually amplified by a linear prescription rule to minimize the influence of audibility. The data indicated that all listeners had (close-to-)normal SRTs in the reflection-free diotic reference condition (S0N0) and at least a residual binaural benefit in SπN0 condition. However, in conditions including one or more late reflections, most listeners struggled heavily, suggesting that spatio-temporal integration of speech information represents a significant challenge even for listeners with normal aided performance in simpler speech recognition tasks.

• Comparison of loudness perception mismatch with visual presentation of two anechoic rooms
  M. Lamba, S. Kersten, S.D. Ewert, M. Vorländer und B. Kollmeier
[Abstract]

A loudness mismatch between loudspeaker and headphone presentation may occur even if the same acoustical stimulus at the eardrums is presented. A preceding investigation reported an unexplainable discrepancy in mismatch across anechoic room conditions in Oldenburg and Aachen. This study tested differences in room acoustics and in other non-acoustic influences as the potential causes for the observed discrepancy.

A headphone-only condition was employed where the visual presentation was varied using a head mounted display. To systematically separate potential acoustic difference between the rooms from the influence of the visually perceived room information, the headphone-equalized stimuli recorded with a head and torso simulator in the two anechoic rooms or diotic signals were presented acoustically while the visual presentation included both rooms or darkness. The level difference found in the comparisons including a diotic playback tests the dependence of the mismatch on the visually perceived rooms. Conversely, differences found in acoustical room comparisons for the same visual input allow to pinpoint the influence of the acoustic room perception. The consequences of the findings for presentation techniques in virtual acoustics (e.g., a ”virtual loudspeaker”) using headphone presentations will be discussed.

Kolmakov, Kirill

• Nanobubbles or Nanodroplets
  J. Eisener, K. Kolmakov, P. Pfeiffer und C.-D. Ohl
[Abstract]

Although the existence of nanobubbles and surface attached nanobubbles is still a subject of debate, there are common methods and numerous studies for the generation of surface attached nanobubbles. A common generation method is mixing of ethanol and water to create a gas supersaturation. Oily contaminations from a wide variety of sources can easily be mistaken for the actual desired bubbles. Different tools like an optical tweezer, laser-generated bubbles, lipophilic fluorescent dye and local heating by laser are used to distinguish between drops and bubbles in a micofluidic setup with optical high-speed observations at the resolution limit.

Kolotzek, Norbert

• The effect of early and late reflections on binaural unmasking
  N. Kolotzek, P. Aublin und B. Seeber
[Abstract]

In rooms, the auditory system has to deal with incoming reflections over time, starting with a few reflections right after the direct sound and increasing in density to diffuse reverberation. The sparse early reflections are considered useful for detecting sounds in noisy backgrounds while late reflections can be detrimental. To investigate the effect of early and late reflections on binaural unmasking from a fundamental perspective, two experiments were conducted with a harmonic complex tone, centered around 500 Hz, from the front or at 60^∘ azimuth in a simulated room with a constant anechoic noise masker at 0^∘. First, early reflections were progressively added to the harmonic target sound and detection thresholds were measured. While thresholds remain unchanged for a target at 60^∘, they significantly improve for a frontal source. In the second experiment, early reflections were progressively removed from the room impulse response so that listeners can exploit late reflections. Even if reflections are delayed and not energetically favorable, listeners’ detection thresholds improved compared to only the direct sound. While a simple model based on equalization and cancellation fails to predict the measured binaural benefit, considering dynamic processing of interaural cues improves the prediction of the measured results.

• Gemessener Schalldruckpegel im Lautsprecherarray für verschiedene Schallfeldsyntheseverfahren
  M. Kuntz, N. Kolotzek und B. Seeber
[Abstract]

Mithilfe von Lautsprecherarrays und Schallfeldsynthese lassen sich komplexe Schallszenen in kontrollierbaren Umgebungen wiedergeben, ohne die Nachteile einer HRTF-basierten Wiedergabe in Kauf nehmen zu müssen, wie nicht-individuelle HRTFs und die Integration der Kopfbewegungen in die binaurale Synthese. Dies ist für viele psychoakustische Experimente vorteilhaft, da der Proband sich frei bewegen und so möglichst realistisch auf das Schallfeld und die wiedergegebenen Stimuli reagieren kann - insbesondere auch mit Hörhilfen. In dieser Arbeit untersuchen wir die in einem Lautsprecherarray gemessenen Schalldruckpegel von Tönen und frequenzgruppenbreiten, gleichmäßig anregenden Rauschen an den audiologischen Frequenzen. Diese Stimuli wurden mit den Ambisonics basic und max-rE Dekodern, Vector-Base Amplitude Panning und Nearest-Loudspeaker Abbildung wiedergegeben und mit einem fahrbaren Mikrofonarray in einem Raster von 23 x 23 Punkten in einem quadratischen Bereich von 187 cm um den Mittelpunkt des Lautsprecherarrays gemessen. Ergebnisse zeigen, wie erwartet, dass die Wiedergabe von gleichmäßig anregendem Rauschen niedrigere Fehler und räumliche Variationen aufweist als die von Tönen. Außerdem ist an tiefen Frequenzen wenig Unterschied zwischen den verschiedenen Wiedergabemethoden zu sehen. An hohen Frequenzen weisen der max-rE Dekoder und VBAP unerwartet höhere räumlich Variationen, höhere Fehler und einen kleineren Sweet-Spot auf als der basic Dekoder und Nearest-Loudspeaker Abbildung.

Kontopidis, Patrick

• Metamaterial Resonanz-Absorber für tiefe und breitbandige Schallabsorption
  T.A. Krohn, R. Bader und P. Kontopidis
[Abstract]

Metamaterial Resonanz-Absorber sind eine neue Kategorie der Resonanzabsorber. Sie bestehen aus einer geometrischen Labyrinthstruktur und einem abgeschlossenen Luftvolumen. Ein solches Metamaterial wird mittels Finite-Element-Method (FEM) berechnet, als auch durch Impedanzrohrmessungen an einer gedruckten Probe untersucht. Hierbei wird die Entwicklung absorbierender Metamaterialien durch das 3D-Druckverfahren erheblich beschleunigt. Die Probe hat eine Abmessung von 70 x 70 x 20 mm und wurde aus Polylactid (PLA) gedruckt. Die tiefste Eigenfrequenz der Probe liegt bei 238 Hz. Somit beläuft sich die Wellenlänge dieser Eigenfrequenz auf 1,44 m. Im Verhältnis zur Probe ist die Wellenlänge zwanzigmal größer, folglich resoniert die Probe im Subwellenlängenbereich, was auf die Eigenschaften eines Metamaterials schließen lässt. Die hohe Frequenzdichte der höherliegenden Resonanzen führen zu breitbandiger Absorption im mittleren und hohen Frequenzbereich des menschlichen Gehörs. Metamaterial Resonanz-Absorber haben durch ihre kleine Dimensionierung, das breitbandige Absorptionsvermögen, sowie die einfache Herstellung, großes Potential in der Lärmbekämpfung. Applikationen auf engem Raum, wie etwa in der Fahrzeug- und Medizintechnik, sind denkbar. Des Weiteren ist die Konstruktion materialunabhängig, da die Schallabsorption mit Hilfe des abgeschlossenen Luftvolumens erzielt wird. Somit ergeben sich auch neue Möglichkeiten der innenarchitektonischen Gestaltung.

Koo Sin Lin, Coralie

• Fügen von Polymerfolien mit Hoch Intensivem Fokussiertem Ultraschall: Modellierung der akustischen und thermischen Effekte mittels FEM
  C. Koo Sin Lin, M. Liebler und K.-V. Jenderka
[Abstract]

Hoch-Intensiver Fokussierter Ultraschall (HIFU) ist aus der Medizintechnik bekannt, z.B. zur Behandlung von Tumoren. Seit 2008 wird das Prinzip zum Erwärmen und Siegeln dünner Folien angewandt. Zahlreiche Studien belegen, dass eine Erwärmung von dünnen Folien grundsätzlich möglich ist. Allerdings sind die physikalischen Mechanismen, die zur Erwärmung der Folien führen, unklar. Es steht keine Messtechnik zur Analyse der Wellenausbreitung in den Folien zur Verfügung. Daher wurde ein Simulationsmodell aufgebaut, um die Wellenausbreitung zu untersuchen und die Korrelation zwischen akustischen und thermischen Effekten zu analysieren. Die Validierung des Modells erfolgt mittels Schwingungsmessungen (Laservibrometrie). Die Schallschnellen an der Fläche des Siegelwerkzeugs wurden gemessen und mit den numerisch berechneten Schallschnellen verglichen. Weiterhin wurde die Erwärmung an der Oberfläche der Folien mittels Infrarotkamera erfasst und ebenfalls mit der gemessenen Verteilung der Schallschnelle und den numerischen Ergebnissen verglichen. Dadurch lassen sich die Wirkzusammenhänge zwischen Schallschnelle bzw. Schallintensität und Polymererwärmung analysieren. Es kann eine gute Übereinstimmung zwischen gemessener und numerisch berechneter Schallschnelle festgestellt werden. Die Abhängigkeit der Erwärmungseffekte von der Foliendicke konnte sowohl in der numerischen Analyse als auch durch die experimentellen Untersuchungen gezeigt werden. Die Ergebnisse dieser Studie tragen dazu bei, die akustischen und thermischen Effekte bei mit HIFU erwärmten dünnen Polymerfolien zu verstehen.

Kranabetter, Alexander

• PanDeNoise: Measurements before and during the lockdown at Zederhaus
  H. Waubke, P. Balazs, L. Köhldorfer und A. Kranabetter
[Abstract]

The first lock-down caused by the COVID-19 pandemic in April 2020 lead to large reduction in traffic. A permanent mesaurement point at Zederhaus at the Austrian motorway A10 showed that the traffic has been reduced by 50% during the lock-down. The measuement device recorded the noise level in 1/2 hour intervals. From the weekly travel it was found that the reduction is the same during working days and weekends only the amount has changed. From the noise exposure the traffic reduction was estimated assuming that the velocity of the cars was the same and that the mixture between cars and trucks did not change.

Krapf, Klaus-Georg

• Zum Gesamtsystem der Qualitätssicherung mit den Reihen ISO 17534 und DIN 45687
  K.-G. Krapf
[Abstract]

Die ISO 17534-Dokumente beschreiben Qualitätsanforderungen für Software zur Berechnung von Schall im Freien - etwa für die Anwendung bei der europaweiten Lärmkartierung. Die unterschiedlichen Teile befassen sich mit allgemeinen sowie regelwerksspezifischen Anforderungen und definieren Sammlungen von Testaufgaben (z.B. zur ISO 9613-2 oder zu CNOSSOS). Der Beirats-Sonderausschuss des NALS hat im November 2019 für Deutschland die vollständige Neustruktur der entsprechenden Regelwerke zur Festlegung der Qualitätssicherung von Software beschlossen. Dabei soll prinzipiell der Gliederungsstruktur der ISO 17534-Reihe gefolgt werden. Die bisher geltende DIN 45687 wird als nationale Ergänzung der ISO 17534-1 gestrafft und verweist auf DIN-Fachberichte (DIN/TRs), die Inhalte bisheriger Dokumentationen und neuer Aufgabenstellungen in beschreibender Form enthalten. Die ”Restnorm” DIN 45687 definiert nationale Ergänzungen zur DIN ISO 17534-1 und verweist auf die DIN/TR 8998- sowie die DIN/TR 8999-Reihe. Die Fachberichte der DIN/TR 8998-Reihe beschreiben allgemeine Ergänzungen zur Qualitätssicherung, etwa Grundlagen des QSI-Datenformats (in DIN/TR 8998-1). Die Dokumente der DIN/TR 8999-Reihe enthalten regelwerkspezifische Ergänzungen in Form von Testaufgaben, Konformitätserklärungen und QSI-Formatbeschreibungen (z.B. die DIN/TR 8999-1 zur RLS-19). Im Vortrag wird über Entwicklungsprozess, Hintergrund und Ziele dieser Neustruktur insbesondere auch über das Zusammenwirken mit den ISO 17534- Regelwerken berichtet und die geplanten Erweiterungen etwa bzgl. Schall 03 oder BUB, BUF und BEB angesprochen.

Kraync, Sebastian

• Raumakustik-Praktika am Institut für Musikwissenschaft der Universität Wien vor und während der Pandemie
  K.-H. Lorenz-Kierakiewitz, C. Reuter und S. Kraync
[Abstract]

Seit 2012 werden vom Insitut für Musikwissenschaft der Universität Wien in wiederkehrendem Turnus Praktika zur Raumakustik angeboten, in denen die Studierenden mit einem dafür entwickelten didaktischen Konzept mit mobilem Messequipment selbstständig die raumakustischen Eigenschaften unterschiedlichster Räume messen und analysieren lernen. In den bisherigen sieben Kursen wurden dabei über 50 Wiener Räume durch die Studierenden untersucht und dokumentiert, darunter so namhafte Räume wie die Säle des Wiener Musikvereins, berühmte Kirchen, Auditorien der Universität, der TU und der ÖAW. Die Methodik wurde zum Wintersemester 2019 derart verfeinert, dass im Rahmen von Kurzexkursionen berühmte Säle in Bratislava und Prag gemessen werden konnten, inklusive Rudolfinum, Obecní Dm, Ständethater und Nationaltheater Prag. Bedingt durch Corona musste die Durchführung des Praktikums auf ganz neue Randbedingungen angepasst werden: Um auch in Zeiten der Pandemie im Wintersemester 2020 ein solches Präsenzpraktikum durchführen zu können, wurde ein spezielles Hygienekonzept entwickelt und die Messungen in jeweils mit eigenen Messketten ausgestatteten simultan unabhängig operierenden Kleinstgruppen durchgeführt, die einander nur in Videokonferenzen begegneten; auch die Betreuung der Messungen durch den Leiter der Lehrveranstaltung erfolgte virtuell. So konnten die Studierenden an wie geplant stattfindenden Blockterminen zahlreiche weitere Räume, auch unter diesen erschwerten Randbedingungen raumakustisch erforschen, darunter alleine 13 situationsbedingt verfügbare der Universität Wien.

• Mehrdimensionale visuelle Clusteranalyse der raumakustischen Parameterwerte von Wiener Sälen, Kirchen und Auditorien
  K.-H. Lorenz-Kierakiewitz, C. Reuter, S. Kraync und B. Pfändner
[Abstract]

Auf der DAGA 2017 wurde ein Verfahren zur visuellen mehrdimensionalen Analyse raumkustischer Parameter in Konzertsälen, Opernhäusern und Kammermusikräumen vorgestellt, mit welchem raumakustische Parameterwerte wie z.B. Nachhallzeit TMid, Stärkemaß GMid,10m und Raumvolumen V, aber auch Platzanzahl und Eröffnungsjahr etc. mehrdimensional dargestellt und analysiert werden können. Dabei konnte gezeigt werden, dass die verschiedenen Raumtypen im von den Parametern aufgespannten Parameterraum charakteristische Raumbereiche einnehmen und bezüglich der Hörsamkeit als gut beurteilte Räume innerhalb der Raumtypen begrenzte Cluster bilden. Dieses Verfahren wurde für die DAGA 2018 und für den ICA 2019 um weitere Raumtypen und zahlreiche weitere Raumdatensätze und Analyseansätze erweitert. Im nun vorzustellenden Beitrag sollen mit Hilfe dieser Methode aus den mittlerweile über 400 Datensätzen die raumakustischen Eigenschaften der über 50 Wiener Räume und Auditorien, von denen 35 in raumakustischen Messungen in Praktika des Instituts der Musikwissenschaft von März 2012 bis Januar 2021 untersucht wurden (35 der 50 Räume, darunter der goldene Saal und der Brahmssaal des Musikvereins, großer und Mozartsaal des Konzerthauses, Karlskirche, Michaeler Kirche und Votivkirche, Fesstsaal der alten Universität, nun Österreicheische Akademie der Wisschenschaften, Festsaal und andere Säle und Hörsäle der Universität sowie die Säulenhalle des Österreichischen Parlaments), analysiert und mit anderen Datensätzen verglichen werden.

Kreuter, Daniel

• Deep Learning Based Fatigue and Vibration Analysis Using Sensor Data
  M. Mühlhaus, D. Kreuter und K.K. Sepahvand
[Abstract]

The derivation of vibration signals, captured by accelerations, is often limited by a high implementation effort for simulation, caused by many issues, e.g. non- linearity. Performing vibration tests for various loads are also quite expensive and laborious and not possible in early stages of the development process of components and machines. Furthermore, many different maneuvers need to be measured to enable reliable and field equivalent load assumptions. With the usage of Deep Neural Networks (DNN) it is possible to simplify and speed up the simulation and testing efforts with the prediction of acceleration signals in the time and frequency domain. In this paper, a framework for vibration analysis using the sensor data is developed. It includes an automatic preprocessing of time series, feature engineering of input data and training of a so-called soft sensor with different types of DNN architectures in time and frequency domains. Examples of the implementation of these approaches of soft sensors are shown and compared to each other.

Kreuzinger, Johannes

• Large Eddy Simulation of Sound Sources on a Cambered Airfoil
  V. Bharadwaj Ananthan, J. Dierke, R. Ewert und J. Kreuzinger
[Abstract]

With an increased emphasis on reducing the flow-induced wind turbine and airframe noise, the current work focuses on quantifying the turbulent sound sources on a cambered wind-turbine profile namely, DU96-180. Aeroacoustics simulation will be carried out following a hydrodynamic-acoustic splitting method that was also recently extended to include the acoustic feedback onto the flow. Flow is resolved by a Large Eddy Simulation (LES) following a finite-volume, immersed-boundary method on a hierarchical Cartesian mesh using MGLET. Run-time coupled with the LES, Acoustic Perturbation Equations (APEs) will be solved on the same mesh with a coarser time-stepping i.e. a multiple of the time-step used to resolve the flow. The flow parameters specified in the workshop of ‘Benchmark Problems for Airframe Noise Computations (BANC-II)’ will be used for the current study with a free-stream velocity of 60m/s, angle-of-attack of 4^∘ and a chord based Reynolds number of 1.2 Million. A wall model will be employed to alleviate the computational requirement of LES at such high Reynolds numbers. The near-field and far-field dataset generated via industry-ready LES+APE simulations will not only be an addition to the benchmarking exercise of BANC, but also serves as a baseline for future noise reduction studies, e.g., retro-fitted serrations.

Krimm, Jochen

• Eine mobile Referenzschallquelle zum Einsatz im öffentlichen Straßenverkehr
  H. Marschner, A. Pfaff und J. Krimm
[Abstract]

Der Straßenverkehr ist laut aktueller Statistik des Umweltbundesamtes die Lärmquelle mit der höchsten Belastung in Deutschland. Mittlerweile hat der Verkehrslärm ein Ausmaß angenommen, das immer häufiger zu Beschwerden und Rechtsstreitigkeiten führt. Zur Ermittlung der Notwendigkeit von Schallschutzmaßnahmen dient die im März 2021 verabschiedete Richtlinie für den Lärmschutz an Straßen (RLS-19). Die Berechnungsvorschriften der RLS-19 sind bei der Auslegung von Lärmschutzmaßnahmen anzuwenden. Vor-Ort-Messungen sind nicht vorgesehen. Dabei bildet die RLS-19 einige akustische Einflussparameter nur unzureichend ab, was dazu führt, dass nicht alle Belastungsszenarien für die Anwohner stark befahrener Straßen erfasst werden. An der Frankfurt University of Applied Sciences werden seit Jahren sowohl die akustischen Emissionen von Kraftfahrzeugen, als auch die Übertragungswege von Luft- oder Körperschall und dessen Wirkung auf den Menschen untersucht. In diesem Beitrag wird eine mobile Referenzschallquelle vorgestellt, die auf der Anhängerkupplung von PKW montiert werden kann und ohne Einschränkungen für den Einsatz im öffentlichen Verkehr geeignet ist. Mit ihrer Hilfe lassen sich Schallfelder durch bewegte Fahrzeuge im Kontext der Bebauung erzeugen und bemessen. Anhand beispielhafter Untersuchungen mit der mobilen Schallquelle entlang von Lärmschutzwänden, die auch den schrägen Schalleinfall einbeziehen, werden grundlegende Erkenntnisse über das Ausbreitungsverhalten von Luftschall vor Lärmschutzwänden gewonnen, die Beiträge für detailliertere Berechnungsvorschriften liefern können.

Krini, Mohammed

• Spectral Envelope Estimation using Deep Recurrent Neural Networks for Speech Reconstruction
  S. Ciba und M. Krini
[Abstract]

Classical algorithms for speech enhancement mostly consist of digital filters, which utilize a statistical approach for optimal estimation of the noise power spectra. Because of constraints, e.g. the assumption of stationary noise, classical algorithms can lead to unsatisfactory results, especially at high noise levels. Machine learning is used for the challenging task of speech enhancement and particularly in reconstruction of speech components that are masked by noise. For speech reconstruction the filter-source model of speech production is applied. The model can be used for speech reconstruction in such a way, that the excitation signal (produced by the human glottis), as well as the so-called envelope (filter characteristics of the vocal tract), are estimated separately and subsequently combined. In this work a deep recurrent neural network (RNN) is applied to estimate a clean envelope in cepstral domain. Finally, the proposed method is analysed objectively, using e.g. the log spectral distance.

Krömer, Florian

• Schallquellenlokalisierung an Geschlitzten Axialventilatoren mit Rotierendem Beamforming
  C. Ocker, F. Czwielong, F. Krömer, C. Paruchuri, W. Pannert und S. Becker
[Abstract]

Axialventilatoren werden in den meisten Fällen stromab von Schutzgittern, Wärmeübertrager oder Luftfilter eingesetzt. Durch die gestörte turbulente Zuströmung wird der induzierte Schalldruckpegel im Vergleich zur freien Anströmung erhöht. Vorderkantenmodifikationen, wie Zähnelungen, poröse Strukturen oder in Strömungsrichtung orientierte Schlitze sind hierbei effektive Maßnahmen zur Lärmminderung von Tragflügelprofilen. Um diese Vorderkantenmodifikationen auf Axialventilatoren zu übertragen, müssen Axialventilator-spezifische Effekte wie Spalt- und Radialströmung, rotierender Strömungsabriss und Interaktion mit nachlaufenden Ventilatorschaufeln, berücksichtigt werden. Für die aeroakustische Messung von rotierenden Systemen eigenet sich insbesondere die Mikrofon Array Technik in Kombination mit rotierendem Beamforming. Zur Berechnung des benötigten Schallfeldes ist es vorteilhaft in einem virtuellen, rotierendem Referenzsystem zu arbeiten, in dem die Quelle ruht. Die Berechnung des Schallfeldes erfolgt in dieser Arbeit mit der Methode der akustischen Strahlentheorie. Basierend auf der Differentialgeometrie einer vierdimensionalen Mannigfaltigkeit wird der Energiefluss von der Schallquelle zu den Mikrofonen berechnet. Anschließend werden die Mikrofonsignale auswertet und die Schallquellen mit üblichen Beamforming-Verfahren lokalisiert. In einem Axialventilatorprüfstand können dadurch die aerodynamischen und aeroakustischen Eigenschaften von Axialventilatoren mit geschlitzten Vorderkanten in einer turbulenten Zuströmung untersucht und bewertet werden.

Krohn, Tim Arne

• Metamaterial Resonanz-Absorber für tiefe und breitbandige Schallabsorption
  T.A. Krohn, R. Bader und P. Kontopidis
[Abstract]

Metamaterial Resonanz-Absorber sind eine neue Kategorie der Resonanzabsorber. Sie bestehen aus einer geometrischen Labyrinthstruktur und einem abgeschlossenen Luftvolumen. Ein solches Metamaterial wird mittels Finite-Element-Method (FEM) berechnet, als auch durch Impedanzrohrmessungen an einer gedruckten Probe untersucht. Hierbei wird die Entwicklung absorbierender Metamaterialien durch das 3D-Druckverfahren erheblich beschleunigt. Die Probe hat eine Abmessung von 70 x 70 x 20 mm und wurde aus Polylactid (PLA) gedruckt. Die tiefste Eigenfrequenz der Probe liegt bei 238 Hz. Somit beläuft sich die Wellenlänge dieser Eigenfrequenz auf 1,44 m. Im Verhältnis zur Probe ist die Wellenlänge zwanzigmal größer, folglich resoniert die Probe im Subwellenlängenbereich, was auf die Eigenschaften eines Metamaterials schließen lässt. Die hohe Frequenzdichte der höherliegenden Resonanzen führen zu breitbandiger Absorption im mittleren und hohen Frequenzbereich des menschlichen Gehörs. Metamaterial Resonanz-Absorber haben durch ihre kleine Dimensionierung, das breitbandige Absorptionsvermögen, sowie die einfache Herstellung, großes Potential in der Lärmbekämpfung. Applikationen auf engem Raum, wie etwa in der Fahrzeug- und Medizintechnik, sind denkbar. Des Weiteren ist die Konstruktion materialunabhängig, da die Schallabsorption mit Hilfe des abgeschlossenen Luftvolumens erzielt wird. Somit ergeben sich auch neue Möglichkeiten der innenarchitektonischen Gestaltung.

Kroll, Lothar

• Akustische Bestimmung der Werkstoffparameter faserverstärkter Kunststoffe durch Auswertung der Dispersionseigenschaften geführter Wellen
  J. Prager, Y. Lugovtsova, J. Bulling, M. Held, M. Klärner, T. Winkler und L. Kroll
[Abstract]

Akustische Verfahren eignen sich hervorragend zur Bestimmung der Werkstoffeigenschaften. Die Verfügbarkeit derartiger Verfahren ist vor allem für Kunststoffe wichtig, da deren Eigenschaften stark abhängig vom jeweiligen Herstellungsprozess und vom Alterungszustand sind. Exakte und vollständige Werte sind daher in Datenbanken oder von Herstellern nur begrenzt zu finden. Insbesondere die Entwicklung von Methoden zur Charakterisierung faserverstärkter Kunststoffe (FKV) ist nach wie vor Gegenstand der Forschung. Hier müssen anisotropiebedingt mehrere Kennwerte bestimmt werden. Da FKV zumeist als dünnwandige Bauteile zum Einsatz kommen, können die Werkstoffparameter aus den Dispersionseigenschaften der Lamb-Wellen, die sich in diesen Strukturen ausbreiten, abgeleitet werden. Dazu ist eine räumliche Abtastung des sich ausbreitenden Schallfelds erforderlich.

In der vorliegenden Untersuchung wird dieser Ansatz für die relativ neue Werkstoffklasse der faserverstärkten Thermoplaste angewendet. Diese zeichnet ein ausgeprägtes Dämpfungsverhalten und eine Anisotropie der Materialparameter aus. Dazu wurde das Schallfeld im Ultraschallbereich mit einem Laser-Doppler-Vibrometers vermessen. Rechnerisch bestimmte Dispersionskurven wurden dann an die gemessenen Werte angepasst, womit die richtungsabhängigen Materialparameter bestimmt werden konnten. Im Vortrag wird das Messverfahren vorgestellt und auf spezielle Probleme, die sich z.B. aus dem Dämpfungsverhalten des Werkstoffs ergeben, eingegangen. Ausgewählte gemessene Werte werden mit den Ergebnissen von Referenzverfahren verglichen.

Kropp, Wolfgang

• Investigating low frequency sound from traffic in a living room lab
  L. Müller, W. Kropp, G. Zachos und J. Forssén
[Abstract]

Building new houses in urban areas is often hindered by the presence of road traffic noise. To build in these areas demands façades with sufficient sound insulation which can be difficult at low frequencies. This means that low frequency sound (LFS) from road traffic might be disturbing especially in the case of heavy vehicles. An important factor for the disturbance is the occurrence of audible passages depending partly on the traffic itself (distance, proportion of heavy vehicles, driving speed), the sound insulation of the façade, and the background noise inside the dwelling. Regulations are mostly based on A-weighted equivalent or maximum levels in the frequency range above 100 Hz. However, the audible events might be dominated by low frequencies including below 100 Hz. To investigate this an auralisation model including sound emission from heavy vehicles is combined with a propagation model. A loudspeaker array exposes the window of the Chalmers Living Room Lab to create realistic indoor sound environments. The paper presents the approach together with first results from a listening study focusing on the influence of source distance and façade sound insulation on the subjective response of listeners.

• The Low-Noise Potential of Low-Vibration Track
  J. Theyssen, A. Pieringer und W. Kropp
[Abstract]

High-speed railway lines worldwide are increasingly built using slab-track technology, in which a reinforced concrete slab replaces the supporting function of traditional ballast and sleepers. The increased use, no longer limited to tunnels and bridges, is partly due to their lower maintenance, compact construction, and potential for effective isolation against ground-borne vibrations. However, rolling noise on slab tracks typically shows higher levels of noise radiation compared to ballasted tracks. There is an apparent conflict between ground-borne vibration and noise: The stiffness of the rail support determines if the vibrational energy is transmitted into the ground, exciting ground-borne vibrations, or stays in the rail, leading to higher noise radiation. In this work, a slab track construction type called low-vibration track is adapted such that both low vibrations and low noise radiation can be achieved without compromising. This is made possible by tuning the inertia of this system’s booted sleeper and its surrounding elasticity to provide a low support stiffness at low frequencies and a high stiffness in the range where the rail has a high radiation efficiency. It is found that the track decay rate, an indicator for the radiated noise from the rail, can be increased significantly above 300 Hz.

Kropsch, Michael

• Landwirtschaftliche Betriebstypen und Flächenwidmung - Raumplanungstechnische Beurteilungsgrundlage für Schallemissionen aus der Landwirtschaft
  M. Kropsch und C. Lechner
[Abstract]

2013 wurde von den Autoren der vortragsgegenständlichen Beurteilungsgrundlage für Flächenwidmungsverfahren über das Umweltbundesamt, unter Mitarbeit des Forum Schall, der Praxisleitfaden Schalltechnik in der Landwirtschaft veröffentlicht. Mit diesem Leitfaden lagen erstmals Emissionsdaten von landwirtschaftlichen Schallquellen, insbesondere von spezifischen Kraftfahrzeugen, in der Landwirtschaft zum Einsatz kommenden Maschinen und technischen Geräten sowie von Nutztieren, vor. Bis zu diesem Zeitpunkt erfolgten landwirtschaftliche Lärmbeurteilungen weitgehend uneinheitlich, mangels standardisierter Regelwerke.

Stellt der Praxisleitfaden die Basis schalltechnischer Detailberechnungen und -Beurteilungen landwirtschaftlicher Hofstellen, bspw. im Rahmen von behördlichen Neu-, Zu- und Umbauverfahren dar, so ist er im Detail jedoch kein Instrument, zur Klärung wesentlicher Vorfragen in Raumordnungs- und Flächenwidmungsverfahren.

Hier sind Orientierungswerte für frühe Projektphasen erforderlich, die eine rechtzeitige schalltechnische Problemidentifikation ermöglichen um Zeitverzögerungen und einen unnötigen Kostenanstieg in nachgelagerten Bau- und Behördenverfahren hintanzuhalten. Der Erhebung, Berechnung und Interpretation von flächenhaften, betriebstypischen Schallemissionsdaten für Raumordnungszwecke widmete sich ein mehrjähriges Projekt, welches mit der ÖAL Monografie 2 seinen Abschluss erfährt. Als Resultat wurden Schallkenndaten (flächenhafte Schallleistungspegel) für Rinder-, Geflügel- und Schweinebetriebe abgeleitet, die Praxiskonformität der Planungsrichtwerte für die Emission gemäß ÖNORM S 5021 hinsichtlich nutztierhaltender Betriebe untersucht sowie die generelle Problematik landwirtschaftlicher Schallemissionen im Nachbarschaftsbereich beleuchtet.

Krotsch, Jens

• Ringförmiges Mikrofonarray zur Charakterisierung der Rotorstrukturschwingungen von Außenläufermotoren
  J. Krotsch, C. Ocker und M. Delija
[Abstract]

Die Laufruhe elektrischer Antriebe ist ein wichtiges Qualitätsmerkmal. Dies trifft sowohl für Antriebe im Haus-, Industrie- als auch Fahrzeugbereich zu. Periodische elektromagnetische Kräfte rufen Strukturschwingungen hervor. Insbesondere Direktantriebe, wie beispielsweise in Strömungsmaschinen integrierte Außenläufermotoren übertragen Schwingungen des glockenförmigen Rotors direkt auf das Laufrad oder die Schaufeln und erzeugen unerwünschten Luftschall. Die experimentelle Beurteilung der Rotorstrukturschwingungen und der Rückschluss auf verursachende Kraftwellen ist für die Weiterentwicklung solcher Antriebe von großer Bedeutung. Üblicherweise werden daher Beschleunigungsaufnehmer am Rotor angebracht mit der Problematik der Messung am rotierenden Teil und der aufwandsbedingt kleinen Anzahl von Messstellen. Es resultiert die Forderung nach einer berührungslosen Messung. Ein ringförmiges, radial messendes Mikrofonarray stellt einen interessanten Lösungsansatz dar und ist Gegenstand dieses Konferenzbeitrages. Einleitend wird auf die Entstehung und Auswirkung von Kraftwellen in permanentmagneterregten Synchronmotoren eingegangen. Ausgehend vom Stand der Technik wird eine Mikrofonanordnung zur Nahfeldmessung beschrieben. Um von akustischen Größen auf Kraftamplituden und deren Ursache zu schließen, sind weitere mechanische und elektrische Größen zu erfassen. Daher wird ein Verfahren zur genauen Synchronisation der Messgrößen vorgestellt. Darauf aufbauend wird die Datentransformation und -analyse in ein rotorfestes System bzw. im Frequenzbereich beschrieben. Primäre Einflussparameter der Messung werden aufgezeigt. Der Beitrag schließt mit beispielhaften Ergebnissen bezugnehmend auf die herkömmliche Messmethode.

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 und 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 verschiedenen 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 die Impedanz der Lineroberfläche über verschiedene, meist inverse Verfahren berechnet. Da diese Impedanz eine Linereigenschaft in Verbindung mit der Überströmung ist, lassen sich die DLR-Ergebnisse innerhalb des Benchmarks z.B. mit den Ergebnissen der NASA vergleichen. Dieser Vergleich zeigt für die verschiedenen Testobjekte und Strömungsbedingungen eine gute Übereinstimmung.

Krüger, Frank

• Reproducibility of an ABX-Listening Test using Electronic Documentation and Automation: A case study
  M. Schröder, W. Hahne, F. Krüger und S. Spors
[Abstract]

Psychoacoustic experiments investigate the relation between a sound and its perception by humans. However, the experimental details are often insufficiently documented in scientific publications. Reproducing such investigations thus, often requires much effort due to missing details in the documentation of prerequisites and experimental set-up as well as unpublished research data and statistical analysis. By means of an ABX-listening test detecting the perceptual difference of correlated and uncorrelated measurement noise in binaural room impulse responses, we demonstrate how documentation and reproducibility of such experiments can be improved by technical approaches and methodological aspects. In particular, the documentation of the experiment including the hypothesis, the preparation, and the analysis is realized in an electronic laboratory notebook. Furthermore, the documentation can be used to create a documentation template for similar experiments in order to make them better comparable. Before the experiment, the statistical analysis is implemented and automated processes are set-up in order to evaluate new measurements. Finally, the data and the scripts with their documentation are published following the FAIR principles to ensure their re-usability.

Krueger, Melanie

• Release from energetic and informational masking as revealed by listening effort and speech intelligibility
  J. Rennies, M. Krueger, V. Best, E. Roverud und G. Kidd Jr.
[Abstract]

Normal-hearing listeners can exploit different unmasking cues to recognize target speech in complex speech-on-speech masking conditions. While this capability is typically measured as improvement in speech intelligibility, this study additionally investigated the release from perceived listening effort that could be achieved by three unmasking cues (spatial separation, gender differences, and masker time reversal). Speech intelligibility and categorically scaled listening effort were measured for a fixed target talker masked by two competing talkers with no unmasking cues or one to three unmasking cues. In addition to natural stimuli, measurements were also conducted with so-called ëglimpsed speech’ to estimate the relative amounts of informational and energetic masking as well as the effort associated with source segregation. For normal-hearing listeners, all unmasking cues as well as glimpsing improved intelligibility and reduced listening effort. Providing more than one cue was beneficial in overcoming informational masking. The reduction in listening effort due to glimpsing corresponded to increases in signal-to-noise ratio of more than 15 dB, indicating that a significant amount of listening effort was devoted to segregating the target from the maskers. For hearing-impaired listeners, the benefit was reduced and varied considerably across subjects.

Krump, Gerhard

• Lautheitsanalyse einzelner Programminhalte verschiedener Fernseh- und Rundfunksender
  G. Krump
[Abstract]

Durch die Einführung der EBU-Empfehlung R128 vor einigen Jahren wurde versucht, eine einheitliche Lautstärkewahrnehmung bei verschiedenen Programminhalten wie Nachrichten, Werbung, Moderation, Spielfilm, Hörspiel usw. von Fernseh- und Rundfunksendern zu erreichen, so dass der Zuhörer die Lautstärkewiedergabe weder bei verschiedenen Inhalten eines Senders, noch beim Umschalten zu anderen Sendern verändern muss. Dennoch zeigt sich, dass vielfach nach wie vor große Lautheitsunterschiede zwischen beispielsweise Nachrichten und Werbung bestehen, so dass insbesondere im Fahrzeug die Lautstärke oft angeglichen werden muss. Deshalb wurden unterschiedliche Programminhalte eines Sendetages von öffentlichen und privaten Fernsehsendern und Rundfunkanstalten aufgenommen und messtechnisch entsprechend der R128-Empfehlung bzw. mit einem Lautheitsmesser hinsichtlich Mittelwert, Percentile und Maximalwert analysiert. Zudem wurden mit demselben Programmmaterial subjektive Lautheitsbeurteilungen mit Hilfe von Hörversuchen durchgeführt. Die Ergebnisse werden im Vergleich zueinander vorgestellt.

Kruse, Tobias

• Bauakustische Kennwerte dreier identischer Gebäude in unterschiedlicher Bauweise
  T. Kruse, U. Schanda, F. Schöpfer, A. Rabold und A. Mayr
[Abstract]

Im Rahmen des Forschungsprojektes Einfach Bauen der TUM konnten die Trittschall- und die Luftschalldämmung ausgewählter Trennbauteile gleicher Geometrie untersucht werden. Besonderheit dabei ist, dass es sich um drei identische Mehrfamilienhäuser handelt, die jedoch in unterschiedlichen Bauweisen errichtet wurden. Als Trenndecken wurden in drei Häusern Stahlbetondecken mit direkt aufliegenden trittschallmindernden Teppichbelag gewählt. Die flankierenden Bauteile wurden je nach Gebäudetyp in Leichtbeton, Ziegelbauweise oder in Massivholzbauweise erstellt. An den exemplarischen Übertragungssituationen wurden bauakustische Messungen der Norm-Trittschallpegel und der Bau-Schalldämm-Maße mit zusätzlicher Auswertung der Messunsicherheiten durchgeführt. Anhand der Messungen und den Prognoseberechnungen der entsprechenden Übertragungssituationen kann aufgezeigt werden, in welchen Frequenzbereichen die flankierenden Bauteile die Direktschalldämmung der Trennbauteile maßgeblich beeinflussen und ob dies durch derzeitige Prognosemodelle abgebildet werden kann. Ebenfalls kann mit der Gegenüberstellung beispielhaft aufgezeigt werden, an welchen Stellen die Berechnungsverfahren nach DIN 4109 und DIN EN ISO 12354, sowie die vorhandenen Bauteilkataloge an die inhaltlichen Grenzen stoßen.

Krynkin, Anton

• Low-Frequency Broadband Vibration Damping Using the Nonlinear Damper with Metamaterial Properties
  S.G. Demiryurek und A. Krynkin
[Abstract]

Particle dampers are structural vibration treating options that have been used in applications for more than the last decade. Kinetic energy and momentum changes in the contact interactions are the main reasons for energy dissipation. Effectivity of the particle dampers depends on many parameters; the frequency range and amplitude of the excitation are examples of these parameters, making the particle damping application nonlinear. This research is based on the particle damping application within an array using metamaterial properties to broaden the low-frequency range vibration dissipation. In this case, metamaterials are subwavelength structures that offer superior vibro-acoustic properties. The enclosure cavity of the particle dampers is designed to illustrate local resonance properties within the selected mode frequencies of the main structure that is under excitation impact. Equivalent structure continuum modelling of the particle dampers has been accomplished through DEM and the analytical methodology using granular structure contact properties. The metamaterial unit cell modelling is based on the Bloch-Floquet Theory using FEM. Also, the finite structure modelling of the nonlinear damper with metamaterial application is modelled in FEM. Annotations related to the nonlinearity of the particle dampers and vibro-acoustic dispersion relations in metamaterial application are shown in the paper using experimental validations.

Küller, Jan

• Investigations on working principles and design methods for metamaterial silencers
  A. Troll, J. Rohlfing, J. Küller, G. Fischer, D. Beer und A. Lühring
[Abstract]

Acoustic metamaterials (AMM) are a promising approach for the development of innovative, compact, fiber-free silencers with customized acoustic properties. The integration of active transducer systems in AMM provides further potential for significantly increasing the acoustic efficiency. For the development of commercially viable AMM silencer systems, practical design methods and economic manufacturing processes are required, which are currently not available.

In the Fraunhofer research project MetaVib passive and active AMM silencer concepts for duct and splitter silencers are investigated. The AMM silencers are designed, prototypically manufactured and experimentally validated. Besides the acoustic efficiency, the design also considers the manufacturability on an industrial scale.

This conference paper discusses the working principle of Bragg reflections and the modelling of a periodic waveguide using the transfer matrix method in combination with the Bloch-wave theory and the FEM. The simulations and experimental results for an arrangement of simple λ/4-resonators are in good agreement.

In addition, the paper presents first compact resonator concepts. To date these concept resonators are manufactured using 3D printing. However, they are designed to be mass producible using standard injection moulding processes. Concepts for the integration of active components into the concept resonators are also presented and discussed.

Kuhlen, Torsten W.

• Listening to, and remembering conversations between two talkers: Cognitive research using embodied conversational agents in audiovisual virtual environments
  J. Fels, C.A. Ermert, J. Ehret, C. Mohanathasan, A. Bönsch, T.W. Kuhlen und S. Schlittmeier
[Abstract]

In the AUDICTIVE project about listening to, and remembering the content of conversations between two talkers we aim to investigate the combined effects of potentially performance-relevant but scarcely addressed audiovisual cues on memory and comprehension for running speech. Our overarching methodological approach is to develop an audiovisual Virtual Reality testing environment that includes embodied Virtual Agents (VAs). This testing environment will be used in a series of experiments to research the basic aspects of audiovisual cognitive performance in a close(r)-to-real-life setting. We aim to provide insights into the contribution of acoustical and visual cues on the cognitive performance, user experience, and presence as well as quality and vibrancy of VR applications, especially those with a social interaction focus. We will study the effects of variations in the audiovisual ’realism’ of virtual environments on memory and comprehension of multi-talker conversations and investigate how fidelity characteristics in audiovisual virtual environments contribute to the realism and liveliness of social VR scenarios with embodied VAs. Additionally, we will study the suitability of text memory, comprehension measures, and subjective judgments to assess the quality of experience of a VR environment. First steps of the project with respect to the general idea of AUDICTIVE are presented.

Kujawski, Adam

• Charakterisierung der Performance von inversen Mikrofonarrayverfahren für rotierende Schallquellen
  S. Jekosch, A. Kujawski und E. Sarradj
[Abstract]

Mikrofonarrayverfahren finden verstärkt Anwendung, um rotierende Schallquellen zu beschreiben. Ein möglicher Ansatz ist die virtuelle Bewegung der Mikropositionen, um die Bewegung der Schallquellen zu kompensieren und dadurch eine virtuell stationäre Quellenverteilung zu untersuchen. Dieses Verfahren ermöglicht es, anschließend Mikrofonarrayverfahren im Frequenzbereich anzuwenden. Dazu zählen insbesonders inverse Verfahren, die auf der Modellierung der Kreuzspektralmatrix beruhen.

Um die Leistungsfähigkeit für die Kombination aus inversen Verfahren und dem Verfahren des virtuell rotierenden Arrays zur Charakterisierung von Schallquellen in rotierenden Systemen zu testen, werden einige tausend synthetische Testdatensätze erstellt. Dabei werden die Parameter der Schallquellen wie Anzahl, Art, Stärke und örtliche Verteilung anhand von statistischen Verteilungsfunktionen zufällig gewählt. Außerdem wird die Drehzahl der Quellen variiert so wie verschiedene Array-Aperturen und Mikrofonanordnungen betrachtet.

Um den Einfluss von Strömung auf die Schallausbreitung zu Untersuchen, werden zusätzlich einige Datensätze mit stationären Strömungsfeldern simuliert. Die Methoden werden anschließend hinsichtlich ihrer Fähigkeit korrekte Quellposition und -stärke zu berechnen bewertet.

• Erweiterung der CLEANT-Methode zur Entfaltung bei Mikrofonarray-Messungen an Hochgeschwindigkeitszügen
  M. Czuchaj, A. Kujawski und E. Sarradj
[Abstract]

Mikrofonarraymethoden zur Charakterisierung von bewegten Schallquellen werden auch zur Untersuchungen von Vorbeifahrtgeräuschen bei Eisenbahnzügen eingesetzt.

Solche Methoden müssen in der Lage sein, aus der Bewegung resultierende akustische Effekte, wie den Dopplereffekt und damit zusammenhängende konvektive Verstärkung korrekt zuberücksichtigen und eine akustische Quellkarte mit korrekten Quellstärken und befriedigender räumlicher Auflösung für alle interessierenden Frequenzbereiche zu generieren. Da konventionelles Beamforming diese Bedingungen nicht vollständig erfüllen kann, wurden bereits existierende Entfaltungsmethoden auf Szenarien mit bewegten Quellen angepasst. Die meisten dieser Methoden arbeiten dabei ausschließlich im Frequenzbereich. Cousson et al. haben 2019 die CLEANT Methode entwickelt, welche eine Entfaltung im Zeitbereich vornimmt. Bei der Benutzung der Methode lässt sich eine deutlich verbesserte Genauigkeit in der Lokalisierung und Quantifizierung von bewegten akustischen Quellen erreichen. Die Autoren haben die CLEANT Methode bereits 2020 mit Erfolg zur Auswertung von Messungen an Hochgeschwindigkeitszügen angewendet. In diesem Beitrag wird über weitere Ergebnisse mit der CLEANT Methode berichtet. Zusätzlich zur Bestimmung der akustischen Quellkarten, wird auch ein Ansatz diskutiert, die Richtcharakteristik der Quellen mit Hilfe der Methode zu schätzen.

• Deep Learning for Sound Source Localisation based on Data from the DCASE Challenge 2020
  P. Marhoff, A. Kujawski und E. Sarradj
[Abstract]

The development of methods to acoustically decode environmental sound scenes with microphone arrays holds enormous potential for a wide range of application fields. This contribution shows how Deep Learning can improve the localization results for non-artificial sound sources based on acoustic source maps compared to classical beamforming. The training and test data sets - taken from the DCASE2020 (”Detection and Classification of Acoustic Scenes and Events”) challenge - contain spatially distributed sound events of different categories, recorded in different acoustic environments. The acoustic source maps were created with beamforming using eigenvalue and eigenvector techniques. These source maps were used as features to train a residual neural network that predicts the direction of arrival of a single source. A similar approach, based on artificial and stationary sound sources, was developed by Kujawski et al. (2019). With the present method, a localization error of 12.8 degrees was achieved on the test data set, an improvement of almost 60 percent compared to the pure beamforming localization results. In summary, it is confirmed that the method developed by Kujawski et al. (2019) is also applicable to non-artificial sound sources. Learned algorithms can provide improved spatial resolution compared to model-based methods such as beamforming.

• SpectAcoular! An Extension for Acoular
  A. Kujawski, G. Herold, E. Sarradj und S. Jekosch
[Abstract]

Acoular is an open source software package written in Python programming language for processing and analysis of microphone array data. With its object-oriented design, it allows to build complex script-based processing pipelines. SpectAcoular is built on top of Acoular and offers additional modules to further simplify the handling of Acoular. It implements interactive controls (widgets) for building individual graphical user interfaces with the visualization library Bokeh. Bokeh uses web browsers for visualization, whereby rendering and event handling is performed by a high-level JavaScript library. This allows to create real-time applications and to use the capabilities of Acoular independently from the operating system. In addition, building client-server applications is supported, which makes it possible to interactively control microphone array data processing in a distributed scenario.

Kuntz, Matthieu

• Gemessener Schalldruckpegel im Lautsprecherarray für verschiedene Schallfeldsyntheseverfahren
  M. Kuntz, N. Kolotzek und B. Seeber
[Abstract]

Mithilfe von Lautsprecherarrays und Schallfeldsynthese lassen sich komplexe Schallszenen in kontrollierbaren Umgebungen wiedergeben, ohne die Nachteile einer HRTF-basierten Wiedergabe in Kauf nehmen zu müssen, wie nicht-individuelle HRTFs und die Integration der Kopfbewegungen in die binaurale Synthese. Dies ist für viele psychoakustische Experimente vorteilhaft, da der Proband sich frei bewegen und so möglichst realistisch auf das Schallfeld und die wiedergegebenen Stimuli reagieren kann - insbesondere auch mit Hörhilfen. In dieser Arbeit untersuchen wir die in einem Lautsprecherarray gemessenen Schalldruckpegel von Tönen und frequenzgruppenbreiten, gleichmäßig anregenden Rauschen an den audiologischen Frequenzen. Diese Stimuli wurden mit den Ambisonics basic und max-rE Dekodern, Vector-Base Amplitude Panning und Nearest-Loudspeaker Abbildung wiedergegeben und mit einem fahrbaren Mikrofonarray in einem Raster von 23 x 23 Punkten in einem quadratischen Bereich von 187 cm um den Mittelpunkt des Lautsprecherarrays gemessen. Ergebnisse zeigen, wie erwartet, dass die Wiedergabe von gleichmäßig anregendem Rauschen niedrigere Fehler und räumliche Variationen aufweist als die von Tönen. Außerdem ist an tiefen Frequenzen wenig Unterschied zwischen den verschiedenen Wiedergabemethoden zu sehen. An hohen Frequenzen weisen der max-rE Dekoder und VBAP unerwartet höhere räumlich Variationen, höhere Fehler und einen kleineren Sweet-Spot auf als der basic Dekoder und Nearest-Loudspeaker Abbildung.

Kunzmann, Bernd

• Ermittlung und Verbesserung der Präzision von softwareimplementierten Berechnungsverfahren mit normativ vereinbarten Ringversuchen
  W. Probst und B. Kunzmann
[Abstract]

Bei der Entwicklung und regulativen bzw. normativen Festlegung von Rechenverfahren steht deren Genauigkeit bzw. Richtigkeit im Vordergrund, wobei das Ziel eine möglichst geringe Abweichung zwischen berechneten und korrekt gemessenen Schalldruckpegeln für gegebene Szenarien ist. Für die Qualitätssicherung eines Berechnungsverfahrens im Hinblick auf die Anwendung mit verschiedenen Softwareimplementierungen ist eine hohe Präzision und somit eine möglichst geringe Streuung der für dasselbe Szenario unabhängig voneinander berechneten Pegel von Interesse. Mit Beispielen zur Berechnung für eine Windkraftanlage (E VDI 4101 - Blatt 2), für einen Hinterhof an einer Straße (RLS-19/Test-20) und eine komplexe Situation mit einem gesamten Stadtmodell (Musterstadt QSDO) wird gezeigt, wie dieses Werkzeug ”Ringversuch” effektiv und erfolgreich zur Verbesserung der softwarebezogenen Festlegungen und zum Nachweis der erreichten Qualität eingesetzt werden kann. Weiter wird dargestellt, wie bei der Berechnung von Lärmkarten oder Lärmkonturen deren Unsicherheit aufgrund der gewählten Berechnungsparameter ermittelt werden kann. Für Gutachter und Berater auf dem Gebiet des Schall-Immissionsschutzes, die sich trotz der immer komplexer werdenden algorithmischen Verfahren nicht einer ”Black Box” bei der Verwendung von professioneller Software ausliefern wollen, kann die Kenntnis dieser vielfältigen Möglichkeiten der Qualitätssicherung bei allen Aufgabenstellungen im Bereich des Schall-Immissionsschutzes von Nutzen sein.

• QS nach DIN 45687
  M. Gillé und B. Kunzmann
[Abstract]

Wann ist in diesem Zusammenhang ein Ergebnis ”richtig”, wann ”präzise”, wann beides?

Ein pragmatischer Versuch über die Betrachtung der Begriffe ”Richtigkeit” und ”Präzision”, die Fragestellungen im Kontext der qualitätsgesicherten Lärmberechnung zu skizzieren, die Zusammenhänge darzustellen und um letztendlich auch eine Antwort auf die Frage zu finden.

In der Normungsarbeit im NA 001 BR-02 SO wurde in der Vergangenheit im zunehmenden Maße Zeit und Energie in die Qualitätssicherung investiert, um neben ”richtigen” Ergebnissen bei den Testaufgaben auch für möglichst ”präzise” Ergebnisse in der Praxis zu sorgen.

Bei den Round-Robin-Tests für die RLS-90 mit der Musterstadt QSDO wurden ”präzise” Ergebnisse erst dann erreicht, als in der 2. Runde 2013 und deren Nachbetrachtung 2018 mit einem ”optimierten” Datenmodell gearbeitet wurde. Heute sind wir hier sicher schon wieder einen Schritt weiter, die Erfahrung mit der Musterstadt QSDO hat uns aber auch gezeigt, wo es sich lohnt weiter darüber nachzudenken.

Auf der Basis aktueller Regelwerke wird aufgezeigt, was für die Qualitätssicherung eines Regelwerks bzw. dessen Implementierung in Softwareprodukte in Normungs-Gremien bereits besprochen und geregelt wurde bzw. was zusätzlich noch diskutiert werden kann, um weiter zu fördern softwareübergreifend ”richtige/präzise” Ergebnisse zu erhalten.

Kurz, Eric

• High resolution sound field analysis with directional room impulse responses
  S. Ziesemer und E. Kurz
[Abstract]

Conventional room acoustic investigations are mostly based on spatially sparse sampled measurements of single-channel room impulse responses, measured with omnidirectional microphones. Furthermore, these investigations are usually performed under the assumption of a diffuse sound field with isotropic energy distribution. However, to carry out a more detailed investigation of the acoustic measures of a listening plane a high-resolution sound field analysis, both in terms of spatial resolution and directionality, is required. In this contribution, a directional sound field analysis with high spatial resolution is presented. First, a room acoustic simulation of a lecture hall is performed using the software CATT-Acoustic to generate a set of ambisonic B-format room impulse responses. In a next step, a high-resolution acoustic measurement of this very lecture hall is performed using first-order ambisonic microphone arrays. Besides conventional room acoustic measures, diffuseness and directional measures are calculated using data from both simulation and measurement. By means of these measures, results of simulation and measurement are analysed and compared to each other.

• Messung und Berechnung von Kantenabsorbern
  C. Santer, G. Graber, E. Kurz und W. Weselak
[Abstract]

Die gute Absorptionswirkung von Kantenabsorbern bei tiefen Frequenzen ist empirisch umfangreich belegt und liefert wohl den Grund dafür, dass dieser Absorbertyp auch weitläufig als Bassfalle bekannt ist. Aufgrund eines fehlenden einfachen Berechnungsmodells für Kantenabsorber, kommen diese in der raumakustischen Planung allerdings relativ selten zum Einsatz. In diesem Beitrag wird das Absorptionsverhalten eines eigens angefertigten Kantenabsorbers untersucht und ein Berechnungsmodell für Kantenabsorber in Quaderräumen vorgeschlagen.

Hierfür wurden modulare Kantenabsorber entwickelt, mit welchen eine umfangreiche Messkampagne in einem Hallraum und in Seminarräumen durchgeführt wurde. Die Analyse der Messdaten ergibt, dass die Modenstruktur des Raumes einen wesentlichen Einfluss auf die tieffrequente Absorptionswirkung hat. Es tritt eine starke Wechselwirkung von Raummoden und Absorptionsverhalten auf, sodass der Kantenabsorber wie eine Art Modenbremse wirkt.

Um die gemessenen Absorptionswerte der Kantenabsorber mit den akustischen Raumeigenschaften, den Raummoden, in Beziehung zu bringen, werden Optimierungsalgorithmen verwendet. Die dabei erhaltenen Ergebnisse dienen als Grundlage für ein Berechnungsmodell, welches im Edge Absorber Calculation Tool (EACT) zum Einsatz kommt. Das EACT ermöglicht eine grobe Abschätzung der Wirksamkeit des Kantenabsorbers bei tiefen Frequenzen in Abhängigkeit von den Abmessungen eines Quaderraumes.

Abschließend wird die Verwendbarkeit der Ergebnisse des EACT anhand der Sanierung eines Hörsaals mit Kantenabsorbern evaluiert.

• Room Acoustic Measurements under the Influence of Flight Noise from Quadcopter UAVs
  E. Kurz
[Abstract]

Nowadays, the use of quadcopter UAVs is becoming increasingly popular in a wide range of civil applications. Another promising application for quadcopter UAVs would be to perform automated room acoustic measurements with high spatial resolution. Obviously, the flight noise of a quadcopter UAV has a considerable influence on the quality of a room acoustic measurement.

This contribution presents a feasibility study regarding the determination of room acoustic parameters by room impulse response measurements under the influence of flight noise from a quadcopter UAV.

For this purpose, directional flight noise radiation characteristics of the quadcopter UAV are determined in a first step. On the basis of the directional radiation characteristics, an optimal position of the measurement microphone/s to be placed on the quadcopter UAV can thus be determined. In a second step, existing room impulse responses are subjected to flight noise from the quadcopter UAV and noise compensation techniques are validated using these synthesized data. Finally, room acoustic measurements are performed with and without present flight noise from the quadcopter UAV. These measurements are used to evaluate the quality of the room acoustic measures as a function of the noise present due to the quadcopter UAV.

• SPL Monitoring Tool for Events on Campus: Improvement of the Methods to minimise Noise Exposure
  L. Kerle, M. Steinbäck und E. Kurz
[Abstract]

In recent years, the Inffeldgasse campus has become one of the most popular venues for open-air events for TU Graz students. The use of electro-acoustic sound systems at these very events often results in complaints from local residents. For this reason, a noise monitoring station was installed in cooperation with the Graz Environmental Office, which enables the event organisers to monitor the sound pressure levels and, if necessary, to control them in a targeted manner. In order to ensure the least possible noise exposure in accordance with the statutory guidelines, both A- and C-weighted sound pressure levels, as well as their difference should be kept below specified limit values.

This contribution investigates the sound propagation on campus and the sound immission in the neighbourhood. Furthermore, it is examined whether maintaining the specified limit values leads to compliance with the statutory guidelines.

Initially, a simulation of the sound propagation on campus is carried out. In a next step, the simulation results are verified by measurements under conditions close to the application. The comparison of measurement and simulation serves as a basis to investigate the suitability of the specified limit values and to develop alternative methods.

Kuschmitz, Sebastian

• Design und Analyse generischer poröser Materialien mittels Machine-Learning Methoden
  T.P. Ring, S. Kuschmitz, T. Vietor und S.C. Langer
[Abstract]

Die numerische Berechnung komplexer akustischer Felder erreicht heute eine hohe Prognosequalität, selbst dann, wenn beispielsweise poröse Absorber das Feld beeinflussen. Die Berücksichtigung poröser Materialien, beispielsweise in einer FEM-Berechnung, erfordert ein detailliertes Materialmodell. Eine wesentliche Herausforderung liegt dabei in der Ermittlung der für die Materialmodelle erforderlichen Materialparameter. Während der Strömungswiderstand noch vergleichsweise einfach zu messen ist, sind beispielsweise für die Porosität oder die Tortuosität nur wenige und aufwände Messverfahren verfügbar. Überhaupt setzt die messtechnische Bestimmung von Materialparametern ganz allgemein eine vorhandene Materialprobe voraus.

Die additive Fertigung (auch: 3D-Druck) bietet die Möglichkeit, generische poröse Materialien direkt herzustellen. Anhand solcher Materialproben können dann wiederum Messungen durchgeführt werden. Die Fertigung von porösen Materialien erfordert eine geometrische Beschreibung derselben. Die Geometrie allerdings hängt mit den akustischen Materialparametern nicht direkt zusammen, eine Bestimmung der zu fertigenden Geometrie aus akustischen Materialparametern ist nur näherungsweise für Spezialfälle möglich. In diesem Beitrag werden daher mittels Machine-Learning Modelle erzeugt, die zwischen geometrischen und akustischen Parametern abbilden. So wird Materialdesign, also die Bestimmung der für ein gewünschtes akustisches Verhalten erforderlichen Geometrie ermöglicht, rückwärts kann aus einer bekannten Geometrie das akustische Verhalten prognostiziert werden. Weiterhin können die Modelle genutzt werden, um den Zusammenhang zwischen Geometrie und akustischem Verhalten genauer zu analysieren.

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

 

Laback, Bernhard

• ÖAL-Richtlinie 42 Lärmreduktion in elementaren Bildungseinrichtungen – Planung und Gestaltung
  S. Brachtl, S. Fuhs, A. Gaafar, F. Heigl, B. Laback, K. Musialek, A. Niemczanowski und E. Ruppert-Pils
[Abstract]

Diese Richtlinie stellt einen Leitfaden für die Planung und Umsetzung von Maßnahmen zur Lärmprävention in Kindergärten dar, welcher von ExpertInnen aus unterschiedlichen Fachdisziplinen erarbeitet wurde. Die Empfehlungen umfassen raumakustische Maßnahmen sowie Überlegungen zur Planung und Gestaltung der Räume. Ausgangspunkt der Richtlinie waren wissenschaftliche Untersuchungen zur Thematik Lärmbelastung in Kindergärten. Aus diesen geht hervor, dass der Lärm vor allem das Wohlbefinden und die Konzentration sowohl der Pädagoginnen als auch der Kinder sowie die Sprachverständlichkeit nachteilig beeinflussen kann. Da Kinder in diesem Alter noch in der Phase des Spracherwerbs sind, leiden sie besonders unter schlechter Raumakustik. Dies betrifft besonders Kinder mit einer von der Landessprache abweichenden Erstsprache. Da für eine vorteilhafte Raumakustik in Kindergärten die Gewährleistung einer möglichst geringen Nachhallzeit maßgeblich ist, werden Maßnahmen zur Anhebung der Schallabsorption vorgestellt. Diese sollten bereits bei Planungsbeginn gesetzt werden und neben den Aufenthaltsräumen auch Gänge und Garderoben umfassen. Empfohlen wird, die Decke und zwei nicht parallele Wände akustisch schallabsorbierend zu gestalten. Bei der Planung und Gestaltung sollte, ausgehend vom pädagogischen Konzept, die Funktion der einzelnen Räume und die damit verbundene Lärmemission ermittelt werden. Durch sorgfältige Planung kann vermieden werden, dass Tätigkeiten, die eine ruhige Umgebung erfordern, durch den Lärm anderer Tätigkeiten gestört werden.

Lachenmayr, Winfried

• Hörschutz für Orchestermusiker durch die kombinierte Anwendung von Schallschirmen und Gehörschutz
  P. Sickert, S. Dantscher und W. Lachenmayr
[Abstract]

Es ist bekannt, dass auch Musik zu Hörschäden führen kann. Deshalb sind auch Orchestermusiker daran interessiert, ihr Gehör zu schützen. Die Verwendung von speziellem Gehörschutz stellt eine Möglichkeit dar, die in Ihrer Anwendbarkeit jedoch dadurch eingeschränkt wird, dass insbesondere der mit Gehörschutzbenutzung verbundene Okklusionseffekt für bestimmte Instrumente die Anwendung praktisch unmöglich macht. Auch gibt es im Orchester Sitzpositionen, an denen eine extreme Schallexposition dadurch entsteht, dass bestimmte Instrumente in unmittelbarer Nähe dahinter gespielt werden. Für die Musiker, die direkt vor diesen Instrumenten sitzen, ist der Schallschutz besonders wichtig. Für diese Expositionssituationen gibt es Schallschirme, die entweder im Handel erhältlich sind oder von Anwendern selbst entwickelt wurden. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass gut transportable (d. h. kleine bis mittelgroße) Schallschirme nur im hochfrequenten Bereich eine merkliche Schutzwirkung besitzen. Deshalb ist die Kombination mit der Benutzung von Gehörschutz von wesentlicher Bedeutung. Im Beitrag werden die Einflussfaktoren und Eigenschaften der einzelnen Schallschirme beschrieben. Außerdem wird dargestellt, welche Gehörschützer für Orchestermusiker geeignet sind und wie die untersuchten Schallschirme mit diesen Gehörschützern kombiniert werden können.

• DEGA-Preis für Kommunikationsräume: Vorstellung des Gewinner-Beitrags
  A. Meier, H. Frisch und W. Lachenmayr
[Abstract]

Es wird der neue DEGA-Preis für Kommunikationsräume der Deutschen Gesellschaft für Akustik e.V. (DEGA e.V.) an die Preisträger übergeben, und das betreffende Projekt wird in einem Vortrag vorgestellt.

• DEGA-Preis für Kommunikationsräume: Vorstellung des Gewinner-Beitrags (2)
  A. Meier, H. Frisch und W. Lachenmayr
[Abstract]

Es wird der neue DEGA-Preis für Kommunikationsräume der Deutschen Gesellschaft für Akustik e.V. (DEGA e.V.) an die Preisträger übergeben, und das betreffende Projekt wird in einem Vortrag vorgestellt.

• Technischer Alleskönner – Akustik für das neue Future Art Lab in Wien
  A. Meier, W. Lachenmayr und M. Blome
[Abstract]

Die Universität für Musik und darstellende Kunst Wien verfügt seit dem letzten Jahr über einen eindrucksvollen Neubau auf ihrem Campus am Anton-von-Webern-Platz. Das Gebäude beherbergt mit dem Klangtheater, einem Arthouse-Kino, einem Aufnahme- und einem Konzertsaal mit 100 Plätzen vier Säle, die technisch, akustisch und atmosphärisch höchsten Ansprüchen gerecht werden. Zu Semesterbeginn konnten die Wiener Filmakademie, das Institut für Konzertfach Klavier und das Institut für Komposition, Elektroakustik und TonmeisterInnen-Ausbildung ihre neuen Räumlichkeiten beziehen. Auch Studierende der Kammermusik und Alten Musik werden die neuen, hochklassig ausgestatteten Räumlichkeiten nutzen. Durch eine massive Raum-in-Raum-Bauweise beim Klangtheater und dem Aufnahmesaal wird das Future Art Lab den speziellen akustischen Anforderungen einer Musikuniversität gerecht. Für diese Räumlichkeiten wurden erkennbar individuell gestaltete raumakustische Maßnahmen entworfen. Einzigartig in der Wiener Kulturlandschaft ist das im Untergeschoss des Gebäudes eingerichtete Klangtheater - ein hochspezialisierter elektroakustischer Klangraum, ein ”Alleskönner” für den Bereich elektronische Musik und Akustik, der für Lehre, Forschung und Konzerte genutzt werden soll und in dem neue Formate entwickelt werden können. Der Vortrag gibt einen Einblick in die planerische Umsetzung der akustischen Maßnahmen. Im Rahmen der DAGA wird darüber hinaus allen Interessierten eine Führung durch den Neubau angeboten.

• Raked, flat, angled or horizontal – A room acoustical investigation on primary shapes of simplified halls
  O. Colella Gomes, W. Lachenmayr und E. Mommertz
[Abstract]

The primary structure of a hall may influence the acoustics of a room significantly. This paper investigates by means of objective criteria evaluation as well as informal listening tests to which extent changes in audience arrangement and ceiling shape are acoustically relevant. A set of four rooms with similar volume, surface area and materials is generated by introducing changes to the primary structure of a 4000 m³ shoebox hall. Room impulse responses of each room are simulated in ODEON and the acoustic differences of the spaces are compared regarding distribution of energy in the room and the spatial distribution of reflections of selected receiver positions. Barron curves analysis and a simplified viewing method for SDM data are employed in the comparisons and interesting correlations between shapes and data are pointed out. Finally, the simulated spatial impulse responses for two positions in each room are auralized in a 16-channel loudspeaker setup. Results of an informal listening test indicate that for this set of rooms there were sufficient perceptual differences to distinguish between pairs of different primary shapes.

• So gut wie das Original? Mehrkanal-Lautsprechersetups als musikalische Schallquelle für raumakustische Untersuchungen
  W. Lachenmayr, C. Fuchs und H. Fastl
[Abstract]

Im Rahmen einer Masterarbeit wurde eine musikalische Schallquelle entwickelt, die bei raumakustischen Untersuchungen in Konzerträumen für die erste Gewinnung von Höreindrücken nützlich ist. Untersucht wurde die Realisierung eines Holzbläser-Quartetts sowie dessen Einzelinstrumenten mittels Lautsprecher. Auralisiert wurden reflexionsarm aufgenommene Mehrkanal-Mikrofonsignale der jeweiligen Quelle, die auf die verschiedenen Lautsprecheranordnungen gegeben und klangoptimiert wurden.

In der Folge wurde im Konzertsaal ein Blind-Hörversuch durchgeführt. Eine Oboistin, ein Lautsprecher-Array und ein Mehrkanal-Dodekaeder spielten hinter einem Vorhang das gleiche Stück. Es wurden alle drei Schallquellen hinsichtlich der klanglichen ”Natürlichkeit” als vergleichbar bewertet bzw. kaum Unterschiede gefunden.

Maßgeblich erscheint neben dem korrekten Wiedergabeschalldruckpegel eine spektrale und räumliche Ähnlichkeit zur Referenz, welche im vorliegenden überwiegend gehörsmäßig ermittelt wurde.

Lachmann, Martin

• Variable Raumakustik – Multifunktionalität von Probesälen
  C. Bangert, M. Lachmann, D. Kessler und M. Peter
[Abstract]

Orchester benötigen zum Proben grosse Säle mit einer entsprechenden Raumakustik. Gleichzeitig steht nicht jedem Orchester ein eigener Probesaal zur Verfügung. Vielfach werden Probensäle durch mehrere Ensembles und Orchester mit unterschiedlichen Besetzungsgrössen und Musikstilen bespielt, woraus sich die Notwendigkeit einer variablen Raumakustik ergibt. Eine weitergehende Nutzung der Säle z.B. für Vorträge, Präsentationen und verschiedenste Musikaufführungen mit Publikum erhöht die Anforderungen an die Variabilität. Wege der raumakustischen Gestaltung, um den diversen, zum Teil divergenten Anforderungen möglichst gerecht zu werden, sollen in diesem Beitrag anhand von zwei Beispielen aufgezeigt werden: der Kammermusiksaal im Neubau der ”Hochschule Luzern - Musik” und der ”Paul Sacher Saal” in einem umgenutzen Kirchenraum des Musik- und Kulturzentrums Don Bosco Basel. Eine besondere Herausforderung bei der Planung des Kammermusiksaals war, auch geeignete Bedingungen für Proben eines Symphonieorchesters mit grosser Besetzung in dem mit einem Volumen von ca. 3000 Kubikmeter eher zu kleinen Saal zu schaffen. Im ”Paul Sacher Saal”’setzen vorhandene Geometrie und Baustruktur sowie der Denkmalschutz den Rahmen, in den sich die variable Raumakustik einpassen musste. Nicht als Hauptnutzung geplant, aber ”coronabedingt” forciert wird der Saal nun vermehrt für Aufnahmen klassischer Ensemble und Orchester genutzt.

Lamba, Manan

• Comparison of loudness perception mismatch with visual presentation of two anechoic rooms
  M. Lamba, S. Kersten, S.D. Ewert, M. Vorländer und B. Kollmeier
[Abstract]

A loudness mismatch between loudspeaker and headphone presentation may occur even if the same acoustical stimulus at the eardrums is presented. A preceding investigation reported an unexplainable discrepancy in mismatch across anechoic room conditions in Oldenburg and Aachen. This study tested differences in room acoustics and in other non-acoustic influences as the potential causes for the observed discrepancy.

A headphone-only condition was employed where the visual presentation was varied using a head mounted display. To systematically separate potential acoustic difference between the rooms from the influence of the visually perceived room information, the headphone-equalized stimuli recorded with a head and torso simulator in the two anechoic rooms or diotic signals were presented acoustically while the visual presentation included both rooms or darkness. The level difference found in the comparisons including a diotic playback tests the dependence of the mismatch on the visually perceived rooms. Conversely, differences found in acoustical room comparisons for the same visual input allow to pinpoint the influence of the acoustic room perception. The consequences of the findings for presentation techniques in virtual acoustics (e.g., a ”virtual loudspeaker”) using headphone presentations will be discussed.

Lammering, Rolf

• Numerical Simulation of Guided Ultrasonic Waves in Fiber Metal Laminates including Model Reduction Methods
  N. Rauter, A. Mikhaylenko, N.K. Bellam-Muralidhar, D. Lorenz und R. Lammering
[Abstract]

Fiber metal laminates (FML) offer substantial reduction in structural weight along with excellent fatigue strength. However, FML are very sensitive to delaminations that are usually not detectable by visual inspection. Here, SHM with guided ultrasonic waves is potentially suitable for damage detection by using the physical phenomena of wave propagation interacting with structural defects. The presented works combines the efforts of numerical simulation and model reduction methods to allow time and cost-efficient simulations of the wave propagation in FML as well as a post processing by inverse methods. Based on an already existing 2D-model a 3D finite element model is developed involving the excitation of waves and observing its propagation. One crucial aspect here is the model discretization and hence, the corresponding element size. To validate the numerical model the wave propagation and the resulting displacement field are compared to analytical solutions derived from the dispersion relation. Furthermore, a model-based inverse solution in a stochastic framework is described for the damage detection, localization and characterization with the aid of a simpler case study on 2D elastic wave equation. The inference problem uses a projection-based reduced-order model rather than the high- fidelity model in order to significantly reduce the computational costs.

Lan, Yutao

• Miniaturisierte Resonatoren für Ultraschall: Messung der Charakteristika
  Y. Lan, T. Merkel und E. Sarradj
[Abstract]

Für neuartige Anwendungen sind Eigenschaften und Systemverhalten von Miniatur-Resonatoren im Ultraschallbereich von Bedeutung. Ziel dieses Beitrags ist die experimentelle Untersuchung und Validierung akustischer Eigenschaften von Miniatur-Resonatoren im unteren Ultraschallbereich. Dazu werden ein miniaturisiertes Impedanzmessrohr und eine variable Resonator-Cartridge mit hoher Fertigungspräzision entwickelt. Aufgrund der sehr kleinen Abmessungen des Messrohrs im Millimeterbereich und beschränkter messtechnischer Kapazitäten im interessierenden Frequenzbereich wurde sich für die Anwendung der 2-Mikrophonmethode mit hochlaufender Sinusanregung entschieden. Die gängigen Kalibrierungsverfahren, wie z.B. der Austausch der Mikrophone, sind beim Einsatz von fest montierten MEMS-Mikrophonen nicht umsetzbar. Die durchgeführten Untersuchungen müssen die Ungenauigkeit der Phasen- und Amplitudenfehlanpassung der Mikrophone beachten. In einem ersten Schritt konnten die Resonanzfrequenzen von Miniatur-Resonatoren durch die Bestimmung des Einbruches vom gemessenen Reflexionsfaktor festgestellt werden. Dabei wurden Resonatoren mit verschiedenen Halsdurchmessern getestet. Die Ergebnisse stellen vergleichbare Resonanzfrequenzen mit Lösungen von analytischen Modellen dar. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Miniatur-Resonatoren im unteren Ultraschallbereich in Bezug auf die Resonanzfrequenz ein ähnliches Verhalten aufweisen, wie Resonatoren im hörbaren Bereich.

Lang, Matthias

• Micro-perforated panels in interaction with boundary layers in zero pressure gradient flow
  S. Floss, F. Czwielong, M. Lang, S. Becker und M. Kaltenbacher
[Abstract]

The application of a micro-perforated absorber (MPA) adjacent to an axial fan in duct flows can significantly influence both the effective sound emissions, as well as the fan’s efficiency. These phenomena can be theoretically attributed in part to bias flow, altered blind flow in tip gap clearance, turbulent boundary layer stimulation, and self-excitation of the MPA. In this contribution, we investigate the influence of a zero pressure gradient boundary layer over a MPA flushed mounted in an overflowed plate test rig at low Mach numbers. The alteration of the boundary layer profile due to the presence of the MPA is investigated, as well as, the wall pressure correlation to the self-noise of the MPA. It is found that self-noise and excitation vary strongly with the perforation ratio and slit orientation relative to the mean flow velocity. Furthermore, the flow over the MPA might reduce the sound-absorbing effectiveness in the high-frequency range.

Langa, Sergiu

• Balanced MEMS loudspeaker: Coulomb forces vs. viscosity of air and squeeze film damping
  A. Melnikov, H.A.G. Schenk, M. Stolz, A. Mrosk, L. Ehrig, F. Wall, J.M. Monsalve Guaracao, M. Ahnert, S. Langa und B. Kaiser
[Abstract]

Miniaturized micro-electro-mechanical systems (MEMS) loudspeakers is a current developmental trend for in-ear audio applications. However, when a loudspeaker shrinks to a size of a microelectronic chip, the involved physics starts to differ from the macroscopic world. At one side, an electrostatic MEMS loudspeaker benefits from small electrode gaps leading to high driving forces. At the same time, the fluid dynamics of the air can cause strong damping forces inside the microscopic cavities of a µSpeaker chip. In our presentation, we discuss the influence of the fluid dynamics on the damping of a balanced nanoscopic electrostatic drive (NED) test loudspeaker design. We analyze simulation results and link them to experimental observations done with a high-speed camera. Understanding the various sources of fluid dynamic damping is of high importance for the design of high fidelity MEMS audio transducers.

Langenbucher, Tobias

• Schießlärm & Gehörschädigungsprognoseverfahren - Gehörschützermodelle und ihr Einfluss auf Schusszahlprognosen
  P. Bechtel, M. Humberg, C. Hudasch, T. Langenbucher und C. Kleinhenrich
[Abstract]

Das Gehörschädigungsrisiko von Schießlärm in Mündungsnähe ist stark vom verwendeten Gehörschutz geprägt. Um dieses Risiko prognostizieren zu können, werden Gehörschädigungsprognoseverfahren wie beispielsweise das AHAAH-Modell oder das Pfander-Kriterium benötigt. Aus dem prognostizierten Gehörschädigungsrisiko kann anschließend eine Anzahl möglicher Schüsse abgeleitet werden, bei der die betrachtete Person keine Gehörschädigungen befürchten muss. Somit ist die korrekte Berücksichtigung der Dämmwirkung eines Gehörschützers von großer Bedeutung. Die prognostiziertze Wirkung eines Gehörschützers hängt jedoch stark vom Berechnungsmodell des jeweilgen Prognoseverfahrens ab. Es werden Untersuchungen vorgestellt, die Kreuzvergleiche zwischen zwei gängigen Gehörschädigungsprognoseverfahren - dem AHAAH-Modell und dem Pfander-Verfahren - bezüglich ihrer Modellierung von Gehörschützern ziehen. Hierbei werden sowohl die Reduzierung des Spitzenpegels als auch der spektrale Einfluss untersucht. Zusätzlich fließen In-Situ gemessene Dämmwerte von Kapselgehörschützern in diese Untersuchung mit ein. Anschließend werden gemessene und synthetisch generierte Waffenknalle mit den unterschiedlichen Dämmwerten eines Gehörschützers belegt und ausgewertet. Die hieraus resultierenden möglichen Schusszahlen in Abhängigkeit des Gehörschädigungsprognoseverfahren und des Gehörschützers werden abschließend diskutiert.

Langer, Sabine C.

• Akustikgerechtes Design statt Lärmbekämpfung – Zukunft der Akustikforschung?
  S.C. Langer
[Abstract]

Die Minimierung der negativen Umweltwirkungen von Technologien und die Entwicklung von umweltverträglichen Lösungen ist die Zukunftsaufgabe von Ingenieurinnen und Ingenieuren. Für die Akzeptanz von zukünftigen Technologien wird die Akustik eine besondere Rolle spielen.

Um dieser Rolle gerecht zu werden, steht der Akustik ein Paradigmenwechsel bevor - von der Lärmbekämpfung hin zum Akustikgerechten Design. Voraussetzung für einen akustikgerechten Produktentstehungsprozess sind insbesondere Werkzeuge zur Technologiebewertung, die auf zutreffenden Modellen, zuverlässigen Berechnungs-methoden und adäquaten Bewertungskriterien basieren.

• Merkmalsselektion von psychoakustischen Größen bei der datenbasierten Modellierung der subjektiven Geräuschqualität
  L. Outzen, T.P. Ring, M. Scholz und S.C. Langer
[Abstract]

Bei der Geräuschwahrnehmung von Fahrzeugen spielt der empfundene akustische Komfort eine bedeutende Rolle. Da die subjektiven Geräuschbewertungen jedoch nicht direkt messbar sind, werden sie in der Praxis durch aufwendige Probandentests erhoben. Als Alternative dazu wird in dieser Arbeit eine Methode vorgestellt, mit der die subjektiven Probandenurteile durch ein neuronales Netz objektiviert werden. Als Modelleingangsgrößen stehen dem maschinellen Lernalgorithmus neben akustischen Größen wie dem Schalldruckpegel und dem Terzspektrum diverse psychoakustische Parameter zur Verfügung. Während des Modelltrainings wird der Zusammenhang dieser messbaren Größen mit den subjektiven Geräuschbewertungen der Probanden hergestellt. Das trainierte Modell ist schließlich in der Lage, für unbekannte Geräusche eine entsprechende quasi- subjektive Bewertung zu ermitteln. Der Fokus dieses Beitrags liegt auf dem Prozess der Merkmalsselektion. Diese dient dazu, eine Kombination von Eingangsgrößen für den maschinellen Lernalgorithmus zu finden, die zu einer möglichst hohen Vorhersagegenauigkeit führt. Je nach Geräuschcharakter tragen jedoch nur bestimmte Parameter zur subjektiven Empfindung der Geräuschqualität bei. Da irrelevante Eingangsparameter die Güte des Modells verschlechtern, ist eine geeignete Merkmalsselektion essenziell für eine gute Annäherung der empfundenen Geräuschqualität. Deshalb werden in diesem Beitrag verschiedene Merkmalsselektionsstrategien verglichen und ihre Effektivität auf Basis der resultierenden Merkmalskombinationen interpretiert.

• Design und Analyse generischer poröser Materialien mittels Machine-Learning Methoden
  T.P. Ring, S. Kuschmitz, T. Vietor und S.C. Langer
[Abstract]

Die numerische Berechnung komplexer akustischer Felder erreicht heute eine hohe Prognosequalität, selbst dann, wenn beispielsweise poröse Absorber das Feld beeinflussen. Die Berücksichtigung poröser Materialien, beispielsweise in einer FEM-Berechnung, erfordert ein detailliertes Materialmodell. Eine wesentliche Herausforderung liegt dabei in der Ermittlung der für die Materialmodelle erforderlichen Materialparameter. Während der Strömungswiderstand noch vergleichsweise einfach zu messen ist, sind beispielsweise für die Porosität oder die Tortuosität nur wenige und aufwände Messverfahren verfügbar. Überhaupt setzt die messtechnische Bestimmung von Materialparametern ganz allgemein eine vorhandene Materialprobe voraus.

Die additive Fertigung (auch: 3D-Druck) bietet die Möglichkeit, generische poröse Materialien direkt herzustellen. Anhand solcher Materialproben können dann wiederum Messungen durchgeführt werden. Die Fertigung von porösen Materialien erfordert eine geometrische Beschreibung derselben. Die Geometrie allerdings hängt mit den akustischen Materialparametern nicht direkt zusammen, eine Bestimmung der zu fertigenden Geometrie aus akustischen Materialparametern ist nur näherungsweise für Spezialfälle möglich. In diesem Beitrag werden daher mittels Machine-Learning Modelle erzeugt, die zwischen geometrischen und akustischen Parametern abbilden. So wird Materialdesign, also die Bestimmung der für ein gewünschtes akustisches Verhalten erforderlichen Geometrie ermöglicht, rückwärts kann aus einer bekannten Geometrie das akustische Verhalten prognostiziert werden. Weiterhin können die Modelle genutzt werden, um den Zusammenhang zwischen Geometrie und akustischem Verhalten genauer zu analysieren.

• Large-scale vibroacoustic simulations using parallel direct solvers for high-performance clusters
  H.K. Sreekumar, C. Blech und S.C. Langer
[Abstract]

The future scenario in computational sciences is the availability of abundant computational resources, thereby strengthening high-performance computing. Therefore, the finite element modeling of vibroacoustic problems with large number of degrees of freedom can be efficiently realized in high- performance clusters for solving using parallel sparse solvers. The contribution addresses the different capabilities of the in-house numerical tool, elPaSo (Elementary Parallel Solver), to solve large-scale finite element models. Parallelization is performed with the distribution of workload among different computing nodes and their threads with MPI (Message Passing Interface) and OMP (Open Multi-Processing). An investigation is performed on a generic model with fluid-structure interaction, where the complexity of the system matrix represents a wide range of practical vibroacoustic models. The model is subjected to various parallel LU factorization routines using an interface from PETSc (Portable, Extensible Toolkit for Scientific Computation) suite. Finally, the performances are evaluated in terms of solver clock, parallel speedup and the number of floating-point operations performed.

• Pole-Matching Technique for Parametric Model Order Reduction of Second Order Vibroacoustic Systems
  Y. Hüpel, H.K. Sreekumar und S.C. Langer
[Abstract]

The field of vibroacoustics entailing simulation of large-scale models has seen numerous applications of model order reduction techniques to reduce the computational effort. However, regular reduction approaches are unable to contain parameter variations, deeming parametric model order reduction methods necessary. To further decrease the computation time for fast-paced parameter changes, parametric reduced-order models (pROMs) spanning the desired parameter space are built. A popular approach is to first produce reduced-order models interpolating the frequency domain (fROMs) at different parameter values and then using an appropriate technique to combine the different fROMs to yield the final pROM or surrogates in the parameter space. A promising technique to perform interpolation of fROMs for vibroacoustic systems to yield a pROM is the pole-matching technique. Using the pole-residue depiction, the fROMs are rearranged so their respective poles match. Pole-matching approaches are widely applied to first-order systems. However, for second-order vibroacoustic systems, the technique can be efficiently applied by preserving the second-order characteristics for interpolation in the parameter domain. Therefore, the contribution aims to adapt a pole-matching technique so as to yield faster computation of second-order system responses in the parameter domain. Finally, the effectiveness of the technique is evaluated with application to typical vibroacoustic problems.

• Ein adaptives hybrides Verfahren zur Modellordnungsreduktion von dynamischen Systemen im Frequenzbereich
  C. Blech, H.K. Sreekumar, U. Römer, M. Bollhöfer und S.C. Langer
[Abstract]

Mechanische Modelle von abgeschlossenen vibroakustischen Systemen werden häufig im Frequenzbereich formuliert und mit Hilfe der Finite Elemente Methode diskretisiert. Insbesondere für Parameterstudien im Rahmen von Unsicherheitsanalysen, Sensitivitätsstudien oder Optimierungen müssen mit steigender Frequenz große lineare Gleichungssysteme wiederholt gelöst werden. In diesem Beitrag wird ein hybrides Verfahren zur parametrischen Modellordnungsreduktion vorgestellt, welches eine rationale Arnoldi Methode im Frequenzbereich mit einer Polynominterpolation auf dünnbesetzten Gittern im Parameterraum verbindet. Adaptivität ist dabei sowohl im rationalen Krylov-Unterraum als auch im Parametergitter implementiert und wird durch duale Fehlerindikatoren gesteuert. Zur Steigerung der Effizienz werden die Fehler über den zufallsverteilten Parametern und den Frequenzschritten balanciert. Die Ordnung der gekoppelten Methoden wird dabei so lange erhöht, bis eine geforderte Genauigkeit in den statistischen Größen erreicht wird. Anhand eines numerischen vibroakustischen Demonstrators wird die Effizienz des hybriden Verfahrens gegenüber einer Monte Carlo Simulation gezeigt. Durch die integrierte Adaptivität, die eine Parameter-Anisotropie automatisch berücksichtigt, können relevante statistische Ergebnisse in einem Bruchteil der sonst üblichen Zeit erzeugt werden, was anhand einer gekoppelten Kavität-Plattenstruktur gezeigt wird. Die Effizienz des Verfahrens ergibt sich dabei aus einer gezielten Parametergewichtung innerhalb der Polynominterpolation und der Nutzung der rationalen Arnoldi Methode mit adaptiver Stützpunktwahl zur Modellreduktion im Frequenzbereich.

Langfeldt, Felix

• Evaluation of the Delany-Bazley-Miki model for the calculation of the sound absorption coefficient of aerogel granules
  Y. Abawi, F. Langfeldt und W. Gleine
[Abstract]

The Delany-Bazley model is a widely used calculation method for the prediction of the sound absorption coefficient of porous materials. It is an empirical model, which provides reasonable values for the characteristic impedance and the wave number for fibrous absorbent materials having a porosity near unity. The biggest strength of the Delany-Bazley model is, that it requires only one material parameter, the flow resistivity, which can be easily measured. Even though this model finds widespread application, however, since the estimation of the characteristic impedance and the wave number is based on quite simple power-law relations, it may not be expected that the model is valid for all the porous materials. Hence for other than fibrous materials an adjustment of the power-law relations might be necessary. In this paper an evaluation of the Delany-Bazley-Miki model, which furthermore satisfies the impedance function positive real part property, for the prediction of the sound absorption coefficient of aerogel granules is discussed. The core question is, if and how the power-law relations, suggested by Delany and Bazley, should be adjusted to provide a good approximation of the characteristic impedance and the wave number with impedance tube measured data for aerogel granules of different particle sizes.

Langgartner, Luca

• Sweet Area using Ambisonics with simulated Line Arrays
  P. Heidegger, B. Brands, L. Langgartner und M. Frank
[Abstract]

Previous studies have shown that the sweet area size of Ambisonic reproduction, i.e., the area around the central listening position in which the playback can still be perceived in plausible quality, increases with the Ambisonics order. It can be assumed that an additional limitation is due to the strong dependency of each loudspeaker’s level on the listening position when using typical point-source loudspeakers. To investigate the possible application of line arrays with Ambisonics, we present a listening experiment that simulates the effects of line arrays by compensating the position-dependent levels of each point-source loudspeaker for a single listener, using a motion capture system. We implemented three distance-dependent level compensation methods into our loudspeaker system: 0dB (no compensation), +3dB, and +6dB (full compensation of the point source) per doubling of distance. The experiment evaluated the sweet area for localization of a frontal source decoded in 1st, 3rd, and 5th order, as well as for envelopment, using a diffuse feedback delay network decoded in 5th order. For both qualities, the results show that level compensation is capable of enlarging the perceptual sweet area.

Laufs, Christian

• Relationship between the psychoacoustic parameter sharpness and the physiological parameter skin conductance for the assessment of extra-aural noise effects
  C. Laufs, A. Herweg, K. Loh und J. Fels
[Abstract]

Lärm ist heutzutage ein großer Faktor, der die Gesundheit vieler Menschen beeinträchtigt. Dabei entstehen neben den direkten Schäden am Gehör, den auralen Lärmeffekten, auch weitere, nicht direkt gehörbezogene gesundheitliche Schäden z.B. durch psychischen Stress. Diese werden als extra-aurale Lärmeffekte beschrieben, mit denen auch eine mögliche schlechtere kognitive Leistung einhergeht. In früheren Untersuchungen konnte die Schärfe eines Geräuschs bereits mit einer höheren Lästigkeit des Geräuschs in Zusammenhang gebracht werden. Um extra-aurale Effekte von Geräuschen besser und schneller beurteilen zu können, wurde in dieser Studie der psychoakustische Parameter der Schärfe mit einer physiologischen Stressreaktion und kognitiven Leistungen in Zusammenhang gebracht. Die Stressreaktion wurde durch die Messung der Hautleitfähigkeit als physiologischer Parameter erfasst, die kognitive Leistung mit Hilfe des Konzentrations-Leistungs-Tests (KLT). Da Stressreaktionen auch unbewusst ablaufen können, kann eine physiologische Stressmessung auch solche Reaktionen anzeigen, die mit Hilfe einer rein perzeptiven Stressbewertung durch die Proband*innen nicht erfasst werden. Im Rahmen der vorgestellten Studie wurde ein Hörversuch konzipiert, bei dem die Proband*innen den KLT bearbeiteten, welcher aus mathematischen Aufgaben besteht. In den jeweiligen Durchläufen wurden zusätzlich verschiedene Geräusche, die sich in ihrer Schärfe unterschieden, den Proband*innen präsentiert. Die gleichzeitig erfassten physiologischen Daten gaben Aufschluss darüber, unter welchen Testbedingungen eine erhöhte Stressreaktion vorlag.

Lauschkin, Maik

• Inverse Bestimmung elastischer Materialparameter aus dem Ausbreitungsverhalten geführter Ultraschallwellen mittels eines Convolutional Neuronal Networks
  M. Held, A. Rashwan, J. Bulling, Y. Lugovtsova, M. Lauschkin und J. Prager
[Abstract]

Detailliertes Wissen über die mechanischen Eigenschaften verwendeter Materialien ist Grundvoraussetzung für viele ingenieurtechnische Aufgaben und Dienstleistungen. Zur Bestimmung der elastischen Materialparameter gibt es verschiedene klassische, zerstörende Prüfverfahren. Eine Möglichkeit der zerstörungsfreien Bestimmung liegt in der Auswertung von Messergebnissen, die auf Basis des Ausbreitungsverhaltens geführter Ultraschallwellen gewonnen wurden. Das Ausbreitungsverhalten geführter Ultraschallwellen kann mittels Dispersionsabbildungen dargestellt werden.

Um aus messtechnisch ermittelten Dispersionsabbildungen Rückschlüsse auf die Materialparameter zu ziehen, werden in der aktuellen Forschung verschiedene inverse Methoden diskutiert. Maschinelles Lernen und insbesondere Convolutional Neural Networks (CNNs) stellen eine Möglichkeit der automatisierten inversen Modellierung und Evaluierung von Bilddaten dar.

In diesem Beitrag wird gezeigt, wie das Ausbreitungsverhalten von geführten Ultraschallwellen unter Verwendung von CNNs genutzt werden kann, um die isotropen elastischen Konstanten einer plattenförmigen Struktur zu bestimmen. Hierfür werden die verwendeten Daten analysiert, das Preprocessing erläutert und eine grundlegende CNN-Architektur gewählt. Zur Auswertung des generierten Modells werden verschiedene Verfahren wie Gradienten-Mapping und die Visualisierung der verschiedenen Schichten vorgestellt. Die Anwendbarkeit der Methode wird anhand synthetischer Daten demonstriert.

Lauterborn, Werner

• Untersuchungen zur Rolle von 'fast jet' und Kollaps-Stoßwelle bei Kavitationserosion
  M. Koch, C. Lechner, W. Lauterborn und R. Mettin
[Abstract]

Obwohl Kavitationsblasen seit über 100 Jahren untersucht werden, sind immer noch Fragen offen bezüglich der genauen Vorgänge bei der Erosion härtester Materialien. Vor Kurzem wurde gezeigt, dass bei einer einzelnen Kavitationsblase, die sehr dicht vor einer planaren, harten Grenzfläche aufschwingt und kollabiert, eine extrem schnelle Jetströmung (”fast jet”) mit Spitzengeschwindigkeiten bis zu 1000 m/s in Richtung Oberfläche auftreten kann (Lechner et al. 2020, Koch et al. 2021). Dieser Flüssigkeitsstrahl mit wenigen Mikrometer Durchmesser erzeugt an der Wand einen hohen Staudruck. Nach numerischen Berechnungen erreicht dieser bei einer Blase mit 1 Millimeter Maximaldurchmesser etwa 250 MPa. Für die meisten Legierungen kann man jedoch eine Zugfestigkeit von etwa 500 bis 600 MPa annehmen, die bei kurzzeitiger Einwirkung, wie sie hier vorliegt, tendenziell noch höher liegt, so dass auch hier noch eine Lücke zum Staudruck des fast jet bliebe. Im Vortrag werden nun weitere Simulationsergebnisse gezeigt, die darauf hindeuten, dass die dem ”fast jet” folgende Kollaps-Stoßwelle der dabei gebildeten Torusblase jedoch bis zu 4 GPa im Symmetriezentrum an der Wand erzeugt. Dies lässt vermuten, dass in der Tat die Stoßwelle eine maßgebliche Rolle bei der Erosion spielt.

• Jet formation of non-spherical bubbles close to solid boundaries
  C. Lechner, M. Koch, W. Lauterborn und R. Mettin
[Abstract]

When modeling bubble collapse near solid boundaries it is essential to include the expansion phase in the model. Depending on the initial distance of a spherical bubble from a solid boundary either a “standard jet” with speed of the order of 100 m/s is formed, or a “fast jet” with a ten fold speed. Since the fast jet is “curvature induced” it is of interest, whether and to which extent the initial shape of the bubble influences jet formation. To this end, bubbles with spheroidal initial shape expanding and collapsing close to a solid boundary are investigated numerically. Jet formation is investigated as a function of the initial eccentricity and distance from the solid. Complicated transition scenarios between standard jet and fast jet regimes are expected.

Lechner, Christiane

• Untersuchungen zur Rolle von 'fast jet' und Kollaps-Stoßwelle bei Kavitationserosion
  M. Koch, C. Lechner, W. Lauterborn und R. Mettin
[Abstract]

Obwohl Kavitationsblasen seit über 100 Jahren untersucht werden, sind immer noch Fragen offen bezüglich der genauen Vorgänge bei der Erosion härtester Materialien. Vor Kurzem wurde gezeigt, dass bei einer einzelnen Kavitationsblase, die sehr dicht vor einer planaren, harten Grenzfläche aufschwingt und kollabiert, eine extrem schnelle Jetströmung (”fast jet”) mit Spitzengeschwindigkeiten bis zu 1000 m/s in Richtung Oberfläche auftreten kann (Lechner et al. 2020, Koch et al. 2021). Dieser Flüssigkeitsstrahl mit wenigen Mikrometer Durchmesser erzeugt an der Wand einen hohen Staudruck. Nach numerischen Berechnungen erreicht dieser bei einer Blase mit 1 Millimeter Maximaldurchmesser etwa 250 MPa. Für die meisten Legierungen kann man jedoch eine Zugfestigkeit von etwa 500 bis 600 MPa annehmen, die bei kurzzeitiger Einwirkung, wie sie hier vorliegt, tendenziell noch höher liegt, so dass auch hier noch eine Lücke zum Staudruck des fast jet bliebe. Im Vortrag werden nun weitere Simulationsergebnisse gezeigt, die darauf hindeuten, dass die dem ”fast jet” folgende Kollaps-Stoßwelle der dabei gebildeten Torusblase jedoch bis zu 4 GPa im Symmetriezentrum an der Wand erzeugt. Dies lässt vermuten, dass in der Tat die Stoßwelle eine maßgebliche Rolle bei der Erosion spielt.

• Jet formation of non-spherical bubbles close to solid boundaries
  C. Lechner, M. Koch, W. Lauterborn und R. Mettin
[Abstract]

When modeling bubble collapse near solid boundaries it is essential to include the expansion phase in the model. Depending on the initial distance of a spherical bubble from a solid boundary either a “standard jet” with speed of the order of 100 m/s is formed, or a “fast jet” with a ten fold speed. Since the fast jet is “curvature induced” it is of interest, whether and to which extent the initial shape of the bubble influences jet formation. To this end, bubbles with spheroidal initial shape expanding and collapsing close to a solid boundary are investigated numerically. Jet formation is investigated as a function of the initial eccentricity and distance from the solid. Complicated transition scenarios between standard jet and fast jet regimes are expected.

Lechner, Christoph

• Unsicherheiten bei der Messung der Nachhallzeit - In situ-Ringversuch für bauakustische Messungen 2018
  C. Lechner und R. Kernöcker
[Abstract]

Die ISO 354 regelt die Messung der Schallabsorption in Hallräumen. Nun soll ein Ringversuch dazu beitragen, die Unsicherheiten zur Bestimmung der Nachhallzeiten und damit der Absorptionsgrade zu bestimmen. Ebenso von Interesse sind aber auch Unsicherheiten, welche sich bei der Bestimmung der Nachhallzeiten in situ ergeben. Die regelmäßig geschnittenen Räume, die begrenzte Diffusität und unterschiedliche Anregungsmethoden lassen größere Unsicherheitsbereiche erwarten. Im Ringversuch Bauakustische Messungen 2018 wurden die Unsicherheiten bezogen auf die Einzahlangaben für den Luft- und Trittschallschutz und deren Spektrum-Anpassungswerte erhoben. Daran haben sich 20 Teilnehmer unter Organisation des Österreichischen Arbeitsrings für Lärmbekämpfung in einer Musikhauptschule in Oberösterreich angeschlossen. Aus den Detailangaben der Nachhallzeiten wurden von 19 Teilnehmern für diesen Beitrag auch die Unsicherheiten für die Nachhallzeiten ausgearbeitet und bewertet. Dies erfolgte für zwei unterschiedlich große und unterschiedlich bedämpfte Messräume. Die Ergebnisse werden gezeigt und mit Erwartungswerten der Unsicherheiten verglichen.

• Die Umsetzung der Richtlinie 2015/996/EU in Österreich für die Straßenverkehrsemissionen
  C. Lechner und C. Kirisits
[Abstract]

Mit der Richtlinie 2015/996/EU wurden gemeinsame Lärmbewertungsmethoden für die strategische Lärmkartierung festgelegt. Eine unmittelbare Verwendung im nationalen Umfeld ist dabei allerdings nicht möglich, da spezifische Parameter an die lokalen Gegebenheiten angepasst werden müssen. Im Bereich des Straßenverkehrs betrifft dies die üblichen Deckschichten und die damit verbundenen Emissionswerte. Während das österreichische Berechnungsverfahren für die vorangegangenen Lärmkartierungen keine Unterscheidung zwischen Roll- und Antriebsgeräuschen wie auch differenzierter spektraler Eigenschaften kannte, verpflichtet die Richtlinie zur Trennung dieser Geräuschbestandteile und zur Berücksichtigung der unterschiedlichen Frequenzanteile in den betrachteten Oktavbändern. Der Beitrag zeigt, wie die Übersetzung der bestehenden österreichischen Straßenemissionswerte in die harmonisierte europäische Rechenmethodik erfolgte. Dabei wird bereits auf die im finalen Stadium befindliche Anpassung der Richtlinie und die darin korrigierten Basisdaten eingegangen.

• Österreichische Umsetzung der Änderungen zum Anhang II der europäischen Umgebungslärmrichtlinie für Schienenverkehrslärmemissionen
  C. Kirisits, T. Maly und C. Lechner
[Abstract]

In der delegierten Richtlinie der europäischen Kommission zur Änderung des Anhangs II der Umgebungslärmrichtlinie 2002/49/EG werden im Bereich Schienenverkehrslärmemissionen insbesondere die Terzbandwerte der Kontaktfilter und der Schienenrauheit für ein durchschnittliches Netz verändert. Infolgedessen ist die nationale Umsetzung dieses Berechnungsverfahrens anzupassen. Zur Berechnung der Gesamtrauheiten, für die entsprechende Transformation vom Wellenlängenbereich in den Frequenzbereich und zur Ermittlung der Schallleistungspegel für die Ersatzschallquellen kamen eigene Implementierungen für eine numerische Berechnungsumgebung zur Anwendung. Sie ermöglichen auf Grundlage der ebenfalls durch die Kommission vorgegebenen Schallausbreitungsberechnung die Berechnung der Immissionspegel in einem Referenzpunkt nach EN 3095. Jener Punkt wird als repräsentativ erachtet, um die Immissionen mit Berechnung nach der nationalen Norm ONR 305011 zu vergleichen. Für dieses nationale Regelwerk liegen experimentell ermittelte Schallleistungspegel für die österreichischen Schienenfahrzeuge auf durchschnittlichem Netz vor. Gemeinsam mit den ident gebliebenen Radrauheiten, verringern sich die entsprechenden Gesamtrauheiten und die berechneten Immissionen im Referenzpunkt sinken gegenüber den Werten nach ONR 305011 ab. Demzufolge besteht Bedarf die Auswahl der Kontaktfilter und Transferfunktionen gegenüber der bisherigen nationalen Umsetzung des europäischen Verfahrens neuerlich anzupassen.

• Anwendung eines Dosis-Wirkungs-Modells für Straßenlärm und ischämische Herzerkrankungen in einer österreichischen Population
  P. Wexberg, C. Kirisits, K. Eglau und C. Lechner
[Abstract]

Der Anhang III zur europäischen Umgebungslärmrichtlinie (2002/49/EG) präsentiert ein Verfahren zur Bewertung der gesundheitsschädlichen Wirkung von Umgebungslärm im Hinblick auf ischämische Herzerkrankungen (IHD). Die wesentlichen Eingangsdaten sind die Betroffenenzahlen in den einzelnen Pegelbereichen von Straßenlärm sowie die Gesamtinzidenz von IHD in dem untersuchten Gebiet, die aus Gesundheitsstatistiken für die Region oder das Land abgeleitet werden kann, in der/dem das Gebiet liegt. Die Betroffenenzahlen stammen aus Aktionsplänen der Kartierung 2017. Die Recherche zur Inzidenz umfasste die Diagnosen I20 bis I25 (u.a. Myokardinfarkt, chronische ischämische Herzerkrankung) des ICD-10 aus den Jahren 2015 bis 2019 entsprechend der Statistik der GÖG über Hauptdiagnosen stationärer Krankenhausaufenthalte. Ein eindeutiger Zeitpunkt des erstmaligen Auftretens einer chronisch verlaufenden Erkrankung und somit eine echte Inzidenz ist kaum festzumachen. Die Werte für IHD schwanken von 0,5 bis 0,9 für die einzelnen Bundesländer aber auch zwischen den Jahren von 2015 bis 2019. Beispielsweise ergeben sich Erkrankungsraten von 5 Fällen für Burgenland oder 15 Fällen für den Ballungsraum Innsbruck. In Burgenland sind nur 3% > 55 dB Lden betroffen, in Innsbruck 60%. In die Genese von IHD spielen andere kardiovaskuläre Risikofaktoren zu einem nicht unbeträchtlichen Ausmaß hinein, so dass im Vergleich ein dominanter Einfluss von Lärm nicht eindeutig belegt werden kann.

• Dosis-Wirkungs-Beziehungen aus aktuellen Studien in Tirol
  C. Lechner, D. Schnaiter und S. Böse-O'Reilly
[Abstract]

Im Oktober 2018 wurden von der WHO die Leitlinien für Umgebungslärm für die Europäische Region veröffentlicht. Hierin sind auch Dosis-Wirkungs-Beziehungen für den Anteil stark Belästigter und subjektiv stark Schlafgestörter enthalten, welche Ergebnisse aus Meta-Analysen der aktuellen Forschung sind. Projektbedingt konnten nur Studien bis zum Jahr 2015 eingeschlossen werden. In der Zwischenzeit wurden in Tirol mehrere Studien durchgeführt und im Zeitraum von 2019 bis 2020 veröffentlicht. Es handelt sich dabei um weiterführende wissenschaftliche Aufarbeitung der Daten aus der Gesamtlärmbetrachtung Innsbruck sowie einer Sekundärdatenanalyse der Evaluierungsstudie Unterinntal der ÖBB. Beiden Studien waren mehr als 1.000 vor Ort-Befragungen zugrundeliegend und wurden mittels geschichteter Clusterauswahl durchgeführt. Der Beitrag zeigt die Ergebnisse der Dosis-Wirkungs-Relationen aus diesen rezenten Studien in Tirol im Vergleich zu den WHO-Kurven sowie anderen aktuellen Studien wie z.B. SiRENE.

• Motorradlärm in Tirol - Evaluierung der Fahrverbote für laute Motorräder
  C. Lechner und D. Schnaiter
[Abstract]

Im Tiroler Bezirk Reutte, dem Außerfern, zeigt sich die Bevölkerung durch den Motorradlärm stark belästigt. Nachdem Maßnahmen wie Geschwindigkeitsbegrenzungen, Überholverbote und Bewusstseinsbildung nicht ausreichend fruchteten, wurde basierend auf der Motorradlärmstudie 2019 in der Saison 2020 an bestimmten Strecken ein Fahrverbot für Motorräder mit einem Standgeräusch von mehr als 95 dB(A) verhängt. Der Beitrag beschreibt, wie diese Festlegung begründet wurde und zeigt Ergebnisse der Evaluierung in der Bevölkerung, welche an den Strecken mit den verhängten Fahrverboten befragt wurden. Das Verkehrsgeschehen hat sowohl durch die Fahrverbote auch als auch Corona-bedingt abgenommen, wobei an Sommersonntagen der Motorradverkehr um ca. 50% und der zweispurige Verkehr um ca. 30% abgenommen hat. Auf der Belästigungsseite kam es zur Halbierung jener, die sich als ”stark belästigt” durch Motorradlärm einschätzen, eine Fortsetzung des Fahrverbotes für Motorräder wird zum stark überwiegenden Teil der Befragten befürwortet.

• Landwirtschaftliche Betriebstypen und Flächenwidmung - Raumplanungstechnische Beurteilungsgrundlage für Schallemissionen aus der Landwirtschaft
  M. Kropsch und C. Lechner
[Abstract]

2013 wurde von den Autoren der vortragsgegenständlichen Beurteilungsgrundlage für Flächenwidmungsverfahren über das Umweltbundesamt, unter Mitarbeit des Forum Schall, der Praxisleitfaden Schalltechnik in der Landwirtschaft veröffentlicht. Mit diesem Leitfaden lagen erstmals Emissionsdaten von landwirtschaftlichen Schallquellen, insbesondere von spezifischen Kraftfahrzeugen, in der Landwirtschaft zum Einsatz kommenden Maschinen und technischen Geräten sowie von Nutztieren, vor. Bis zu diesem Zeitpunkt erfolgten landwirtschaftliche Lärmbeurteilungen weitgehend uneinheitlich, mangels standardisierter Regelwerke.

Stellt der Praxisleitfaden die Basis schalltechnischer Detailberechnungen und -Beurteilungen landwirtschaftlicher Hofstellen, bspw. im Rahmen von behördlichen Neu-, Zu- und Umbauverfahren dar, so ist er im Detail jedoch kein Instrument, zur Klärung wesentlicher Vorfragen in Raumordnungs- und Flächenwidmungsverfahren.

Hier sind Orientierungswerte für frühe Projektphasen erforderlich, die eine rechtzeitige schalltechnische Problemidentifikation ermöglichen um Zeitverzögerungen und einen unnötigen Kostenanstieg in nachgelagerten Bau- und Behördenverfahren hintanzuhalten. Der Erhebung, Berechnung und Interpretation von flächenhaften, betriebstypischen Schallemissionsdaten für Raumordnungszwecke widmete sich ein mehrjähriges Projekt, welches mit der ÖAL Monografie 2 seinen Abschluss erfährt. Als Resultat wurden Schallkenndaten (flächenhafte Schallleistungspegel) für Rinder-, Geflügel- und Schweinebetriebe abgeleitet, die Praxiskonformität der Planungsrichtwerte für die Emission gemäß ÖNORM S 5021 hinsichtlich nutztierhaltender Betriebe untersucht sowie die generelle Problematik landwirtschaftlicher Schallemissionen im Nachbarschaftsbereich beleuchtet.

Ledig, Lars

• Entwicklung eines Kavitationssensors für NE-Metallschmelzen
  U. Bauerschäfer, L. Ledig und S. Gai
[Abstract]

Leistungsultraschall in der Prozesstechnik unter Standardbedingungen ist eine etablierte Technologie für das Homogenisieren, Dispergieren und für sonochemische Reaktionen durch Kavitation in Mehrphasen-Fluid-Systemen. Besondere Herausforderungen existieren bei der Anwendung der Kavitation in Aluminiumschmelzen bei hohen Prozesstemperaturen. Ein etabliertes Mittel zum Nachweis der Kavitationsintensität sind externe Cavitometer [1]. In diesem Beitrag wird ein Kavitationssensor für ein Leistungsultraschallsystem zur Behandlung von Aluminiumschmelzen vorgestellt. Die Herausforderung besteht in der Weiterentwicklung des Kavitationsnachweises über den Wellenleiter der Sonotrode [2] für ein Prozess-Medium von 670^∘C. Es wurde eine Lösung für die Erfassung hochfrequenter Wellenfelder direkt in der Kavitationszone an der Sonotrodenoberfläche entwickelt.

[1] Tzanakis, I., Lebon, G. S. B., Eskin, D. G., Pericleous, K. A., Characterisation of the ultrasonic acoustic spectrum and pressure field in aluminium melt with an advanced cavitometer, Journal of Materials Processing Technology, 229 (2016) 582-586

[2] Patent: DE 10 2010 043 316 B4

Leh, Christopher

• Schalldämmung von Trennwänden in Brettsperrholz-Bauweise - Einfluss von Konstruktionsdetails
  H. Ferk, C. Leh, M. Mosing, S. Vavrik-Kirchsteiger und B. Nusser
[Abstract]

Bauweisen in Brettsperrholz finden zunehmend weltweit Verbreitung. Der Bedarf an Berechnungsmethoden für diese Bauweisen steigt. Eine wesentliche Grundlage für valide Berechnungsmodelle stellen entsprechend valide gemessene Daten von Bauteilen und Stoßstellenverhalten dar. Im Projekt Sound.Wood.Austria wird systematisch die Schalldämmung üblicher Bauteile in BSP im Prüfstand im erweiterten Frequenzbereich von 50 Hz bis 5kHz mit aktuellen Brettsperrholzaufbauten bestimmt und Besonderheiten der Bauweise untersucht. Die Ergebnisse werden als Terzbandwerte künftig in die Datenbank dataholz.com aufgenommen und stehen für künftige Berechnungsmodelle zur Verfügung. Im Vortrag wird auf Ergebnisse dieses Projektes und aufgetretene Besonderheiten näher eingegangen sowie Optimierungspotenzial für die Konzeption von Trennwandkonstruktionen aufgezeigt.

Leist, Larissa

• Generation of audiovisual immersive virtual environments to evaluate cognitive performance in classroom type scenarios
  S. Fremerey, C. Reimers, L. Leist, J. Spilski, M. Klatte, J. Fels und A. Raake
[Abstract]

In the project ECoClass-VR, which is part of the AUDICTIVE priority programme, we investigate the suitability of audio-visual Immersive Virtual Environments (IVEs) for a ”real-world” assessment of cognitive performance of adults and children in classroom-type environments under different visuospatial and acoustic conditions. Existing knowledge in this area comes predominantly from auditory experimental paradigms with typically simple acoustic replications. So far, only limited attention has been paid to visual processing, without considering relevant audiovisual aspects. In the project ECoClass-VR it is planned to successively increase the realism of three existing psychological test paradigms that are first translated into audiovisual tasks and subsequently increased in terms of their realism with regard to cognitive tasks and IVEs.

To do so, we use two different types of scene visualization: immersive 360^∘ video, hence captured 360^∘ video scenes and Computer Generated Imagery (CGI) based scenes generated by a software such as e.g. Unity3D. Within this paper, we present some first results and explain how we captured and generated the corresponding IVEs. We describe the challenges as well as the technical solutions to achieve close-to-photorealism for two virtual representations of a classroom-type scene, and to enable the flexibility required for conducting the targeted cognitive performance tests.

• Examining Auditory Selective Attention in a Classroom Setting using Audiovisual Virtual Reality
  C. Reimers, K. Loh, L. Leist, S. Fremerey, A. Raake, M. Klatte und J. Fels
[Abstract]

As part of the AUDICTIVE priority program, the overall objective of the ECoClass-VR project is to investigate the cognitive behavior of children in virtual, close to real-life settings. In the first stage of this project, three validated paradigms focusing on different aspects of auditory cognition are examined and extended towards audiovisual virtual reality. One of these paradigms deals with the investigation of auditory selective attention. Although the intentional switching of auditory selective attention has been thoroughly investigated in previous work, the influence of audiovisual stimulation and virtual reality on cognitive performance is of great interest. The aim of the presented study is to derive and validate a new audiovisual paradigm, which takes place in a virtual classroom setting using computer generated models of humans at the sound source positions as opposed to loudspeakers. The visual presentation is realized through a head mounted display while the acoustic stimuli are reproduced using binaural technology.

Leistner, Philip

• Subjektive Bewertung der Schalldämmung
  T. Rauscher, R. Neubauer, M. Zaglauer und P. Leistner
[Abstract]

Die Aussagekraft von Einzahlwerten zum baulichen Schallschutz ist nach wie vor ein Diskussionsthema mit Bedarf an konkreten Untersuchungen und Erkenntnissen. Dieser Beitrag widmet sich daher der Fragestellung, welche Einzahl-Kenngröße der Schalldämmung - das bewertete Bau-Schalldämm- Maß (R’w) oder die bewertete Standard-Schallpegeldifferenz (DnT,w) - mit der subjektiven Bewertung der Schalldämmung stärker korreliert. Dazu wurde ein Hörversuch mit Kombinationen aus Schalldämmwerten und Geräuschbeispielen konzipiert und durchgeführt.

Grundlage für die Auswahl der frequenzabhängigen Schalldämmwerte bildeten Daten aus Messungen der Schalldämmung von massiven Trennbauteilen im Wohnungsbau. Mit Hilfe eines Dominanzpaarvergleiches bewerteten 16 Probanden via Kopfhörerwiedergabe das Merkmal der subjektiven Lautstaörke von gefilterten Signalen. Die Filtereigenschaften wurden aus den Messdaten von sechs Trennbauteilen generiert. Als Geräusche dienten ein Musik- und ein Sprachbeispiel sowie Rosa Rauschen. Aus den getrennt nach Signalart getroffenen Urteilen der Probanden konnte mittels ”Law of Comparative Judgement” eine Rangfolge der Signale in Bezug auf die subjektive Lautstaörke gebildet werden. Diese Rangfolge wurde anschließend mit der Rangfolge der Kenngrößen der Schalldaömmung R’w und DnT,w der entsprechenden Trennbauteile gegenübergestellt. Es konnte gezeigt werden, dass unabhaöngig von der Signalart die Kenngröße DnT,w staörker mit der subjektiv bewerteten Schalldaömmung korreliert als die Kenngröße Rëw. Die Ergebnisse aus diesem Hörversuch dienen als Grundlage für weitere subjektive Evaluierungen.

Lemke, Mathias

• Adjungierten-basierte Synthese und Bestimmung optimaler Treiberfunktionen von Lautsprechern mit komplexer Richtcharakteristik
  M. Lemke, L. Stein, A. Hölter und S. Weinzierl
[Abstract]

Die Synthese und Bestimmung optimaler Treiberfunktionen von Lautsprechern mit frequenzabhängiger Richtcharakteristik ist ein schlecht gestelltes Optimierungsproblem. Zu dessen Lösung haben die Autoren in vorangegangenen Beiträgen eine adjungierten-basierte Methode zur Optimierung von Lautsprecher-Arrays im Zeitbereich vorgestellt. Diese ermöglicht unter anderem die Berücksichtigung von Berandungen und Umgebungseffekten wie Wind, war jedoch bisher auf Monopol-artige Quellen beschränkt. Um diese Einschränkung zu beheben, haben die Autoren im direkt vorausgehenden Beitrag einen adjungierten-basierten Zeitbereichsansatz mit Finiten-Differenzen (FDTD) zur Synthese komplexer synthetischer Schallquellen durch diskrete, gitter-basierte Monopole vorgestellt. In diesem Beitrag demonstrieren die Autoren die Modellierung eines realen Zweiwege-Monitors. Zudem wird gezeigt, wie sich die Vielzahl der zur Synthese verwendeten Monopole zu einer Treiberfunktion für einen Lautsprecher überführen lässt.

• Adjungierten-basierte Schallfelderzeugung im Zeitbereich mit Zielfunktion im Frequenzraum
  P. Seeler, A. Hölter, S. Weinzierl und M. Lemke
[Abstract]

In vorangegangenen Beiträgen haben die Autoren eine Methode zur Adjungierten-basierten Optimierung von Lautsprecher-Arrays im Zeitbereich vorgestellt. Mit dieser Methode lassen sich grundsätzlich nicht nur der optimale Ort, sondern auch optimale Treiberfunktionen für beliebige Anordnungen von Lautsprechern finden.

In dem vorliegenden Beitrag stellen die Autoren eine Erweiterung der Methode vor, die die Vorgabe von gewünschten Schalldruckamplituden oder gewünschten Schalldruckpegeln im Frequenzbereich ermöglicht. Die Methode erlaubt es, die typischerweise Frequenz-basiert definierten akustischen Anforderungen an ein Beschallungsszenario mit den Vorteilen eines Zeitbereichsverfahrens, etwa die Einbeziehung von Randbedingungen und Umgebungsbedingungen wie Wind zu kombinieren.

Die Validierung des Verfahrens erfolgt am Beispiel eines in der Beschallungstechnik typischen Szenarios, in dem räumlich verschiedene Werte für den Schalldruckpegel angestrebt werden.

Lenz, Udo

• Schallimmissionen von Gleisbaustellen
  U. Lenz
[Abstract]

Im Zusammenhang mit dem Klimaschutz wird die Modernisierung und der Ausbau der Schienennetzes von einschlägigen Verbänden gefordert. Die Politik hat darauf reagiert und wird voraussssichtlich in den nächsten Jahren den Verkehrsunternehmen und der DBAG umfangreiche Geldmengen für diese Aufgabe zur Verfügung stellen. Dies führt dazu, dass in den nächsten Jahren eine Vielzahl von Bautätigkeiten in innerstädtischen Bereichen und an Eisenbahntrassen erfolgen werden. Bautätigkeiten erzeugen Schallemissionen, die in der benachbarten Wohnbebauung zu entsprechenden Immiasionen führen. Diese Immissionen sind unvermeidbar. Zur Aufrechterhaltung des Schienenverkehrs werden viele Bautätigkeiten auch nachts erfolgen. Wie ”laut” sind solche Baustellen? Lassen sich die Immissionsrichtwerte der AVV Baulärm einhalten? Führen derartige Tätigkeiten zu gesundheitsgefährdenden Beurteilungspegeln?

Lesnik, Sergey

• Bubble structures and Sonoluminescence in viscous liquids
  A. Aghel Maleki, S. Lesnik, H. Afarideh, G. Brenner und R. Mettin
[Abstract]

Intense ultrasonic fields in liquids lead to acoustic cavitation, i.e. nucleation and dynamics of bubbles. Under continued sonication, the bubbles can move and form structures. Objects submerged in the liquid are attacked by collapsing bubbles, a phenomenon leading to the well-known ultrasonic cleaning, but also to surface erosion. While many applications and scientific investigations of acoustic cavitation are concerned with pure water, tap water or sea water, the behavior of acoustic bubbles in different media is less well documented. Still, type of liquid and dissolved gases are important parameters, and acoustic cavitation in oils or acids cannot be simply extrapolated from the aqueous case. Here we systematically investigate changes of bubble structures and bubble dynamics in a bath reactor when viscosity is incrementally increased from the case of pure water by adding Glycerin or Ethylene Glycol. As well, the bubble activity with respect to sonoluminescence is examined for varying viscosity.

Li, Yuqing

• Development and Validation of a Sound Source for Near-field HRTF Measurements
  Y. Li, S. Preihs und J. Peissig
[Abstract]

In near-field HRTF measurements, where the sound source that is used for emanating the excitation signal is placed in the close range (<1m) of the subject’s or the KEMAR’s head, care must be taken when deciding what kind of sound source to use. The ideal sound source should be infinitesimally small and omnidirectional, i.e. it should be a point source. When a large sound source is used, sound reflection and diffraction at its surface can introduce inaccuracies in the measured near-field HRTFs. However, an ideal point source is physically unachievable. Besides, the acoustical behavior of a small sound source would be degraded. In this paper, we introduce the development of a special sound source that resembles the behavior of an ideal point source with particular design considerations of its low-frequency feature. The frequency response and directivity pattern of this sound source are tested under free-field condition. Based on the analysis of the test results, the suitability of the sound source for usage in near-field HRTF measurements is discussed.

Liberson, Lev

• Einsatz erweiterter Modellierung von Längenskalenanisotropie zur Vorhersage des Kopfspaltgeräusches von Axialventilatoren
  L. Liberson, N. Reiche, R. Ewert und J.W. Delfs
[Abstract]

Eine auf effiziente Bestimmung von strömungsbedingter Schallentstehung und Ausbreitung an Axialventilatoren abzielende Methode wird mittels Akustischer Störungsgleichungen (APE) und stochastisch generierter Wirbelschallquellen innerhalb einer hybriden aeroakustischen Simulationsmethode realisiert. Dabei kommt der Discontinuous Galerkin Verfahren basierte Propagationscode DISCO++ in Kopplung mit der Fast Random Particle Mesh Methode (FRPM) zum Einsatz. Letztere dient der Generierung instationärer, stochastischer Wirbelschallquellen. Durch die typische Einbausituation von Axialventilatoren entsteht geometriebedingt ein Kopfspalt zwischen Schaufeln und Mantelring, welcher wiederrum eine von lokalen Strömungsbedingungen abhängige, markante Schallquelle darstellt. In der Kopfspaltströmung herrschende konvektive Beschleunigung, charakterisiert durch große Werte des verjüngten Scherratentensors, bewirkt die Verformung und Verzerrung von turbulenten Wirbelstrukturen. Diese, gemäß der ”Rapid Distortion Theory” als ”vortex stretching and tilting” bekannten Effekte, werden maßgeblich durch Schergradiententerme in der Störgeschwindigkeitsgleichung abgebildet. Die daraus resultierende Anisotropie in den Ein- und Zweipunktstatistiken der Wirbelstörungen wiederrum kann die turbulenzbedingte Schallentstehung entscheidend beeinflussen und muss in der Modellierung des Kopfspaltgeräusches abgebildet werden. Der Einfluss einer diesbezüglichen Erweiterung der innerhalb von FRPM verwendeten Störgeschwindigkeits-Transportgleichung wird anhand von Simulationen des ummantelt eingebauten, fünfblättrigen Axialventilators ”USI-7” diskutiert, wobei zwei unterschiedliche Kopfspaltweiten untersucht werden. Ein Vergleich des erweiterten Modells, der vorherigen Anisotropie-Modellierungsstufe sowie der quell-isotropen Wirbelschallquellen Modellierung wird aufgeführt. Abschließend erfolgt eine Gegenüberstellung mit experimentell ermittelten Daten.

Liebetrau, Judith

• The Sounds of Partial Discharge
  S. Gourishetti, S. Werner, A. Kátai und J. Liebetrau
[Abstract]

Partial discharge (PD) is a critical phenomenon that often occurs in medium and high voltage electrical equipment due to insulation faults and generates various types of acoustic emissions. The characteristics of the PD signal depend on the type of equipment, physical condition, operating voltage, and insulating substances used (e.g., gases, oils, nonmetallic solids). Corona, arcing, and surface discharges are the most common PD faults. Usually, these faults are quantified by electrical and acoustic detection methods. Acoustic methods gained popularity over electrical methods due to their insensitivity to electrical noise and localization capabilities. PD signals have different levels of acoustic emission, represented by time-frequency characteristics. Currently, the analysis of PD data, detection and classification of faults is done manually or semi-automatically by experts. This paper provides the current state of the literature on acoustic condition monitoring of partial electrical discharges in various high voltage equipment (e.g., transformers, cables, switchgears). The typical approaches used in the acoustic measurement and feature representation of signals for PD defect recognition are presented in detail. Expanding the possibilities for automated detection of PDs using signal processing and neural networks is also discussed for future research.

Liebich, Emanuel

• Messergebnisse des Schallschutzes in Mehrfamilien- und Reihenhäusern - statistische Auswertungen
  C. Burkhart und E. Liebich
[Abstract]

In den vergangenen Jahren ist nicht zuletzt aufgrund einiger Urteile des deutschen Bundesgerichtshofes aus den Jahren 2007 und 2009 Bewegung in den tatsächlich ausgeführten baulichen Schallschutz gekommen. Deshalb werden die historischen Messdaten aus der Zeit weit vor den Urteilen mit den Daten aus der Zeit danach verglichen und die zeitliche und bauliche Entwicklung diskutiert. Darüber hinaus lassen sich aus den Messdaten auch weitere Erkenntnisse zu den üblichen Volumen, Trennflächen und Nachhallzeiten für verschiedene Wohnräume ableiten. Diese Erkenntnisse können wichtige Hilfestellung bei der Erarbeitung von Anforderungen oder Empfehlungen für den baulichen Schallschutz sein und auch bei der Umstellung auf anderen Kenngrößen leisten. Hierzu wurden eigene Messdaten der letzten 30 Jahre statistisch ausgewertet.

Liebler, Marko

• Fügen von Polymerfolien mit Hoch Intensivem Fokussiertem Ultraschall: Modellierung der akustischen und thermischen Effekte mittels FEM
  C. Koo Sin Lin, M. Liebler und K.-V. Jenderka
[Abstract]

Hoch-Intensiver Fokussierter Ultraschall (HIFU) ist aus der Medizintechnik bekannt, z.B. zur Behandlung von Tumoren. Seit 2008 wird das Prinzip zum Erwärmen und Siegeln dünner Folien angewandt. Zahlreiche Studien belegen, dass eine Erwärmung von dünnen Folien grundsätzlich möglich ist. Allerdings sind die physikalischen Mechanismen, die zur Erwärmung der Folien führen, unklar. Es steht keine Messtechnik zur Analyse der Wellenausbreitung in den Folien zur Verfügung. Daher wurde ein Simulationsmodell aufgebaut, um die Wellenausbreitung zu untersuchen und die Korrelation zwischen akustischen und thermischen Effekten zu analysieren. Die Validierung des Modells erfolgt mittels Schwingungsmessungen (Laservibrometrie). Die Schallschnellen an der Fläche des Siegelwerkzeugs wurden gemessen und mit den numerisch berechneten Schallschnellen verglichen. Weiterhin wurde die Erwärmung an der Oberfläche der Folien mittels Infrarotkamera erfasst und ebenfalls mit der gemessenen Verteilung der Schallschnelle und den numerischen Ergebnissen verglichen. Dadurch lassen sich die Wirkzusammenhänge zwischen Schallschnelle bzw. Schallintensität und Polymererwärmung analysieren. Es kann eine gute Übereinstimmung zwischen gemessener und numerisch berechneter Schallschnelle festgestellt werden. Die Abhängigkeit der Erwärmungseffekte von der Foliendicke konnte sowohl in der numerischen Analyse als auch durch die experimentellen Untersuchungen gezeigt werden. Die Ergebnisse dieser Studie tragen dazu bei, die akustischen und thermischen Effekte bei mit HIFU erwärmten dünnen Polymerfolien zu verstehen.

Liepert, Manfred

• Berücksichtigung meteorologischer Daten in der Schallausbreitungsrechnung und Abgleich mit Messergebnissen
  M. Liepert, V. Skowronek, M. Crljenkovic, A. Schady, K. Elsen, F. Strigari, W. Bartolomaeus und M. Chudalla
[Abstract]

Die Schallausbreitung zwischen Emissionsort und Immissionsorten wird u.a. von den atmosphärischen Bedingungen (Wetter), der Umgebung (Topografie) und den Eigenschaften des Bodens bestimmt. Die physikalischen Prozesse, die hierbei eine Rolle spielen (z.B. Absorption, Reflexion, Refraktion), sind komplex, frequenzabhängig und treten vielfach in Kombination auf. Der Einfluss der wechselnden atmosphärischen Bedingungen (Windprofil, Temperaturschichtung, Luftfeuchte) bewirkt Schwankungen der Pegeldämpfung im Ausbreitungsweg, die bei Entfernungen größer 500m bis zu 25 dB oder mehr betragen können. In einem Forschungsprojekt für die Bundesanstalt für Straßenwesen werden Einflüsse des Wetters auf die Schallausbreitung und deren Berücksichtigung in verschiedenen Berechnungsverfahren dargestellt und verglichen. Durch Langzeitmessungen an einem Autobahnabschnitt werden die Berechnungsergebnisse den Messungen bei den korrespondierenden meteorologischen Bedingungen gegenübergestellt. Diese Untersuchungen ermöglichen Aussagen über den Mehrwert der Berücksichtigung meteorologischer Informationen in der Ausbreitungsrechnung. Die Ergebnisse und Vorschläge für die praxisgerechte Berücksichtigung der Meteorologie in Rechenmodellen werden vorgestellt.

• Die Lästigkeit einer Flachstelle in Abhängigkeit von psychoakustischen Empfindungsgrößen
  M. Forstreuter, C. Huth und M. Liepert
[Abstract]

Flachstellen an den Laufflächen der Räder von Schienenfahrzeugen können eine deutliche Lärmbelastung mit sich bringen. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens für das Umweltbundesamt wurden Vorbeifahrtgeräusche von Zügen mit Flachstellen aufgezeichnet. Die Signale wurden zum einen im Hörversuch subjektiv hinsichtlich ihrer Lästigkeit beurteilt, zum anderen wurden Analysen hinsichtlich Pegelgrößen und psychoakustischer Empfindungsgrößen durchgeführt. Es werden die Zusammenhänge zwischen empfundener Lästigkeit und analysierten Daten vorgestellt und diskutiert.

Lincke, Dorothea

• Synthesizing Virtual Measurements of moving Sound Sources in the Atmospheric Boundary Layer
  D. Lincke und R. Pieren
[Abstract]

Environmental noise by traffic has a strong impact on human health and well-being. Microphone array methods are able to determine distinct sound emitting parts of aicraft and trains. The identification and characterization of these sources is essential for the development of tailored mitigation measures. The international research project LION is dedicated to enhance the accuracy of microphone array methods for moving sound sources. To support the development of novel algorithms, a virtual environment to synthesize test cases will be established. To this end, auralizations are rendered, using time-varying digital filters to account for phenomena like Doppler effect, atmospheric absorption, ground reflection and atmospheric turbulence. For modeling aircraft noise with consideration of atmospheric turbulence, the focus was previously set on the modulation of sound pressure amplitudes. For the synthesis of virtual microphone array data, additionally, an accurate modelling of the phase modulation is crucial. A model incorporating Von Kármán turbulence spectra is envisaged. Time-varying digital filters, which model the effect of atmospheric turbulence on sound propagation, will be based on geometrical acoustical simulations, finite-difference time-domain methods and outdoor measurements. First modeling results will be presented.

Lindner, Paul

• Zerstörungsfreies Messverfahren zur Bestimmung des Elastizitätsmoduls von Betonplatten in situ
  P. Lindner, C. Schulze, J. Hübelt, P. Bolz und F. Wellner
[Abstract]

Beton unterliegt als Baustoff in zahlreichen Anwendungsbereichen nicht nur statischen, sondern auch zeitlich veränderlichen bzw. sich wiederholenden Belastungen, die im Laufe der Zeit zu einer Materialermüdung führen. In einem ersten Schritt wurde nachgewiesen, dass der dynamische Elastizitätsmodul als Materialparameter geeignet ist, um Aussagen über den Degradationszustand von Straßenbeton zu treffen, der sich im Zuge der Materialermüdung einstellt. Darum erfolgte im zweiten Schritt die Erarbeitung eines zerstörungsfreien Messverfahrens zur Bestimmung des dynamischen Elastizitätsmoduls von Betonplatten in situ. Hierzu findet die auf der Multichannel Analysis of Surface Waves (MASW) basierende Phase-Shift-Methode Anwendung, mithilfe derer die Phasengeschwindigkeit der Lamb-Welle ermittelt wird. Das vorgestellte Verfahren wird exemplarisch auf die Betonplatte einer Autobahn angewendet und der Elastizitätsmodul in Abhängigkeit von Frequenz und Plattentiefe bestimmt. Zudem werden vier weitere Verfahren zur Bestimmung des Elastizitätsmoduls der Betonplatte angewendet, die eine Entnahme von Bohrkernen aus der Platte erforderlich machen. Die Messergebnisse aus den verschiedenen Verfahren werden vergleichend gegenübergestellt. Es zeigt sich eine gute Übereinstimmung der Ergebnisse des neuen zerstörungsfreien Verfahrens mit den Ergebnissen der bestehenden Messmethoden. Das neue Verfahren stellt somit die Grundlage für eine zerstörungsfreie Bestimmung des Elastizitätsmoduls von Betonplatten in situ dar.

• Messung der akustischen Wirksamkeit von Vegetation neben Bundesfernstraßen
  C. Schulze, P. Lindner und J. Hübelt
[Abstract]

Seit mehr als 70 Jahren werden messtechnische Untersuchungen zur akustischen Wirksamkeit von Wäldern und Vegetationsstreifen durchgeführt, die belegen, dass durch Bewuchstiefen größer 30 m mitunter signifikante Schalldämpfungen erreicht werden können. Die in der Literatur angegebenen Dämpfungswerte schwanken jedoch aufgrund unterschiedlicher berücksichtigter physikalischer Effekte sowie abweichender Rahmenbedingungen sehr stark, weshalb messtechnisch ermittelte Dämpfungswerte nicht ohne Weiteres auf konkrete Anwendungsfälle übertragbar sind. In bestehenden Normen und Berechnungsvorschriften zur Vorhersage der Lärmeinwirkung an maßgeblichen Immissionsorten neben Verkehrswegen wird der Einfluss von Wald auf die Schallausbreitung meist nicht oder nur sehr vereinfacht berücksichtigt. Es wird der erste, im Sommer 2020 durchgeführte Teil einer umfangreichen Messkampagne der Schallausbreitung an und in schmalen Wald- und Vegetationsstreifen neben Bundesstraßen und Autobahnen vorgestellt. Hierfür wurden an acht verschiedenen Waldstreifen sowie zwei Freifeld-Messorten Messungen der Schallausbreitung in definierten horizontalen Abständen zur Fahrbahn und in verschiedenen Höhen über dem Boden durchgeführt. Auf Basis der Ergebnisse der Sommer-Messkampagne werden erste Aussagen zur akustischen Wirksamkeit von Wald- und Vegetationsstreifen mit einer Bewuchstiefe von 25 m bis 145 m getroffen. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, das Lärmschutzpotential von Wäldern und Vegetation, u.a. in Abhängigkeit von forstlicher Zusammensetzung und Bewuchstiefe, zu ermitteln und in Einzelfällen eine Berücksichtigung schmaler Vegetationsstreifen in Schallausbreitungsrechnungen zu ermöglichen.

Lippert, Stephan

• Meta-Modelle für komplexe Akustiksimulationen im Frequenzbereich
  T. Kohlsche, S. Lippert und O. Von Estorff
[Abstract]

Das Ersetzen von rechenintensiven numerischen Simulationen durch günstigere Meta- oder Surrogate-Modelle ist bei Anwendungen mit vielen Simulationsdurchläufen, wie bei einer Optimierung oder bei einer Unschärfequantifizierung, gängige Praxis. Das Surrogate dient als ein mathematisches Ersatzmodell, welches aus einer verhältnismäßig geringen Datenmenge eine Approximation der komplexen Simulation bildet. Neben weit verbreiteten simplen Ansätzen wie linearer Regression oder Interpolation existieren auch weitaus komplexere Techniken aus dem Bereich des Machine Learnings. Hierbei zeigen vor allem probabilistische Modellierungsansätze großes Potential. Stochastikbasierte Techniken wie Gaussprozesse (Kriging) bieten, neben einer großen Flexibilität und Dateneffizienz, die Möglichkeit, verschiedene Datenquellen und individuelles Wissen des Modellierenden zu berücksichtigen. Numerische Modelle in der Akustik sind in der Regel recht rechenintensiv, was den Einsatz von Surrogates motiviert. Gleichzeitig sind die modellierten Systeme jedoch hoch komplex und das Generieren von Daten zum Trainieren des Surrogates ist kostspielig, was eine besondere Herausforderung darstellt. Der vorliegende Beitrag zeigt den Einsatz von Gaussprozessen als Surrogate für komplexe akustische Simulationen. Insbesondere die Integration verschiedener Datenquellen, wie z.B. vereinfachten Modellen oder Messdaten (multi-fidelity), und der Umgang mit möglichen Unstetigkeiten durch Resonanz- oder Interferenzphänomene für Modelle im Frequenzbereich wird diskutiert und an einem akustischen Innenraumproblem demonstriert.

• Primäre Schallminderung bei Offshore-Pfahlrammungen: Zusammenspiel von Pfahl und Hammer.
  E. Klages, S. Lippert und O. Von Estorff
[Abstract]

Die Zahl der Offshore-Windparks ist im letzten Jahrzehnt weltweit rasant gestiegen. Zur Installation der Windenergieanlagen werden häufig gerammte Pfähle verwendet. Die Rammung kann zu sehr hohen, möglicherweise für Meeressäuger und Fische schädlichen Schallemissionen im umliegenden Wasser führen, so dass oftmals entsprechende Grenzwerte einzuhalten sind.

Die Höhe der Schallemissionen hängt dabei unter anderem vom verwendeten Rammhammer und der Pfahlgeometrie ab. Kenntnisse der zugrundeliegenden Effekte können zur Reduktion der Schallemissionen genutzt werden. Dieser Beitrag diskutiert, welchen Einfluss die Eigenschaften des Hammers und des Pfahls sowie deren Zusammenspiel auf die Schallemission haben, und zeigt Möglichkeiten auf, den Schalleintrag in das Wasser durch ein gezieltes Design zu reduzieren.

Llonch, Pol

• Assessment of Dairy Cattle Welfare through Acoustic Analysis: preliminary results using a digital phonendoscope
  R.M. Alsina, P. Llonch, G.J. Ginovart-Panisello, R. Guevara, M. Freixes, M. Castro, L. Duboc und E. Mainau
[Abstract]

The efficiency of dairy cattle production is crucial in a context of population growth. Last decades, animal welfare has become a fundamental concern for consumers and for the dairy industry. In addition, evidence shows that improving the welfare of cows increases their production efficiency, the economic return of dairy farms and their environmental impact. The animal welfare assessment normally relies on temporary indicators. Tools available for this purpose are costly, time consuming, discontinued and sometimes invasive. Bioacoustics assessment of the internal organs of cows through a phonendoscope-like device is non-invasive and can continuously inform about the welfare status at an individual cow. This contribution shows the preliminary results of an acoustic analysis of the feasibility of listening to organ sounds in cows. Several acoustic measurements identified as respiration, cardiac impulses and peristaltic movements were tagged by an expert using a digital phonendoscope. In this work we describe the acoustic characterization of these signals. The cardiac impulses are present in most of the measurements, respiration and peristaltic movements are harder to identify and find in the recording campaign conducted. These preliminary results are encouraging, artificial intelligence might assist to the assessment of the cows welfare using a non-invasive and permanent system.

Llorca-Bofí, Josep

• Hearing Architecture and Seeing Soundscapes: Methodological Approach of Individual Vocabulary Profiling to Evaluate Audiovisual Perception
  J. Heck, J. Llorca-Bofí und M. Vorländer
[Abstract]

Architectural and urban environments are exposed to a variety of judgements: from those who draw the plans to those actually using the space. Despite the diversity of perceivers of such environments, there is a lack of agreement on which reproducible methods can be used for its representation as well as evaluation. Our aim is to present a method ready to evaluate architectural design and space focusing on the person. Based on the work performed by Lokki and colleagues (2011-2016), we propose a method that uses individual vocabulary to describe the subjective perception of a space. We expect this to be a great advantage, as perception varies greatly from individual to individual, yet it promises to extract a ”common sense” vocabulary. This vocabulary is needed as descriptor for human perception. We plan to use it as the basis for future studies that build upon participants’ judgements and ratings. The presented methodology describes techniques for capturing and presenting architectural spaces, as well as explanations of how collection of individual data can be performed. This approach is proposed as a reproducible method across urban and architectural environments, various locations, and diverse groups of people.

Lobato, Thiago

• Beamforming vs. Near-Field Acoustic Holography
  T. Lobato, R. Sottek und M. Vorländer
[Abstract]

Both beamforming and near-field acoustic holography (NAH) are microphone array-based techniques that are used to estimate source locations and their strengths in various application areas. Although some of their acoustical fundamentals are the same, the ways the two methods and their variations approach the problem of source identification and quantification are unique. Hence, in practical applications it is necessary to have a very clear understanding of what to expect from each method. This paper describes the main variations of both approaches: the delay-and-sum beamforming and the Fourier-based planar acoustic holography, highlighting the differences and similarities between the two approaches and recommending their use for different situations. To illustrate their difference, known results from analytical equations of a baffled piston and a vibrating plate are used.

• Perception of Fluctuating Sounds
  R. Sottek, S. Anisovich, J. Becker und T. Lobato
[Abstract]

Fluctuating sounds easily attract the listener’s attention and can therefore have a profound impact on sound quality. To better understand the human perception of fluctuating sounds and to model it for automatic quantification, it is necessary to evaluate this sensation through jury tests. The stationary perception of fluctuating sounds was examined in detail for synthetic sounds depending on various modulation parameters (e.g.: modulation rate, modulation type AM/FM, degree of modulation, modulation index). Several jury test results can be found in the literature for this type of signal. However, these existing studies are insufficient to provide an accurate model that takes temporal effects into account and can be applied for technical sounds. This paper therefore describes jury tests that were carried out to obtain the necessary information about the fluctuation perception of less-investigated phenomena such as temporal effects, as well as the fluctuation perception for technical sounds.

Loh, Karin

• Relationship between the psychoacoustic parameter sharpness and the physiological parameter skin conductance for the assessment of extra-aural noise effects
  C. Laufs, A. Herweg, K. Loh und J. Fels
[Abstract]

Lärm ist heutzutage ein großer Faktor, der die Gesundheit vieler Menschen beeinträchtigt. Dabei entstehen neben den direkten Schäden am Gehör, den auralen Lärmeffekten, auch weitere, nicht direkt gehörbezogene gesundheitliche Schäden z.B. durch psychischen Stress. Diese werden als extra-aurale Lärmeffekte beschrieben, mit denen auch eine mögliche schlechtere kognitive Leistung einhergeht. In früheren Untersuchungen konnte die Schärfe eines Geräuschs bereits mit einer höheren Lästigkeit des Geräuschs in Zusammenhang gebracht werden. Um extra-aurale Effekte von Geräuschen besser und schneller beurteilen zu können, wurde in dieser Studie der psychoakustische Parameter der Schärfe mit einer physiologischen Stressreaktion und kognitiven Leistungen in Zusammenhang gebracht. Die Stressreaktion wurde durch die Messung der Hautleitfähigkeit als physiologischer Parameter erfasst, die kognitive Leistung mit Hilfe des Konzentrations-Leistungs-Tests (KLT). Da Stressreaktionen auch unbewusst ablaufen können, kann eine physiologische Stressmessung auch solche Reaktionen anzeigen, die mit Hilfe einer rein perzeptiven Stressbewertung durch die Proband*innen nicht erfasst werden. Im Rahmen der vorgestellten Studie wurde ein Hörversuch konzipiert, bei dem die Proband*innen den KLT bearbeiteten, welcher aus mathematischen Aufgaben besteht. In den jeweiligen Durchläufen wurden zusätzlich verschiedene Geräusche, die sich in ihrer Schärfe unterschieden, den Proband*innen präsentiert. Die gleichzeitig erfassten physiologischen Daten gaben Aufschluss darüber, unter welchen Testbedingungen eine erhöhte Stressreaktion vorlag.

• Examining Auditory Selective Attention in a Classroom Setting using Audiovisual Virtual Reality
  C. Reimers, K. Loh, L. Leist, S. Fremerey, A. Raake, M. Klatte und J. Fels
[Abstract]

As part of the AUDICTIVE priority program, the overall objective of the ECoClass-VR project is to investigate the cognitive behavior of children in virtual, close to real-life settings. In the first stage of this project, three validated paradigms focusing on different aspects of auditory cognition are examined and extended towards audiovisual virtual reality. One of these paradigms deals with the investigation of auditory selective attention. Although the intentional switching of auditory selective attention has been thoroughly investigated in previous work, the influence of audiovisual stimulation and virtual reality on cognitive performance is of great interest. The aim of the presented study is to derive and validate a new audiovisual paradigm, which takes place in a virtual classroom setting using computer generated models of humans at the sound source positions as opposed to loudspeakers. The visual presentation is realized through a head mounted display while the acoustic stimuli are reproduced using binaural technology.

Lohbreier, Julian

• Analyse-Tool zur indirekten Bestimmung von Rollgeräusch-Parametern im Schienenverkehr
  S.F.T. Hanisch, J. Lohbreier, L.P. Thomma und M. Hecht
[Abstract]

Das Rollgeräusch stellt eine von drei wesentlichen Geräuschquellen im Schienenverkehr dar und ist üblicherweise dominant in einem Geschwindigkeitsbereich von ca. 60 km/h bis ca. 300 km/h. Zu den wesentlichen Parametern im Entstehungsmechanismus des Rollgeräuschs zählen die Gleisabklingrate (TDR) und die kombinierte Rauheit aus Schienen- und Radrauheit. Diese Parameter sind zeitlichen Veränderungen unterworfen und können zwischen einzelnen Strecken und Fahrzeugen (stark) variieren. Daher sind sie u. a. bei der Bewertung von Schallminderungsmaßnahmen am Schienenfahrweg messtechnisch zu erfassen und auszuwerten. Hierbei ist die Anwendung der Verfahren des DIN CEN/TR 16891:2017 zur indirekten Bestimmung dieser Parameter anhand von Beschleunigungsmessungen am Gleis während Zugvorbeifahrten zweckdienlich.

In diesem Beitrag wird ein Analyse-Tool vorgestellt, welches auf den genannten Verfahren basiert und dazu dient, das auftretenden Rollgeräusch an verschiedenen Strecken zu verschiedenen Zeitpunkten zu vergleichen und zu bewerten. Angewendet wird das Analyse-Tool derzeit im Zusammenhang mit der messtechnischen Untersuchung von Lärmminderungsmaßnahmen an Eisenbahnbrücken im Zuge des Shift2Rail-Projekts ”Assets4Rail”. Hierfür sind im Abstand von einem Jahr vor und nach Einbau einer Lärmminderungsmaßnahme akustische Messungen durchgeführt worden. Veränderungen der wesentlichen Rollgeräusch-Parameter können anhand des Analyse-Tools untersucht und bei der Bewertung der Lärmminderungsmaßnahme herangezogen werden.

Lohmann, Henning

• Numerische Vorhersage hochfrequenter Schallemissionen von Schiffen basierend auf der Energie-Finite-Elemente-Methode und der Energie-Boundary-Elemente-Methode
  H. Lohmann, A. Homm, B. Dilba und O. Zaleski
[Abstract]

Die Anwendbarkeit deterministischer numerischer Verfahren wie der Finite-Elemente-Methode (FEM) oder der Boundary-Elemente-Methode (BEM) ist für große Schiffsstrukturen auf den unteren Frequenzbereich beschränkt. Für hochfrequente Probleme führt die frequenzabhängige Netzauflösung schnell zu Problemgrößen, die nicht mehr effizient behandelbar sind. Ein effektiver Ansatz für die Behandlung hochfrequenter Probleme ist durch die energetische Betrachtung der Strukturantwort sowie der akustischen Feldgrößen gegeben. Die daraus resultierenden Differentialgleichungen sind mithilfe der energiebasierten FEM (EFEM) und BEM (EBEM) effizient lösbar. Die Unbekannten der EFEM sind Energiedichten, während durch die Unbekannten der EBEM Dichten einer Quellstärke beschrieben werden. Da die Energiedichten und die Dichten der Quellstärke nicht oszillatorisch sind, sind die Diskretisierungen der Lösungsgebiete für beide Verfahren weitestgehend unabhängig von der Frequenz. Im Vergleich zu den deterministischen Verfahren sind die resultierenden Gleichungssysteme deutlich kleiner und schneller lösbar. In diesem Beitrag wir die Anwendung der EFEM und EBEM für die Vorhersage hochfrequenter Schallemissionen von Schiffen vorgestellt. Nach einer kurzen Einführung in die EFEM und EBEM wird die Kopplung der beiden Verfahren beschrieben. Dabei wird die EFEM für die Bestimmung der Strukturantwort und die EBEM für die Bestimmung des abgestrahlten Schallfelds verwendet. Die Anwendung des gekoppelten EFEM-EBEM- Vibroakustiklösers wird am Beispiel eines Schiffs ausführlich erläutert.

Lohrengel, Armin

• Verkürzung der Entwicklungszeiten von Schallabsorbermaterialien durch Nutzung eines Simulationsmodells
  R. Rehmet und A. Lohrengel
[Abstract]

Üblicherweise werden Schallabsorber-Produkte zum Beispiel für den Einsatz in Büroräumen im Hallraum nach DIN EN ISO 354 untersucht und bewertet. Für eine solche Untersuchung ist ein großer Raum erforderlich, der mit entsprechenden Randbedingungen, wie breitbandig schallharte Wände mit versiegeltem Beton erforderlich. Für die Prüfung sind dann flächenmäßig große Elemente nötig. Für die Entwicklung und Erstqualifizierung neuartiger Schallabsorber-Materialien kommt häufig ein Impedanzrohr nach DIN EN ISO 10534-2 zum Einsatz. In diesem Rohr werden der senkrechte Schalleinfall und -reflektion gegenübergestellt. Die Herstellung eines solchen Prüfaufbaus ist verhältnismäßig einfach und es werden nur kleine Proben benötigt. Um Entwicklungszeit und -kosten zu sparen wird in dieser Studie untersucht, ob sich durch die Nutzung von akustischer Strahlensimulation Hallraumversuche innerhalb der Entwicklungsphase des Materials einsparen lassen, indem Werte aus der Impedanzrohr-Messung in einem virtuellen Hallraum verwendet werden.

Lorenz, Dirk

• Numerical Simulation of Guided Ultrasonic Waves in Fiber Metal Laminates including Model Reduction Methods
  N. Rauter, A. Mikhaylenko, N.K. Bellam-Muralidhar, D. Lorenz und R. Lammering
[Abstract]

Fiber metal laminates (FML) offer substantial reduction in structural weight along with excellent fatigue strength. However, FML are very sensitive to delaminations that are usually not detectable by visual inspection. Here, SHM with guided ultrasonic waves is potentially suitable for damage detection by using the physical phenomena of wave propagation interacting with structural defects. The presented works combines the efforts of numerical simulation and model reduction methods to allow time and cost-efficient simulations of the wave propagation in FML as well as a post processing by inverse methods. Based on an already existing 2D-model a 3D finite element model is developed involving the excitation of waves and observing its propagation. One crucial aspect here is the model discretization and hence, the corresponding element size. To validate the numerical model the wave propagation and the resulting displacement field are compared to analytical solutions derived from the dispersion relation. Furthermore, a model-based inverse solution in a stochastic framework is described for the damage detection, localization and characterization with the aid of a simpler case study on 2D elastic wave equation. The inference problem uses a projection-based reduced-order model rather than the high- fidelity model in order to significantly reduce the computational costs.

Lorenz-Kierakiewitz, Klaus-Hendrik

• Raumakustik-Praktika am Institut für Musikwissenschaft der Universität Wien vor und während der Pandemie
  K.-H. Lorenz-Kierakiewitz, C. Reuter und S. Kraync
[Abstract]

Seit 2012 werden vom Insitut für Musikwissenschaft der Universität Wien in wiederkehrendem Turnus Praktika zur Raumakustik angeboten, in denen die Studierenden mit einem dafür entwickelten didaktischen Konzept mit mobilem Messequipment selbstständig die raumakustischen Eigenschaften unterschiedlichster Räume messen und analysieren lernen. In den bisherigen sieben Kursen wurden dabei über 50 Wiener Räume durch die Studierenden untersucht und dokumentiert, darunter so namhafte Räume wie die Säle des Wiener Musikvereins, berühmte Kirchen, Auditorien der Universität, der TU und der ÖAW. Die Methodik wurde zum Wintersemester 2019 derart verfeinert, dass im Rahmen von Kurzexkursionen berühmte Säle in Bratislava und Prag gemessen werden konnten, inklusive Rudolfinum, Obecní Dm, Ständethater und Nationaltheater Prag. Bedingt durch Corona musste die Durchführung des Praktikums auf ganz neue Randbedingungen angepasst werden: Um auch in Zeiten der Pandemie im Wintersemester 2020 ein solches Präsenzpraktikum durchführen zu können, wurde ein spezielles Hygienekonzept entwickelt und die Messungen in jeweils mit eigenen Messketten ausgestatteten simultan unabhängig operierenden Kleinstgruppen durchgeführt, die einander nur in Videokonferenzen begegneten; auch die Betreuung der Messungen durch den Leiter der Lehrveranstaltung erfolgte virtuell. So konnten die Studierenden an wie geplant stattfindenden Blockterminen zahlreiche weitere Räume, auch unter diesen erschwerten Randbedingungen raumakustisch erforschen, darunter alleine 13 situationsbedingt verfügbare der Universität Wien.

• 'Der Gang des ewigen Schalls' - 'where no Acoustician has gone before'
  M.K. Lutz, K.-H. Lorenz-Kierakiewitz und C. Reuter
[Abstract]

Dieser Beitrag präsentiert akustische Messungen, welche in einer oberösterreichischen Quellhöhle bei Windischgarsten durchgeführt wurden. Am Ende des 1,6 km langen Höhlensystems, das erstmals 1978 erforscht wurde, befindet sich ein ca. 120 m langer Gang, der mit einer Neigung von etwa 50% insgesamt 70 hm steil in einen kleinen Siphon abfällt. Als ”Gang des ewigen Schalls” ist dieser Abschnitt der Höhle für seine eigentümlichen Klangeigenschaften bekannt, da diese bereits durch einfaches Rufen gut subjektiv wahrnehmbar sind. Die akustischen Parameter im Gang wurden bislang jedoch noch nicht objektiv untersucht. Um mögliche Erklärungen für das Phänomen des scheinbar ”unendlichen Klangs” zu finden wurden nun erstmals akustische Impulsantwortmessungen darin durchgeführt. Im vorliegenden Beitrag werden die Vorbereitung, Durchführung und Auswertung der akustischen Messungen in der Höhle, sowie die aus der Auswertung resultierenden Werte der monauralen akustischen Parameter (T30, EDT, C50, C80, Tcenter, ALcons, STI) aus dem Gang des ewigen Schalls vorgestellt. Darüber hinaus besteht am Poster die Möglichkeit die Höhle und ihre Akustik virtuell via VR Headset interaktiv zu erfahren.

• Mehrdimensionale visuelle Clusteranalyse der raumakustischen Parameterwerte von Wiener Sälen, Kirchen und Auditorien
  K.-H. Lorenz-Kierakiewitz, C. Reuter, S. Kraync und B. Pfändner
[Abstract]

Auf der DAGA 2017 wurde ein Verfahren zur visuellen mehrdimensionalen Analyse raumkustischer Parameter in Konzertsälen, Opernhäusern und Kammermusikräumen vorgestellt, mit welchem raumakustische Parameterwerte wie z.B. Nachhallzeit TMid, Stärkemaß GMid,10m und Raumvolumen V, aber auch Platzanzahl und Eröffnungsjahr etc. mehrdimensional dargestellt und analysiert werden können. Dabei konnte gezeigt werden, dass die verschiedenen Raumtypen im von den Parametern aufgespannten Parameterraum charakteristische Raumbereiche einnehmen und bezüglich der Hörsamkeit als gut beurteilte Räume innerhalb der Raumtypen begrenzte Cluster bilden. Dieses Verfahren wurde für die DAGA 2018 und für den ICA 2019 um weitere Raumtypen und zahlreiche weitere Raumdatensätze und Analyseansätze erweitert. Im nun vorzustellenden Beitrag sollen mit Hilfe dieser Methode aus den mittlerweile über 400 Datensätzen die raumakustischen Eigenschaften der über 50 Wiener Räume und Auditorien, von denen 35 in raumakustischen Messungen in Praktika des Instituts der Musikwissenschaft von März 2012 bis Januar 2021 untersucht wurden (35 der 50 Räume, darunter der goldene Saal und der Brahmssaal des Musikvereins, großer und Mozartsaal des Konzerthauses, Karlskirche, Michaeler Kirche und Votivkirche, Fesstsaal der alten Universität, nun Österreicheische Akademie der Wisschenschaften, Festsaal und andere Säle und Hörsäle der Universität sowie die Säulenhalle des Österreichischen Parlaments), analysiert und mit anderen Datensätzen verglichen werden.

Lozo, Carina

• The Influence of Face Coverings on Speech
  M. Prinz und C. Lozo
[Abstract]

The global pandemic of COVID-19 lead to mandatory face mask laws in many states of the EU, spawning a general conception that face masks alter speech intelligibility. In a two-part study we investigated the effect of three different face masks (FFP2, surgical and cloth mask) on acoustic features as well as intelligibility loss. Part one of the study involved the acoustic analysis of speech in different face mask conditions. Acoustic parameters that include harmonic relations (e.g., H1-H2), formant amplitudes (e.g., A1) and noise measures (e.g., harmonics to noise ratio (HNR)) were extracted from the data of one female and one male speaker. To control for intra-speaker variability, we built an artificial head-loudspeaker system adapted to the human voice to play the sound samples. The experiment was performed in a sound attenuated booth using two condenser microphones (AKG C451). In part two of this study a perception test was carried out to test the effect of the face masks on speech intelligibility. The statistical analyses of the first experiment revealed that sounds are affected most in higher frequency bands. The perception test showed that the intelligibility is affected by the masks albeit context may matter.

Lucius, Andreas

• Einfluss von Schutzgittern auf die Akustik von Axialventilatoren
  M. Schneider, A. Lucius und R. Pazhanisamy
[Abstract]

Ventilatoren werden heutzutage in vielen Anwendungen in unmittelbarer Nähe zu Menschen eingesetzt. Um ein Hin-eingreifen in den rotierenden Ventilator zu verhindern, werden Schutzgitter verwendet.

In dieser Arbeit wird der akustische Einfluss von druckseitig eines Axialventilators angebrachten Schutzgittern experimentell und numerisch untersucht. Dabei bestehen die Schutzgitter aus einer Tragkonstruktion aus radial verlaufenden Streben und einer Vielzahl daran befestigter umfänglicher Gitterringe (mit rundem Querschnitt).

Es zeigt sich, dass der Einfluss dieser Ringe grundsätzlich gut mit dem Phänomen der Kármánschen Wirbelstraße erklärt werden kann. Darüber hinaus spielen aber weitere Effekte wie die Interaktion zwischen einzelnen Ringen, die Ungleichförmigkeit der Strömung hinter dem Ventilator sowie die damit in Verbindung stehende vom Ventilator (oder anderen Bauteilen wie beispielsweise eines saugseitig montierten Wärmetauschers) generierte Turbulenz eine wichtige Rolle.

Vor allem durch den Einsatz numerischer Methoden (CFD, CAA) inklusive der Berücksichtigung von Turbulenz konnte ein Modell zur Berechnung des akustischen Einflusses von Schutzgittern entwickelt werden, welches gemessene Trends von Gittern mit unterschiedlicher Geometrie gut beschreibt.

Lübeck, Tim

• A High-Resolution Spatial Room Impulse Response Database
  T. Lübeck, J.M. Arend und C. Pörschmann
[Abstract]

This work presents an open-source database of spatial room impulse responses (SRIRs) captured at three different rooms of TH Köln. The database includes binaural room impulse responses (BRIRs) measured with a Neumann KU100 dummy head on a horizontal grid, omnidirectional impulse responses (IRs), and rigid spherical microphone array (SMA) impulse responses measured sequentially with an automated single-microphone measurement system. In each of the three rooms, an audio laboratory (RT60 = 0.81 s, f = 0.25-8 kHz), a seminar room (RT60 = 0.89 s, f = 0.25-8 kHz), and a lecture hall (RT60 = 1.0 s, f = 0.25-8 kHz), we conducted measurements for three source and two receiver positions. Currently available SMA measurements have a maximum spatial order of N = 29 for the spherical harmonic transform. However, as head-related transfer functions (HRTFs) have a spatial order greater than N = 40, binaural reproduction of sound fields at N = 29 still has the disadvantage that the HRTFs must be reduced in spatial order. To avoid this and guarantee artifact-free binaural reproduction without audible spatial aliasing and order truncation effects, we performed the SMA measurements on a Lebedev grid with a spatial order of N = 44.

Luegmair, Marinus

• Experimentelle Identifikation und Quantifizierung von Unsicherheiten am Beispiel einer Türdichtung
  S. Cram, M. Luegmair, D. Di Nunno und S. Marburg
[Abstract]

Für eine aussagekräftige Simulation ist die Betrachtung von Unsicherheiten relevant - unter anderem im Kontext der Vibroakustik im Automobilbereich. Hierzu müssen die statistischen Verteilungen der Input-Daten bekannt sein, die in der Regel anhand von Messungen ermittelt werden. Diese werden anschließend in einem Finite-Element-Simulationsmodell (FE-Simulationsmodell) verarbeitet, das statistisch verteilte Output-Daten erzeugt. Im Fokus dieses Papers liegt die Identifikation und Quantifizierung von Unsicherheiten am Beispiel der Türdichtungssteifigkeit. Auch dieser Parameter wird durch Messungen bestimmt und mit statistischen Mitteln analysiert. Zur Anwendung kommen dabei sowohl der arithmetische Mittelwert und die Standardabweichung als auch unter Zuhilfenahme zentraler Momente das Pearson-System. Anhand des Pearson-Diagramms wird die Verteilung der Steifigkeit ermittelt, die für FE-Simulationen der Tür in Zukunft implementiert wird.

• Analyse, Vergleich und Reflexion einer Vorlesung im Präsenz- und Onlinemodus
  M. Luegmair
[Abstract]

Im Rahmen der vorgestellten Untersuchung wird die Vorlesung ”Signalverarbeitung in der Vibroakustik” am Lehrstuhl für Akustik mobiler Systeme an der Fakultät Maschinenwesen der TU München betrachtet. Der Fokus liegt dabei auf der Analyse der hybriden Durchführung im Wintersemester 2020/21 im Vergleich mit der reinen Präsenzdurchführung im Durchgang des Wintersemesters 2019/20. Außerdem erfolgt eine abschließende persönliche Reflexion des externen Lehrbeauftragten und Autors.

Die Strukturierung der Analyse und des Vergleichs gliedert sich in Medieneinsatz, Interaktion, Zahl der Teilnehmenden, Prüfung und Evaluation. Diese Schritte erfolgen im Kontext des Konzeptes der Vorlesung. Aufgrund der kleinen Zahl an Teilnehmenden besitzt die Vorlesung eher Seminarcharakter, trotzdem werden einfache statistische Zusammenhänge herangezogen, um dem Vergleich auch objektive Werte hinzuzufügen. Basierend auf diesen Ergebnissen erfolgt dann die persönliche Reflexion.

Lühring, Andreas

• Investigations on working principles and design methods for metamaterial silencers
  A. Troll, J. Rohlfing, J. Küller, G. Fischer, D. Beer und A. Lühring
[Abstract]

Acoustic metamaterials (AMM) are a promising approach for the development of innovative, compact, fiber-free silencers with customized acoustic properties. The integration of active transducer systems in AMM provides further potential for significantly increasing the acoustic efficiency. For the development of commercially viable AMM silencer systems, practical design methods and economic manufacturing processes are required, which are currently not available.

In the Fraunhofer research project MetaVib passive and active AMM silencer concepts for duct and splitter silencers are investigated. The AMM silencers are designed, prototypically manufactured and experimentally validated. Besides the acoustic efficiency, the design also considers the manufacturability on an industrial scale.

This conference paper discusses the working principle of Bragg reflections and the modelling of a periodic waveguide using the transfer matrix method in combination with the Bloch-wave theory and the FEM. The simulations and experimental results for an arrangement of simple λ/4-resonators are in good agreement.

In addition, the paper presents first compact resonator concepts. To date these concept resonators are manufactured using 3D printing. However, they are designed to be mass producible using standard injection moulding processes. Concepts for the integration of active components into the concept resonators are also presented and discussed.

• Design and validation of production-suited vibroacoustic metamaterials for application in a vehicle door
  M. Droste, D. Manushyna, S. Rieß, H. Atzrodt, T. Druwe, S. Melzer, A. Struß und A. Lühring
[Abstract]

In the presented work, vibroacoustic metamaterials are designed and validated for application in a vibroacoustic-optimized vehicle door, focusing on a design suitable for production. This requires an efficient vibration reduction in the frequency range around 500 Hz with an aim to overcome limitations of existing solutions. Thus, metamaterial designs suitable for a mass production and exhibiting strong stopband behaviour are needed. In this work, different concepts for the implementation of local resonant structures to compose vibroacoustic metamaterials are developed with respect to an economical and production- suited manufacturing. The proposed concepts and manufacturing techniques are initially tested on metallic plate demonstrators in different configurations. For an experimental validation, specific transfer functions are measured using a laser vibrometer. For the proposed concepts, stopbands are found in the intended frequency region. The gained knowledge will be used to develop a vibration-optimized vehicle door.

Lüneburg, Lisa

• Kinderleicht greifen – angepasste haptische Eingabe für Kinder und Jugendliche
  A. Schwendicke, H. Winger, F. Wieczorek, L. Lüneburg, T. Bobbe und M.E. Altinsoy
[Abstract]

Die aktuelle Weiterentwicklung des bestehenden Internets sowie der technischen Möglichkeiten dieses zu Nutzen und zu Erleben ebnen den Weg in Richtung eines Taktilen Internet. Der Tastsinn wird zunehmend in die Mensch-Computer-Schnittstelle integriert. Mit Hilfe eines Handschuhs mit direkt eingestrickten Sensoren kann z.B. ein Roboterarm gesteuert und so - auch über große Distanzen hinweg - mit dem Roboter interagiert und kooperiert werden. Da derartige, intuitive Mensch-Maschine-Schnittstellen von unterschiedlichsten Nutzergruppen eingesetzt werden sollen, muss ein breites Spektrum der Ausprägung physiologischer Merkmale abgedeckt werden können. Soll diese Technologie für verschiedene Altersgruppen nutzbar gemacht werden, ist ein abgestuftes Größensystem notwendig, um die optimale Passform der Handschuhe und damit eine gute Gestenerkennung zu gewährleisten. Vergleichsmessungen der unterschiedlichen Größen stellen sicher, dass auch mit kleinen Handschuhe mit integrierten Sensoren die Gesten zuverlässig erkannt werden. So kann auch bei kleinen Handgrößen auf externe Sensoren verzichtet werden. Ein spielerisches Beispiel für den Einsatz unterschiedlicher Handschuhgrößen ist beispielsweise das interaktive ”Schere, Stein, Papier” Exponat, das von einem interdisziplinären Team des Exzellenzcluster CeTI entwickelt wurde. Es soll Kinder und Jugendliche für diesen Bereich der Forschung begeistern, indem diese direkt mit einem Sensorhandschuh einen Roboterarm steuern und mit ihm spielen können, insbesondere hier sind große Unterschiede der Hände zu berücksichtigen.

Lüth, Tim

• ILD and ITD Extraction with a Bio-Inspired Model Based on LSO and MSO
  L. Driendl, J. Encke, N. Von Puttkamer, S. Schiele, T. Lüth und W. Hemmert
[Abstract]

Most sound localization algorithms rely on correlation methods. They are inspired by a neuronal coincidence detection model with delay lines as postulated by Jeffress, which was actually found in barn owls later. However, recent research has shown that in mammals the decoding of interaural time differences (ITDs) in the medial superior olive (MSO) is based on excitation and contralateral inhibition. As shown in the PhD thesis of Encke, this neuronal circuit decodes the phase difference between left and right ear signals along the tonotopic axis provided by the cochlear filters. In this paper we have developed and implemented a physical bio-inspired model of the detection of interaural level differences (ILDs) and ITDs. The system consists of a three- dimensional printed human head with pinnae. We fixed electret microphones in both ear canals from the inside of the head and recorded signals in a room and outdoors. We used a complex gamma tone filterbank to extract both magnitude and phase of the ear signals. We calculated the magnitude difference (ILD in dB) between left and right ear to mimic processing in the left and right lateral superior olive (LSO) and the phase differences (MSO) to extract ITDs and evaluated the system.

Lugovtsova, Yevgeniya

• Akustische Bestimmung der Werkstoffparameter faserverstärkter Kunststoffe durch Auswertung der Dispersionseigenschaften geführter Wellen
  J. Prager, Y. Lugovtsova, J. Bulling, M. Held, M. Klärner, T. Winkler und L. Kroll
[Abstract]

Akustische Verfahren eignen sich hervorragend zur Bestimmung der Werkstoffeigenschaften. Die Verfügbarkeit derartiger Verfahren ist vor allem für Kunststoffe wichtig, da deren Eigenschaften stark abhängig vom jeweiligen Herstellungsprozess und vom Alterungszustand sind. Exakte und vollständige Werte sind daher in Datenbanken oder von Herstellern nur begrenzt zu finden. Insbesondere die Entwicklung von Methoden zur Charakterisierung faserverstärkter Kunststoffe (FKV) ist nach wie vor Gegenstand der Forschung. Hier müssen anisotropiebedingt mehrere Kennwerte bestimmt werden. Da FKV zumeist als dünnwandige Bauteile zum Einsatz kommen, können die Werkstoffparameter aus den Dispersionseigenschaften der Lamb-Wellen, die sich in diesen Strukturen ausbreiten, abgeleitet werden. Dazu ist eine räumliche Abtastung des sich ausbreitenden Schallfelds erforderlich.

In der vorliegenden Untersuchung wird dieser Ansatz für die relativ neue Werkstoffklasse der faserverstärkten Thermoplaste angewendet. Diese zeichnet ein ausgeprägtes Dämpfungsverhalten und eine Anisotropie der Materialparameter aus. Dazu wurde das Schallfeld im Ultraschallbereich mit einem Laser-Doppler-Vibrometers vermessen. Rechnerisch bestimmte Dispersionskurven wurden dann an die gemessenen Werte angepasst, womit die richtungsabhängigen Materialparameter bestimmt werden konnten. Im Vortrag wird das Messverfahren vorgestellt und auf spezielle Probleme, die sich z.B. aus dem Dämpfungsverhalten des Werkstoffs ergeben, eingegangen. Ausgewählte gemessene Werte werden mit den Ergebnissen von Referenzverfahren verglichen.

• Inverse Bestimmung elastischer Materialparameter aus dem Ausbreitungsverhalten geführter Ultraschallwellen mittels eines Convolutional Neuronal Networks
  M. Held, A. Rashwan, J. Bulling, Y. Lugovtsova, M. Lauschkin und J. Prager
[Abstract]

Detailliertes Wissen über die mechanischen Eigenschaften verwendeter Materialien ist Grundvoraussetzung für viele ingenieurtechnische Aufgaben und Dienstleistungen. Zur Bestimmung der elastischen Materialparameter gibt es verschiedene klassische, zerstörende Prüfverfahren. Eine Möglichkeit der zerstörungsfreien Bestimmung liegt in der Auswertung von Messergebnissen, die auf Basis des Ausbreitungsverhaltens geführter Ultraschallwellen gewonnen wurden. Das Ausbreitungsverhalten geführter Ultraschallwellen kann mittels Dispersionsabbildungen dargestellt werden.

Um aus messtechnisch ermittelten Dispersionsabbildungen Rückschlüsse auf die Materialparameter zu ziehen, werden in der aktuellen Forschung verschiedene inverse Methoden diskutiert. Maschinelles Lernen und insbesondere Convolutional Neural Networks (CNNs) stellen eine Möglichkeit der automatisierten inversen Modellierung und Evaluierung von Bilddaten dar.

In diesem Beitrag wird gezeigt, wie das Ausbreitungsverhalten von geführten Ultraschallwellen unter Verwendung von CNNs genutzt werden kann, um die isotropen elastischen Konstanten einer plattenförmigen Struktur zu bestimmen. Hierfür werden die verwendeten Daten analysiert, das Preprocessing erläutert und eine grundlegende CNN-Architektur gewählt. Zur Auswertung des generierten Modells werden verschiedene Verfahren wie Gradienten-Mapping und die Visualisierung der verschiedenen Schichten vorgestellt. Die Anwendbarkeit der Methode wird anhand synthetischer Daten demonstriert.

• Quantifying the coupling strength of adhesivly bonded materials by investigating mode repulsion regions
  H. Zeipert, S. Johannesmann, M. Nicolai, Y. Lugovtsova, J. Prager und B. Henning
[Abstract]

In the field of non-destructive testing, Lamb waves are often used for material characterisation. The increasing computational capabilities further enables complex and detailed simulations to predict the material behaviour in reality. Since adhesive bonding of different materials is a widely used method in modern applications, a reliable measurement system to determine the quality of these adhesive bonds is needed.

Investigations of the dispersive behaviour of acoustic waves in adhesively bonded multi-layered waveguides show mode repulsions in the dispersion diagrams in regions where the modes of the single materials would otherwise intersect. In previous works, changes of the distance between those modes in respect to the bonding quality are observed.

The experimental data for this investigation is generated using a pulsed laser radiation exciting broadband acoustic waves in plate like specimens which are detected by a piezoelectric ultrasonic transducer. Numerical data is generated using simulations via a semi-analytic finite element method. Using a combination of experimental and numerical data, the present work introduces an approach to determine a parameter which indicates the bonding quality in respect to an ideal material coupling.

Lutz, Mara - Kristin

• 'Der Gang des ewigen Schalls' - 'where no Acoustician has gone before'
  M.K. Lutz, K.-H. Lorenz-Kierakiewitz und C. Reuter
[Abstract]

Dieser Beitrag präsentiert akustische Messungen, welche in einer oberösterreichischen Quellhöhle bei Windischgarsten durchgeführt wurden. Am Ende des 1,6 km langen Höhlensystems, das erstmals 1978 erforscht wurde, befindet sich ein ca. 120 m langer Gang, der mit einer Neigung von etwa 50% insgesamt 70 hm steil in einen kleinen Siphon abfällt. Als ”Gang des ewigen Schalls” ist dieser Abschnitt der Höhle für seine eigentümlichen Klangeigenschaften bekannt, da diese bereits durch einfaches Rufen gut subjektiv wahrnehmbar sind. Die akustischen Parameter im Gang wurden bislang jedoch noch nicht objektiv untersucht. Um mögliche Erklärungen für das Phänomen des scheinbar ”unendlichen Klangs” zu finden wurden nun erstmals akustische Impulsantwortmessungen darin durchgeführt. Im vorliegenden Beitrag werden die Vorbereitung, Durchführung und Auswertung der akustischen Messungen in der Höhle, sowie die aus der Auswertung resultierenden Werte der monauralen akustischen Parameter (T30, EDT, C50, C80, Tcenter, ALcons, STI) aus dem Gang des ewigen Schalls vorgestellt. Darüber hinaus besteht am Poster die Möglichkeit die Höhle und ihre Akustik virtuell via VR Headset interaktiv zu erfahren.

Lux, Christian

• Luftschalldämmung von Dächern in Holzbauweise - Einfluss von Konstruktionsdetails
  B. Nusser, C. Lux und H. Müllner
[Abstract]

Im Zuge des Forschungsprojektes ”Schutz.aufs.Dach” werden Dächer in Holzbauweise bzgl. Ihres Luft- und Regenschallschutzes erforscht und verbessert. Im ersten Projektabschnitt wurden aufdach- und zwischensparrengedämmte Dächer bzgl. deren Luftschalldämmung untersucht. Im gegenständlichen Beitrag wird der bauakustische Einfluss von verschiedenen Konstruktionsausbildungen verdeutlicht, wobei die Aufdachdämmung (Mineralwolle, Holzweichfaser), die Dacheindeckung (Betondachstein, Aluminiumbahnen und PVC-Abdichtung) sowie die Tragstruktur (Sichtsparren/Gefach/Holzmassiv) variiert wurden. Neben dem Vergleich der Frequenzverläufe der einzelnen Varianten werden auch deren Einzahlkennwerte (Rw-Werte) inkl. Spektrumanpassungswerten C50-5000 bzw. Ctr,50-5000 diskutiert.

• Einfluss des Prüfraumvolumens auf die Luftschalldämmung von Trocken- und Holzrahmenbauwänden
  B. Nusser, P. Pirch und C. Lux
[Abstract]

Für die verlässliche Untersuchung der Luftschalldämmung von Bauteilen wird ein diffuses Schallfeld im Sende- und Empfangsraum benötigt. Speziell für Frequenzbereich < 100 Hz ist dies bei den minimalen Prüfraumvolumen für Prüfstandsmessungen gemäß EN ISO 10140-5:2014 (> 50 m³) nicht gegeben, weshalb gemäß EN ISO 10140-4 deutlich größere Prüfraumvolumen für Messungen unter 100 Hz gefordert werden. Im gegenständlichen Beitrag wird anhand von Messdaten aufgezeigt, wie das Prüfraumvolumen die Luftschallmessung beeinflusst. Hierfür wurden verschiedene Trocken- und Holzrahmenbauwände im ”Standardprüfstand” (Prüfraumvolumen ca. 60 m³) und im XL-Prüfstand (Prüfraumvolumen ca. 150 m³) untersucht. Im Beitrag werden u.a. die Wiederholstandardabweichungen und die Frequenzverläufe der Schalldämm-Maße aus Messungen in den beiden Prüfständen verglichen.

• Vereinfachte Prognose der Luftschalldämmung von Außenwänden in Holzrahmen- und Holzmassivbauweise
  A. Stenitzer, C. Lux und B. Nusser
[Abstract]

Aufgrund des häufig mehrschichtigen Aufbaus von Holzbauteilen ist die Prognose der Schalldämmung dieser Bauteile eine herausfordernde Aufgabe und noch nicht abschließend gelöst. Die in der aktuellen Forschung verwendeten simulationsbasierte Prognosemodelle sind im Planungsalltag im Allgemeinen nicht wirtschaftlich einsetzbar. Im Zuge des Forschungsprojekts Sound.Wood.Austria werden u.a. vereinfachte Prognosemodelle auf Ihre praktische Verwendbarkeit hin untersucht. Im gegenständlichen Beitrag werden drei vereinfachte Prognosemodelle für Außenwände in Holzrahmen- und Holzmassivbauweise betrachtet. Die Prognoseergebnisse werden dabei den gemessenen Werten von über 100 Außenwände mit WDVS und Holzfassade gegenübergestellt. Anhand der so gewonnenen Daten werden die Standardabweichungen der betrachteten Prognosemodelle und deren möglichen Modifikationen diskutiert.

• Schalldämmung von Trennwänden in Holzrahmenbauweise - Einfluss von Konstruktionsdetails
  B. Nusser, C. Lux und H. Ferk
[Abstract]

Aus planerischer Sicht besteht Interesse daran, wie sich die Modifikation verschiedener Bauteilschichten und Konstruktionsdetails auf die Schalldämmung des Bauteils auswirkt. Zur Ermittlung dieses Einflusses auf die Luftschalldämmung von Trennwänden in Holzrahmenbauweise wurde im Zuge des Projekts Sound.Wood.Austria eine umfangreiche Variantenstudien durchgeführt. Anhand von Prüfstandsmessungen gem. EN ISO 10140-2 wurden verschiedene Ausbildungen der Wandtypen (einfach-/doppelschalig, symmetrischer/asymmetrischer Aufbau), der Ständer (ein-/zeiteilig, Ständerabstand 62,5 cm/31,3 cm/20 cm, Ständertiefe 10 cm/18 cm) der Beplankungen (OSB, ein/zweilagig GKF, Sandplatten) und der Luftspalten bei doppelschaligen Wänden (20 mm/80 mm) untersucht. Im Beitrag werden die Frequenzverläufe der verschiedenen Varianten gegenübergestellt und die jeweiligen Einflüsse aufgezeigt. Zusätzlich werden die Einzahlkennwerte (Rw-Werte) aller Varianten inkl. deren zugehörigen Spektrumanpassungswerten C50-5000 bzw. Ctr,50-5000 diskutiert.

• Untersuchung der akustischen Performance von einem Kastenfenster mit Vakuumisolierglas (VIG)
  C. Lux, B. Nusser und P. Schober
[Abstract]

Bei Wohnungen und Häusern die an stark frequentierten Straßen, Bahnverbindungen oder an Einflugschneisen von Flughäfen liegen, sind zumeist Fenster der höchsten Schallschutzklasse notwendig. Die Anforderungen an einen guten Schallschutz in solch belasteten Zonen lassen sich mit Standardfenstern in der Regel nicht bzw. nur mit sehr hohem Aufwand realisieren. Eine Alternative zu dieser Problematik kann ein historischer Fenstertyp sein - das Kastenfenster. Da sich bei diesen Fenstern aufgrund der Flügel oft nur sehr dünne Verglasungen bzw. Isolierverglasungen realisieren lassen, wurde als eine alternative Vakuumglas in verschiedenen Konfigurationen untersucht. Dies gilt besonders für die Sanierung. In den Stadtzentren Österreichs sind ca. 2,5 Mio. historisch wertvolle Katenfenster verbaut. Im ersten Schritt der Studie wurden die reinen Verglasungen mit der Normgröße von (1230 × 1480) mm² gemessen (Beitrag DAGA 20). Im zweiten Studienabschnitt erfolgte die Untersuchung der Verglasungen in einem Kastenfenstersystem im Vergleich zu Standard-Verglasungen. Zusätzlich wurden Fensterflügel mit und ohne Sprossen gemessen. Des Weiteren wurde bei dem Kastenfenster die Kastenfenstertiefe (Abstand von Flügel zu Flügel) und das Laibungsmaterial im Kasten variiert. Alle Messungen erfolgten im Fensterprüfstand gemäß EN ISO 10140-2.Die im zweiten Studienabschnitt gewonnenen Erkenntnisse werden in diesem Beitrag vorgestellt.

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

 

Maack, Stefan

• Influence of Operating Conditions on the Fluidic Ultrasonic Transducer Signal
  B. Bühling, T. Schweitzer, S. Maack und C. Strangfeld
[Abstract]

While contact and immersion ultrasonic testing are established methods in non-destructive testing (NDT), generating high power air-coupled ultrasound remains a challenging task. Solutions often involve setups that are restricted to lab environments. When field measurements are required, such as in NDT for civil engineering, a handy, robust and safe transducer is needed. For this purpose, an ultrasonic transducer based on a fluidic switch has been developed. A sonic air flow inside the device is switched rapidly so that an ultrasonic signal is generated. Both theory and previous flow simulations suggest that the control flow pressure ramp has only little influence on the switching time of the device. This publication gives an overview over the operating principle of the fluidic ultrasonic transducer and investigates the influence of control tube length and pulsing repetition rate on the ultrasonic pressure amplitude. High repetition rates are found to reduce the signal amplitude, while long tubing has only little negative influence on the amplitude while improving signal quality.

Maeder, Marcus

• The preterm baby in the bass booster - Zur Frage der A-Bewertung bei Pegelmessungen in Inkubatoren
  C. Reuter, M. Maeder, I. Czedik-Eysenberg, L. Bartha-Doering, P. Deindl, M. Bertsch, A. Berger und V. Giordano
[Abstract]

Spitzenpegel in Inkubatoren erreichen teilweise Extremwerte von bis zu 117 dB(A)(Thomas 1989) bzw. 130-140 dB(SPL)(Bess et al. 1979). Die seit 1959 bis heute bei Pegelmessungen an Inkubatoren erhobenen Schallpegelwerte schwanken erheblich. Dies ist zum einen auf unterschiedliche Messsituationen zurückzuführen, zum anderen aber auch darauf, dass je nach Veröffentlichung die Pegel entweder in dB(A) oder in dB(SPL) angegeben werden. Selbst in der als Standard geltenden Empfehlung der American Academy of Pediatrics (AAP 1995) wird nicht zwischen SPL- und A-Bewertung unterschieden, wenn als Richtwert für Inkubatoren ein Geräuschpegel von <45 dB empfohlen wird. Bislang gemessene Geräuschpegel in Inkubatoren sowie eigene Messergebnisse liegen real weit über dieser Empfehlung (Bemmer et al. 2003). Der Hauptenergieanteil bei Inkubatorgeräuschen liegt zudem bei 100-200Hz (Seleny 1969; Bertsch et al. 2019). Da bei der A-bewerteten Pegelmessung gerade die Energieanteile unterhalb von 1000 Hz mit abnehmender Frequenz immer weniger einbezogen werden, fallen die gemessenen Inkubator-Pegel bei einer A-Bewertung in der Regel um 20 dB geringer aus als die tatsächlich vorliegenden Werte in dB(SPL)(z.B. Blennow et al. 1974). Ziel des Beitrags ist es deswegen nicht nur Licht in das Dunkel der A-bewerteten Inkubatorpegelmessungen zu bringen, sondern auch mit Hilfe von Signalanalysetechniken und numerischen Simulationen gehörsadäquatere Beschreibungsmöglichkeiten der akustischen Inkubator-Innenwelt anzubieten.

• Verantwortungsethik als gesamtheitliche Aufgabe bei der Behandlung von Frühgeborenen
  M. Maeder, V. Giordano, L. Bartha-Doering, P. Deindl, M. Bertsch, A. Berger und C. Reuter
[Abstract]

Kinder, die vor der 37 Gestationswoche geboren werden sind Frühgeborene. Frühgeburtlichkeit ist ein globales Gesundheitsproblem, das etwa 11 % aller Lebendgeburten betrifft: Sie ist nach wie vor eine bedeutende Todesursache und eine wichtige Ursache für langfristige Einschränkungen menschlichen Potenzials bei Überlebenden auf der ganzen Welt. Unreife und leichte Frühgeborene werden in Inkubatoren versorgt, um physiologische Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen zu schaffen. Bis zu 50% der Frühgeborenen, die in Inkubatoren behandelt werden zeigen im dritten Lebensjahr sprachliche Auffälligkeiten und Defizite. Unterschiedliche Studien lassen darauf schließen, dass die unnatürliche Umgebung aus Sicht der Akustik in einem Inkubator zu diesen Auffälligkeiten beiträgt. Bereits durchgeführte Schalldruckpegelmessungen in Inkubatoren am AKH Wien zeigen, welche Spitzenwerte durch weitere angeschlossene medizinische Geräte wie beispielsweise der Schauerstoffversorgung erreicht werden. Gleiches gilt auch für die Verhaltensweisen des medizinischen Personals, das zu hohen Spitzenpegeln führen kann.

Der vorliegende Beitrag befasst sich mit den ethischen Aspekten und Fragestellungen, die bei der Nutzung von Inkubatoren auftreten und soll als Denkanstoß dafür dienen, dass Verantwortungsethik in diesem Kontext auch als Aufgabe zu verstehen ist, in der auch über die Zeit im Inkubator hinaus eine möglichst gesunde Entwicklung des Frühgeborenen - vor allem im Hör- und Sprachbereich - im Vordergrund steht.

Mainau, Eva

• Assessment of Dairy Cattle Welfare through Acoustic Analysis: preliminary results using a digital phonendoscope
  R.M. Alsina, P. Llonch, G.J. Ginovart-Panisello, R. Guevara, M. Freixes, M. Castro, L. Duboc und E. Mainau
[Abstract]

The efficiency of dairy cattle production is crucial in a context of population growth. Last decades, animal welfare has become a fundamental concern for consumers and for the dairy industry. In addition, evidence shows that improving the welfare of cows increases their production efficiency, the economic return of dairy farms and their environmental impact. The animal welfare assessment normally relies on temporary indicators. Tools available for this purpose are costly, time consuming, discontinued and sometimes invasive. Bioacoustics assessment of the internal organs of cows through a phonendoscope-like device is non-invasive and can continuously inform about the welfare status at an individual cow. This contribution shows the preliminary results of an acoustic analysis of the feasibility of listening to organ sounds in cows. Several acoustic measurements identified as respiration, cardiac impulses and peristaltic movements were tagged by an expert using a digital phonendoscope. In this work we describe the acoustic characterization of these signals. The cardiac impulses are present in most of the measurements, respiration and peristaltic movements are harder to identify and find in the recording campaign conducted. These preliminary results are encouraging, artificial intelligence might assist to the assessment of the cows welfare using a non-invasive and permanent system.

Mair, Georg

• Modalanalyse als Werkzeug zur Lebensdauerabschätzung bei Composite-Druckbehältern
  S. John, M.P. Widjaja und G. Mair
[Abstract]

Hochbeanspruchte Bauteile wie Druckbehälter bergen im Falle eines Versagens ein erhebliches Gefährdungspotential für Mensch und Umgebung. Trotz der Auslegung mit hohen Sicherheitsfaktoren kommt es durch die hauptsächlich bei mobilen Anwendungen eingesetzten Leichtbauwerkstoffe und Materialkombinationen zu komplexen Degradationsvorgängen, welche unter ungünstigen Umständen zu einem frühzeitigen Versagen führen können. Am Beispiel eines hybriden Typ III-Behälters, bestehend aus Metall und Faser-Verbund-Kunststoffen, wird demonstriert, wie sich Änderungen des lebensdauerbestimmenden Eigenspannungszustandes auf eine sichere Gebrauchsdauer auswirken. Zur Erfassung dieser Eigenspannungsänderungen wird ein zerstörungsfreier Ansatz auf Grundlage einer experimentellen Modalanalyse vorgestellt. Die daraus gewonnen Daten fließen unmittelbar in ein erarbeitetes Betriebsfestigkeitsmodell ein. Abschließend werden die generierten Modellergebnisse mit experimentell ermittelten Lebensdauern verglichen und bewertet.

Maly, Thomas

• Österreichische Umsetzung der Änderungen zum Anhang II der europäischen Umgebungslärmrichtlinie für Schienenverkehrslärmemissionen
  C. Kirisits, T. Maly und C. Lechner
[Abstract]

In der delegierten Richtlinie der europäischen Kommission zur Änderung des Anhangs II der Umgebungslärmrichtlinie 2002/49/EG werden im Bereich Schienenverkehrslärmemissionen insbesondere die Terzbandwerte der Kontaktfilter und der Schienenrauheit für ein durchschnittliches Netz verändert. Infolgedessen ist die nationale Umsetzung dieses Berechnungsverfahrens anzupassen. Zur Berechnung der Gesamtrauheiten, für die entsprechende Transformation vom Wellenlängenbereich in den Frequenzbereich und zur Ermittlung der Schallleistungspegel für die Ersatzschallquellen kamen eigene Implementierungen für eine numerische Berechnungsumgebung zur Anwendung. Sie ermöglichen auf Grundlage der ebenfalls durch die Kommission vorgegebenen Schallausbreitungsberechnung die Berechnung der Immissionspegel in einem Referenzpunkt nach EN 3095. Jener Punkt wird als repräsentativ erachtet, um die Immissionen mit Berechnung nach der nationalen Norm ONR 305011 zu vergleichen. Für dieses nationale Regelwerk liegen experimentell ermittelte Schallleistungspegel für die österreichischen Schienenfahrzeuge auf durchschnittlichem Netz vor. Gemeinsam mit den ident gebliebenen Radrauheiten, verringern sich die entsprechenden Gesamtrauheiten und die berechneten Immissionen im Referenzpunkt sinken gegenüber den Werten nach ONR 305011 ab. Demzufolge besteht Bedarf die Auswahl der Kontaktfilter und Transferfunktionen gegenüber der bisherigen nationalen Umsetzung des europäischen Verfahrens neuerlich anzupassen.

• Schienenkopfkonditionierung im Bogen – Auftrittshäufigkeiten auffälliger Bogengeräusche
  T. Maly, M. Ostermann, F. Biebl und M. Gunacker
[Abstract]

Die von Schienenfahrzeugen bei Bogenfahrten hervorgerufenen Vorbeifahrtgeräusche können einen hochfrequenten und zum Teil tonalen Charakter aufweisen, wodurch sie von Anrainern oftmals als besonders störend empfunden werden. Schienenkopfkonditioniermittel beeinflussen den Reibwert im Rad-Schiene Kontakt, wodurch störende Emissionsanteile in Bögen merklich gesenkt werden können. Im Rahmen eines geförderten Forschungsprojekts wurde deren Wirkung unter realen Bedingungen vertiefend untersucht. Zu diesem Zweck wurden zwei akustische Langzeitmessungen über elf Monate an der Wiener Vororteliniean zwei engen Bögen mit Radien von ∼230 m und vergleichbaren Oberbaueigenschaften durchgeführt. An einem der beiden Bögen befand sich zudem eine Schienenkopfkonditionieranlage, welche nach einer Referenzphase zum direkten Vergleich der beiden Messbögen über einen Zeitraum von neun Monaten in Betrieb war. Auffällige Emissionskomponenten in den rund 20000 Vorbeifahrten je Bogen konnten durch den Einsatz eines Auswertealgorithmus automatisiert identifiziert werden, wobei in beiden Bögen breitbandige, hochfrequente Komponenten, welche charakteristisch für einen Spurkranzanlauf sind, dominierten. Darauf aufbauende, statistische Auswertungen attestieren der Schienenkopfkonditionierung grundsätzlich eine deutliche, senkende Wirkung hinsichtlich der Auftrittshäufigkeiten. Der Einfluss der eingebrachten Konditioniermittelmenge konnte durch eine einmalige Änderung des Intervalls der Aufbringung demonstriert werden. Hinsichtlich der Abhängigkeit zu Witterungsbedingungen zeigten sich beispielsweise mit steigender Temperatur eine geringfügige Wirkungsverminderung, während die Luftfeuchtigkeit kaum bzw. zum Teil entgegengesetzte Tendenzen zeigte.

Mandihitsy, Cyprien

• Musik und Trance: Physiologische Messungen an Besessenheitsmedien bei Tromba-Ritualen in Madagaskar
  A. Schmidhofer, C. Reuter, J. Jewanski, A.-M. Niemand, C. Mandihitsy und M. Bertsch
[Abstract]

Psychophysiologische Untersuchungen zur musikinduzierten/-begleiteten Trance wurden in der Vergangenheit fast ausschließlich in Laborsituationen durchgeführt. Dieser Beitrag berichtet von einer Studie, in deren Verlauf physiologische Messungen an Besessenheitsmedien im realen Kontext von fünf Tromba-Ritualen durchgeführt wurden. Tromba ist ein in Madagaskar weit verbreiteter religiöser Kult, bei dem sich der Zeremonienleiter bzw. die -leiterin unter den Klängen von Musik in Trance begibt. Ziel der Studie war es, die physiologischen Veränderungen beim Wechsel vom Alltagsbewusstsein in den Trancezustand zu ermitteln und die Rolle, die die Musik dabei spielt, näher zu beleuchten. Während Studien zur Trance bislang vorwiegend physiologische Prozesse im Gehirn untersuchten, standen hier körperliche Vorgänge wie Atmung, Temperatur, Hautleitwert, Herzratenvariabilität, Puls, Muskelspannung und Motilität im Fokus. Zur Messung der physiologischen Signale diente ein Schuhfried Biofeedback Xpert System, die Weiterverarbeitung der Daten geschah mittels BioTrace+, Kubios, Excel und JASP. Gleichzeitig wurde das Geschehen mit mehreren Kameras, darunter eine 360^∘ Ricoh Theta Z1, aufgezeichnet. Ungeachtet der Unterschiede hinsichtlich der physiologischen Ausprägung der Trance bei den einzelnen Medien, verweisen die Ergebnisse auf Trance als bewusst angewandte Körpertechnik, die auf die Synchronisation von Musik, Bewegung und physiologischen Reaktionen abzielt. Die Präsentation wird eine interaktive VR Video Experience in 360^∘ beinhalten.

Manushyna, Daria

• Application of vibroacoustic metamaterials for broadband vibration reduction on space structures
  D. Manushyna, M. Droste und H. Atzrodt
[Abstract]

In this paper, vibroacoustic metamaterials are applied for launcher structural components made of composite materials to optimize their vibration transmission characteristics. For these applications the stopband behavior is desired in the frequency range up to 200 Hz and a broadband damping characteristics up to 500 Hz. Three configurations of two different concepts (pillar-type and beam-type resonators) are considered to fulfill the requirements on high damping and low additional mass to the component. Dispersion relations of the unit cells are calculated to predict the stopband region in an infinite compound. The resonators are designed and built to have their relevant out-of-plane resonance frequency at 160 Hz. The validated design of resonators is transferred to finite planar specimens made of carbon fiber reinforced polymers to evaluate the stop band behaviour of the vibroacoustic metamaterials. The expected dynamic behaviour is observed in the experimental investigation as well as in the simulation, thus proving the potential of the usage of vibroacoustic metamaterials for dynamically optimized launcher structures.

• Design and validation of production-suited vibroacoustic metamaterials for application in a vehicle door
  M. Droste, D. Manushyna, S. Rieß, H. Atzrodt, T. Druwe, S. Melzer, A. Struß und A. Lühring
[Abstract]

In the presented work, vibroacoustic metamaterials are designed and validated for application in a vibroacoustic-optimized vehicle door, focusing on a design suitable for production. This requires an efficient vibration reduction in the frequency range around 500 Hz with an aim to overcome limitations of existing solutions. Thus, metamaterial designs suitable for a mass production and exhibiting strong stopband behaviour are needed. In this work, different concepts for the implementation of local resonant structures to compose vibroacoustic metamaterials are developed with respect to an economical and production- suited manufacturing. The proposed concepts and manufacturing techniques are initially tested on metallic plate demonstrators in different configurations. For an experimental validation, specific transfer functions are measured using a laser vibrometer. For the proposed concepts, stopbands are found in the intended frequency region. The gained knowledge will be used to develop a vibration-optimized vehicle door.

Mao, Huina

• A numerical study of 3D Kelvin cell arrangements as a basis for locally resonant acoustic metamaterials
  L. Kleine-Wächter, H. Mao, R. Rumpler, M. Miksch, Q. Aumann und G. Müller
[Abstract]

Locally resonant acoustic metamaterials (LRM) are designed to inhibit wave propagation in targeted frequency bands, evoked by the resonant behavior of sub-structural elements attached to a host structure. Typically, the resonant attachments are periodically clustered on the host structure and scaled smaller than the wavelength of interest. A novel approach in designing LRM comprises 3D cellular structures. Such architectures exhibit diverse resonances that are tunable by modifying the geometry and could thus provide structurally inherent multi-resonators without requiring embedded resonant units. This contribution investigates these prospects of 3D cellular architectures in a parametric study using the finite element method. An isometric Kelvin cell (KC) is employed as a reference design strategy. The reference’s material properties and geometry are altered and the structural dynamic behaviors of the respective designs are examined. It is demonstrated that rigid body rotations of the cell’s square faces modify the coupling between longitudinal and transverse displacement directions and induce various mode shapes that are potentially exploitable to attain efficient low-frequent vibration attenuation. It is discussed whether the KC-resonator strategy provides an opportunity for achieving LRM with tunable broadband features, followed by an outline of future research steps employing this concept.

Maravich, Maria Mareen

• Vergleich von Schall und Sitzschwingungen in verschiedenen Fahrzeugtypen hinsichtlich ihrer Wahrnehmung
  M.M. Maravich und M.E. Altinsoy
[Abstract]

Während einer Fahrt in einem Kraftfahrzeug sind wir alltäglichen Reizen wie Schall und Ganzkörper-Schwingungen nicht nur einzeln, sondern gleichzeitig ausgesetzt. Die Ausprägung der Signaleigenschaften der beteiligten vibroakustischen Reize ist entscheidend für unsere Wahrnehmung und den Gesamteindruck hinsichtlich gewünschter und nicht gewünschter Eigenschaften wie Komfort oder Lästigkeit. Daher ist es wichtig existierende Signale zu messen, zu analysieren und einzuordnen. Damit bilden Signalanalysen die Grundlage für weiterführende Untersuchungen wie Wahrnehmungsexperimente, welche der Verknüpfung dieser Signaleigenschaften und der Wahrnehmung dienen. In diesem Beitrag werden simultan aufgezeichnete akustische Signale als auch Sitzschwingungen aus Sicht des Fahrers verschiedener Fahrzeugtypen analysiert und charakterisiert. Ziel ist es akustische als auch vibratorische Signale gegenüberzustellen und Korrelationen sichtbar zu machen.

Marburg, Steffen

• Experimentelle Identifikation und Quantifizierung von Unsicherheiten am Beispiel einer Türdichtung
  S. Cram, M. Luegmair, D. Di Nunno und S. Marburg
[Abstract]

Für eine aussagekräftige Simulation ist die Betrachtung von Unsicherheiten relevant - unter anderem im Kontext der Vibroakustik im Automobilbereich. Hierzu müssen die statistischen Verteilungen der Input-Daten bekannt sein, die in der Regel anhand von Messungen ermittelt werden. Diese werden anschließend in einem Finite-Element-Simulationsmodell (FE-Simulationsmodell) verarbeitet, das statistisch verteilte Output-Daten erzeugt. Im Fokus dieses Papers liegt die Identifikation und Quantifizierung von Unsicherheiten am Beispiel der Türdichtungssteifigkeit. Auch dieser Parameter wird durch Messungen bestimmt und mit statistischen Mitteln analysiert. Zur Anwendung kommen dabei sowohl der arithmetische Mittelwert und die Standardabweichung als auch unter Zuhilfenahme zentraler Momente das Pearson-System. Anhand des Pearson-Diagramms wird die Verteilung der Steifigkeit ermittelt, die für FE-Simulationen der Tür in Zukunft implementiert wird.

• Experimentelle Modalanalyse an monolithischen Statoren für Traktionsantriebe
  M.M. Islam und S. Marburg
[Abstract]

Die strukturdynamische Auslegung stellt einen wesentlichen Bestandteil im Entwicklungsprozess neuer elektrischer Fahrzeugantriebe dar. Diese wird im Allgemeinen von einer akustischen Bewertung des Antriebskonzeptes begleitet. Um die Vielzahl an möglichen Auslegungsvarianten im Entwicklungsprozess zu bewerten sind validierte System- und Komponentensimulationen erforderlich. Durch eine experimentelle Modalanalyse kann das strukturdynamische Verhalten der Antriebskomponenten ermittelt werden. Daraus ergibt sich, dass insbesondere der Stator eines elektrischen Fahrzeugantriebs wesentlich zur Schwingung beiträgt. Vor diesem Hintergrund werden mithilfe der experimentellen Modalanalyse bewickelte sowie unbewickelte monolithische Statoren untersucht, um den Einfluss der verteilten Wicklung auf das Schwingungsverhalten zu identifizieren. Hierzu werden auf die Statoren triaxiale Beschleunigungssensoren appliziert. Anschließend werden diese Statoren über einen automatischen Impulshammer bei Raumtemperatur angeregt. Durch den Vergleich beider Messungen zeigt sich, dass die Wicklung wesentlich das System dämpft und die Schwingungsformen des monolithischen Stators beeinflusst.

• Hand-Arm-Vibrations-Syndrom, muss der ISO-Standard überarbeitet werden?
  M. Scholz, A. Brammer und S. Marburg
[Abstract]

Das Hand-Arm-Vibrations-Syndrom fasst alle Krankheiten zusammen, welche im Hand-Arm-System des Menschen von Vibrationen handgehaltener Geräte ausgelöst werden, so auch die vaskulären Krankheiten. Der Standard DIN EN ISO 5349-1 beschreibt ein Modell, entstanden 1986, in welchem die Vibrationsbelastungsdauer mit dem 8h-energieäquivalenten Beschleunigungswert und dem Auftreten vaskulärer Schäden in Zusammenhang gebracht wird. 2017 haben Nilsson u.a. eine Meta-Analyse publiziert. Hierbei wurden Studien von 1945 bis Ende 2015 in Betracht gezogen. Diese Studien wurden auf Basis einer Kriterienliste gefiltert und bewertet. Mit den verbliebenen Studien wurde ein Modell erstellt und mit dem aus dem Standard verglichen. Auf Basis dieser Meta-Analyse drängen sich verschiedene Fragen zu diesem und zum in der DIN referenzierten Modell auf. Bedarf das Modell aus dem Standard einer Überarbeitung? Wurden alle beeinflussenden Faktoren in dieser Studie bedacht und entsprechend gewichtet? Oder auch, liefern Studien, deren Probanden mehrere vibrierende Werkzeuge an einem Arbeitstag nutzen, ebenso zuverlässige Daten wie Studien, deren Teilnehmer nur ein Werkzeug für ihre Arbeit brauchen? Um diese Fragen zu beantworten, werden in diesem Beitrag Daten aus den von Nilsson u.a. genutzten Studien analysiert und dessen Modell reproduziert.

• Prognose von Knarzgeräuschen am Beispiel einer Türverkleidung
  L. Utzig, A. Fuchs, K. Weisheit und S. Marburg
[Abstract]

Störgeräusche im Fahrzeuginnenraum -wie z.B. Klappern oder Knarzen- stellen einen erheblichen Qualitätsmangel dar und führen häufig zu Kundenreklamationen. Daher müssen sämtliche Störgeräusche vor Auslieferung an den Kunden eliminiert werden. Das oberste Ziel in einem modernen Entwicklungsprozess ist, Störgeräusche bereits vor der ersten Hardware zu prognostizieren und deren Ursache zu identifizieren. Dadurch lassen sich Designänderungen in frühen Produktentwicklungsphasen meist kostenneutral durchführen und Störgeräusche vermeiden. Dies setzt eine hohe Prognosegüte der entsprechenden Simulationsmethode voraus. Im Rahmen dieser Arbeit werden am Beispiel einer Türverkleidung Schwingungsuntersuchungen für knarzende und nicht-knarzende Konfigurationen durchgeführt. Mit Hilfe der Methode der Harmonischen Balance wird die nichtlineare Systemantwort berechnet und durch die entsprechende Messung validiert. Eine gute Übereinstimmung zwischen Simulation und Messung zeigt, dass die Methode der Harmonischen Balance geeignet ist knarzende von nicht-knarzenden Konfigurationen zu unterscheiden und somit zur Vorhersage von Knarzgeräuschen einsetzbar ist.

Marckmann, Hannes

• Aerogels as innovative insulation materials – a range of acoustic properties
  C. Gillner, H. Marckmann, B. Dilba, O. Zaleski, P. Vöpel, A. Dzierbinski, E. Okomus und B. Milow
[Abstract]

Aerogels are highly porous solids that are manufactured in a sol-gel process with subsequent supercritical drying. In this process materials with a porosity of more than 95 percent can be created, which have a very low density due to the high proportion of air. They also have good sound absorption properties and a very low thermal conductivity. This makes them a promising basis for solutions with a diverse and consistently high level of insulation. Because of the extraordinary properties described above, aerogels offer solutions for various industries, for example aviation. In addition, the acoustic properties of these materials can be tailored to fulfil the specific requirements of the application for example the absorption in different frequency ranges. The material properties can be influenced by different ingredients or variations in the manufacturing process. The focus of this work is an examination of different samples which will give an insight in the possible range of acoustic and physical properties.

Marhoff, Pablo

• Deep Learning for Sound Source Localisation based on Data from the DCASE Challenge 2020
  P. Marhoff, A. Kujawski und E. Sarradj
[Abstract]

The development of methods to acoustically decode environmental sound scenes with microphone arrays holds enormous potential for a wide range of application fields. This contribution shows how Deep Learning can improve the localization results for non-artificial sound sources based on acoustic source maps compared to classical beamforming. The training and test data sets - taken from the DCASE2020 (”Detection and Classification of Acoustic Scenes and Events”) challenge - contain spatially distributed sound events of different categories, recorded in different acoustic environments. The acoustic source maps were created with beamforming using eigenvalue and eigenvector techniques. These source maps were used as features to train a residual neural network that predicts the direction of arrival of a single source. A similar approach, based on artificial and stationary sound sources, was developed by Kujawski et al. (2019). With the present method, a localization error of 12.8 degrees was achieved on the test data set, an improvement of almost 60 percent compared to the pure beamforming localization results. In summary, it is confirmed that the method developed by Kujawski et al. (2019) is also applicable to non-artificial sound sources. Learned algorithms can provide improved spatial resolution compared to model-based methods such as beamforming.

Marschner, Holger

• Eine mobile Referenzschallquelle zum Einsatz im öffentlichen Straßenverkehr
  H. Marschner, A. Pfaff und J. Krimm
[Abstract]

Der Straßenverkehr ist laut aktueller Statistik des Umweltbundesamtes die Lärmquelle mit der höchsten Belastung in Deutschland. Mittlerweile hat der Verkehrslärm ein Ausmaß angenommen, das immer häufiger zu Beschwerden und Rechtsstreitigkeiten führt. Zur Ermittlung der Notwendigkeit von Schallschutzmaßnahmen dient die im März 2021 verabschiedete Richtlinie für den Lärmschutz an Straßen (RLS-19). Die Berechnungsvorschriften der RLS-19 sind bei der Auslegung von Lärmschutzmaßnahmen anzuwenden. Vor-Ort-Messungen sind nicht vorgesehen. Dabei bildet die RLS-19 einige akustische Einflussparameter nur unzureichend ab, was dazu führt, dass nicht alle Belastungsszenarien für die Anwohner stark befahrener Straßen erfasst werden. An der Frankfurt University of Applied Sciences werden seit Jahren sowohl die akustischen Emissionen von Kraftfahrzeugen, als auch die Übertragungswege von Luft- oder Körperschall und dessen Wirkung auf den Menschen untersucht. In diesem Beitrag wird eine mobile Referenzschallquelle vorgestellt, die auf der Anhängerkupplung von PKW montiert werden kann und ohne Einschränkungen für den Einsatz im öffentlichen Verkehr geeignet ist. Mit ihrer Hilfe lassen sich Schallfelder durch bewegte Fahrzeuge im Kontext der Bebauung erzeugen und bemessen. Anhand beispielhafter Untersuchungen mit der mobilen Schallquelle entlang von Lärmschutzwänden, die auch den schrägen Schalleinfall einbeziehen, werden grundlegende Erkenntnisse über das Ausbreitungsverhalten von Luftschall vor Lärmschutzwänden gewonnen, die Beiträge für detailliertere Berechnungsvorschriften liefern können.

Martens, Ingo

• Aktive Reduzierung der Schallreflexion an Oberflächen in Wasser
  J. Timmermann, T. Avsic, D. Sachau und I. Martens
[Abstract]

Moderne Sonarsysteme sind in der Lage, die Position von Wasserfahrzeugen zu bestimmen. Ein aktives Sonarsystem sendet Schallwellen aus, die an Oberflächen reflektieren und wieder detektiert werden. Durch die Auswertung der reflektierten Signale lässt sich die Position von Fahrzeugen ermitteln. Um schwerer oder gar nicht detektiert werden zu können, muss die Reflexion an der Oberfläche des Fahrzeuges minimiert werden. In dieser Studie wird der Reflexionsfaktor am Übergang von Wasser zu Stahl reduziert. In einem mit Wasser gefüllten Impedanzrohr werden Drucksensoren und eine aktive Beschichtung implementiert. Die Beschichtung besteht aus einer dünnen Piezokeramik, die in einen Kunststoff eingebettet ist. Die Ansteuerung des Piezoaktors erfolgt zunächst durch manuelle Eingabe und anschließend durch einen Regler. Der Regler basiert auf einer Wellentrennung und einem digitalen adaptiven Filter. Der Nachweis der Funktionstüchtigkeit des neuen Systems erfolgt für stationären tonalen Schall im Impedanzrohr.

Martens, Susanne

• Automatisiertes Clustering der Schallemissionen von Windenergieanlagen
  S. Martens, L. Findeisen, T. Bohne und R. Rolfes
[Abstract]

Der abgestrahlte Schall von Windenergieanlagen (WEA) wird von den vorherrschenden atmosphärischen Bedingungen sowie den Betriebszuständen der Anlagen stark beeinflusst. Die drei Faktoren - Akustik, Atmosphäre, Windenergieanlage - stehen hierbei in Wechselwirkung zu einander. Die bisherigen Untersuchungen in Bezug auf diese Wechselwirkungen basieren auf einer manuellen Einordnung von Messdatensätzen, welche akustische, meteorologische und anlagenspezifische Größen enthalten. Mit diesem Ansatz können allgemeine Zusammenhänge in der WEA-Schallemission identifiziert werden. Für eine detaillierte Untersuchung sind jedoch automatisierte Methoden des Clusterings notwendig. Hierbei werden mittels eines passenden Clustering Algorithmus Datenpunkte mit ähnlichen Eigenschaften zusammengefasst und Ausreiser identifiziert. Im weiteren Schritt können auf Basis der einzelnen Gruppen detaillierte Analysen durchgeführt werden.

In diesem Beitrag wird eine Methode zum automatisierten Clustering von WEA-Schallemissionen vorgestellt und auf umfangreiche Datensätze angewandt. Anhand des k-Means Algorithmus werden akustische Daten in Abhängigkeit von Betriebsparametern in Gruppen eingeteilt. Im Anschluss werden die Zusammenhänge zwischen Betriebsparametern und gemessenen akustischen Größen analysiert. Hierbei werden Schmal- und Breitbandanalysen durchgeführt sowie Gesamtschalldruckpegel betrachtet.

Marter, Paul

• Gekoppelter Simulationsansatz zur Schwingungsanalyse einer Zentrifuge
  P. Marter, C. Daniel, F. Duvigneau, E. Woschke und D. Juhre
[Abstract]

Schwingungsisolatoren zur passiven Schwingungsreduktion, hergestellt aus Elastomermaterialien mit stark nichtlinearen Materialeigenschaften, werden in einer Vielzahl technischer Anwendungen unter dynamischer Belastung in unterschiedlichsten Bauformen eingesetzt. Die Auslegung solcher dynamischen Systeme in einer frühen Phase der Produktentwicklung erfolgt mit Hilfe numerischer Methoden, häufig in Form einer Mehrkörpersimulation (MKS). Dabei werden die charakteristischen Systemeigenschaften im Wesentlichen durch die im System enthaltenen Massen, Steifigkeiten und Dämpfungen und deren gegenseitige Wechselwirkung determiniert. Um eine zuverlässige Vorhersage des Systemverhaltens (z. B. hinsichtlich der Resonanzfrequenzen und der maximalen Schwingungsamplituden) treffen zu können, ist daher eine detaillierte Modellierung der Elastomerbauteile unabdingbar. Die stark nichtlinearen Materialeigenschaften der Schwingungsisolatoren lassen sich jedoch nicht adäquat durch standardmäßige Materialgesetze abbilden. Zudem ist die multiaxiale Belastungshistorie in dynamischen Systemen für die komplexe Materialcharakteristik relevant, weshalb eindimensionale Ersatzmodelle nur bis zu einem gewissen Grad anwendbar sind. Um das Materialverhalten unter den verschiedenen Einflussfaktoren hinreichend genau beschreiben zu können, ist daher die Einbindung detaillierter FE-Modelle notwendig. Im vorliegenden Beitrag wird die notwendige Solverkopplung zwischen MKS und FEM beschrieben. Zusätzlich wird auf Aspekte der Parametrisierung einfacher FE-Modelle zur Beschreibung von Elastomermaterialien eingegangen. Abschließend werden die erzielten Berechnungsergebnisse am Beispiel einer Laborzentrifuge diskutiert und mit experimentellen Daten validiert.

Martin, Rainer

• On Least-squares-based Auditory Attention Decoding with Individual Neural Latency Compensation
  D. Neudek, A. Nagathil, A. Wißmann, S. Getzmann und R. Martin
[Abstract]

Auditory attention decoding is a technique to distinguish between attended and unattended speakers in a cocktail-party scenario based on signals recorded from the brain. It has been demonstrated that a simple but effective decoder can be trained with least- squares (LS) regression using recorded electro-encephalogram (EEG) signals and the corresponding envelopes of the speech stimuli (O’Sullivan et al., Cereb. Cortex 25, 2015). The decoder is typically implemented as a filter, which estimates the speech envelopes by convolving the decoder weights with the EEG signals. The convolution length defines the filter order in this system. A crucial parameter for accurate decoding appears to be the latency between stimulus onset and neural response. In this work, we investigate the performance of LS-based decoders with respect to a subject-specific tuning of the latency and the convolution length. We train and evaluate several LS-based decoders for a publicly available dataset (Das et al., 2020, http://doi.org/10.5281/zenodo.3997352), using stimuli with a duration of 30 seconds.

Martinez, Sergio

• Amplitudenmodulation im Nah- und Fernbereich von WEA - Dynamik der Schallabstrahlung von WEA
  S. Martinez, K. Pies und A.-K. Ferreira
[Abstract]

Im vorliegenden Beitrag werden anhand einer ”globalen” Betrachtungsweise der Schallabstrahlung von WEA mit ihren Rotorblättern die Phänomene der Amplitudenmodulation (AM) untersucht. Der erste Teil beschäftigt sich mit der Interferenz der Schallabstrahlung von mehreren WEA in großen Entfernungen auf Basis eines Modellansatzes. Der (messbare) sich einstellende Windparkeffekt kann dabei plausibilisiert werden. Es wird aufgezeigt, dass die AM auch in größeren Entfernungen bedeutende Auswirkung aufweist. Im zweiten Teil wird das Modell modifiziert und die Berechnungen auf den Nahbereich der WEA angewandt. Auf der Basis kann die dynamische Abstrahlcharakteristik messtechnisch ermittelter Pegelzeitverläufe mit hoher zeitlicher Auflösung im Nahbereich der WEA (z.B. Messpunkte nach DIN EN 61400-11) nachvollzogen werden. Rückschlüsse der AM im Nahbereich auf definierte Betriebszustände sind somit möglich.

Masovic, Drasko

• Thermodynamic Behaviour of Acoustic Modes
  D. Masovic und E. Sarradj
[Abstract]

Thermodynamics provides a physical description of systems with a relatively large number of hidden degrees of freedom. It deals with approximate holistic (macroscopic) representations of true indeterministic and interacting microscopic phenomena, taking into account the ignorance of their observer. In this broad sense the theory is applicable to purely acoustic modes even in a homentropic fluid, when they cannot (or need not) be determined exactly. For example, it has already been noted in literature that the flow of sound energy in the basic statistical energy analysis (SEA) is equivalent to the flow of heat in the state of canonical thermodynamic equilibrium with maximal entropy. In this work we use a fundamental result of quantum thermodynamics to derive the standard equation of state for an ideal gas by considering only acoustic modes in it, without reference to an external thermodynamic theory of the fluid. We also discuss a possibility for extending the applicability of SEA to lower entropy states, that is, non-diffuse sound fields. The entropy difference between such states and the canonical equilibrium introduces a simple correction of the sound level estimated with the usual diffuse-field assumption.

• Resonante Schallentstehung bei Geländern und Zäunen
  R. Tschakert, D. Masovic und E. Sarradj
[Abstract]

Von einem Fluid umströmte Körper führen häufig zu periodischen Wirbelablösungen und einer Schallentstehung, dem sogenannten Hiebton, dessen Frequenz von der Strömungsgeschwindigkeit und der Form des Körpers abhängt. Werden regelmäßig angeordnete Plattenkaskaden durchströmt, können die Wirbelablösungen mit Luftschall Resonanzen, den sogenannten Parker Resonanzen, koppeln, deren Frequenz von der Geometrie der Struktur und der angeregten Ordnung abhängen. Bei bestimmten Geschwindigkeitsbereichen kann dadurch eine tonale Schallabstrahlung mit hohen Pegeln entstehen. Geländer oder Zäune aus Flachstangen stellen häufig eine solche regelmäßige Plattenkaskade dar. Abhängig vom Aufstellort und den Witterungsbedingungen können neben dem üblichen Heulen des Windes die kreischenden, monofrequenten Schallereignisse entstehen. Dieses Phänomen wurde an verschiedenen Zäunen und Geländern beobachtet. Bei einer Aussichtsplattform in Berlin führte dies zu so hohen Pegeln, dass die Plattform zeitweilig gesperrt werden musste. Auch Beschwerden aus der Nachbarschaft blieben nicht aus. Mit einem Element des Geländers wurden Versuche im Windkanal durchgeführt und Maßnahmen getestet. Der Schalldruckpegel neben dem Geländer konnte im Versuch von 110dB(A) im Resonanzfall um 25dB(A) gesenkt werden. Es zeigte sich, dass bei bestehenden Geländern durch das Anbringen von Turbulatoren die resonante Schallentstehung zuverlässig verhindert werden kann. Für das Design von neuen Geländern wurden weitere Modifikationen entwickelt, die wirksam sind, ohne dass das Erscheinungsbild merklich verändert wird.

Maurerlehner, Paul

• Analysis of aeroacoustic sources in a hybrid simulation of human phonation using perturbed convective wave equation
  A. Wurzinger, S. Schoder, P. Maurerlehner, S. Falk, S. Kniesburges, M. Döllinger und M. Kaltenbacher
[Abstract]

The sources of human voice production are investigated based on a validated voice model. This analysis is performed using a hybrid aeroacoustic workflow: 3D incompressible, turbulent flow simulation using STARCCM+, source term computation and interpolation, and 3D acoustic wave propagation simulation based on the perturbed convective wave equation using openCFS. During the detailed effect analysis, the far-field sound spectra are compared quantitatively, and the flow-induced sound sources are visualized within the larynx. The source visualization shows that if the vocal folds (VFs) are not fully closing (as it is the case for several types of voice disorders), the VFs motion provides reduced source energy to the flow-induced sound and the source energy during one cycle is not cut-off entirely. Therefore, turbulent and vortical structures are permanently present increasing the broadband component of the voice signal. Furthermore, comparison of the source field in time- and frequency-domain shows that although the convective part of the source dominates a source visualization locally near the vocal folds, it is negligible in its contribution to the radiated sound. Neglecting the convective part of the source term reduces the validation error by only 0.6 % in the far field in comparison to the full formulation.

• Aeroacoustic sources in turbulent flow through a pipe with a sharp orifice predicted by Large-Eddy Simulation.
  J. Tieber, H. Steiner, P. Maurerlehner, S. Schoder, M. Kaltenbacher und G. Brenn
[Abstract]

The method of Large-Eddy Simulation (LES) has increasingly gained popularity, as it encompasses the direct resolution of a major part of the vortical motion in a turbulent flow field. The uncertaintyof turbulence modeling is thus limited to the unresolved sub-grid scales (SGS). This makesLES a highly attractive method for predicting flow-induced sound sources for use in Hybrid Computational Aeroacoustics (CAA). The possible sound emission generated by turbulent vortical motion is of growing importance in the design of flow-guiding components. This is especially the case in electric vehicles, where the masking noise of the combustion engine is absent and limited space in the engine compartment of the vehicle may lead to unfavorable flow-conditions. The present study performs incompressible LES to predict the turbulent flow field downstream of an orifice inside a circular pipe. The computational results are compared against experimental data from dedicated measurements. The predicted instantaneous flow field is used to evaluateaeroacoustic source terms for different acoustic equations, such as Lighthill’s acoustic analogy or the Perturbed Convective Wave Equation (PCWE).The contribution of the unresolved scales, which is supplied by the employed SGS-model to the acoustic sources, is specially investigated.

• Numerical Prediction of Sound Emission of Confined Flows based on a Hybrid Approach
  P. Maurerlehner, S. Schoder, J. Tieber, H. Steiner, G. Brenn und M. Kaltenbacher
[Abstract]

The absence of combustion noise in electric vehicles results in a dominance of other sources of sound, such as flow-induced sound in flow guiding components. The use of computational aeroacoustics (CAA) during the design phase is a promising way to fulfill the packaging requirements as well as the ambitious demand for passenger comfort. By coupling the computational fluid domain with the surrounding structural domain via coupling conditions on the interface, not only the sound generation and propagation within the fluid can be computed, but also the vibroacoustic sound emission of the flow-guiding structure can be simulated.

We propose such a numerical model based on a hybrid approach for the prediction of the sound emission of the confined flow. Thereby, different aeroacoustic formulations (Lighthill’s acoustic analogy, vortex sound theory, PCWE) are considered and the results are compared against measurements. First, the aeroacoustic source terms are computed by an incompressible Large-Eddy Simulation of the flow (Ma<0,3) based on the finite-volume method. The propagation of the aeroacoustic sources is then simulated by the in-house finite-element solver openCFS, which allows a coupling of the acoustic and the mechanic fields of the confining structure.

Mayer, Alexander

• Repetitionsverhalten beim Pianino: Spielbarkeit nach Einbau unterstützender Federmechanik
  M. Pŕmies-Vilŕ, A. Mayer, W. Goebl und G. Widholm
[Abstract]

Sehr schnelle Triller und Tonwiederholungen, wie sie in der Klavier Solo-Literatur üblicherweise gefordert werden, konnten bisher nur auf Flügeln mit Doppelrepetitionsmechanik realisiert werden, nicht aber auf Mechaniken von Klavieren (Pianinos, upright pianos). Für eine schnelle Repetition ist es notwendig, dass ein weiterer Anschlag durchgeführt werden kann, noch bevor die Taste vollständig in ihre Ausgangsposition zurückgekehrt ist. Die in Wien beheimatete Firma Feurich hat mit ihrer patentierten ”High Speed KAMM Action” eine Möglichkeit gefunden, solch schnelle Repetitionen auch am Klavier zu ermöglichen. Um die Auswirkung der neuen Federmechanik auf Spielbarkeit und Klang in der Praxis zu analysieren, wurden je zwei baugleiche Klaviere der Firmen Feurich und Bechstein eingesetzt, wovon jeweils eines -von außen nicht erkennbar- die neue Federmechanik enthielt. Die mit einem neu entwickelten, digital gesteuerten und sensorgestützten Anregungsmechanismus durchgeführten optischen und akustischen Spielanalysen zeigten, dass der wesentliche Unterschied in jener Tastentiefe liegt, bei der ein neuerlicher Anschlag ausgeführt werden kann. Darüber hinaus beurteilten neunzehn international renommierte Pianist/innen anhand von vorgegebenen und frei wählbaren Stücken die vier Instrumente. Eine systematische Auswertung ergab, dass die Instrumente mit der neuen Federmechanik als klanglich gleichwertig, aber in ihrer Repetitionsfähigkeit als eindeutig besser beurteilt wurden, besonders was die Tonwiederholungen im Pianissimo betrifft.

• Experimental Investigation of High-Resolution Measurements of Directivity Patterns
  A. Corcuera Marruffo, A. Mayer, A. Hofmann, V. Chatziioannou und W. Kausel
[Abstract]

The directivities of sound sources typically play a significant role in the perception of an acoustic scene and may therefore become an essential aspect to consider in order to achieve realistic sound environments for Virtual Reality applications. Characterising directivity patters of sound sources requires the measurement of the emitted sound pressure at multiple positions around it. This can either be done simultaneously by using large surrounding microphone arrays, or sequentially, for example with the help of a turntable and a device that guarantees repeatable and accurately reproducible sound excitation. The former approach has often been used to measure musical instruments and gives accurate information of directivity for low frequencies, while directivity data at higher frequencies is often limited by spatial aliasing as a consequence of the sampling strategy. To overcome this limitation, this study follows the latter approach to experimentally gather high angular resolution (0.5^∘) directivity patterns of a trumpet, measured under anechoic conditions using artificial excitation.The obtained high angular resolution directivity patterns are discussed with a focus on their possible impact on sound perception.

Mayr, Andreas

• Bauakustische Kennwerte dreier identischer Gebäude in unterschiedlicher Bauweise
  T. Kruse, U. Schanda, F. Schöpfer, A. Rabold und A. Mayr
[Abstract]

Im Rahmen des Forschungsprojektes Einfach Bauen der TUM konnten die Trittschall- und die Luftschalldämmung ausgewählter Trennbauteile gleicher Geometrie untersucht werden. Besonderheit dabei ist, dass es sich um drei identische Mehrfamilienhäuser handelt, die jedoch in unterschiedlichen Bauweisen errichtet wurden. Als Trenndecken wurden in drei Häusern Stahlbetondecken mit direkt aufliegenden trittschallmindernden Teppichbelag gewählt. Die flankierenden Bauteile wurden je nach Gebäudetyp in Leichtbeton, Ziegelbauweise oder in Massivholzbauweise erstellt. An den exemplarischen Übertragungssituationen wurden bauakustische Messungen der Norm-Trittschallpegel und der Bau-Schalldämm-Maße mit zusätzlicher Auswertung der Messunsicherheiten durchgeführt. Anhand der Messungen und den Prognoseberechnungen der entsprechenden Übertragungssituationen kann aufgezeigt werden, in welchen Frequenzbereichen die flankierenden Bauteile die Direktschalldämmung der Trennbauteile maßgeblich beeinflussen und ob dies durch derzeitige Prognosemodelle abgebildet werden kann. Ebenfalls kann mit der Gegenüberstellung beispielhaft aufgezeigt werden, an welchen Stellen die Berechnungsverfahren nach DIN 4109 und DIN EN ISO 12354, sowie die vorhandenen Bauteilkataloge an die inhaltlichen Grenzen stoßen.

Mayrhofer, Dominik

• Numerical investigation and actuator design for Advanced Digital Sound Reconstruction
  D. Mayrhofer und M. Kaltenbacher
[Abstract]

The actuator design for a new method of sound generation - which we call Advanced Digital Sound Reconstruction (ADSR) - is a very challenging task due to the increased complexity of the actuator compared to a standard loudspeaker. The basic principle of ADSR relies on the generation of purely positive or negative sound pulses, which can be achieved by equipping a membrane with shutter gates. Combining multiple of these actuators and superimposing the sound pulses enables the generation of an audio signal. The actuator itself is designed as a Micro-Electro-Mechanical-Systems (MEMS) device since ADSR requires a highly dynamic actuator. Due to the small scale, viscous effects have to be taken into account. Furthermore, the shutter gates used for the separation of sound pulses introduce additional sound emissions which have to be mitigated. Based on these challenges, numerical investigations using the linearized flow equations in order to solve for the acoustic pressure have been performed. We present studies on the influence of different parameters on the acoustic transmission properties of the actuator in order to optimize the system. The results of the parameter study are finally translated to design guidelines in order to aid in the early design stages.

Meier, Andreas

• DEGA-Preis für Kommunikationsräume: Vorstellung des Gewinner-Beitrags
  A. Meier, H. Frisch und W. Lachenmayr
[Abstract]

Es wird der neue DEGA-Preis für Kommunikationsräume der Deutschen Gesellschaft für Akustik e.V. (DEGA e.V.) an die Preisträger übergeben, und das betreffende Projekt wird in einem Vortrag vorgestellt.

• DEGA-Preis für Kommunikationsräume: Vorstellung des Gewinner-Beitrags (2)
  A. Meier, H. Frisch und W. Lachenmayr
[Abstract]

Es wird der neue DEGA-Preis für Kommunikationsräume der Deutschen Gesellschaft für Akustik e.V. (DEGA e.V.) an die Preisträger übergeben, und das betreffende Projekt wird in einem Vortrag vorgestellt.

• Technischer Alleskönner – Akustik für das neue Future Art Lab in Wien
  A. Meier, W. Lachenmayr und M. Blome
[Abstract]

Die Universität für Musik und darstellende Kunst Wien verfügt seit dem letzten Jahr über einen eindrucksvollen Neubau auf ihrem Campus am Anton-von-Webern-Platz. Das Gebäude beherbergt mit dem Klangtheater, einem Arthouse-Kino, einem Aufnahme- und einem Konzertsaal mit 100 Plätzen vier Säle, die technisch, akustisch und atmosphärisch höchsten Ansprüchen gerecht werden. Zu Semesterbeginn konnten die Wiener Filmakademie, das Institut für Konzertfach Klavier und das Institut für Komposition, Elektroakustik und TonmeisterInnen-Ausbildung ihre neuen Räumlichkeiten beziehen. Auch Studierende der Kammermusik und Alten Musik werden die neuen, hochklassig ausgestatteten Räumlichkeiten nutzen. Durch eine massive Raum-in-Raum-Bauweise beim Klangtheater und dem Aufnahmesaal wird das Future Art Lab den speziellen akustischen Anforderungen einer Musikuniversität gerecht. Für diese Räumlichkeiten wurden erkennbar individuell gestaltete raumakustische Maßnahmen entworfen. Einzigartig in der Wiener Kulturlandschaft ist das im Untergeschoss des Gebäudes eingerichtete Klangtheater - ein hochspezialisierter elektroakustischer Klangraum, ein ”Alleskönner” für den Bereich elektronische Musik und Akustik, der für Lehre, Forschung und Konzerte genutzt werden soll und in dem neue Formate entwickelt werden können. Der Vortrag gibt einen Einblick in die planerische Umsetzung der akustischen Maßnahmen. Im Rahmen der DAGA wird darüber hinaus allen Interessierten eine Führung durch den Neubau angeboten.

Mellert, Sebastian

• Lehre in Corona-Zeiten
  D. Rokita, F. Ueberle und S. Mellert
[Abstract]

Die Lehrveranstaltung ”Lärmanalyse und Lärmbekämpfung”, Studiengang Umwelttechnik der HAW-Hamburg, ist im 2. Semester verankert. Wegen der Corona-Einschränkungen fand die Veranstaltung online in einem asynchronen Format statt. Zusätzlich zu Lernvideos von 10 bis 45 Minuten Dauer haben sich Lehrende und Studierende regelmäßig online im ”Lärm-Talk” getroffen und dort Fragen zum Stoff geklärt sowie aktuelle Akustik-Themen diskutiert. Prüfungsleistung ist die Erstellung eines Portfolios, bei dem zu eigenständiger Recherchearbeit und kreativen Experimenten angeregt werden soll. Hierzu gab es zu Beginn der Veranstaltung eine Einführung und über das Semester verteilt immer wieder Hinweise und Schreibimpulse.

Die größte Herausforderung war es den Studierenden kalibrierte Messgeräte zur Verfügung zu stellen. In der Vergangenheit wurden studentische Smartphones mit der App phyphox im Akustiklabor der HAW-Hamburg durch Vergleich mit einem Klasse-1-Messgerät kalibriert. Da dies ab März 2020 durch die Corona Einschränkungen nicht mehr möglich war, mussten Alternativen zur Kalibrierung der Smartphones gesucht werden.

Im Sommersemester 2020 wurde ein Kalibrierverfahren mit einem leeren Joghurtbecher und Reis erprobt. Studierenden konnten sich daher eigenständig mit dem Thema Kalibrierung auseinandersetzen und anschließend Schallpegelmessungen in ihrer Wohnumgebung durchführen. Die Resultate wurden in den Portfolios dokumentiert. Trotz aller Einschränkungen ist es gelungen den Studierenden Messmethoden und Kenngrößen der Akustik zu vermitteln.

• Charakterisierung von gemessenen Geräuschen einer Windenergieanlage für die Auralisation in einem virtuellen Windpark
  S. Mellert, I. Petersen, D. Rokita, F. Ueberle und B. Wendholt
[Abstract]

Im Rahmen des Digitalisierungsprojekts Open Citizens Soundwalk (OCSW) der HAW Hamburg entsteht ein freizugänglicher, virtueller Soundwalk durch einen Windpark. Für die realistische Einbettung der Geräusche von Windenergieanlagen in den virtuellen Raum werden Messungen aus einem realen Windpark analysiert und an Hand äußerer Randbedingungen gruppiert und parametrisiert. Die so gewonnenen abhängigen Geräusch-Modelle werden anschließend in die Simulationsumgebung übertragen und über die spektralen Eigenschaften validiert. In diesem Beitrag werden die Messdaten und die Ergebnisse der Auswertung vorgestellt. Die Messungen der im Windpark Curslack erhobenen Daten einer Nordex N117 Delta mit einer Nabenhöhe von 120 m wurden in Anlehnung an die DIN EN 61400-11 und mit einer akustischen Kamera durchgeführt. Als Bezugsgrößen für die Geräusch-Modelle wurde die Richtcharakteristik und Drehzahl ausgewählt, da intakte, moderne Windenergieanlagen (WEA) hauptsächlich aerodynamische Geräusche emittieren. Die wahrnehmbare Intensität dieser Geräusche ist nach aktuellem Stand der Forschung sowohl vom Standort eines Beobachters zur WEA als auch von der Drehzahl der Anlage abhängig. Andere Effekte wie Bodendämpfung oder Absorption auf dem Ausbreitungsweg sind für die Modellierung nicht bedeutsam, da diese in der Simulationsumgebung abgebildet werden. Das Ergebnis dieser Untersuchung bilden vier Drehzahl-Klassen, in denen die spektralen Eigenschaften der Hinterkanten- und Blattspitzen-Geräusche in Abhängigkeit der Beobachtungsposition zusammengefasst sind.

• Immersive, audio-visuelle VR Umgebungen zur Akzeptanzförderung von Wind-Energie-Anlagen
  I. Petersen, S. Mellert, B. Wendholt, D. Rokita und F. Ueberle
[Abstract]

Eine realistische Nachbildung der visuellen und akustischen Eigenschaften eines existierenden Windparks für eine frei begehbare, immersive Virtual Reality (VR) Anwendung könnte das Potential bieten, potenzielle Auswirkungen geplanter Windparks direkter zu kommunizieren als pure Zahlen oder Schallpegelkarten. Neuartige Audio-Engines erlauben die Modellierung von Schallquellen an ihrem Emissionsort und berechnen das Audiosignal an einer räumlichen Position in Echtzeit durch die Simulation wellenbasierter Schallausbreitung. Durch eine systematische Analyse werden in einem existierenden Windpark distinkte Schallemissionsquellen identifiziert und charakterisiert. Diese Erkenntnisse werden benutzt, um ein akustisches Modell für die Echtzeit-Synthese der Emissionen der virtuellen Windenergieanlagen (WEA) zu erstellen. WEA Modelle werden in mittels Geodaten rekonstruierter Umgebung von 2x2km platziert und sind so von beliebiger Position aus erlebbar. Mittels eines Interaktionskonzeptes können verschiedene Betriebsbedingungen herbeigeführt werden und so verschiedene Emissionsszenarien erfahren werden. In diesem Beitrag wird das akustische Modell sowie erste Synthese Ergebnisse vorgestellt. Die Analyse der Messergebnisse ergab zwei Hauptverursacher für aerodynamische Geräuschemissionen an den Blattspitzen sowie den Blatt-Hinterkanten der WEA-Flügel. Die Basis-Charakteristik dieser Schallquellen wurde als Rauschsynthesizer nachgebildet und über Parameter wie Windgeschwindigkeit und -Richtung sowie geometrische Bedingungen des WEA-Typs gesteuert. Mit diesem Modell wurden die Umgebungsbedingungen der Messungen nachgestellt, um synthetisierte Messungen für einen Vergleich mit den realen Messungen zu erhalten.

Melloni, Arnaldo

• LIFE E-VIA: Electric Vehicle Noise Control by Assessment and Optimisation of Tyre/Road Interaction
  C. Hoever, A. Tsotras, R. Bellomini und A. Melloni
[Abstract]

Excessive road traffic noise is negatively impacting human health in many parts of Europe, especially in cities. The introduction of electric mobility has universally been recognized as one of the best solutions to reduce noise in urban areas. Importantly, this measure also helps with other environmental issues such as air quality and CO2 emissions. For electrical vehicles (EV), the lack of masking powertrain noise at low speeds emphasizes the increased importance of tyre/road noise for the overall traffic noise when compared to a classical internal combustion engine vehicle. It is the objective of the LIFE E-VIA EU project to reduce noise for roads inside very populated urban areas through the implementation of mitigation measures aimed at providing optimized road surfaces and tyres for modern EVs. For the tyres a holistic approach is used which aims to give an optimal balance between low exterior noise and other crucial key performances such as rolling resistance, wet safety, and wear. For the road, a noise-optimized pavement for the specific context of EVs will be developed. A final version of this will later be used for a road in Florence, Italy. An overview of LIFE E-VIA will be presented together with intermediate results.

Melnikov, Anton

• Infrastructure for Manufacturing and Testing of Megahertz Ultrasound Metamaterials
  S. Köble, S. Schweiger, A. Melnikov, J. Ziebarth und S.G. Koch
[Abstract]

Recent developments in acoustic metamaterials demonstrate promising properties for the manipulation of sound waves. Precise control of sound is of high interest in many applications (e.g. high intensity focused ultrasound and acoustic levitation). However, effective metamaterial structures for ultrasound in the megahertz range have microscopic dimensions and are difficult to manufacture with macroscopic methods generally utilized for acoustic metamaterial fabrication. Another challenge is the characterization of corresponding ultrasound fields at these frequencies in air verifying numerical simulations. These issues hamper the technology transfer of ultrasound metamaterials from fundamental to applied research areas and to industrial applications. To conquer these challenges, an innovative manufacturing approach to fabricate prototype samples consisting of structures with typical dimensions in the micrometer range is necessary. For high frequency sound field measurements, the use of special microphones based on refractive index changes or piezoelectric foils is required. We combine additive manufacturing of metamaterials based on two-photon-lithography with in-house capacitive ultrasound transducers and a test bench for the high frequency domain. This unique setup allows for the first time a consolidated fabrication and characterization of acoustic metamaterials for ultrasound in the megahertz range.

• Balanced MEMS loudspeaker: Coulomb forces vs. viscosity of air and squeeze film damping
  A. Melnikov, H.A.G. Schenk, M. Stolz, A. Mrosk, L. Ehrig, F. Wall, J.M. Monsalve Guaracao, M. Ahnert, S. Langa und B. Kaiser
[Abstract]

Miniaturized micro-electro-mechanical systems (MEMS) loudspeakers is a current developmental trend for in-ear audio applications. However, when a loudspeaker shrinks to a size of a microelectronic chip, the involved physics starts to differ from the macroscopic world. At one side, an electrostatic MEMS loudspeaker benefits from small electrode gaps leading to high driving forces. At the same time, the fluid dynamics of the air can cause strong damping forces inside the microscopic cavities of a µSpeaker chip. In our presentation, we discuss the influence of the fluid dynamics on the damping of a balanced nanoscopic electrostatic drive (NED) test loudspeaker design. We analyze simulation results and link them to experimental observations done with a high-speed camera. Understanding the various sources of fluid dynamic damping is of high importance for the design of high fidelity MEMS audio transducers.

Melz, Tobias

• Analyse von Clipverbindungen zur Befestigung von Fahrzeugverkleidungen
  K. Bahrke-Rein, P. Groba-Güsken, C. Adams und T. Melz
[Abstract]

Die Anforderung an die Akustik im Innenraum eines Fahrzeugs steigt mit zunehmendem Komfortbedürfnis der Insassen. Ein Teil der Fahrzeugakustik beschäftigt sich mit dem Körperschall und Luftschall, der durch Anregung der Karosserie über die Innenverkleidung in den Fahrzeuginnenraum übertragen wird. Die Innenverkleidung wird teilweise mittels Clips an der Karosseriestruktur befestigt. Für diese Fälle besteht nur in diesen Kontaktpunkten eine direkte Verbindung zwischen Innenverkleidung und Karosseriestruktur. Die Clips aktueller Fahrzeugmodelle bestehen aus einem Kunststoff und sind mit einer elastischen Zwischenschicht ausgestattet, um die Ausbreitung des Körperschalls durch eine Entkopplung zwischen den beiden Verbindungsteilen zu verringern.

In diesem Beitrag wird ein vereinfachtes, durch Clips verbundenes Struktur-Verkleidung-Modell untersucht, um die Ausbreitung des Körperschalls durch den Clip in Form der Durchgangsdämmung und die Körperschallreduktion durch den Einfluss des Gummielements in Form der Einfügungsdämmung zu ermitteln. Das Struktur-Verkleidung-Modell besteht aus einer 3D-gedruckten Verkleidung mit entsprechenden Cliphalterungen, die mit einem Aluminium-Profil verbunden sind. In Unsicherheitsbetrachtungen werden Abweichungen durch Montage- und Fertigungstoleranzen analysiert sowie die je nach Vorspannung unterschiedlich starke Kompression des Gummielements berücksichtigt. Zusätzlich wird der Luftschall ermittelt, der nach Anregung der Aluminiumstruktur mit Hilfe eines Shakers von der Verkleidungsoberfläche abgestrahlt wird. Die gesamte Untersuchung erfolgt mit numerischer FE-Simulation und wird mit experimentellen Daten validiert.

• Messtechnische Ermittlung der Strukturintensität bei spritzgegossenen, faserverstärkten Kunststoffen
  D. Netzband, N. Kleinfeller, M. Fiolka, A. Nevoigt, A. Ujma, C. Adams und T. Melz
[Abstract]

Im Zuge der Produktentwicklung - beispielsweise bei Elektrofahrzeugen - kommt neben dem Leichtbauaspekt der Akustik im Interieur-Bereich eine immer bedeutendere Rolle zu. Zur Gewichtsreduktion werden die Komponenten im Innenraum in der Regel im Spritzgießprozess aus Thermoplasten hergestellt. Bei Bedarf können die Materialien mit Fasern oder Füllstoffen verstärkt werden. Durch die Verstärkung werden die Schwingungseigenschaften der Bauteile verändert und die Eigenfrequenzen werden in höhere Bereiche verschoben. Die Hörcharakteristik des menschlichen Ohres zeigt, dass die Hörschwelle bei zunehmender Frequenz sinkt und Geräusche somit eher wahrgenommen werden können. Um die Disziplinen Leichtbau und Akustik vereinen zu können, sollte das akustische Verhalten bereits in frühen Entwicklungsschritten des Produktes optimiert werden. Hierbei sollten idealerweise der geräuschverursachende Körperschall sowie seine Ausbreitungspfade im Bauteil optimiert werden. Eine Möglichkeit diese Pfade zu analysieren, ist die Ermittlung der Strukturintensität. In der Vergangenheit wurden die Pfade hauptsächlich simulativ und für isotrope Materialien analysiert. Erste Simulationsuntersuchungen für unidirektional verstärkte Laminate zeigten ein hohes Potential zur Körperschallbeeinflussung durch eine gezielt eingebrachte Anisotropie. In einem momentan laufenden Forschungsprojekt wurde eine Messmethode zur Bestimmung der Strukturintensität bei isotropen Materialien weiterentwickelt, sodass nun auch Bauteile mit einem anisotropen Materialverhalten getestet werden können. Im Rahmen des Vortrags wird die erarbeitete Methode vorgestellt und mit Simulationsergebnissen verglichen.

• Analyse der Strukturintensität in dünnwandigen Maschinenstrukturen mittels Bayes'scher Inferenz
  N. Kleinfeller, C.M. Gehb, M. Schaeffner, C. Adams und T. Melz
[Abstract]

Das Vektorfeld der Strukturintensität (STI) beschreibt den Energiefluss des Körperschalls und liefert ein erweitertes Verständnis zum Körperschalltransfer innerhalb einer schwingenden Maschinenstruktur. Für die vibroakustische Gestaltung von Maschinenstrukturen zeigt das Vektorfeld der STI aufgrund des hohen Informationsgehalts ein Potential für die Entwicklung von datenbasierten Auslegungskriterien. In diesem Zusammenhang wird das Vektorfeld der STI mit einem virtuellen Modell ermittelt und als Datengrundlage für die Ableitung von Auslegungskriterien herangezogen. Unsicherheit tritt auf, wenn die STI aufgrund fehlenden Wissens zu den Verteilungen von Modellparametern und der inhärenten Abweichungen des virtuellen Modells nicht oder nur eingeschränkt vorhergesagt werden kann. In diesem Fall sind Methoden zur Identifikation und Quantifizierung von Unsicherheit anzuwenden. Die statistische Modellkalibrierung mittels Bayesëscher Inferenz ist eine Möglichkeit, basierend auf vorhandenem Wissen, z. B. Messdaten, die Unsicherheit der Modellparameter und der vorhergesagten STI zu identifizieren und zu reduzieren. Im Rahmen dieses Beitrags wird die STI mit einem virtuellen Modell analysiert, welches über Bayes’sche Inferenz kalibriert wird. Zu diesem Zweck wird zunächst eine Likelihood-Funktion für den komplexen STI-Vektor entwickelt und für den eindimensionalen Energiefluss einer Balkenstruktur sowie für den zweidimensionalen Energiefluss einer Schalenstruktur verifiziert. Die Ergebnisse dieses Beitrags bilden eine Grundlage für die weitere Analyse der STI in Maschinenstrukturen mittels Bayesëscher Inferenz.

• Systemidentifikation von Diskreten Schwingungssystemen mit Beschleunigungssignalen
  Y. Ren, C. Adams und T. Melz
[Abstract]

Das Framework Spärliche Identifikation Nichtlinearer Dynamischer Systeme (SINDy) identifiziert die polynomische Bewegungsgleichung von dynamischen Systemen durch spärliche Regression. Bei der Identifikation von Schwingungssystemen durch SINDy werden die zeitlichen Signale von Beschleunigung, Geschwindigkeit und Verschiebung als Trainingsdaten verwendet. Allerdings wird in der Praxis häufig nur die Beschleunigung gemessen, um die Kosten und die Komplexität der Messung zu reduzieren. Dieser Beitrag bezieht sich auf die Anwendung des SINDy-Frameworks mit Beschleunigungssignalen und der kleinsten-Quadrat-post-LASSO-Methode (KQPL) zur Systemidentifikation der freischwingend oder periodisch angeregt diskreten Systeme. Zur Rekonstruktion der Verläufe der Geschwindigkeit und der Verschiebung werden die IFFT-Methode (Inverse Fast Fourier Transform), das explizite Einschrittverfahren und die Trapezregel anhand von numerisch erzeugten Messdaten verglichen. Nach dem Abwägen der Vor- und Nachteile der Methoden wird die Trapezregel für folgende Arbeiten ausgewählt. Darüber hinaus werden die rekonstruierten Signale mithilfe der Mittellinie der Hüllkurven korrigiert. Der Workflow mit SINDy-KQPL und Beschleunigungssignalen wird auf einen gemessenen Datensatz angewendet und im Vergleich mit den theoretischen Daten validiert.

• Stand der Wissenschaft der Auralisation in der Maschinenakustik
  S. Benatti Camargo, C. Adams und T. Melz
[Abstract]

Obwohl die Methode der Auralisation in einigen Bereichen der Akustik schon seit geraumer Zeit eingesetzt wird, fehlt es an Daten über die verwendeten Auralisationswerkzeuge und an praktischen Anwendungsbeispielen im Maschinenbau. Jedoch ist die Entwicklung und der Einsatz neuer Konzepte und Technologien wie die Auralisation notwendig, um auf die zunehmenden Schwierigkeiten im Bereich der Maschinenakustik zu reagieren. Jeder Ton, jedes Geräusch, jede Musik oder generell jedes Schallsignal, das erzeugt, übertragen, abgestrahlt und wahrgenommen wird, kann durch eine Auralisierung genauer interpretiert und verglichen werden, anstatt nur über ”Pegel in Frequenzbändern” oder ”dB” zu diskutieren. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über den aktuellen Stand der Wissenschaft zu den Methoden in der Auralisation. Ziel des Beitrags ist es auch, die heute verfügbaren Methoden zu analysieren, und deren Anwendungspotential für praktische Problemstellungen im Maschinenbau zu bewerten. Die Vor- und Nachteile der verschiedenen Methoden werden gegenübergestellt, um zu skizzieren, welche ein geeignetes Verfahren zur Durchführung einer Auralisation in der Maschinenakustik sein könnte.

Melzer, Matthias Fritz

• Use of Position-Dynamic Binaural Synthesis in an Exemplary Auditory Augmented Reality Installation
  S. Werner, F. Klein, G. Stolz, S. Dietrich und M.F. Melzer
[Abstract]

In the context of augmented reality spatial audio using a position-dynamic binaural synthesis system is an appropriate approach to fuse virtual audio objects with the real listening environment. This contribution describes a possible technical realization of such a system. Several components are described which help to enable a plausible auditory simulation with a moving listener while keeping the computational effort in mind. The proposed system builds upon measured room impulse responses to avoid possible room divergence between the synthesized scene and real acoustic environment. Efficient approaches are presented to synthesize new BRIRs using very few measurements of the listening room and to realize a real-time convolution. These approaches are discussed on an exemplary installation for presenting audio information in the context of a museum exhibition with the aim to improve knowledge transfer.

Melzer, Sebastian

• Design and validation of production-suited vibroacoustic metamaterials for application in a vehicle door
  M. Droste, D. Manushyna, S. Rieß, H. Atzrodt, T. Druwe, S. Melzer, A. Struß und A. Lühring
[Abstract]

In the presented work, vibroacoustic metamaterials are designed and validated for application in a vibroacoustic-optimized vehicle door, focusing on a design suitable for production. This requires an efficient vibration reduction in the frequency range around 500 Hz with an aim to overcome limitations of existing solutions. Thus, metamaterial designs suitable for a mass production and exhibiting strong stopband behaviour are needed. In this work, different concepts for the implementation of local resonant structures to compose vibroacoustic metamaterials are developed with respect to an economical and production- suited manufacturing. The proposed concepts and manufacturing techniques are initially tested on metallic plate demonstrators in different configurations. For an experimental validation, specific transfer functions are measured using a laser vibrometer. For the proposed concepts, stopbands are found in the intended frequency region. The gained knowledge will be used to develop a vibration-optimized vehicle door.

Merkel, Markus

• Strukturierte Porosität zur Lärmminderung von Axialventilatoren
  C. Ocker, F. Czwielong, T. Geyer, M. Merkel und S. Becker
[Abstract]

Der Einsatz von Lüftungsanlagen ist insbesondere in der Zeit der Covid-Pandemie wichtig, um ein gesundes Raumklima in Wohn- und Arbeitsräumen zu schaffen. Die eingesetzten Axialventilatoren in derartigen Anlagen sind jedoch diejenige Systemkomponente mit der höchsten Schallerzeugung. Eine erhöhte turbulente Zuströmung durch den Einsatz von Schutzgittern, Wärmeübertrager oder Luftfilter führt zudem zu einem gestörten Strömungsfeld saugseitig vom Ventilator. Der induzierte Schalldruckpegel wird dadurch im Vergleich zur freien Anströmung deutlich erhöht. Eine Möglichkeit, um den erzeugten Schall im erforderlichen Maße zu reduzieren, ist die Modifikation der Vorderkante der Ventilatorschaufel mit einem strömungsdurchlässigen Material. In der hier vorgestellten Studie wird dazu eine strukturierte Porosität verwendet, die durch ein additives Fertigungsverfahren im Metall-3D-Druck entsteht. Hierbei basiert die strukturierte Porosität auf geometrisch definierten Einheitsgitterzellen. In einem ersten Schritt werden strukturierte Porositäten an der Vorderkante von isolierten Tragflügeln experimentell in einem Windkanal hinsichtlich der aerodynamischen und aeroakustischen Eigenschaften untersucht. Aufbauend auf den Tragflügeluntersuchungen werden ausgewählte strukturierte Porositäten in einem zweiten Schritt auf Ventilatorschaufeln übertragen. Die modifizierten Axialventilatoren werden hinsichtlich ihrer Effizienz, der Schallabstrahlung und Axialventilator-spezifischen Effekte in einem Axialventilatorprüfstand untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass durch eine strukturierte Porosität die Schallemission zwar reduziert werden kann, jedoch diese auch zu einer Verringerung der aerodynamischen Leistung führt.

Merkel, Tobias

• Miniaturisierte Resonatoren für Ultraschall: Messung der Charakteristika
  Y. Lan, T. Merkel und E. Sarradj
[Abstract]

Für neuartige Anwendungen sind Eigenschaften und Systemverhalten von Miniatur-Resonatoren im Ultraschallbereich von Bedeutung. Ziel dieses Beitrags ist die experimentelle Untersuchung und Validierung akustischer Eigenschaften von Miniatur-Resonatoren im unteren Ultraschallbereich. Dazu werden ein miniaturisiertes Impedanzmessrohr und eine variable Resonator-Cartridge mit hoher Fertigungspräzision entwickelt. Aufgrund der sehr kleinen Abmessungen des Messrohrs im Millimeterbereich und beschränkter messtechnischer Kapazitäten im interessierenden Frequenzbereich wurde sich für die Anwendung der 2-Mikrophonmethode mit hochlaufender Sinusanregung entschieden. Die gängigen Kalibrierungsverfahren, wie z.B. der Austausch der Mikrophone, sind beim Einsatz von fest montierten MEMS-Mikrophonen nicht umsetzbar. Die durchgeführten Untersuchungen müssen die Ungenauigkeit der Phasen- und Amplitudenfehlanpassung der Mikrophone beachten. In einem ersten Schritt konnten die Resonanzfrequenzen von Miniatur-Resonatoren durch die Bestimmung des Einbruches vom gemessenen Reflexionsfaktor festgestellt werden. Dabei wurden Resonatoren mit verschiedenen Halsdurchmessern getestet. Die Ergebnisse stellen vergleichbare Resonanzfrequenzen mit Lösungen von analytischen Modellen dar. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Miniatur-Resonatoren im unteren Ultraschallbereich in Bezug auf die Resonanzfrequenz ein ähnliches Verhalten aufweisen, wie Resonatoren im hörbaren Bereich.

Mettin, Robert

• Untersuchungen zur Rolle von 'fast jet' und Kollaps-Stoßwelle bei Kavitationserosion
  M. Koch, C. Lechner, W. Lauterborn und R. Mettin
[Abstract]

Obwohl Kavitationsblasen seit über 100 Jahren untersucht werden, sind immer noch Fragen offen bezüglich der genauen Vorgänge bei der Erosion härtester Materialien. Vor Kurzem wurde gezeigt, dass bei einer einzelnen Kavitationsblase, die sehr dicht vor einer planaren, harten Grenzfläche aufschwingt und kollabiert, eine extrem schnelle Jetströmung (”fast jet”) mit Spitzengeschwindigkeiten bis zu 1000 m/s in Richtung Oberfläche auftreten kann (Lechner et al. 2020, Koch et al. 2021). Dieser Flüssigkeitsstrahl mit wenigen Mikrometer Durchmesser erzeugt an der Wand einen hohen Staudruck. Nach numerischen Berechnungen erreicht dieser bei einer Blase mit 1 Millimeter Maximaldurchmesser etwa 250 MPa. Für die meisten Legierungen kann man jedoch eine Zugfestigkeit von etwa 500 bis 600 MPa annehmen, die bei kurzzeitiger Einwirkung, wie sie hier vorliegt, tendenziell noch höher liegt, so dass auch hier noch eine Lücke zum Staudruck des fast jet bliebe. Im Vortrag werden nun weitere Simulationsergebnisse gezeigt, die darauf hindeuten, dass die dem ”fast jet” folgende Kollaps-Stoßwelle der dabei gebildeten Torusblase jedoch bis zu 4 GPa im Symmetriezentrum an der Wand erzeugt. Dies lässt vermuten, dass in der Tat die Stoßwelle eine maßgebliche Rolle bei der Erosion spielt.

• Jet formation of non-spherical bubbles close to solid boundaries
  C. Lechner, M. Koch, W. Lauterborn und R. Mettin
[Abstract]

When modeling bubble collapse near solid boundaries it is essential to include the expansion phase in the model. Depending on the initial distance of a spherical bubble from a solid boundary either a “standard jet” with speed of the order of 100 m/s is formed, or a “fast jet” with a ten fold speed. Since the fast jet is “curvature induced” it is of interest, whether and to which extent the initial shape of the bubble influences jet formation. To this end, bubbles with spheroidal initial shape expanding and collapsing close to a solid boundary are investigated numerically. Jet formation is investigated as a function of the initial eccentricity and distance from the solid. Complicated transition scenarios between standard jet and fast jet regimes are expected.

• Bubble structures and Sonoluminescence in viscous liquids
  A. Aghel Maleki, S. Lesnik, H. Afarideh, G. Brenner und R. Mettin
[Abstract]

Intense ultrasonic fields in liquids lead to acoustic cavitation, i.e. nucleation and dynamics of bubbles. Under continued sonication, the bubbles can move and form structures. Objects submerged in the liquid are attacked by collapsing bubbles, a phenomenon leading to the well-known ultrasonic cleaning, but also to surface erosion. While many applications and scientific investigations of acoustic cavitation are concerned with pure water, tap water or sea water, the behavior of acoustic bubbles in different media is less well documented. Still, type of liquid and dissolved gases are important parameters, and acoustic cavitation in oils or acids cannot be simply extrapolated from the aqueous case. Here we systematically investigate changes of bubble structures and bubble dynamics in a bath reactor when viscosity is incrementally increased from the case of pure water by adding Glycerin or Ethylene Glycol. As well, the bubble activity with respect to sonoluminescence is examined for varying viscosity.

Meyer, Robert

• Interpretation von Breitbandgeräusch-Messungen am Fan-Prüfstand CRAFT mithilfe analytischer Modelle
  L. Klähn, A. Moreau, L. Caldas, R. Meyer und U. Tapken
[Abstract]

Ein neuer Fan-Prüfstand wurde entwickelt und kürzlich in Betrieb genommen. Der Co-/Contra Rotating Akustik Fan Teststand - CRAFT. Der Prüfstand verfügt über umfangreiche aerodynamische und akustische Messtechnik sowie ein Inflow Control Device zur Gewährleistung einer ungestörten Zuströmung. Eine erste Studie konzentriert sich auf die Anregungsmechanismen der breitbandigen Schallfeldkomponenten, mit dem Ziel, die Ursachen der verschiedenen Schallquellen von Axial-Fans hoch aufgelöst zu analysieren und besser zu verstehen. Hierfür werden die in den Eintritts- und Austrittskanal abgestrahlten Schallfelder mittels kombinierter axialer und azimutaler Mikrofon-Arrays abgetastet. Die rotorinkohärenten Schallfeldkomponenten werden in die Kanalmoden zerlegt, was eine Berechnung der breitbandigen modalen Schallleistungen ermöglicht. Zusätzlich wird das stationäre Geschwindigkeitsfeld mit Totaldruckrechen und das instationäre Geschwindigkeitsfeld mit traversierbaren Hitzdrahtsonden abgetastet. Die gemessenen Strömungsgrößen werden als Eingangsdaten für das Fan Schall Vorhersagetool PropNoise verwendet, um basierend auf physikalischen Modellen die Leistung der verschiedenen Schallquellen an den Vorder- und Hinterkanten von Rotor und Stator zu berechnen. Im vorliegenden Artikel werden die gemessenen und berechneten Schallleistungen bei mehreren Betriebspunkten gegenübergestellt, um die wesentlichen Fan Schallquellen zu bewerten.

Meyer-Kahlen, Nils

• Assessing Room Acoustic Self-Localization using a Virtual Blindfold
  N. Meyer-Kahlen und S.J. Schlecht
[Abstract]

Knowing how well listeners can perform self-localization based on room reflections is important for designing acoustic rendering with 6 Degrees-of-Freedom (6DoF). In contrast to earlier work on echolocation with self-produced sounds, we study to which extend self-localization is possible using external sounds. To assess this, we present a novel experimental design that uses a virtual blindfold technique: Participants listen to sound sources in a room, when at the same time they are visually presented with a 3D-scanned model of the room on a head-mounted display. Whilst staying at one position in the real room, they can switch between different positions in the virtual representation. Their task is to identify the perspective that matches their physical location. Results of the pilot experiment, conducted in a small room with irregularly distributed absorption, indicate that identifying one’s position in the room solely based on the room acoustics is difficult. The new virtual blindfold design allows for assessing self-localization in diverse scenarios and permits conclusions about the need for 6DoF acoustic rendering.

Michael, Thilo

• Derivation of Equipment Impairment Factors from ITU-T P.863 for Fullband Speech Codecs
  T. Michael, G. Mittag und S. Möller
[Abstract]

Recently, the fullband version of the E-Model, a parametric tool for speech communication service planning, has been standardized by the International Telecommunication Union ITU-T. In order to use the E-model for a given codec, the equipment impairment factor Ie has to be defined for the speech codec under study. This procedure standardized in ITU-T Recommendation P.833 describes a methodology to derive Ie by conducting listening-only tests with that codec, together with other codecs for which the Ie is known. In ITU-T Rec. P.834, a similar methodology is described to derive the equipment impairment factor based on predictions of instrumental models. With the extension of the E-model to fullband communication scenarios, this methodology can be extended for fullband speech codecs. In this paper, we present our first efforts for this extension. We use the ITU-T P.863 instrumental model in fullband mode to estimate the quality of different fullband, wideband, and narrowband coded speech files to obtain instrumental model-based equipment impairment factors Ie,FB. We then apply a linear interpolation between the expected Ie,FB values, and the instrumental model-based Ie,FB predictions and use them to predict the Ie,FB for the Opus codec in fullband mode, for which currently no Ie,FB values are available.

Michaelis, Thomas

• Anwendung der parametrischen Modellordnungsreduktion in der Vibroakustik
  T. Michaelis und S. Retka
[Abstract]

Die Finite-Elemente-Methode ist ein seit Jahrzehnten bewährtes Verfahren zur Approximation des dynamischen Verhaltens von mechanischen Strukturen. Je höher der Diskretisierungsgrad, desto besser wird das reale Verhalten approximiert. Ein negativer Nebeneffekt ist die mit zunehmender Diskretisierung steigende Berechnungszeit. Durch eine hohe Anzahl an Lastfällen und Parametervariationen, entsteht eine nicht mehr wirtschaftlich zu bewältigende Anzahl an Iterationen. Verfahren der Modellordnungsreduktion (MOR) bieten eine Berechnungsmethodik, durch die der Berechnungsaufwand signifikant verringert werden kann, ohne große Abweichungen des Ergebnisses zum Originalmodell in Kauf nehmen zu müssen. Neben den klassischen Verfahren wie der Guyan-Reduktion, haben sich vor allem Krylov-Unterraum Verfahren bei Systemen mit sehr vielen Freiheitsgraden durchgesetzt. In der Praxis muss hier ein akzeptabler Kompromiss zwischen Rechen-aufwand und Rechengenauigkeit gefunden werden. Durch Verfahren der parametrischen Modellordnungsreduktion erschließt sich die Optimierung als ein weiteres Anwendungsgebiet. Hierbei wird die parametrisierte Formulierung im Reduktionsprozess beibehalten und die Struktur kann im Nachgang hinsichtlich des vibroakustischen Verhaltens optimiert werden. In diesem Beitrag werden bisherige Ergebnisse der klassischen Modellordnungsreduktion in Bezug auf Mehrgrößensysteme mit einer hohen Anzahl von Freiheitsgraden präsentiert. Weiterhin folgt ein Ausblick auf das weitere Vorgehen zur Umsetzung der parametrischen Modellordnungsreduktion.

Miethling, Florian

• Influence of wearing hearing aids on speech intelligibility in spatial scenarios for normal-hearing listeners
  F. Denk, F. Miethling, J. Tchorz und H. Husstedt
[Abstract]

Hearing aids provide hearing-impaired people with many benefits, but they can also have negative effects on perception like an impaired ability to localize and discriminate sounds, as well as to understand speech in noise. This is especially detrimental in patients with a mild hearing impairment, or for normal-hearing users of similar devices like hearables. The origin and interplay between these ëside effects’ of hearing aids is not yet fully clear. To gain further understanding on the effect of hearing aids on spatial cognition and speech intelligibility, we equipped normal-hearing listeners with linear hearing aids providing no amplification or signal enhancement, and measured the speech reception thresholds in complex spatial listening scenarios. These scenarios included collocated speech and noise, speech spatially separated from four distributed noise sources, and a condition where the speech source randomly changed its position. Preliminary data verify a negative effect of wearing hearing aids on speech intelligibility both in general, as well as on spatial release from masking. Based on the data and acoustic directional cue analyses, we discuss the origin of reduced speech intelligibility in noise when wearing hearing aids, and possible interactions with spatial perception of sound.

Mikhaylenko, Andrey

• Numerical Simulation of Guided Ultrasonic Waves in Fiber Metal Laminates including Model Reduction Methods
  N. Rauter, A. Mikhaylenko, N.K. Bellam-Muralidhar, D. Lorenz und R. Lammering
[Abstract]

Fiber metal laminates (FML) offer substantial reduction in structural weight along with excellent fatigue strength. However, FML are very sensitive to delaminations that are usually not detectable by visual inspection. Here, SHM with guided ultrasonic waves is potentially suitable for damage detection by using the physical phenomena of wave propagation interacting with structural defects. The presented works combines the efforts of numerical simulation and model reduction methods to allow time and cost-efficient simulations of the wave propagation in FML as well as a post processing by inverse methods. Based on an already existing 2D-model a 3D finite element model is developed involving the excitation of waves and observing its propagation. One crucial aspect here is the model discretization and hence, the corresponding element size. To validate the numerical model the wave propagation and the resulting displacement field are compared to analytical solutions derived from the dispersion relation. Furthermore, a model-based inverse solution in a stochastic framework is described for the damage detection, localization and characterization with the aid of a simpler case study on 2D elastic wave equation. The inference problem uses a projection-based reduced-order model rather than the high- fidelity model in order to significantly reduce the computational costs.

Miksch, Matthias

• A numerical study of 3D Kelvin cell arrangements as a basis for locally resonant acoustic metamaterials
  L. Kleine-Wächter, H. Mao, R. Rumpler, M. Miksch, Q. Aumann und G. Müller
[Abstract]

Locally resonant acoustic metamaterials (LRM) are designed to inhibit wave propagation in targeted frequency bands, evoked by the resonant behavior of sub-structural elements attached to a host structure. Typically, the resonant attachments are periodically clustered on the host structure and scaled smaller than the wavelength of interest. A novel approach in designing LRM comprises 3D cellular structures. Such architectures exhibit diverse resonances that are tunable by modifying the geometry and could thus provide structurally inherent multi-resonators without requiring embedded resonant units. This contribution investigates these prospects of 3D cellular architectures in a parametric study using the finite element method. An isometric Kelvin cell (KC) is employed as a reference design strategy. The reference’s material properties and geometry are altered and the structural dynamic behaviors of the respective designs are examined. It is demonstrated that rigid body rotations of the cell’s square faces modify the coupling between longitudinal and transverse displacement directions and induce various mode shapes that are potentially exploitable to attain efficient low-frequent vibration attenuation. It is discussed whether the KC-resonator strategy provides an opportunity for achieving LRM with tunable broadband features, followed by an outline of future research steps employing this concept.

Milow, Barbara

• Aerogels as innovative insulation materials – a range of acoustic properties
  C. Gillner, H. Marckmann, B. Dilba, O. Zaleski, P. Vöpel, A. Dzierbinski, E. Okomus und B. Milow
[Abstract]

Aerogels are highly porous solids that are manufactured in a sol-gel process with subsequent supercritical drying. In this process materials with a porosity of more than 95 percent can be created, which have a very low density due to the high proportion of air. They also have good sound absorption properties and a very low thermal conductivity. This makes them a promising basis for solutions with a diverse and consistently high level of insulation. Because of the extraordinary properties described above, aerogels offer solutions for various industries, for example aviation. In addition, the acoustic properties of these materials can be tailored to fulfil the specific requirements of the application for example the absorption in different frequency ranges. The material properties can be influenced by different ingredients or variations in the manufacturing process. The focus of this work is an examination of different samples which will give an insight in the possible range of acoustic and physical properties.

Mittag, Gabriel

• Derivation of Equipment Impairment Factors from ITU-T P.863 for Fullband Speech Codecs
  T. Michael, G. Mittag und S. Möller
[Abstract]

Recently, the fullband version of the E-Model, a parametric tool for speech communication service planning, has been standardized by the International Telecommunication Union ITU-T. In order to use the E-model for a given codec, the equipment impairment factor Ie has to be defined for the speech codec under study. This procedure standardized in ITU-T Recommendation P.833 describes a methodology to derive Ie by conducting listening-only tests with that codec, together with other codecs for which the Ie is known. In ITU-T Rec. P.834, a similar methodology is described to derive the equipment impairment factor based on predictions of instrumental models. With the extension of the E-model to fullband communication scenarios, this methodology can be extended for fullband speech codecs. In this paper, we present our first efforts for this extension. We use the ITU-T P.863 instrumental model in fullband mode to estimate the quality of different fullband, wideband, and narrowband coded speech files to obtain instrumental model-based equipment impairment factors Ie,FB. We then apply a linear interpolation between the expected Ie,FB values, and the instrumental model-based Ie,FB predictions and use them to predict the Ie,FB for the Opus codec in fullband mode, for which currently no Ie,FB values are available.

• Visualising and Explaining Deep Learning Models for Speech Quality Prediction
  H. Tilkorn, G. Mittag und S. Möller
[Abstract]

Estimating quality of transmitted speech is known to be a non-trivial task. While traditionally, test participants are asked to rate the quality of samples; nowadays, automated methods are available. These methods can be divided into: 1) intrusive models, which use both, the original and the degraded signals, and 2) non-intrusive models, which only require the degraded signal. Recently, non-intrusive models based on neural networks showed to outperform signal processing based models. However, the advantages of deep learning based models come with the cost of being more challenging to interpret. To get more insight into the prediction models, in this paper, the non-intrusive speech quality prediction model NISQA is examined. NISQA is composed of a convolutional neural network (CNN) and a recurrent neural network (RNN). The task of the CNN is to compute relevant features for the speech quality prediction on a frame level, while the RNN models time dependencies between the individual speech frames. To understand the automatically learned features of the CNN, different explanation algorithms are used. In this way, several interpretable features could be identified, such as the sensitivity to noise or strong interruptions. On the other hand, it was found that multiple features carry redundant information.

Möller, Sebastian

• Derivation of Equipment Impairment Factors from ITU-T P.863 for Fullband Speech Codecs
  T. Michael, G. Mittag und S. Möller
[Abstract]

Recently, the fullband version of the E-Model, a parametric tool for speech communication service planning, has been standardized by the International Telecommunication Union ITU-T. In order to use the E-model for a given codec, the equipment impairment factor Ie has to be defined for the speech codec under study. This procedure standardized in ITU-T Recommendation P.833 describes a methodology to derive Ie by conducting listening-only tests with that codec, together with other codecs for which the Ie is known. In ITU-T Rec. P.834, a similar methodology is described to derive the equipment impairment factor based on predictions of instrumental models. With the extension of the E-model to fullband communication scenarios, this methodology can be extended for fullband speech codecs. In this paper, we present our first efforts for this extension. We use the ITU-T P.863 instrumental model in fullband mode to estimate the quality of different fullband, wideband, and narrowband coded speech files to obtain instrumental model-based equipment impairment factors Ie,FB. We then apply a linear interpolation between the expected Ie,FB values, and the instrumental model-based Ie,FB predictions and use them to predict the Ie,FB for the Opus codec in fullband mode, for which currently no Ie,FB values are available.

• Visualising and Explaining Deep Learning Models for Speech Quality Prediction
  H. Tilkorn, G. Mittag und S. Möller
[Abstract]

Estimating quality of transmitted speech is known to be a non-trivial task. While traditionally, test participants are asked to rate the quality of samples; nowadays, automated methods are available. These methods can be divided into: 1) intrusive models, which use both, the original and the degraded signals, and 2) non-intrusive models, which only require the degraded signal. Recently, non-intrusive models based on neural networks showed to outperform signal processing based models. However, the advantages of deep learning based models come with the cost of being more challenging to interpret. To get more insight into the prediction models, in this paper, the non-intrusive speech quality prediction model NISQA is examined. NISQA is composed of a convolutional neural network (CNN) and a recurrent neural network (RNN). The task of the CNN is to compute relevant features for the speech quality prediction on a frame level, while the RNN models time dependencies between the individual speech frames. To understand the automatically learned features of the CNN, different explanation algorithms are used. In this way, several interpretable features could be identified, such as the sensitivity to noise or strong interruptions. On the other hand, it was found that multiple features carry redundant information.

Mößner, Michael

• On the Application of Line Distributed Singularities for Fast Non - Empirical Prediction of Tonal Rotor Noise
  A. Franco, M. Mößner, R. Ewert und J.W. Delfs
[Abstract]

Noise abatement requirements for future unconventional propulsion concepts pose the challenge for aircraft manufacturers of reliably predicting noise emissions. In a previous work, a fast and physical-principles based rotor noise model was introduced, based on rotating source singularities, in combination with suitable adapted perturbation equations to represent current and possibly newly arising noise sources mechanisms. The model was applied in a Computational Aeroacoustics (CAA) framework in the time domain, and implemented in the unstructured quadrature-free experimental Discontinuous Galerkin (DG) CAA solver DISCO++ of DLR. In this contribution, the benefit of modelling rotor blades by means of distributed line source singularities is investigated. An analysis of the effect on the sound field due to the possibility of defining singularities location on straight or curved lines will be considered. The results obtained will be compared to analytically-based models, for validation purposes. The conclusions of this work will be used for future applications of installed propulsion concepts.

Mohanathasan, Chinthusa

• Listening to, and remembering conversations between two talkers: Cognitive research using embodied conversational agents in audiovisual virtual environments
  J. Fels, C.A. Ermert, J. Ehret, C. Mohanathasan, A. Bönsch, T.W. Kuhlen und S. Schlittmeier
[Abstract]

In the AUDICTIVE project about listening to, and remembering the content of conversations between two talkers we aim to investigate the combined effects of potentially performance-relevant but scarcely addressed audiovisual cues on memory and comprehension for running speech. Our overarching methodological approach is to develop an audiovisual Virtual Reality testing environment that includes embodied Virtual Agents (VAs). This testing environment will be used in a series of experiments to research the basic aspects of audiovisual cognitive performance in a close(r)-to-real-life setting. We aim to provide insights into the contribution of acoustical and visual cues on the cognitive performance, user experience, and presence as well as quality and vibrancy of VR applications, especially those with a social interaction focus. We will study the effects of variations in the audiovisual ’realism’ of virtual environments on memory and comprehension of multi-talker conversations and investigate how fidelity characteristics in audiovisual virtual environments contribute to the realism and liveliness of social VR scenarios with embodied VAs. Additionally, we will study the suitability of text memory, comprehension measures, and subjective judgments to assess the quality of experience of a VR environment. First steps of the project with respect to the general idea of AUDICTIVE are presented.

Mommertz, Eckard

• Raked, flat, angled or horizontal – A room acoustical investigation on primary shapes of simplified halls
  O. Colella Gomes, W. Lachenmayr und E. Mommertz
[Abstract]

The primary structure of a hall may influence the acoustics of a room significantly. This paper investigates by means of objective criteria evaluation as well as informal listening tests to which extent changes in audience arrangement and ceiling shape are acoustically relevant. A set of four rooms with similar volume, surface area and materials is generated by introducing changes to the primary structure of a 4000 m³ shoebox hall. Room impulse responses of each room are simulated in ODEON and the acoustic differences of the spaces are compared regarding distribution of energy in the room and the spatial distribution of reflections of selected receiver positions. Barron curves analysis and a simplified viewing method for SDM data are employed in the comparisons and interesting correlations between shapes and data are pointed out. Finally, the simulated spatial impulse responses for two positions in each room are auralized in a 16-channel loudspeaker setup. Results of an informal listening test indicate that for this set of rooms there were sufficient perceptual differences to distinguish between pairs of different primary shapes.

Monner, Hans Peter

• Numerische Studie zur Sensor- und Aktuatorplatzierung für die aktive Ausbreitungssteuerung von Biegewellen in einer finiten und semi-infiniten isotropen Platte
  A. Kokott und H.P. Monner
[Abstract]

Die aktive Steuerung der Körperschalltransmission stellt eine alternative Möglichkeit der globalen Lärm- und Schwingungsreduktion dar. Durch die Umlenkung oder Unterbrechung des Energieflusses in einer Struktur können akustisch relevante Abschnitte, beispielsweise im Passagierbereich, an Schwingungen gehindert werden, die von stromaufwärts liegenden Aggregaten (APUs, Hecktriebwerke) ausgesendet werden. Dieser Beitrag befasst sich mit der numerischen Analyse der Platzierung von Sensorik und Aktuatorik für eine solche Barriere für den Körperschall. Dazu werden virtuelle Sensoren auf einer homogenen isotropen Platte platziert, welche sowohl die kinematischen Größen -Schnelle und Winkelgeschwindigkeit- als auch die dynamischen Querschnittsgrößen -Querkräfte und Momente- an einer Stelle bestimmen können. Auf Basis dieser virtuellen Signale wird eine optimale Feed-Forward-Steuerung ausgelegt, um mittels zweier Punktkraftreihen verschiedene Kombinationen der Messgrößen zu reduzieren. Um die Auswirkungen auf stehende und laufende Wellen zu untersuchen, wird die Platte sowohl finit als auch semi-finit betrachtet. In dieser numerischen Studie kann ein Barriereeffekt durch Nutzung mehrerer Querschnittsgrößen im Vergleich zu einer einfachen Schnellensteuerung gezeigt werden. Bei reiner Schnellensteuerung ist hier keine globale Beruhigung möglich. Bei Hinzuziehen der Winkelgeschwindigkeit als Zielgröße zeigt sich bereits eine globale Reduktion bei einem Sensorabstand von 0.5 Wellenlängen. Durch die Steuerung zusätzlicher Querschnittsgrößen kann der notwendige Sensorabstand noch auf ca. eine Wellenlänge vergrößert werden.

Monsalve Guaracao, Jorge Mario

• Balanced MEMS loudspeaker: Coulomb forces vs. viscosity of air and squeeze film damping
  A. Melnikov, H.A.G. Schenk, M. Stolz, A. Mrosk, L. Ehrig, F. Wall, J.M. Monsalve Guaracao, M. Ahnert, S. Langa und B. Kaiser
[Abstract]

Miniaturized micro-electro-mechanical systems (MEMS) loudspeakers is a current developmental trend for in-ear audio applications. However, when a loudspeaker shrinks to a size of a microelectronic chip, the involved physics starts to differ from the macroscopic world. At one side, an electrostatic MEMS loudspeaker benefits from small electrode gaps leading to high driving forces. At the same time, the fluid dynamics of the air can cause strong damping forces inside the microscopic cavities of a µSpeaker chip. In our presentation, we discuss the influence of the fluid dynamics on the damping of a balanced nanoscopic electrostatic drive (NED) test loudspeaker design. We analyze simulation results and link them to experimental observations done with a high-speed camera. Understanding the various sources of fluid dynamic damping is of high importance for the design of high fidelity MEMS audio transducers.

Moreau, Antoine

• Interpretation von Breitbandgeräusch-Messungen am Fan-Prüfstand CRAFT mithilfe analytischer Modelle
  L. Klähn, A. Moreau, L. Caldas, R. Meyer und U. Tapken
[Abstract]

Ein neuer Fan-Prüfstand wurde entwickelt und kürzlich in Betrieb genommen. Der Co-/Contra Rotating Akustik Fan Teststand - CRAFT. Der Prüfstand verfügt über umfangreiche aerodynamische und akustische Messtechnik sowie ein Inflow Control Device zur Gewährleistung einer ungestörten Zuströmung. Eine erste Studie konzentriert sich auf die Anregungsmechanismen der breitbandigen Schallfeldkomponenten, mit dem Ziel, die Ursachen der verschiedenen Schallquellen von Axial-Fans hoch aufgelöst zu analysieren und besser zu verstehen. Hierfür werden die in den Eintritts- und Austrittskanal abgestrahlten Schallfelder mittels kombinierter axialer und azimutaler Mikrofon-Arrays abgetastet. Die rotorinkohärenten Schallfeldkomponenten werden in die Kanalmoden zerlegt, was eine Berechnung der breitbandigen modalen Schallleistungen ermöglicht. Zusätzlich wird das stationäre Geschwindigkeitsfeld mit Totaldruckrechen und das instationäre Geschwindigkeitsfeld mit traversierbaren Hitzdrahtsonden abgetastet. Die gemessenen Strömungsgrößen werden als Eingangsdaten für das Fan Schall Vorhersagetool PropNoise verwendet, um basierend auf physikalischen Modellen die Leistung der verschiedenen Schallquellen an den Vorder- und Hinterkanten von Rotor und Stator zu berechnen. Im vorliegenden Artikel werden die gemessenen und berechneten Schallleistungen bei mehreren Betriebspunkten gegenübergestellt, um die wesentlichen Fan Schallquellen zu bewerten.

Mores, Robert

• Symmetry and asymmetry in guitar bracings and related sound tuning parameters
  R. Mores
[Abstract]

The low-frequency range strongly determines sound quality in classical Spanish guitars. In the range above the fundamental air mode A0 at roughly 100 Hz, and below 400 Hz, most guitars reveal one or two main plate/body resonances, only few guitars have up to four resonances. While guitar models come along with similar geometrical dimensions, the existence of multiple resonances traces back to construction: the symmetry/asymmetry of the bracing, the coupling of the top and the back plate, and the geometrical relation of bridge mass to the braces’ attack points. The sparse and very asymmetrical bracing in a guitar from Faustino Conde encourages the development of analytical models. A simple ëtop-plate-only’ model yields analytical solutions for the mentioned low frequency range. Another more complete ëtop-and-back-plate’ model cannot be solved by analysis but yields numerical solutions. Both models agree with findings on the guitar and with an experimental setup. The coupling between resonances grows with asymmetry, yielding modulated, lively sounds in asymmetrically braced guitars. All guitars could have multiple resonances independent from aspects of symmetry, but the parametrical space of related factors is wide and sound tuning is more delicate in asymmetrically braced guitars than it is in symmetrically braced guitars.

Moshammer, Hanns

• Dosis-Wirkungsbeziehungen der WHO-Richtlinie kritisch hinterfragt
  H. Moshammer und H.-P. Hutter
[Abstract]

Für die Environmental Noise Guidelines for the European Region (2018) wurden von mehreren Teams zu verschiedenen Fragestellungen Metaanalysen der wissenschaftlichen Literatur erstellt um Dosis-Wirkungsbeziehungen zwischen Lärm aus verschiedenen Quellen und gesundheitlichen Folgen bzw. Risiken abzuleiten. Beziehungen, welche theoretisch einer Logit bzw. Probit Verteilung folgen sollten, wurden durch lineare Regressionsmodelle mit quadratischem Term angenähert. Dies erschwert die Extrapolation der Ergebnisse zu hohen bzw. zu niedrigen Pegeln. Die ermittelten Zusammenhänge gelten jeweils für Lärm aus einer Quelle (Straßenverkehr, Bahnverkehr, Flugverkehr usw.). In der gutachterlichen Praxis muss jedoch in aller Regel eine komplexe Lärmsituation beurteilt werden, die durch multiple Lärmquellen geprägt ist. Oft sind es gerade besondere und untypische Geräusche, die eine eingehende Beurteilung erfordern. Dazu wären mehr Studien nötig, die die Kombinationswirkungen mehrerer unterschiedlicher Lärmquellen untersuchen und auch Untersuchungen zu untypischen Lärmarten, um besser begründete Gewichtungsfaktoren (z.B. Pegelzuschläge für Tonhaltigkeit, Dauerlärm, dominanter tief- oder hochfrequenter Anteil) abzuleiten. Dieser Beitrag soll anhand von Praxisbeispielen die Anwendbarkeit der Effektschätzer der WHO und ihre Grenzen aufzeigen.

Moshona, Cleopatra Christina

• Der Einfluss emotionaler Sprachprosodie auf die assoziative Leistung im Compound Remote Associates Test
  C.C. Moshona und A. Fiebig
[Abstract]

Der Compound Remote Associates Test (cRAT) operationalisiert das verbal-assoziative Denkvermögen, das oft als Korrelat für kreatives Denken verstanden wird. Untersuchungen zur Auswirkung von Geräuschen mittels des cRAT liefern mitunter heterogene Ergebnisse: einige Studien beobachten leistungsmindernde Effekte, während andere einen positiven Zusammenhang für die Lösung der im Test präsentierten Worträtsel belegen. Die Vergleichbarkeit der Studien ist aufgrund der Heterogenität der verwendeten Methoden und dargebotenen Geräuschstimuli erheblich erschwert. Auch die aufgestellten Hypothesen zur Erklärung der beobachteten Effekte unterscheiden sich stark. So werden als Gründe für einen positiven Effekt mitunter eine verminderte Verarbeitungsflüssigkeit und damit eine Forcierung abstrakten Denkens, der changing-state-effect oder die mood-and-arousal Hypothese aufgeführt.

Der vorliegende Beitrag untersucht den Einfluss der Bedeutungsvalenz von Geräuschen (Rosa Rauschen vs. Meeresrauschen) auf die cRAT-Leistung bei Variation des Schalldruckpegels. Es wird ferner exploriert, ob angegebene, individuelle Tendenzen in Bezug auf die Lärmempfindlichkeit und die kognitive Verarbeitungslast mögliche Rückschlüsse auf die cRAT-Leistung erlauben. Im Rahmen einer within-subjects Studie wurden cRAT-Worträtsel in vier Geräuschbedingungen sowie in einer Ruhesituation präsentiert. Mit Hilfe der Versuchsergebnisse wird eine Erweiterung des Verständnisses von der Beeinflussung kognitiver Tätigkeiten durch Geräuschexpositionen angestrebt.

Mosing, Markus

• Schalldämmung von Trennwänden in Brettsperrholz-Bauweise - Einfluss von Konstruktionsdetails
  H. Ferk, C. Leh, M. Mosing, S. Vavrik-Kirchsteiger und B. Nusser
[Abstract]

Bauweisen in Brettsperrholz finden zunehmend weltweit Verbreitung. Der Bedarf an Berechnungsmethoden für diese Bauweisen steigt. Eine wesentliche Grundlage für valide Berechnungsmodelle stellen entsprechend valide gemessene Daten von Bauteilen und Stoßstellenverhalten dar. Im Projekt Sound.Wood.Austria wird systematisch die Schalldämmung üblicher Bauteile in BSP im Prüfstand im erweiterten Frequenzbereich von 50 Hz bis 5kHz mit aktuellen Brettsperrholzaufbauten bestimmt und Besonderheiten der Bauweise untersucht. Die Ergebnisse werden als Terzbandwerte künftig in die Datenbank dataholz.com aufgenommen und stehen für künftige Berechnungsmodelle zur Verfügung. Im Vortrag wird auf Ergebnisse dieses Projektes und aufgetretene Besonderheiten näher eingegangen sowie Optimierungspotenzial für die Konzeption von Trennwandkonstruktionen aufgezeigt.

Mrosk, Andreas

• Balanced MEMS loudspeaker: Coulomb forces vs. viscosity of air and squeeze film damping
  A. Melnikov, H.A.G. Schenk, M. Stolz, A. Mrosk, L. Ehrig, F. Wall, J.M. Monsalve Guaracao, M. Ahnert, S. Langa und B. Kaiser
[Abstract]

Miniaturized micro-electro-mechanical systems (MEMS) loudspeakers is a current developmental trend for in-ear audio applications. However, when a loudspeaker shrinks to a size of a microelectronic chip, the involved physics starts to differ from the macroscopic world. At one side, an electrostatic MEMS loudspeaker benefits from small electrode gaps leading to high driving forces. At the same time, the fluid dynamics of the air can cause strong damping forces inside the microscopic cavities of a µSpeaker chip. In our presentation, we discuss the influence of the fluid dynamics on the damping of a balanced nanoscopic electrostatic drive (NED) test loudspeaker design. We analyze simulation results and link them to experimental observations done with a high-speed camera. Understanding the various sources of fluid dynamic damping is of high importance for the design of high fidelity MEMS audio transducers.

Mühlhans, Jörg

• Der Einfluss von Audiofeatures auf das Blickverhalten
  J. Mühlhans, F. Klooss und C. Reuter
[Abstract]

In 2020, we conducted an eye-tracking study with 44 subjects to investigate the influences of musical tempo but also some visual manipulations on gaze behavior (Mühlhans, Klooss & Stowasser, 2020). While the visual manipulations only affected some subjective ratings, a medium effect (d = 0.41-0.5) on average fixation durations was observed for tempo differences, using own compositions with a tempo of either 90 or 160 bpm. This effect has been found previously (Coutrout et al.,2012; Schäfer & Fachner, 2015). However, because gaze data differed widely within all other stimuli - which largely consisted of concert recordings of classical or jazz pieces - we extracted a variety of audio features to find possible further correlates with gaze data. Unsurprisingly, some apparent correlations could be found, which, however, need further investigation due to the general variability of the stimuli. Some of the differences could be explained by the movements of the artists in the videos, which is why these were examined with a special analysis tool (Jensenius, 2005). However, even if movements in videos strongly influenced gaze behavior, our data also suggest an influence of acoustic features like SpectralFlux, EventDensity or PercussiveEnergy.

Mühlhaus, Manuel

• Deep Learning Based Fatigue and Vibration Analysis Using Sensor Data
  M. Mühlhaus, D. Kreuter und K.K. Sepahvand
[Abstract]

The derivation of vibration signals, captured by accelerations, is often limited by a high implementation effort for simulation, caused by many issues, e.g. non- linearity. Performing vibration tests for various loads are also quite expensive and laborious and not possible in early stages of the development process of components and machines. Furthermore, many different maneuvers need to be measured to enable reliable and field equivalent load assumptions. With the usage of Deep Neural Networks (DNN) it is possible to simplify and speed up the simulation and testing efforts with the prediction of acceleration signals in the time and frequency domain. In this paper, a framework for vibration analysis using the sensor data is developed. It includes an automatic preprocessing of time series, feature engineering of input data and training of a so-called soft sensor with different types of DNN architectures in time and frequency domains. Examples of the implementation of these approaches of soft sensors are shown and compared to each other.

Müller, Andreas

• Untersuchungen zur gezielten Beeinflussung der akustischen Signatur an einem Schiffsmodell
  S. Ungnad, H. Brüggemann, A. Müller, C. Zerbs, D. Sachau und A. Homm
[Abstract]

Die akustische Signatur eines Schiffes kann mittels passiver Sonare oder Sensoren zur Detektion und Identifikation verwendet werden. Die Fragestellung, inwieweit diese Signatur mit Hilfe weiterer Geräuschquellen geeignet modifiziert und verfremdet werden kann, soll zunächst an einem Schiffsmodell (Maßstab 1:8) untersucht werden. Der Zusammenhang von Eigenschaften und Parametern der Großausführung und des Modells (beispielsweise Wellenlänge, Frequenz, Plattendicken für beide Konfigurationen) in Abhängigkeit vom Maßstab wird durch modelltheoretische Betrachtungen und dimensionslose Kennzahlen ermittelt. Das akustische Übertragungsverhalten von den Schallquellen an Bord wird mit Inertial-Schwingerregern und Beschleunigungssensoren auf der Schiffsstruktur und mit Mikrofonen/Hydrofonen in der Umgebung des Modells charakterisiert. Es werden aktive Verfahren angepasst und auf ihre Eignung zur Beeinflussung der akustischen Unterwassersignatur geprüft. Die akustische Signatur wird mit Hilfe von zusätzlichen Körperschallquellen modifiziert, wobei sich Anforderungen an die Eigenschaften der Signaturanteile aus dem Verhalten realer Signaturanteile und deren zugrundeliegenden Anregungsmechanismen ergeben. Das verwendete aktive Regelsystem wird zusammen mit ersten Ergebnissen vorgestellt.

Müller, Gerhard

• A numerical study of 3D Kelvin cell arrangements as a basis for locally resonant acoustic metamaterials
  L. Kleine-Wächter, H. Mao, R. Rumpler, M. Miksch, Q. Aumann und G. Müller
[Abstract]

Locally resonant acoustic metamaterials (LRM) are designed to inhibit wave propagation in targeted frequency bands, evoked by the resonant behavior of sub-structural elements attached to a host structure. Typically, the resonant attachments are periodically clustered on the host structure and scaled smaller than the wavelength of interest. A novel approach in designing LRM comprises 3D cellular structures. Such architectures exhibit diverse resonances that are tunable by modifying the geometry and could thus provide structurally inherent multi-resonators without requiring embedded resonant units. This contribution investigates these prospects of 3D cellular architectures in a parametric study using the finite element method. An isometric Kelvin cell (KC) is employed as a reference design strategy. The reference’s material properties and geometry are altered and the structural dynamic behaviors of the respective designs are examined. It is demonstrated that rigid body rotations of the cell’s square faces modify the coupling between longitudinal and transverse displacement directions and induce various mode shapes that are potentially exploitable to attain efficient low-frequent vibration attenuation. It is discussed whether the KC-resonator strategy provides an opportunity for achieving LRM with tunable broadband features, followed by an outline of future research steps employing this concept.

Müller, Kaspar

• The PerspectiveLiberator – An Upmixing 6DoF Rendering Plugin for Single-Perspective Ambisonic Room Impulse Responses
  K. Müller und F. Zotter
[Abstract]

Nowadays, virtual reality interfaces allow the user to change perspectives in six degrees of freedom (6DoF) virtually, and consistently with the visual part, the acoustic perspective needs to be updated interactively. Single-perspective rendering with dynamic head rotation already works quite reliably with upmixed first-order Ambisonic room impulse responses (ASDM, SIRR, etc.). This contribution presents a plugin to free the virtual perspective from the measured one by real-time perspective extrapolation: The PerspectiveLiberator. The plugin permits selecting between two different algorithms for directional resolution enhancement (ASDM, 4DE). And for its main task of convolution-based 6DoF rendering, the plugin detects and localizes prominent directional sound events in the early Ambisonic room impulse response and re-encodes them with direction, time of arrival, and level adapted to the variable perspective of the virtual listener. The diffuse residual is enhanced in directional resolution but remains unaffected by translatory movement to preserve as much of the original room impression as possible.

Müller, Leon

• Investigating low frequency sound from traffic in a living room lab
  L. Müller, W. Kropp, G. Zachos und J. Forssén
[Abstract]

Building new houses in urban areas is often hindered by the presence of road traffic noise. To build in these areas demands façades with sufficient sound insulation which can be difficult at low frequencies. This means that low frequency sound (LFS) from road traffic might be disturbing especially in the case of heavy vehicles. An important factor for the disturbance is the occurrence of audible passages depending partly on the traffic itself (distance, proportion of heavy vehicles, driving speed), the sound insulation of the façade, and the background noise inside the dwelling. Regulations are mostly based on A-weighted equivalent or maximum levels in the frequency range above 100 Hz. However, the audible events might be dominated by low frequencies including below 100 Hz. To investigate this an auralisation model including sound emission from heavy vehicles is combined with a propagation model. A loudspeaker array exposes the window of the Chalmers Living Room Lab to create realistic indoor sound environments. The paper presents the approach together with first results from a listening study focusing on the influence of source distance and façade sound insulation on the subjective response of listeners.

Müllner, Herbert

• Luftschalldämmung von Dächern in Holzbauweise - Einfluss von Konstruktionsdetails
  B. Nusser, C. Lux und H. Müllner
[Abstract]

Im Zuge des Forschungsprojektes ”Schutz.aufs.Dach” werden Dächer in Holzbauweise bzgl. Ihres Luft- und Regenschallschutzes erforscht und verbessert. Im ersten Projektabschnitt wurden aufdach- und zwischensparrengedämmte Dächer bzgl. deren Luftschalldämmung untersucht. Im gegenständlichen Beitrag wird der bauakustische Einfluss von verschiedenen Konstruktionsausbildungen verdeutlicht, wobei die Aufdachdämmung (Mineralwolle, Holzweichfaser), die Dacheindeckung (Betondachstein, Aluminiumbahnen und PVC-Abdichtung) sowie die Tragstruktur (Sichtsparren/Gefach/Holzmassiv) variiert wurden. Neben dem Vergleich der Frequenzverläufe der einzelnen Varianten werden auch deren Einzahlkennwerte (Rw-Werte) inkl. Spektrumanpassungswerten C50-5000 bzw. Ctr,50-5000 diskutiert.

Münch, Hans-Joachim

• Schallpegel im Ultraschallbereich
  P. Holstein, N. Bader, H.-J. Münch, M. Domke, U. Wagner, T. Hutschenreuther und S. Uziel
[Abstract]

Um die Auswirkungen der Belastung durch Ultraschall bewerten zu können, braucht man verlässliche Messdaten und geeignete Messtechnik. Es ist sicher zunehmend von Bedeutung, verlässliche Aussagen darüber erhalten zu können, welcher Ultra-Schallpegel mit bestimmten Ursachen in Verbindung gebracht werden kann oder welche Gesamtexposition damit verbunden ist. Geeignete Messtechnik, die auch vom betroffenen Personenkreis komfortabel genutzt werden kann, ist eine der Voraussetzung dafür, dass eine ausreichende Menge von Daten zur Verfügung stehen kann.

Lärm in Umwelt und industrieller Umgebung enthält auch Ultraschallanteile. Diese können sowohl rauschartig sein als auch ausgeprägte tonale Komponenten enthalten. Der Anteil am gesamten Schallpegel kann erheblich sein. Aktiv erzeugter Leistungsultraschall ist in der Industrie nicht mehr wegzudenken. Druckluftlecks können sehr laute Ultraschall erzeugen. Im Haushalt gibt es neue Ultraschallquellen, die die u. U. ständig ungewollt präsent sind. Die Vertreibung von bestimmten ultraschallsensitiven Tieren ist inzwischen extrem verbreitet und belästigt möglicherweise die übrige Fauna. Natürlich gibt es noch jede Menge natürliche Ursachen für hochfrequenten Schall.

Im Beitrag wird ein diesbezüglicher Ansatz für die Messung des Ultra-Schallpegels mit mobiler Messtechnik vorgestellt.

Musialek, Katharina

• ÖAL-Richtlinie 42 Lärmreduktion in elementaren Bildungseinrichtungen – Planung und Gestaltung
  S. Brachtl, S. Fuhs, A. Gaafar, F. Heigl, B. Laback, K. Musialek, A. Niemczanowski und E. Ruppert-Pils
[Abstract]

Diese Richtlinie stellt einen Leitfaden für die Planung und Umsetzung von Maßnahmen zur Lärmprävention in Kindergärten dar, welcher von ExpertInnen aus unterschiedlichen Fachdisziplinen erarbeitet wurde. Die Empfehlungen umfassen raumakustische Maßnahmen sowie Überlegungen zur Planung und Gestaltung der Räume. Ausgangspunkt der Richtlinie waren wissenschaftliche Untersuchungen zur Thematik Lärmbelastung in Kindergärten. Aus diesen geht hervor, dass der Lärm vor allem das Wohlbefinden und die Konzentration sowohl der Pädagoginnen als auch der Kinder sowie die Sprachverständlichkeit nachteilig beeinflussen kann. Da Kinder in diesem Alter noch in der Phase des Spracherwerbs sind, leiden sie besonders unter schlechter Raumakustik. Dies betrifft besonders Kinder mit einer von der Landessprache abweichenden Erstsprache. Da für eine vorteilhafte Raumakustik in Kindergärten die Gewährleistung einer möglichst geringen Nachhallzeit maßgeblich ist, werden Maßnahmen zur Anhebung der Schallabsorption vorgestellt. Diese sollten bereits bei Planungsbeginn gesetzt werden und neben den Aufenthaltsräumen auch Gänge und Garderoben umfassen. Empfohlen wird, die Decke und zwei nicht parallele Wände akustisch schallabsorbierend zu gestalten. Bei der Planung und Gestaltung sollte, ausgehend vom pädagogischen Konzept, die Funktion der einzelnen Räume und die damit verbundene Lärmemission ermittelt werden. Durch sorgfältige Planung kann vermieden werden, dass Tätigkeiten, die eine ruhige Umgebung erfordern, durch den Lärm anderer Tätigkeiten gestört werden.

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

 

Nagathil, Anil

• On Least-squares-based Auditory Attention Decoding with Individual Neural Latency Compensation
  D. Neudek, A. Nagathil, A. Wißmann, S. Getzmann und R. Martin
[Abstract]

Auditory attention decoding is a technique to distinguish between attended and unattended speakers in a cocktail-party scenario based on signals recorded from the brain. It has been demonstrated that a simple but effective decoder can be trained with least- squares (LS) regression using recorded electro-encephalogram (EEG) signals and the corresponding envelopes of the speech stimuli (O’Sullivan et al., Cereb. Cortex 25, 2015). The decoder is typically implemented as a filter, which estimates the speech envelopes by convolving the decoder weights with the EEG signals. The convolution length defines the filter order in this system. A crucial parameter for accurate decoding appears to be the latency between stimulus onset and neural response. In this work, we investigate the performance of LS-based decoders with respect to a subject-specific tuning of the latency and the convolution length. We train and evaluate several LS-based decoders for a publicly available dataset (Das et al., 2020, http://doi.org/10.5281/zenodo.3997352), using stimuli with a duration of 30 seconds.

Nakamura, Shun

• The Effect of Overtones on Dissonance Perception
  S. Nakamura, A. Oetjen und S. Van De Par
[Abstract]

In Western music theory, different musical intervals are connected with perceived consonance or dissonance. Applying this concept to a psychoacoustics analysis of environmental sounds, however, demands a description of consonance and dissonance which is not limited to distinct musical intervals and equal level ratios. In a previous study, an auditory modelling approach based on envelope fluctuations showed promising results by predicting both known relations from musical theory and findings from a new experiment. The aim of this series of psychoacoustics experiments is to investigate how components of the harmonic overtones influence the human consonance and dissonance perception because an effect was expected based on the previous modelling approach. The perceived dissonance of 18 different sounds with varying overtone content, interval and decay of the overtone components were adjusted to the same dissonance as a comparison signal by altering the level of one of the two tones in an adaptive procedure. It showed that for some combinations of overtone content and musical interval, a significantly lower reduction of the second tone was needed to reach the dissonance of the comparison signal. This finding supports a modelling using envelope fluctuations as a measure for perceived dissonance.

Namenas, Alexej

• Frequenzbasierte Realisierung von räumlichen CFAR-Verfahren zur Detektion von Zielobjekten
  A. Namenas und G. Schmidt
[Abstract]

Räumliche CFAR-Verfahren (CFAR = constant false alarm rate), wie beispielsweise ordered-statistic-CFAR, können in echtzeitfähigen SONAR-Systemen die Performance limitieren. Aufgrund der Sortierung, die zur Schätzung der Schwellenwerte durchgeführt werden muss, entsteht ein hoher Rechenaufwand, welcher von der Länge der zu sortierenden training-cell-Vektoren und der gesamten Anzahl der Vektor- bzw. Matrixelementen abhängt. Durch eine Erweiterung, die nutzt, dass der training-cell-Vektor nur einmal vollständig sortiert werden muss, kann der Aufwand reduziert werden. Die Sortierproblematik bleibt aber bestehen und führt je nach Vektor- bzw. Matrixbeschaffenheit zu einem variierenden Rechenaufwand. Durch geschickte Annahmen kann auf die Sortierung verzichtet und zu linearen Filterungen übergegangen werden. Hierbei lassen sich einige Rechenschritte im Frequenzbereich ausführen, was eine erhebliche Reduzierung des Rechenaufwands bewirkt. In dieser Arbeit wird ein frequenzbasiertes Verfahren vorgestellt und mit dem ordered-statistic-CFAR-Verfahren verglichen. Dieser Vergleich geschieht auf Basis der berechneten Schwellenwerte und der detektierten Zielobjekte. Ebenso wird die erreichte Detektionsleistung in Verbindung mit der verringerten Rechenleistung betrachtet.

Naumann, Kai

• Schallübertragung von Hochlochziegelmauerwerk bei leichten mehrschaligen Trennwänden
  K. Naumann, M. Schneider und B. Zeitler
[Abstract]

Die flankierende Schallübertragung von Mauerwerk aus Hochlochziegeln (HLz) wird durch die Direktdämmung der HLz und das Stoßstellendämm-Maß bestimmt. Bei Trennwänden aus mehrschaligen Trockenbaukonstruktionen ist die Stoßstellendämmung entlang der durchlaufenden AW gegenüber massiven Trennwänden deutlich vermindert. In DIN 4109-32 ist dieser Schallübertragungsweg nicht direkt abgebildet, allerdings kann bei der Berechnung nach DIN 4109-2 für die flankierende Schallübertragung der Mindestwert des Stoßstellendämm-Maßes berücksichtigt werden. Im Rahmen eines vom Bundesverbandes der Deutschen Ziegelindustrie beauftragten Projektes wurden im Flankenprüfstand der HFT Stuttgart unterschiedliche Knotenpunktausführungen im Bereich der Stoßstelle untersucht und geeignete Eingangsparameter zur Berechnung der flankierenden Schallübertragung ermittelt. Hierbei konnten auch verbesserte Konstruktionen zur Erhöhung der Stoßstellendämmung überprüft und entsprechende Lösungen quantitativ erfasst werden.

Neidhardt, Annika

• The influence of the DRR on audio-visual coherence of a real loudspeaker playing virtually over headphones
  A. Neidhardt und C. Schneiderwind
[Abstract]

One of the challenges in realizing auditory augmented reality is the audio-visual alignment of virtual sound sources created with dynamic binaural synthesis over headphones with the real visual object. In this study the influence of the direct-to-reverberant energy ratio (DRR) on the audio-visual coherence is investigated. In this regard an AR scenario was realized in which two real loudspeakers, one of the reproducing sound only virtually in a reverberant seminar room (RT = 1.0s). A listening test was conducted to evaluate the audible effects of a step-wise manipulation of the DRR in the BRIRs. In addition, BRIRs without the consideration of the headphone shadowing effects were preferred, despite the presence of the a continuously playing real sound source. The results of the study indicate that a variation of the actual DRR by ±3dB affected the audio-visual coherence noticeably.

Neild, Adrian

• Characterization of Surface Acoustic Waves Diffraction Driven Mechanisms in Microfluidic Systems
  A. Fakhfouri, C. Devendran, D. Collins, A. Winkler, H. Schmidt und A. Neild
[Abstract]

The use of surface acoustic wave (SAW) underpins promising possibilities for a versatile, yet non-contact manipulation of particles and cells in a microfluidic system. Despite their increasing significance, the physical phenomena underlying SAW-driven systems are yet to be fully elucidated. The combination of experimental characterization and numerical simulation can provide a better understanding of the fundamental mechanisms arisen upon incidence of a propagating SAW within a microchannel-enclosed fluid. Considering the influence of acoustic diffraction, we identify five general distinct mechanisms within an individual system. These cause spatially periodic patterning of particles (i) orthogonal and (ii) parallel to the SAW-propagation direction, fluid swirling in two orthogonal planes (iii) within the extent of the SAW beam, here termed lobe streaming, and (iv) at the peripheral region of the SAW beam, here termed peripheral streaming, and finally, (v) unidirectional translation of particles along the SAW-propagation direction, the most reported effect in such systems (1). The dominance of these mechanisms, however, depends on the particles’ size and their spatial location in the channel.

REFERENCE: [1] Fakhfouri, A, et al. (2018) Lab Chip 18 (15), 2214 - 2224.

Netzband, Dennis

• Messtechnische Ermittlung der Strukturintensität bei spritzgegossenen, faserverstärkten Kunststoffen
  D. Netzband, N. Kleinfeller, M. Fiolka, A. Nevoigt, A. Ujma, C. Adams und T. Melz
[Abstract]

Im Zuge der Produktentwicklung - beispielsweise bei Elektrofahrzeugen - kommt neben dem Leichtbauaspekt der Akustik im Interieur-Bereich eine immer bedeutendere Rolle zu. Zur Gewichtsreduktion werden die Komponenten im Innenraum in der Regel im Spritzgießprozess aus Thermoplasten hergestellt. Bei Bedarf können die Materialien mit Fasern oder Füllstoffen verstärkt werden. Durch die Verstärkung werden die Schwingungseigenschaften der Bauteile verändert und die Eigenfrequenzen werden in höhere Bereiche verschoben. Die Hörcharakteristik des menschlichen Ohres zeigt, dass die Hörschwelle bei zunehmender Frequenz sinkt und Geräusche somit eher wahrgenommen werden können. Um die Disziplinen Leichtbau und Akustik vereinen zu können, sollte das akustische Verhalten bereits in frühen Entwicklungsschritten des Produktes optimiert werden. Hierbei sollten idealerweise der geräuschverursachende Körperschall sowie seine Ausbreitungspfade im Bauteil optimiert werden. Eine Möglichkeit diese Pfade zu analysieren, ist die Ermittlung der Strukturintensität. In der Vergangenheit wurden die Pfade hauptsächlich simulativ und für isotrope Materialien analysiert. Erste Simulationsuntersuchungen für unidirektional verstärkte Laminate zeigten ein hohes Potential zur Körperschallbeeinflussung durch eine gezielt eingebrachte Anisotropie. In einem momentan laufenden Forschungsprojekt wurde eine Messmethode zur Bestimmung der Strukturintensität bei isotropen Materialien weiterentwickelt, sodass nun auch Bauteile mit einem anisotropen Materialverhalten getestet werden können. Im Rahmen des Vortrags wird die erarbeitete Methode vorgestellt und mit Simulationsergebnissen verglichen.

Neubauer, Reinhard

• Norm-Trittschallpegel und Standard-Trittschallpegel im Vergleich
  R. Neubauer
[Abstract]

Die Beschreibung des Trittschallschutzes von Decken erfolgt entweder durch Angabe des Norm-Trittschallpegels oder durch den Standard-Trittschallpegel. Beide Größen beschreiben einen Schallpegel der bei Anregung der Decke mit z.B. einem Norm-Hammerwerk, im Raum unter der Decke entsteht. Im Unterschied zur Luftschalldämmung wird bei der Trittschalldämmung keine Schallpegeldifferenz gemessen, sondern nur der Empfangsschalldruckpegel. Der Empfangsraum in dem der Trittschallpegel gemessen wird, weist bestimmte raumakustische Eigenschaften auf die den gemessenen Trittschallpegel beeinflussen. Der Unterschied der Kenngrößen: Norm-Trittschallpegel und Standard-Trittschallpegel, ergibt sich aufgrund der unterschiedlichen Bezugsgrößen. Der Standard-Trittschallpegel wird auf eine Bezugsnachhallzeit und der Norm-Trittschallpegel auf eine Bezugsschallabsorptionsfläche bezogen. Welche Unterschiede sich daraus ergeben wird in diesem Beitrag anhand von Messergebnissen diskutiert.

• Subjektive Bewertung der Schalldämmung
  T. Rauscher, R. Neubauer, M. Zaglauer und P. Leistner
[Abstract]

Die Aussagekraft von Einzahlwerten zum baulichen Schallschutz ist nach wie vor ein Diskussionsthema mit Bedarf an konkreten Untersuchungen und Erkenntnissen. Dieser Beitrag widmet sich daher der Fragestellung, welche Einzahl-Kenngröße der Schalldämmung - das bewertete Bau-Schalldämm- Maß (R’w) oder die bewertete Standard-Schallpegeldifferenz (DnT,w) - mit der subjektiven Bewertung der Schalldämmung stärker korreliert. Dazu wurde ein Hörversuch mit Kombinationen aus Schalldämmwerten und Geräuschbeispielen konzipiert und durchgeführt.

Grundlage für die Auswahl der frequenzabhängigen Schalldämmwerte bildeten Daten aus Messungen der Schalldämmung von massiven Trennbauteilen im Wohnungsbau. Mit Hilfe eines Dominanzpaarvergleiches bewerteten 16 Probanden via Kopfhörerwiedergabe das Merkmal der subjektiven Lautstaörke von gefilterten Signalen. Die Filtereigenschaften wurden aus den Messdaten von sechs Trennbauteilen generiert. Als Geräusche dienten ein Musik- und ein Sprachbeispiel sowie Rosa Rauschen. Aus den getrennt nach Signalart getroffenen Urteilen der Probanden konnte mittels ”Law of Comparative Judgement” eine Rangfolge der Signale in Bezug auf die subjektive Lautstaörke gebildet werden. Diese Rangfolge wurde anschließend mit der Rangfolge der Kenngrößen der Schalldaömmung R’w und DnT,w der entsprechenden Trennbauteile gegenübergestellt. Es konnte gezeigt werden, dass unabhaöngig von der Signalart die Kenngröße DnT,w staörker mit der subjektiv bewerteten Schalldaömmung korreliert als die Kenngröße Rëw. Die Ergebnisse aus diesem Hörversuch dienen als Grundlage für weitere subjektive Evaluierungen.

Neudek, Daniel

• On Least-squares-based Auditory Attention Decoding with Individual Neural Latency Compensation
  D. Neudek, A. Nagathil, A. Wißmann, S. Getzmann und R. Martin
[Abstract]

Auditory attention decoding is a technique to distinguish between attended and unattended speakers in a cocktail-party scenario based on signals recorded from the brain. It has been demonstrated that a simple but effective decoder can be trained with least- squares (LS) regression using recorded electro-encephalogram (EEG) signals and the corresponding envelopes of the speech stimuli (O’Sullivan et al., Cereb. Cortex 25, 2015). The decoder is typically implemented as a filter, which estimates the speech envelopes by convolving the decoder weights with the EEG signals. The convolution length defines the filter order in this system. A crucial parameter for accurate decoding appears to be the latency between stimulus onset and neural response. In this work, we investigate the performance of LS-based decoders with respect to a subject-specific tuning of the latency and the convolution length. We train and evaluate several LS-based decoders for a publicly available dataset (Das et al., 2020, http://doi.org/10.5281/zenodo.3997352), using stimuli with a duration of 30 seconds.

Neugärtner, Jörg

• Der Klang alter (2-Takt-)Motorräder
  U. Wagner, P. Holstein, M. Domke, J. Neugärtner, J. Kleemann und S. Günther
[Abstract]

Zum 50. Jubiläum der DAGA hatten wir (leider nur virtuell) mit Klängen von Zwei- und Viertakt-Motorradklängen gratuliert. Die damit verbundenen Arbeiten wollen wir in einem 2. Teil fortsetzen. Verschiedene teils historische Modelle wurden unter vergleichbaren Situationen vermessen und analysiert. Gerade um die Diskussion zu Motorradfahrverboten gewinnt die rationale Bewertung der akustischen Emission und den Klangbildern von Motorrädern an Bedeutung. Ein weiterer wichtiger Aspekt der Überlegungen zielt darauf, die Klänge historischer Technik geeignet zu archivieren und die ”Einzigartigkeit & Schönheit” des Zusammenhangs zwischen Verbrennungskraftmaschine und Klang zu demonstrieren.

Neumann, Nico

• Deep Reinforcement Learning for Cognitive SONAR Systems
  N. Neumann, B. Kaulen, S. Christensen und G. Schmidt
[Abstract]

In recent years it has been shown that reinforcement learning can also be used for very complex tasks with the help of neural networks. Thereby often strategies are found that exceed results archived by humans. This enables the usage in autonomous tasks in a large number of different areas and applications. One possible application is to control a cognitive SONAR system. The goal is to scan a port area optimally to detect and find incoming objects as fast as possible. Therefore, a simple environment simulation was designed that represents the port area under consideration of random occurring reflections that result in different observations for each scan as well as the use of different novel sonar scanning modes. This work presents an implementation and evaluation of an environment for the training of algorithms to enable the autonomous observation of a port area.

Neusser, Maximillian

• Raumakustik im Senderaum bei Prüfung des Schalldämm-Maßes
  F. Dirnberger, P. Pirch, T. Bednar und M. Neusser
[Abstract]

Wie die Ergebnisse diverser Ringversuche zeigen, ist die Ermittlung der Luftschalldämmung im Prüfstand, speziell im tiefen Frequenzbereich von 50 Hz bis 100 Hz, mit großer Messunsicherheit behaftet. Die genauen Eigenschaften des Senderaums, wie Nachhallzeit, Volumen und Diffusität des Schallfeldes, werden bei der Messung des Schalldämm-Maßes derzeit nicht berücksichtigt. Das Ziel der dargestellten Untersuchungen war es zu zeigen, inwiefern die Eigenschaften des Senderaums das Schalldämm-Maß beeinflussen. Die Messungen wurden anhand einer hochschalldämmenden Leichtbauwand (Rw = 79 dB) in einem Forschungsprüfstand mit überdurchschnittlich großen (ca. 150 m³) Prüfräumen durchgeführt. Die Raumakustik des Senderaums wurde dabei durch Absorber sowie Diffusoren variiert, sodass sich sowohl normative wie auch sehr kurze und sehr lange Nachhallzeiten ergaben. Durch Visualisierung der Rastermessungen der Schalldruckpegel in den Prüfräumen konnte gezeigt werden, wie die Ausprägung der Raummoden zu unterschiedlichen Messergebnissen führt. Es konnten Unterschiede von bis zu ca. 5 dB in einzelnen Terzbändern gemessen werden. Die Konfiguration des Senderaums hat somit eine besondere Auswirkung auf die Sensibilität der Lautsprecher- und Messpositionen.

Nevoigt, Andreas

• Messtechnische Ermittlung der Strukturintensität bei spritzgegossenen, faserverstärkten Kunststoffen
  D. Netzband, N. Kleinfeller, M. Fiolka, A. Nevoigt, A. Ujma, C. Adams und T. Melz
[Abstract]

Im Zuge der Produktentwicklung - beispielsweise bei Elektrofahrzeugen - kommt neben dem Leichtbauaspekt der Akustik im Interieur-Bereich eine immer bedeutendere Rolle zu. Zur Gewichtsreduktion werden die Komponenten im Innenraum in der Regel im Spritzgießprozess aus Thermoplasten hergestellt. Bei Bedarf können die Materialien mit Fasern oder Füllstoffen verstärkt werden. Durch die Verstärkung werden die Schwingungseigenschaften der Bauteile verändert und die Eigenfrequenzen werden in höhere Bereiche verschoben. Die Hörcharakteristik des menschlichen Ohres zeigt, dass die Hörschwelle bei zunehmender Frequenz sinkt und Geräusche somit eher wahrgenommen werden können. Um die Disziplinen Leichtbau und Akustik vereinen zu können, sollte das akustische Verhalten bereits in frühen Entwicklungsschritten des Produktes optimiert werden. Hierbei sollten idealerweise der geräuschverursachende Körperschall sowie seine Ausbreitungspfade im Bauteil optimiert werden. Eine Möglichkeit diese Pfade zu analysieren, ist die Ermittlung der Strukturintensität. In der Vergangenheit wurden die Pfade hauptsächlich simulativ und für isotrope Materialien analysiert. Erste Simulationsuntersuchungen für unidirektional verstärkte Laminate zeigten ein hohes Potential zur Körperschallbeeinflussung durch eine gezielt eingebrachte Anisotropie. In einem momentan laufenden Forschungsprojekt wurde eine Messmethode zur Bestimmung der Strukturintensität bei isotropen Materialien weiterentwickelt, sodass nun auch Bauteile mit einem anisotropen Materialverhalten getestet werden können. Im Rahmen des Vortrags wird die erarbeitete Methode vorgestellt und mit Simulationsergebnissen verglichen.

Ngo, Dat

• A Deep Neural Network with Triplet Loss for Detecting Anomaly of Respiratory Sounds
  L. Pham, D. Ngo, A. Schindler und R. King
[Abstract]

In this paper, we propose a deep learning based system for detecting anomaly of respiratory sounds. The system is separated into two main steps: front- end feature extraction and back-end classification, respectively. In the first step, audio recordings of respiratory cycles collected from patients are transformed into Gammatone-based spectrograms where both temporal and frequency features of respiratory sounds are presented. In the second step, a convolutional neural network (CNN) based architecture, referred to as the baseline, is proposed to detect whether the spectrogram input contains abnormal features or not. To further improve the baseline performance, we then propose a triplet-based network architecture in which parallel CNN baseline networks and triplet loss function are made use. To make our work comparable, we evaluate our systems on the 2017 Internal Conference on Biomedical Health Informatics (ICBHI), which is one of the largest public benchmark respiratory sound datasets. The proposed CNN baseline and triplet- network architecture outperform the ICBHI baseline, improving by 5% and 7%, respectively.

Nicodeme, Christophe

• SOPRANOISE – Inspektionsverfahren zur Bewertung der Luftschalldämmung bestehender Lärmschutzwände in situ
  F. Strigari, M. Chudalla, W. Bartolomaeus, M. Conter, A. Fuchs, M. Garai, C. Nicodeme und J.-P. Clairbois
[Abstract]

Im Rahmen des Projekts SOPRANOISE (gefördert von CEDR als Teil des ”Transnational Road Research Programme 2018”) war das Ziel des dritten Arbeitspakets, ein in-situ-Inspektionsverfahren zu entwickeln, das die Möglichkeiten visueller/auraler Untersuchungen (ohne Durchführung von Messungen) ausnutzt, um erste Hinweise auf die möglichen Auswirkungen von Schäden auf die Luftschalldämmung bestehender Lärmschutzwände zu erhalten. Auf der Grundlage eines Reviews - einschließlich einer Umfrage unter den CEDR-Mitgliedsstaaten - und eines vereinfachten theoretischen Modells, wurde ein Inspektionsprotokoll entworfen, das eine schnelle Bewertung möglicher akustischer Auswirkungen von Leckagen auf die Luftschalldämmung von Lärmschutzwänden ermöglicht. Nach dem Ausfüllen des Inspektionsprotokolls wird eine Abschätzung der Folgen der erfassten Leckagen - hinsichtlich der Schalldämmung - ausgegeben. Je nach Beschaffenheit und Position des Lecks wird eine akustische Bewertung vorgenommen und ein ”kritischer Einflussradius” berechnet, bis zu dem das Leck einen nicht vernachlässigbaren Effekt auf die Luftschalldämmung hat. Anhand dieser schnellen Bewertung kann beurteilt werden, wo es zweckmäßig ist, weitere Prüfungen vorzunehmen, d. h. entweder eine ”schnelle” Messmethode anzuwenden (die ebenfalls innerhalb von SOPRANOISE entwickelt wird) oder Messungen nach den Normen EN 1793 durchzuführen.

Nicolai, Marcel

• Quantifying the coupling strength of adhesivly bonded materials by investigating mode repulsion regions
  H. Zeipert, S. Johannesmann, M. Nicolai, Y. Lugovtsova, J. Prager und B. Henning
[Abstract]

In the field of non-destructive testing, Lamb waves are often used for material characterisation. The increasing computational capabilities further enables complex and detailed simulations to predict the material behaviour in reality. Since adhesive bonding of different materials is a widely used method in modern applications, a reliable measurement system to determine the quality of these adhesive bonds is needed.

Investigations of the dispersive behaviour of acoustic waves in adhesively bonded multi-layered waveguides show mode repulsions in the dispersion diagrams in regions where the modes of the single materials would otherwise intersect. In previous works, changes of the distance between those modes in respect to the bonding quality are observed.

The experimental data for this investigation is generated using a pulsed laser radiation exciting broadband acoustic waves in plate like specimens which are detected by a piezoelectric ultrasonic transducer. Numerical data is generated using simulations via a semi-analytic finite element method. Using a combination of experimental and numerical data, the present work introduces an approach to determine a parameter which indicates the bonding quality in respect to an ideal material coupling.

Nieland, Natanael

• Voice Activity Detection in automatischen Mikrofonmischern
  N. Nieland
[Abstract]

Gegenstand dieses Beitrags sind automatische Mikrofonmischer für Sprachsignale als zentrale Komponente der Konferenztechnik. Von besonderer Bedeutung ist die Unterscheidung von Sprach- und Nichtsprachsignalen. Bestehende Verfahren, beispielsweise das Maxbus-Verfahren, sind nicht in der Lage, Sprachsignale von transienten Störgeräuschen zu unterscheiden. Auch das Blättern in einem Papierstapel wird im Mischsignal hörbar sein. Die Integration von Sprachdetektoren in einen automatischen Mikrofonmischer mag zunächst trivial erscheinen. Es ergeben sich dabei jedoch zwei Schwierigkeiten. Erstens erfordert die zuverlässige Unterscheidung von Sprach- und Störsignalen stets eine gewisse Zeit zur Analyse des Signals. Erfolgt die Aktivierung eines Kanals erst nach dieser Zeit, werden Anfangssilben abgeschnitten, was in der Regel nicht tolerierbar ist. Zweitens sorgt akustisches Übersprechen dafür, dass alle Mikrofone den von einer Schallquelle hervorgerufenen Schall empfangen. Ein empfindlicher Sprachdetektor wird in einem Kanal, der mit einem Störgeräusch beaufschlagt wird, Sprache erkennen, wenn ein entfernter Sprecher aktiv ist - der Sprachdetektor wäre wirkungslos. Mit diesem Beitrag wird ein Konzept vorgestellt, das die Nutzung von Sprachdetektoren in einem automatischen Mikrofonmischer trotz der bestehenden Schwierigkeiten möglich macht. Das Konzept ist nicht auf die Verwendung eines speziellen Sprachdetektors beschränkt und die erforderliche Rechenleistung wird, lässt man die Sprachdetektoren außer Acht, nur geringfügig erhöht.

Nielsen, Lars Birger

• Evolution of human hearing simulation
  L.B. Nielsen
[Abstract]

More than 60 years ago, some of the first attempts was made to develop a simulation of the human hearing for objective measurement of devices placed close to the ear. The paper provides an overview of the ear simulators that have been develop over the years and outlines how numerous refinements have continuously improved the simulation of the human hearing. Some of the key features when dealing with hearing simulation involves the acoustic impedance and the geometry of the ear simulator. For the ear simulators that have been developed over the years these two features have been the primary focus in addressing the increasing need for realistic, accurate and repeatable acoustic measurements. This paper also presents a new and standardized fullband ear simulator that provides unprecedented realism in audio testing, reduces the development time for new acoustic product and ensures product audio quality in the marketplace.

Niemand, Anna-Maria

• Musik und Trance: Physiologische Messungen an Besessenheitsmedien bei Tromba-Ritualen in Madagaskar
  A. Schmidhofer, C. Reuter, J. Jewanski, A.-M. Niemand, C. Mandihitsy und M. Bertsch
[Abstract]

Psychophysiologische Untersuchungen zur musikinduzierten/-begleiteten Trance wurden in der Vergangenheit fast ausschließlich in Laborsituationen durchgeführt. Dieser Beitrag berichtet von einer Studie, in deren Verlauf physiologische Messungen an Besessenheitsmedien im realen Kontext von fünf Tromba-Ritualen durchgeführt wurden. Tromba ist ein in Madagaskar weit verbreiteter religiöser Kult, bei dem sich der Zeremonienleiter bzw. die -leiterin unter den Klängen von Musik in Trance begibt. Ziel der Studie war es, die physiologischen Veränderungen beim Wechsel vom Alltagsbewusstsein in den Trancezustand zu ermitteln und die Rolle, die die Musik dabei spielt, näher zu beleuchten. Während Studien zur Trance bislang vorwiegend physiologische Prozesse im Gehirn untersuchten, standen hier körperliche Vorgänge wie Atmung, Temperatur, Hautleitwert, Herzratenvariabilität, Puls, Muskelspannung und Motilität im Fokus. Zur Messung der physiologischen Signale diente ein Schuhfried Biofeedback Xpert System, die Weiterverarbeitung der Daten geschah mittels BioTrace+, Kubios, Excel und JASP. Gleichzeitig wurde das Geschehen mit mehreren Kameras, darunter eine 360^∘ Ricoh Theta Z1, aufgezeichnet. Ungeachtet der Unterschiede hinsichtlich der physiologischen Ausprägung der Trance bei den einzelnen Medien, verweisen die Ergebnisse auf Trance als bewusst angewandte Körpertechnik, die auf die Synchronisation von Musik, Bewegung und physiologischen Reaktionen abzielt. Die Präsentation wird eine interaktive VR Video Experience in 360^∘ beinhalten.

Niemann, Jakob

• Numerische Untersuchungen zum Einfluss verschiedener Spitzengeometrien auf das Strömungsgeräusch eines endlichen Zylinders
  J. Niemann, E. Schneehagen und E. Sarradj
[Abstract]

Das Strömungsgeräusch endlicher Zylinder wird von der periodischen Ablösung der Kármán-Wirbel geprägt. Die Frequenz und Amplitude des damit verbunden Hiebtons fallen geringer aus als im zweidimensionalen Fall. Dies lässt sich zurückführen auf die Störung der Kármán-Ablösung durch die von der Spitze verursachten Strömungsphänomene. In der Literatur ist die Annahme vorherrschend, dass dabei vor allem der Abwind hinter der Zylinderspitze und ein am freien Ende gebildetes Wirbelpaar von Bedeutung sind.

Um den Einfluss dieser Strukturen zu untersuchen, wird das Problem numerisch simuliert. Dabei werden verschiedene Spitzengeometrien verglichen, die auf eine Manipulation der beiden zu untersuchenden Störphänomene abzielen. Die Simulationen werden in OpenFOAM mit einem Hybridansatz verwirklicht. Dabei werden zunächst mittels Large Eddy Simulation die Strömungsgrößen berechnet, um anschließend das akustische Signal aus der Oberflächendruckverteilung zu bestimmen.

Der erwartete Zusammenhang zwischen Störphänomenen und akustischem Spektrum kann in einigen Fällen bestätigt werden. Andere Fälle zeigen jedoch, dass die Betrachtung von Abwind und Spitzenwirbeln allein keine Vorhersage über die Unterdrückung der Kármán-Ablösung erlauben. Dies deutet darauf hin, dass neben der Stärke von Abwind und Spitzenwirbeln auch andere Faktoren Einfluss auf die Kármánschen Wirbelstraße am endlichen Zylinder haben.

Niemczanowski, Alexander

• ÖAL-Richtlinie 42 Lärmreduktion in elementaren Bildungseinrichtungen – Planung und Gestaltung
  S. Brachtl, S. Fuhs, A. Gaafar, F. Heigl, B. Laback, K. Musialek, A. Niemczanowski und E. Ruppert-Pils
[Abstract]

Diese Richtlinie stellt einen Leitfaden für die Planung und Umsetzung von Maßnahmen zur Lärmprävention in Kindergärten dar, welcher von ExpertInnen aus unterschiedlichen Fachdisziplinen erarbeitet wurde. Die Empfehlungen umfassen raumakustische Maßnahmen sowie Überlegungen zur Planung und Gestaltung der Räume. Ausgangspunkt der Richtlinie waren wissenschaftliche Untersuchungen zur Thematik Lärmbelastung in Kindergärten. Aus diesen geht hervor, dass der Lärm vor allem das Wohlbefinden und die Konzentration sowohl der Pädagoginnen als auch der Kinder sowie die Sprachverständlichkeit nachteilig beeinflussen kann. Da Kinder in diesem Alter noch in der Phase des Spracherwerbs sind, leiden sie besonders unter schlechter Raumakustik. Dies betrifft besonders Kinder mit einer von der Landessprache abweichenden Erstsprache. Da für eine vorteilhafte Raumakustik in Kindergärten die Gewährleistung einer möglichst geringen Nachhallzeit maßgeblich ist, werden Maßnahmen zur Anhebung der Schallabsorption vorgestellt. Diese sollten bereits bei Planungsbeginn gesetzt werden und neben den Aufenthaltsräumen auch Gänge und Garderoben umfassen. Empfohlen wird, die Decke und zwei nicht parallele Wände akustisch schallabsorbierend zu gestalten. Bei der Planung und Gestaltung sollte, ausgehend vom pädagogischen Konzept, die Funktion der einzelnen Räume und die damit verbundene Lärmemission ermittelt werden. Durch sorgfältige Planung kann vermieden werden, dass Tätigkeiten, die eine ruhige Umgebung erfordern, durch den Lärm anderer Tätigkeiten gestört werden.

Niermann, Andreas

• Fugenlose Akustikdecken – konstruktive Optimierung mit positivem Effekt auf die akustischen Eigenschaften
  A. Niermann
[Abstract]

Fugenlose Akustikdecken stellen im anspruchsvollen Innenausbau finanziell, konstruktiv und besonders schalltechnisch eine große Herausforderung dar. Dem Wunsch von Bauherren und Architekten wird am Markt durch eine Vielzahl von technischen Ansätzen Rechnung getragen. Den üblichen Lösungsansatz stellen Unterdecken mit abgehängter Tragkonstruktion aus Metallprofilen, mit einer Decklage aus Platten nahtlos beplankt, abschließend fugenlos dekorativ beschichtet. In einem Kompromiss zwischen Bautechnik und Akustik wird dabei kostengünstige Unterkonstruktion mit bautauglichen Platten belegt. Die Platten sollen dann den Widerspruch zwischen Robustheit, Verarbeitung, Tragfähigkeit, Sicherheit, Brandklassifizierung, Qualität und Kosten auf der einen und gebrauchstauglicher Schallabsorption auf der anderen Seiten lösen. Häufig geht der Kompromiss zu Lasten der Akustik. Lochplatten aus schallhartem Material absorbieren spektral selektiv. Weiche Faserdämmstoffplatten erfordern für planebene Oberflächen breite reflektierende Spachtelung auf den Stoßfugen und begrenzen so die Absorption auf nur mittlere Werte. In diesem Beitrag wird ein neues technisches Niveau vorgestellt, bei der die Lösung leichte und robuste Platten ohne dichte Spachtelung der Fugen umfasst. In Kombination mit akustisch angepassten Putzen kann so in Stufen breitbandig gleichmäßige Schallabsorption mit sehr flachem Frequenzgang reproduzierbar und - vor allem - baustellentauglich erreicht werden. Die Lösung bietet Bauherren und Architekten zudem eine hervorragende Oberflächenqualität bei vereinfachter Montage.

Nissen, Ivor

• Akustische Authentifizierung in Unterwassernetzwerken durch Hydro-Schlüssel
  I. Nissen
[Abstract]

Eine korrekte Authentifizierung innerhalb von Identifikationsprozessen ist immer mit einem Erstkontakt zum Fremden verbunden. Eine dazu notwendige Nennung einer Losung/Parole bedarf einer sicheren Verbindung. Die gemeinsame Schlüsselübergabe bei diesem Erstkontakt ist die Achillesferse jeder Kommunikation. Diese muss über einen sicheren Kanal im Vorwege erfolgen. Seit den 80ern ermöglichte es z.B. die Diffie-Hellman-Merkle-Schlüsselvereinbarung, dass zwei Kommunikationspartner über einen abhörbaren Kanal einen gemeinsamen geheimen Schlüssel vereinbaren können, den nur diese beiden kennen und ein potenzieller Lauscher nicht berechnen kann. Doch bei beschränkten Schlüsselräumen/Transfervolumen mittels Akustik ist das nicht mehr sicherzustellen, zudem wenn der Angreifer bei einem Man-in-the-Middle-Angriff Datenpakete selbst verändern kann, respektive die Übertragung stark fehleranfällig ist. Die Hydroakustik mit im Vergleich zum Funk multiplen, langsamen Ausbreitungsgeschwindigkeit hilft, den Schlüssel weder preiszugeben noch kopieren zu können, beugt Besitzerwechsel oder -verfälschungen vor. Vor über 40 Jahren wurden bereits für die kabelgebundene Kommunikation Szenarioparameter wie Laufzeit und Dopplershift als Schlüsselindikatoren in einem deutschen Patent veröffentlicht. Insbesondere für die Unterwasserkommunikation im Netzwerk, bei denen eine fehlerfreie Nachrichtenübertragung nicht garantiert werden kann, bietet sich dieser Weg an. Es sind in der Hydroakustik die konkreten Sendezeitpunkte der Teilnehmer und damit diese ”Hydroschlüssel” nicht schätzbar. In diesem Beitrag wird ein Experiment im Kieler Arsenalbecken aus 2020 vorgestellt.

Norena, Arnaud

• Exploring MEMR and natural sounds with a connection with hyperacusis
  C. Casolani, B. Epp, A. Norena, J. Wang, P. Hinze und F. Enzler
[Abstract]

The Middle Ear Muscle Reflex (MEMR) is the mechanism through which the stapedius muscle stiffens the tympanic membrane protecting the inner ear from sound trauma. In clinical practice, the sounds used to test the MEMR are artificial (pure tones, wide-band noise). However, natural sounds also elicit a MEMR. Hyperacusis refer to an abnormal sensitivity to sounds, often diagnosed in connection with a hearing impairment. In this study, we tested the efficacy of natural sounds with varying spectral and emotional content (e.g. pleasantness, fear). It is hypothesized that some natural sounds elicit a MEMR response at lower levels than artificial sounds. It is also hypothesized that the loudness/annoyance perceived for natural sounds could be lower than for artificial sounds for equally strong MEMR. The individual MEMR thresholds were compared with the results of two questionnaires, hyperacusis (HQ) and noise sensitivity. The results showed that some sounds are more efficient than others at the same stimulus intensity. Moreover, natural sounds were mainly rated as less loud/annoying than the artificial ones. However, the variability across subjects revealed the need for a more subject-specific analysis considering the presence or not of an hyperacusis trend.

Nowak, Jonathan

• Sound source identification at tire-pavement interactions - a preliminary study
  J. Nowak und M. Kaltenbacher
[Abstract]

Tire noise has become a highly relevant topic in research and practice since tire-pavement interactions are main sound sources in the middle speed range of passenger cars besides noise emitted by the engine and and aerodynamic sound sources. Tire noise is even more relevant when thinking of electric vehicles.

With the goal of identifying all relevant sound sources at a rolling tire using a trailer equipped with multiple microphones, a preliminary study was performed. In this study a stationary model of a trailer for passenger cars was constructed. This stationary trailer is equipped with micro perforated plates (MPPs) for sound absorption and multiple distributed microphones for performing different sound source localization algorithms, such as beamforming, acoustic near field holography and a new method solving the inverse problem based on sound pressure measurements and finite element computations. With the latter method the boundary conditions of the given measurement setup can be taken into account. This requires characterization of the measurement environment’s material parameters. In this contribution the characterization process of the stationary trailer and the validation of the FE model is presented and sound source localization results are shown.

Nusser, Bernd

• Luftschalldämmung von Dächern in Holzbauweise - Einfluss von Konstruktionsdetails
  B. Nusser, C. Lux und H. Müllner
[Abstract]

Im Zuge des Forschungsprojektes ”Schutz.aufs.Dach” werden Dächer in Holzbauweise bzgl. Ihres Luft- und Regenschallschutzes erforscht und verbessert. Im ersten Projektabschnitt wurden aufdach- und zwischensparrengedämmte Dächer bzgl. deren Luftschalldämmung untersucht. Im gegenständlichen Beitrag wird der bauakustische Einfluss von verschiedenen Konstruktionsausbildungen verdeutlicht, wobei die Aufdachdämmung (Mineralwolle, Holzweichfaser), die Dacheindeckung (Betondachstein, Aluminiumbahnen und PVC-Abdichtung) sowie die Tragstruktur (Sichtsparren/Gefach/Holzmassiv) variiert wurden. Neben dem Vergleich der Frequenzverläufe der einzelnen Varianten werden auch deren Einzahlkennwerte (Rw-Werte) inkl. Spektrumanpassungswerten C50-5000 bzw. Ctr,50-5000 diskutiert.

• Einfluss des Prüfraumvolumens auf die Luftschalldämmung von Trocken- und Holzrahmenbauwänden
  B. Nusser, P. Pirch und C. Lux
[Abstract]

Für die verlässliche Untersuchung der Luftschalldämmung von Bauteilen wird ein diffuses Schallfeld im Sende- und Empfangsraum benötigt. Speziell für Frequenzbereich < 100 Hz ist dies bei den minimalen Prüfraumvolumen für Prüfstandsmessungen gemäß EN ISO 10140-5:2014 (> 50 m³) nicht gegeben, weshalb gemäß EN ISO 10140-4 deutlich größere Prüfraumvolumen für Messungen unter 100 Hz gefordert werden. Im gegenständlichen Beitrag wird anhand von Messdaten aufgezeigt, wie das Prüfraumvolumen die Luftschallmessung beeinflusst. Hierfür wurden verschiedene Trocken- und Holzrahmenbauwände im ”Standardprüfstand” (Prüfraumvolumen ca. 60 m³) und im XL-Prüfstand (Prüfraumvolumen ca. 150 m³) untersucht. Im Beitrag werden u.a. die Wiederholstandardabweichungen und die Frequenzverläufe der Schalldämm-Maße aus Messungen in den beiden Prüfständen verglichen.

• Schalldämmung von Trennwänden in Brettsperrholz-Bauweise - Einfluss von Konstruktionsdetails
  H. Ferk, C. Leh, M. Mosing, S. Vavrik-Kirchsteiger und B. Nusser
[Abstract]

Bauweisen in Brettsperrholz finden zunehmend weltweit Verbreitung. Der Bedarf an Berechnungsmethoden für diese Bauweisen steigt. Eine wesentliche Grundlage für valide Berechnungsmodelle stellen entsprechend valide gemessene Daten von Bauteilen und Stoßstellenverhalten dar. Im Projekt Sound.Wood.Austria wird systematisch die Schalldämmung üblicher Bauteile in BSP im Prüfstand im erweiterten Frequenzbereich von 50 Hz bis 5kHz mit aktuellen Brettsperrholzaufbauten bestimmt und Besonderheiten der Bauweise untersucht. Die Ergebnisse werden als Terzbandwerte künftig in die Datenbank dataholz.com aufgenommen und stehen für künftige Berechnungsmodelle zur Verfügung. Im Vortrag wird auf Ergebnisse dieses Projektes und aufgetretene Besonderheiten näher eingegangen sowie Optimierungspotenzial für die Konzeption von Trennwandkonstruktionen aufgezeigt.

• Vereinfachte Prognose der Luftschalldämmung von Außenwänden in Holzrahmen- und Holzmassivbauweise
  A. Stenitzer, C. Lux und B. Nusser
[Abstract]

Aufgrund des häufig mehrschichtigen Aufbaus von Holzbauteilen ist die Prognose der Schalldämmung dieser Bauteile eine herausfordernde Aufgabe und noch nicht abschließend gelöst. Die in der aktuellen Forschung verwendeten simulationsbasierte Prognosemodelle sind im Planungsalltag im Allgemeinen nicht wirtschaftlich einsetzbar. Im Zuge des Forschungsprojekts Sound.Wood.Austria werden u.a. vereinfachte Prognosemodelle auf Ihre praktische Verwendbarkeit hin untersucht. Im gegenständlichen Beitrag werden drei vereinfachte Prognosemodelle für Außenwände in Holzrahmen- und Holzmassivbauweise betrachtet. Die Prognoseergebnisse werden dabei den gemessenen Werten von über 100 Außenwände mit WDVS und Holzfassade gegenübergestellt. Anhand der so gewonnenen Daten werden die Standardabweichungen der betrachteten Prognosemodelle und deren möglichen Modifikationen diskutiert.

• Schalldämmung von Trennwänden in Holzrahmenbauweise - Einfluss von Konstruktionsdetails
  B. Nusser, C. Lux und H. Ferk
[Abstract]

Aus planerischer Sicht besteht Interesse daran, wie sich die Modifikation verschiedener Bauteilschichten und Konstruktionsdetails auf die Schalldämmung des Bauteils auswirkt. Zur Ermittlung dieses Einflusses auf die Luftschalldämmung von Trennwänden in Holzrahmenbauweise wurde im Zuge des Projekts Sound.Wood.Austria eine umfangreiche Variantenstudien durchgeführt. Anhand von Prüfstandsmessungen gem. EN ISO 10140-2 wurden verschiedene Ausbildungen der Wandtypen (einfach-/doppelschalig, symmetrischer/asymmetrischer Aufbau), der Ständer (ein-/zeiteilig, Ständerabstand 62,5 cm/31,3 cm/20 cm, Ständertiefe 10 cm/18 cm) der Beplankungen (OSB, ein/zweilagig GKF, Sandplatten) und der Luftspalten bei doppelschaligen Wänden (20 mm/80 mm) untersucht. Im Beitrag werden die Frequenzverläufe der verschiedenen Varianten gegenübergestellt und die jeweiligen Einflüsse aufgezeigt. Zusätzlich werden die Einzahlkennwerte (Rw-Werte) aller Varianten inkl. deren zugehörigen Spektrumanpassungswerten C50-5000 bzw. Ctr,50-5000 diskutiert.

• Untersuchung der akustischen Performance von einem Kastenfenster mit Vakuumisolierglas (VIG)
  C. Lux, B. Nusser und P. Schober
[Abstract]

Bei Wohnungen und Häusern die an stark frequentierten Straßen, Bahnverbindungen oder an Einflugschneisen von Flughäfen liegen, sind zumeist Fenster der höchsten Schallschutzklasse notwendig. Die Anforderungen an einen guten Schallschutz in solch belasteten Zonen lassen sich mit Standardfenstern in der Regel nicht bzw. nur mit sehr hohem Aufwand realisieren. Eine Alternative zu dieser Problematik kann ein historischer Fenstertyp sein - das Kastenfenster. Da sich bei diesen Fenstern aufgrund der Flügel oft nur sehr dünne Verglasungen bzw. Isolierverglasungen realisieren lassen, wurde als eine alternative Vakuumglas in verschiedenen Konfigurationen untersucht. Dies gilt besonders für die Sanierung. In den Stadtzentren Österreichs sind ca. 2,5 Mio. historisch wertvolle Katenfenster verbaut. Im ersten Schritt der Studie wurden die reinen Verglasungen mit der Normgröße von (1230 × 1480) mm² gemessen (Beitrag DAGA 20). Im zweiten Studienabschnitt erfolgte die Untersuchung der Verglasungen in einem Kastenfenstersystem im Vergleich zu Standard-Verglasungen. Zusätzlich wurden Fensterflügel mit und ohne Sprossen gemessen. Des Weiteren wurde bei dem Kastenfenster die Kastenfenstertiefe (Abstand von Flügel zu Flügel) und das Laibungsmaterial im Kasten variiert. Alle Messungen erfolgten im Fensterprüfstand gemäß EN ISO 10140-2.Die im zweiten Studienabschnitt gewonnenen Erkenntnisse werden in diesem Beitrag vorgestellt.

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

 

Ochmann, Martin

• Das Schallfeld einer sich bewegenden und ein beliebiges Zeitsignal abstrahlenden Linienquelle über absorbierendem Boden
  R. Piscoya und M. Ochmann
[Abstract]

In einer früheren Arbeit wurde eine analytische Formel für die Impulsantwort einer ruhenden Linienquelle über einem unendlich ausgedehnten, flachen Boden mit rein reeller, konstanter Impedanz hergeleitet. Der Schalldruck einer Linienquelle, die ein beliebiges Zeitsignal abstrahlt, kann durch Faltung des Zeitsignals mit der Impulsantwort berechnet werden. Die Lösung wird als ein Integral angegeben, das im Allgemeinen numerisch ausgewertet werden muss. In der vorliegenden Arbeit wird die Schallabstrahlung einer Linienquelle bestimmt, die sich mit konstanter Geschwindigkeit über und parallel zum Boden bewegt und dabei ein beliebiges Zeitsignal abstrahlt. Um die Richtigkeit des erhaltenen Ausdrucks zu überprüfen, wird eine monofrequent abstrahlende Linienquelle berechnet und mit der von Dragna und Blanc-Benon angegebenen Lösung für diesen Spezialfall verglichen. Aufgrund des oszillatorischen und unendlichen Charakters des harmonischen Zeitsignals müssen die auftretenden Integrale durch eine Verschiebung des Integrationspfades in die komplexe Ebene regularisiert werden. Als ein konkretes Anwendungsbeispiel wird eine Linienquelle simuliert, die eine Folge von Gaußschen Impulsen abstrahlt.

Ocker, Christof

• Ringförmiges Mikrofonarray zur Charakterisierung der Rotorstrukturschwingungen von Außenläufermotoren
  J. Krotsch, C. Ocker und M. Delija
[Abstract]

Die Laufruhe elektrischer Antriebe ist ein wichtiges Qualitätsmerkmal. Dies trifft sowohl für Antriebe im Haus-, Industrie- als auch Fahrzeugbereich zu. Periodische elektromagnetische Kräfte rufen Strukturschwingungen hervor. Insbesondere Direktantriebe, wie beispielsweise in Strömungsmaschinen integrierte Außenläufermotoren übertragen Schwingungen des glockenförmigen Rotors direkt auf das Laufrad oder die Schaufeln und erzeugen unerwünschten Luftschall. Die experimentelle Beurteilung der Rotorstrukturschwingungen und der Rückschluss auf verursachende Kraftwellen ist für die Weiterentwicklung solcher Antriebe von großer Bedeutung. Üblicherweise werden daher Beschleunigungsaufnehmer am Rotor angebracht mit der Problematik der Messung am rotierenden Teil und der aufwandsbedingt kleinen Anzahl von Messstellen. Es resultiert die Forderung nach einer berührungslosen Messung. Ein ringförmiges, radial messendes Mikrofonarray stellt einen interessanten Lösungsansatz dar und ist Gegenstand dieses Konferenzbeitrages. Einleitend wird auf die Entstehung und Auswirkung von Kraftwellen in permanentmagneterregten Synchronmotoren eingegangen. Ausgehend vom Stand der Technik wird eine Mikrofonanordnung zur Nahfeldmessung beschrieben. Um von akustischen Größen auf Kraftamplituden und deren Ursache zu schließen, sind weitere mechanische und elektrische Größen zu erfassen. Daher wird ein Verfahren zur genauen Synchronisation der Messgrößen vorgestellt. Darauf aufbauend wird die Datentransformation und -analyse in ein rotorfestes System bzw. im Frequenzbereich beschrieben. Primäre Einflussparameter der Messung werden aufgezeigt. Der Beitrag schließt mit beispielhaften Ergebnissen bezugnehmend auf die herkömmliche Messmethode.

• Schallquellenlokalisierung an Geschlitzten Axialventilatoren mit Rotierendem Beamforming
  C. Ocker, F. Czwielong, F. Krömer, C. Paruchuri, W. Pannert und S. Becker
[Abstract]

Axialventilatoren werden in den meisten Fällen stromab von Schutzgittern, Wärmeübertrager oder Luftfilter eingesetzt. Durch die gestörte turbulente Zuströmung wird der induzierte Schalldruckpegel im Vergleich zur freien Anströmung erhöht. Vorderkantenmodifikationen, wie Zähnelungen, poröse Strukturen oder in Strömungsrichtung orientierte Schlitze sind hierbei effektive Maßnahmen zur Lärmminderung von Tragflügelprofilen. Um diese Vorderkantenmodifikationen auf Axialventilatoren zu übertragen, müssen Axialventilator-spezifische Effekte wie Spalt- und Radialströmung, rotierender Strömungsabriss und Interaktion mit nachlaufenden Ventilatorschaufeln, berücksichtigt werden. Für die aeroakustische Messung von rotierenden Systemen eigenet sich insbesondere die Mikrofon Array Technik in Kombination mit rotierendem Beamforming. Zur Berechnung des benötigten Schallfeldes ist es vorteilhaft in einem virtuellen, rotierendem Referenzsystem zu arbeiten, in dem die Quelle ruht. Die Berechnung des Schallfeldes erfolgt in dieser Arbeit mit der Methode der akustischen Strahlentheorie. Basierend auf der Differentialgeometrie einer vierdimensionalen Mannigfaltigkeit wird der Energiefluss von der Schallquelle zu den Mikrofonen berechnet. Anschließend werden die Mikrofonsignale auswertet und die Schallquellen mit üblichen Beamforming-Verfahren lokalisiert. In einem Axialventilatorprüfstand können dadurch die aerodynamischen und aeroakustischen Eigenschaften von Axialventilatoren mit geschlitzten Vorderkanten in einer turbulenten Zuströmung untersucht und bewertet werden.

• Strukturierte Porosität zur Lärmminderung von Axialventilatoren
  C. Ocker, F. Czwielong, T. Geyer, M. Merkel und S. Becker
[Abstract]

Der Einsatz von Lüftungsanlagen ist insbesondere in der Zeit der Covid-Pandemie wichtig, um ein gesundes Raumklima in Wohn- und Arbeitsräumen zu schaffen. Die eingesetzten Axialventilatoren in derartigen Anlagen sind jedoch diejenige Systemkomponente mit der höchsten Schallerzeugung. Eine erhöhte turbulente Zuströmung durch den Einsatz von Schutzgittern, Wärmeübertrager oder Luftfilter führt zudem zu einem gestörten Strömungsfeld saugseitig vom Ventilator. Der induzierte Schalldruckpegel wird dadurch im Vergleich zur freien Anströmung deutlich erhöht. Eine Möglichkeit, um den erzeugten Schall im erforderlichen Maße zu reduzieren, ist die Modifikation der Vorderkante der Ventilatorschaufel mit einem strömungsdurchlässigen Material. In der hier vorgestellten Studie wird dazu eine strukturierte Porosität verwendet, die durch ein additives Fertigungsverfahren im Metall-3D-Druck entsteht. Hierbei basiert die strukturierte Porosität auf geometrisch definierten Einheitsgitterzellen. In einem ersten Schritt werden strukturierte Porositäten an der Vorderkante von isolierten Tragflügeln experimentell in einem Windkanal hinsichtlich der aerodynamischen und aeroakustischen Eigenschaften untersucht. Aufbauend auf den Tragflügeluntersuchungen werden ausgewählte strukturierte Porositäten in einem zweiten Schritt auf Ventilatorschaufeln übertragen. Die modifizierten Axialventilatoren werden hinsichtlich ihrer Effizienz, der Schallabstrahlung und Axialventilator-spezifischen Effekte in einem Axialventilatorprüfstand untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass durch eine strukturierte Porosität die Schallemission zwar reduziert werden kann, jedoch diese auch zu einer Verringerung der aerodynamischen Leistung führt.

Odermatt, Andreas

• Raumakustische Untersuchung der Mensa der Hochschule Luzern - Technik & Architektur: Ein Fallbeispiel
  A. Taghipour, A. Odermatt, S. Abbasion, P. Walczak und T. Graf
[Abstract]

Wegen Beschwerden seitens der Studierenden und der Mitarbeitenden der Hochschule Luzern - Technik & Architektur bezüglich der Lautstärke / Lärmkulisse in der Mensa wurde deren raumakustische Qualität durch akustische Messungen und Simulationen untersucht. Nach einer qualitativen Analyse der Situation (inkl. Vergleich mit der Literatur) wurden folgende Messungen an mehreren Orten im Raum durchgeführt: Hintergrundgeräuschpegel, Noise-Kurven-Vergleichswerte, Nachhallzeit und Schallausbreitung (Schalldruckpegel-Abnahme) im leeren Raum, sowie Schalldruckpegel-Messungen bei typischer Besetzung vor und während der Corona-Pandemie (d.h. im reduzierten Betrieb). Der Median- Schalldruckpegel der Hintergrundgeräusche lag bei 45.1 dBA, Median Noise-Rating-Kurve bei RNC-40 bzw. NR-40, d.h. verträglich. Der typische Schalldruckpegel (LAeq) betrug 72.6 dBA vor und 66.4 dBA während der Corona-Pandemie (Median-Werte), was darauf schliessen lässt, dass der Essbereich für eine niedrigere Gästeanzahl geeigneter wäre als für die Normalbesetzung. Die Nachhallzeit betrug 0.82 Sekunden, was für multiple Sprachkommunikationen in einem engen Raum nicht ganz geeignet ist. Die Messergebnisse zur Schallausbreitung zeigen ein Potential, durch Intervention mit z.B. zusätzlichen Hochfrequenz-Absorbern die Raumakustik zu verbessern. Parallel zu den Messungen wurde der Raum in der Software-Umgebung COMSOL Multiphysics raumakustisch simuliert. Der Einfluss zusätzlicher absorbierender Materialien an der Decke und den Wänden auf die Qualität der Sprachkommunikation wurde anhand mehrerer simulierten Szenarien untersucht.

Oehler, Michael

• Formanten bringen Farbe ins Spiel - Möglichkeiten der Klangfarbenbeschreibung im dynamischen Formantenfeld
  S. Siddiq, C. Reuter, I. Czedik-Eysenberg und M. Oehler
[Abstract]

Auch wenn Formanten eine lange Tradition zur Beschreibung von Vokal- und Instrumentalklangfarben haben (spätestens seit Schumann 1929) spielen sie in den seit 2007 gängigen Signalanalyse-Libraries zur Klang- und Musikanalyse (MIRtoolbox, MiningSuite, TimbreToolbox, LibROSA, Essentia etc.) keine Rolle. Während die ebenfalls schon relativ früh für die Sprachanalyse entwickelten MFCCs (Davis/Mermelstein 1980) direkt in die gängigen Signalanalyse-Libraries übernommen wurden, bleiben die Formanten bis heute außen vor. Dabei gibt es längst standardisierte Rechenverfahren zur Ermittlung von Formanten (z.B. schon McCandless 1973), die auch in Speech-Processing-Toolboxen eingesetzt werden (z.B. COLEA: Loizou 1998; Praat: Boersma/Weenink 2013; Parselmouth: Jadoul et al. 2018), d.h. eine Formantanalyse könnte auch ohne großen Aufwand in die heutigen MIR-Libraries integriert werden. Zur automatischen Klassifizierung von Musikinstrumenten sind weder Formanten noch MFCCs alleine ausreichend. Beide Signaleigenschaften bieten eine gute Ausgangsposition, wenn es um die Beschreibung spektraler Klangfarbenmerkmale geht, wobei Formanten bei geringerem Informationsgehalt eine intuitivere und anschaulichere Darstellung des klanglichen Geschehens liefern (Reuter et al. 2018). Aus diesem Grund wurde auf der Grundlage der Klänge der Vienna Symponic Library und der Spitfire Audio Wind/Brass Instruments Library ein Formantenfeld mit den Formanten 1 und 2 als X- und Y-Achse entwickelt, auf deren Grundlage die Möglichkeiten und Grenzen der Formanten als Audio-Deskriptoren vorgestellt werden.

Öhler, Sven

• Charakterisierung von an mehrere Bauteile gekoppelten Körperschallquellen
  S. Öhler, B. Kaltbeitzel und M. Schaub
[Abstract]

Derzeit erfolgt die Beurteilung von Geräuschen durch Sanitärinstallationen im Wesentlichen in speziellen Musterbauprüfständen, wobei die Ergebnisse nur mit Einschränkungen auf vom Prüfstand abweichende, reale Bausituationen übertragen werden können. Die Schallübertragung durch haustechnische Anlagen lässt sich allerdings auch nach DIN EN 12354-5 für beliebige Massivbauten berechnen. Für die Prognoseberechnung wird neben den schalltechnischen Gebäudedaten als wichtigste Eingangsgröße die durch eine Quelle (z. B. Sanitärinstallation) in das angekoppelte Bauteil eingeleitete Körperschallleistung benötigt. Die messtechnische Bestimmung der Körperschallleistung einer Installation erfolgt dabei nach der Norm DIN EN 15657. Im Musterbau wird hierfür das ”Schallleistungs-Ersatzverfahren” eingesetzt. Ist die Installation mit mehreren Bauteilen (z. B. Rohboden und Wand) verbunden, müssen die Anteile der Körperschalleinleitung separiert werden. Im Gegensatz zu Empfangsplattenprüfständen mit entkoppelten Bauteilen, sind in Musterbauprüfständen allerdings Boden und Wände starr miteinander verbunden, so dass eine eindeutige Trennung der Übertragungswege zunächst nicht möglich ist. Im Beitrag wird diskutiert inwieweit die richtungsabhängige Charakterisierung von an mehrere Bauteile gekoppelten Körperschallquellen auch im Musterbau realisiert werden kann. Dabei werden die Ergebnisse aus zahlreichen Messungen im Musterbau den Ergebnissen aus einem Empfangsplattenprüfstand gegenübergestellt. Mit welchen Abweichungen dabei jeweils zwischen direkt und indirekt gemessener Körperschallleistung zu rechnen ist, wird anhand der Charakterisierung einer idealisierten Körperschallquelle vorgestellt.

Oertwig, Sebastian

• Erweiterung des Schallquellenlokalisierungsverfahrens SODIX zur Analyse tonaler Schallfelder
  S. Oertwig, T. Schumacher und S. Funke
[Abstract]

Das inverse Lokalisierungsverfahren SODIX, das neben den Amplituden auch die Richtcharakteristiken der Schall-quellen ermittelt, wird vor allem für die Trennung der breitbandigen Schallfeldanteile von Flugzeugtriebwerken bei statischen Triebwerkstests eingesetzt. Das Verfahren beruht auf einem Ersatzschallquellenmodell, welches die von einem Mikrofonarray gemessene Kreuzspektralmatrix durch die inkohärente Überlagerung von gerichteten Punktschall-quellen modelliert. Die Gültigkeit des Verfahrens ist aufgrund des inkohärenten Quellmodells zunächst auf breitbandige Schallquellen beschränkt.

In diesem Beitrag wird eine Erweiterung des SODIX-Verfahrens zur Schallquellenanalyse von Triebwerkstönen gezeigt. Hierfür wurde das Ersatzschallquellenmodell auf kohärente Quellen erweitert. Dies ist eine wichtige Voraussetzung für die Untersuchung von Triebwerkstönen, da diese teil-kohärent aus dem Triebwerkseinlauf und dem Düsensystem abstrahlen können. Aufgrund der Unterbestimmtheit des neuen Gleichungssystems werden die Richtcharakteristiken der Quellen durch geeignete Basisfunktionen parametrisiert. Dies erlaubt eine deutliche Reduzierung der Anzahl der Freiheitsgrade der zu bestimmenden Quellparameter. Zusätzlich wird das kohärente Quellmodell mit Methoden des Compressed Sensing gelöst, die bereits erfolgreich bei der Modenanalyse von Schallfeldern in Kanälen eingesetzt werden. Eine wesentliche Annahme hierbei ist, dass die zu erwartende Quellverteilung dünn besetzt (sparse) ist. Erste Anwendungen des Verfahrens auf Triebwerkstöne zeigen, dass die abgestrahlten Beiträge der Fan-Töne am Triebwerkseinlauf und an der Düse durch das neue Verfahren korrekt lokalisiert werden können.

Oetjen, Arne

• Mechanismen für die Detektion von granular-periodischen Wiederholungen
  L. Stürenburg, A. Oetjen und S. Van De Par
[Abstract]

Verschiedene Arten des Wiederholungsrauschen wurden in vorangehenden Studien untersucht. Die Spannweite geht dabei von kurzen Rauschsignalen, die mit einer längeren Pause dazwischen einmal wiederholt werden bis hin zu Motorboating-Geräuschen, wo ein Rauschsignal ohne Pause unzählig oft wiederholt wird. Bislang gab es jedoch kein Wiederholungsrauschen, bei dem mehrere kurze Rauschausschnitte hintereinander jeweils einmal wiederholt werden (“granulare Periodizität”). In einer Reihe von Hörexperimenten wurden Detektionsschwellen für die Anwesenheit der Wiederholungen in Abhängigkeit verschiedener zeitlicher und spektraler Signalparameter bestimmt. Diese Parameter fügen hierbei Störelemente in die Geräusche ein, wie z.B. ein die Wiederholungen unterbrechendes stochastisches Rauschen im Zeitbereich oder ein Wiederholungsmaskierer im spektralen Bereich. Bei der adaptiven Veränderung dieser Parameter zeigte sich eine sehr hohe Sensitivität der Proband:innen auf die verwendeten granularen Periodizitäten. Modellansätze, die eine Modulationsfilterbank beinhalten, waren nicht in der Lage die experimentellen Ergebnisse zu reproduzieren. Ein Modell, das die Interaktion mehrerer auditorischer Filter über eine Summenautokorrelationsfunktion berücksichtig ist jedoch in der Lage, experimentelle Daten qualitativ und quantitativ zu modellieren.

• The Effect of Overtones on Dissonance Perception
  S. Nakamura, A. Oetjen und S. Van De Par
[Abstract]

In Western music theory, different musical intervals are connected with perceived consonance or dissonance. Applying this concept to a psychoacoustics analysis of environmental sounds, however, demands a description of consonance and dissonance which is not limited to distinct musical intervals and equal level ratios. In a previous study, an auditory modelling approach based on envelope fluctuations showed promising results by predicting both known relations from musical theory and findings from a new experiment. The aim of this series of psychoacoustics experiments is to investigate how components of the harmonic overtones influence the human consonance and dissonance perception because an effect was expected based on the previous modelling approach. The perceived dissonance of 18 different sounds with varying overtone content, interval and decay of the overtone components were adjusted to the same dissonance as a comparison signal by altering the level of one of the two tones in an adaptive procedure. It showed that for some combinations of overtone content and musical interval, a significantly lower reduction of the second tone was needed to reach the dissonance of the comparison signal. This finding supports a modelling using envelope fluctuations as a measure for perceived dissonance.

• Entwicklung eines Verfahrens zur Berechnung der R-Rauigkeit
  A. Oetjen und S. Van De Par
[Abstract]

In der jüngeren Vergangenheit gab es große Fortschritte bei der Entwicklung von Rauigkeitsmodellen. Die Empfindungsgröße Rauigkeit beschreibt jedoch nur unzulänglich das Phänomen der R-Rauigkeit, deren charakteristischer Modulationsfrequenzbereich zwischen ca. 15 und 35Hz liegt, ähnlich wie bei dem rollend ausgesprochenen Buchstaben ”R”. Stark R-raue Geräusche treten unter anderem bei mit niedrigen Drehzahlen betriebenen Verbrennungsmotoren auf. Bei diesen, im Vergleich zur Rauigkeit, eher niedrigen Modulationsfrequenzen spielt die modulierende Wellenform eine noch größere Rolle, da eine größere Anzahl der resultierenden Seitenbänder innerhalb eines auditorischen Filters liegen. Diese Geräuscheigenschaft wird von einem Modell, das nur den Pegel innerhalb einzelner Modulationsfilter betrachtet, nicht abgebildet. Basierend auf Modulationsmaskierungsversuchen für nicht-sinusförmige Einhüllende wurde eine on- und offset verstärkende Modellstufe entwickelt, durch die eine bessere Reproduktion der Hörversuchsdaten möglich wird. Das auf diese Weise modifizierte Modell zur Detektion von Modulationen wurde in einem weiteren Schritt durch das Einführen von audio- und modulatiosfrequenzabhängigen Gewichten für die Berechnung der R-Rauigkeit erweitert. Die Modellvorhersagen dieses Verfahrens zeigen eine gute Übereinstimmung mit für Fahrzeuggeräusche erhobenen Subjektivurteilen.

• Gehörbezogene Modellierung der Dissonanz
  A. Rieger, A. Oetjen, S. Van De Par und H.-P. Rabl
[Abstract]

In der (westlichen) Musiktheorie werden verschiedenen Tonintervallen unterschiedliche Grade der Dissonanz zugeschrieben. Dabei wird eine Unterscheidung zwischen entweder konsonanten oder dissonanten Intervallen getroffen, eine kontinuierliche Betrachtung der Dissonanz für beliebige Frequenzintervalle ist nicht gegeben, weswegen das Konzept nicht direkt auf technische Problemstellungen, beispielsweise der Geräuschbewertung von Elektrofahrzeugen, angewendet werden kann. Darüber hinaus werden unterschiedliche Pegelverhältnisse zweier Komponenten nicht berücksichtigt, da zur musikalischen Beurteilung der Dissonanz nur das spezifische Frequenzverhältnis zur Interpretation herangezogen wird. Generell ist bisher nicht eindeutig geklärt, ob die Dissonanzwahrnehmung auf erlernten Prinzipien beruht oder auch ausschließlich mithilfe grundlegender Hörmechanismen erklärt werden kann. In einem Hörversuch wurde untersucht, ob sich Paare gleicher Dissonanz für grundlegend verschiedene Tonintervalle durch adaptives Einstellen der Pegelverhältnisse bilden lassen. Durch diese Variation des Pegelverhältnisses war es möglich, die wahrgenommene Dissonanz von sehr dissonanten Intervallen an Intervalle mit gering ausgeprägter Dissonanz anzugleichen. Dieser Umstand deutet darauf hin, dass ein solcher perzeptiver Ansatz bestimmte Aspekte der Dissonanzwahrnehmung abbilden könnte. Ein gehörbezogener Modellansatz auf Basis der Summenautokorrelationsfunktion für die Einhüllendenschwankungen zeigt, dass sich nicht nur der Einfluss des spezifischen Pegelverhältnisses sondern auch die wahrgenommene Dissonanz verschiedener musikalischer Intervalle über die reinen Signaleigenschaften quantitativ vorhersagen lassen.

• Rauigkeitswahrnehmung für schmalbandig modulierte Geräusche
  M. Schaffert, A. Oetjen und S. Van De Par
[Abstract]

Eine Vorangegangene Studie hat gezeigt, dass Breitbandrauschen, das nur in bestimmten Frequenzbändern moduliert ist, von Versuchspersonen als rauer empfunden wird, als die Vorhersage aktueller Rauigkeitsmodelle. Zudem interpretieren diese Modelle schmalbandige Stimuli rauer als die Versuchspersonen. Somit scheint es möglich zu sein, die wahrgenommene Rauigkeit eines Geräuschs durch Hinzufügen unmodulierter Rauschanteile zu erhöhen. Dieses Phänomen steht im Widerspruch zu bisherigen Vorstellungen zur Rauigkeitswahrnehmung, hat aber bei der Analyse komplexerer Umweltgeräusche eine hohe Relevanz. In einem Größenschätzungsexperiment wurde die Rauigkeit verschiedener Stimulus-Typen ausgehend vom 1 Asper Definitions-Ton bestimmt. Andere Studien haben gezeigt, dass die Präsentationsreihenfolge einen Einfluss auf die Entscheidung der Versuchspersonen haben kann. Aus diesem Grund wird in dieser Studie ein Paarvergleich zwischen unterschiedlichen, ausgewählten Stimuli der vorangegangenen Studie durchgeführt. Hierbei wurde darauf geachtet, dass jeder Stimulus etwa gleich oft als erstes bzw. zweites Geräusch dargeboten wurde. Ein Vergleich mit den Ergebnissen aus der Größenschätzung bestätigt eine gute Übereinstimmung. Dies zeigt, dass gewisse Mechanismen der Rauigkeitswahrnehmung in Modellen noch nicht ausreichend beachtet werden. Ausgehend von den Subjektivurteilen kann ein Ansatz erarbeitet werden, der eine Optimierung vorhandener Berechnungsmodelle hinsichtlich der untersuchten Signaleigenschaften ermöglicht.

Oetting, Dirk

• Preservation of Spectral Modulations and Restoration of Binaural Loudness Perception to Improve Speech Intelligibility and Loudness Perception for Listeners with Hearing Loss
  M. Gerken, D. Oetting und M.R. Schädler
[Abstract]

Listeners with hearing loss often do not only show increased hearing thresholds, but also supra-threshold phenomena such as recruitment, i.e. the perceived loudness increases over-proportionally at high levels. Therefore, these listeners have a reduced dynamic range. Their speech recognition performance in noise can be further reduced due to a degradation of the internal sound representation. In common hearing aid fitting, the gain prescription rules are mainly based on monaural, narrowband measurements of hearing thresholds and do not consider the perceived loudness of natural broadband signals. Furthermore, simulations based on automatic speech recognition hint at the importance of spectral modulations on speech recognition in noise. Here, a new fitting procedure that aims to restore loudness perception of binaural broadband signals is combined with a dynamic range compressor that preserves important spectral modulations. To investigate its effect on speech and loudness perception, measurements of the speech reception threshold and loudness ratings were carried out for different types of noise signals, gain rules and dynamic range compression strategies with normal-hearing and hearing-impaired listeners. These empirical results were additionally compared to individually simulated predictions.

Ohl, Claus-Dieter

• Nanobubbles or Nanodroplets
  J. Eisener, K. Kolmakov, P. Pfeiffer und C.-D. Ohl
[Abstract]

Although the existence of nanobubbles and surface attached nanobubbles is still a subject of debate, there are common methods and numerous studies for the generation of surface attached nanobubbles. A common generation method is mixing of ethanol and water to create a gas supersaturation. Oily contaminations from a wide variety of sources can easily be mistaken for the actual desired bubbles. Different tools like an optical tweezer, laser-generated bubbles, lipophilic fluorescent dye and local heating by laser are used to distinguish between drops and bubbles in a micofluidic setup with optical high-speed observations at the resolution limit.

Okomus, Emrah

• Aerogels as innovative insulation materials – a range of acoustic properties
  C. Gillner, H. Marckmann, B. Dilba, O. Zaleski, P. Vöpel, A. Dzierbinski, E. Okomus und B. Milow
[Abstract]

Aerogels are highly porous solids that are manufactured in a sol-gel process with subsequent supercritical drying. In this process materials with a porosity of more than 95 percent can be created, which have a very low density due to the high proportion of air. They also have good sound absorption properties and a very low thermal conductivity. This makes them a promising basis for solutions with a diverse and consistently high level of insulation. Because of the extraordinary properties described above, aerogels offer solutions for various industries, for example aviation. In addition, the acoustic properties of these materials can be tailored to fulfil the specific requirements of the application for example the absorption in different frequency ranges. The material properties can be influenced by different ingredients or variations in the manufacturing process. The focus of this work is an examination of different samples which will give an insight in the possible range of acoustic and physical properties.

Oltersdorf, Thore

• Vibroakustische und aeroakustische Untersuchungen an Wärmepumpen
  S. Wagner, J. Rohlfing, T. Gindre und T. Oltersdorf
[Abstract]

Moderne, elektrisch betriebene Wärmepumpen zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad aus und stellen eine attraktive Alternative zu herkömmlichen Heizungssystemen dar. Die Geräuschemissionen von Wärmepumpen können allerdings zu steigenden Lärmbelastungen führen, was eine Hürde für eine flächendeckende Nutzung von Wärmepumpen in dicht besiedelten urbanen Räumen darstellt. Im Projekt WAMS betrachten die Fraunhofer Institute ISE und IBP Messmethoden zur Charakterisierung der vibroakustischen und aeroakustischen Quellen von Luft/Wasser-Wärmepumpen. Ziel ist die Ableitung von Maßnahmen zur akustischen Optimierung von diesen Wärmepumpen in der frühen Entwicklungsphase. Die dominierenden akustischen Quellen von solchen Wärmepumpen sind der Verdichter und der Ventilator. Verdichter emittieren sowohl Schwingungen, die über den Rahmen und den Kühlkreislauf übertragen werden, als auch Direktschall. Beide werden dann von dem Gehäuse als Luftschall abgestrahlt. Zur akustischen Charakterisierung dieser Schallanteile wurde eine Messmethode entwickelt. Damit wurden strukturdynamische und akustische Messungen mit baulichen Veränderungen an vier unterschiedlichen Wärmepumpen durchgeführt. Untersuchungen zu den aeroakustischen Emissionen von Ventilatoren wurden an einem Wärmepumpen-Mockup durchgeführt. Insbesondere wurde dabei die Interaktion zwischen Ventilator und verschiedenen Wärmetauschern betrachtet. Ergänzend zu den experimentellen aeroakustischen Untersuchungen wurden CDF/CAA Simulationen durchgeführt. Dieser Beitrag fasst die im Projekt WAMS verwendeten strukturdynamischen und akustischen Messmethoden zusammen und präsentiert ausgewählte Ergebnisse aus den Messreihen und Simulationen.

Osses, Alejandro

• Consonant-in-noise discrimination using an auditory model with different speech- based decision devices
  A. Osses und L. Varnet
[Abstract]

This study presents insights into the discrimination of two consonants presented in vowel-consonant-vowel (VCV) words embedded in speech-shaped noise by adopting an auditory model that uses a modulation filter bank front-end followed by either of two speech back-end decision modules from the literature. These decision modules have been validated in the past for the discrimination of: (1) closed-sets of CVC and VCV words (back-end 1), and (2) open-set sentences (back-end 2). Our analysis is focused on the discrimination cues available to the model, evaluating whether these cues might be further used to simulate listener-dependent performance. For that purpose we will rely on a reverse-correlation approach by comparing the noise representations that lead to the choice of one or the other consonant.

Ostermann, Michael

• Schienenkopfkonditionierung im Bogen – Auftrittshäufigkeiten auffälliger Bogengeräusche
  T. Maly, M. Ostermann, F. Biebl und M. Gunacker
[Abstract]

Die von Schienenfahrzeugen bei Bogenfahrten hervorgerufenen Vorbeifahrtgeräusche können einen hochfrequenten und zum Teil tonalen Charakter aufweisen, wodurch sie von Anrainern oftmals als besonders störend empfunden werden. Schienenkopfkonditioniermittel beeinflussen den Reibwert im Rad-Schiene Kontakt, wodurch störende Emissionsanteile in Bögen merklich gesenkt werden können. Im Rahmen eines geförderten Forschungsprojekts wurde deren Wirkung unter realen Bedingungen vertiefend untersucht. Zu diesem Zweck wurden zwei akustische Langzeitmessungen über elf Monate an der Wiener Vororteliniean zwei engen Bögen mit Radien von ∼230 m und vergleichbaren Oberbaueigenschaften durchgeführt. An einem der beiden Bögen befand sich zudem eine Schienenkopfkonditionieranlage, welche nach einer Referenzphase zum direkten Vergleich der beiden Messbögen über einen Zeitraum von neun Monaten in Betrieb war. Auffällige Emissionskomponenten in den rund 20000 Vorbeifahrten je Bogen konnten durch den Einsatz eines Auswertealgorithmus automatisiert identifiziert werden, wobei in beiden Bögen breitbandige, hochfrequente Komponenten, welche charakteristisch für einen Spurkranzanlauf sind, dominierten. Darauf aufbauende, statistische Auswertungen attestieren der Schienenkopfkonditionierung grundsätzlich eine deutliche, senkende Wirkung hinsichtlich der Auftrittshäufigkeiten. Der Einfluss der eingebrachten Konditioniermittelmenge konnte durch eine einmalige Änderung des Intervalls der Aufbringung demonstriert werden. Hinsichtlich der Abhängigkeit zu Witterungsbedingungen zeigten sich beispielsweise mit steigender Temperatur eine geringfügige Wirkungsverminderung, während die Luftfeuchtigkeit kaum bzw. zum Teil entgegengesetzte Tendenzen zeigte.

Outzen, Lukas

• Merkmalsselektion von psychoakustischen Größen bei der datenbasierten Modellierung der subjektiven Geräuschqualität
  L. Outzen, T.P. Ring, M. Scholz und S.C. Langer
[Abstract]

Bei der Geräuschwahrnehmung von Fahrzeugen spielt der empfundene akustische Komfort eine bedeutende Rolle. Da die subjektiven Geräuschbewertungen jedoch nicht direkt messbar sind, werden sie in der Praxis durch aufwendige Probandentests erhoben. Als Alternative dazu wird in dieser Arbeit eine Methode vorgestellt, mit der die subjektiven Probandenurteile durch ein neuronales Netz objektiviert werden. Als Modelleingangsgrößen stehen dem maschinellen Lernalgorithmus neben akustischen Größen wie dem Schalldruckpegel und dem Terzspektrum diverse psychoakustische Parameter zur Verfügung. Während des Modelltrainings wird der Zusammenhang dieser messbaren Größen mit den subjektiven Geräuschbewertungen der Probanden hergestellt. Das trainierte Modell ist schließlich in der Lage, für unbekannte Geräusche eine entsprechende quasi- subjektive Bewertung zu ermitteln. Der Fokus dieses Beitrags liegt auf dem Prozess der Merkmalsselektion. Diese dient dazu, eine Kombination von Eingangsgrößen für den maschinellen Lernalgorithmus zu finden, die zu einer möglichst hohen Vorhersagegenauigkeit führt. Je nach Geräuschcharakter tragen jedoch nur bestimmte Parameter zur subjektiven Empfindung der Geräuschqualität bei. Da irrelevante Eingangsparameter die Güte des Modells verschlechtern, ist eine geeignete Merkmalsselektion essenziell für eine gute Annäherung der empfundenen Geräuschqualität. Deshalb werden in diesem Beitrag verschiedene Merkmalsselektionsstrategien verglichen und ihre Effektivität auf Basis der resultierenden Merkmalskombinationen interpretiert.

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

 

Palm, Timon

• Curvature-adaptive mesh grading for numerical approximation of head-related transfer functions
  T. Palm, S. Koch, F. Brinkmann und M. Alexa
[Abstract]

Head-related transfer functions (HRTFs) describe the di-rection dependent free field sound propagation from apoint source to the listener’s ears and are an importanttool for audio in virtual and augmented reality. Traditionally, HRTFs are measured acoustically with the listener being positioned in the center of a spherical loudspeaker array. Alternatively, they can be approximated by numerical simulation, for example applying the boundary element method (BEM) to a piece-wise linear representation (a surface mesh) of the listener’s head. Numerical approximation may be more economical, particularly in combination with methods for the synthesis of head geometry. To decrease the computation time of the BEM, it has been suggested to gradually decrease the resolution of the mesh with increasing distance from the ear for which the HRTF is approximated. We improve this approach by also considering the curvature of the geometry. The resulting graded meshes lead to faster simulation with the same or better accuracy in the HRTF compared to previous work. Our software is available at https://cg-tub.github.io/hrtf_mesh_grading.

Pàmies-Vilà, Montserrat

• Repetitionsverhalten beim Pianino: Spielbarkeit nach Einbau unterstützender Federmechanik
  M. Pŕmies-Vilŕ, A. Mayer, W. Goebl und G. Widholm
[Abstract]

Sehr schnelle Triller und Tonwiederholungen, wie sie in der Klavier Solo-Literatur üblicherweise gefordert werden, konnten bisher nur auf Flügeln mit Doppelrepetitionsmechanik realisiert werden, nicht aber auf Mechaniken von Klavieren (Pianinos, upright pianos). Für eine schnelle Repetition ist es notwendig, dass ein weiterer Anschlag durchgeführt werden kann, noch bevor die Taste vollständig in ihre Ausgangsposition zurückgekehrt ist. Die in Wien beheimatete Firma Feurich hat mit ihrer patentierten ”High Speed KAMM Action” eine Möglichkeit gefunden, solch schnelle Repetitionen auch am Klavier zu ermöglichen. Um die Auswirkung der neuen Federmechanik auf Spielbarkeit und Klang in der Praxis zu analysieren, wurden je zwei baugleiche Klaviere der Firmen Feurich und Bechstein eingesetzt, wovon jeweils eines -von außen nicht erkennbar- die neue Federmechanik enthielt. Die mit einem neu entwickelten, digital gesteuerten und sensorgestützten Anregungsmechanismus durchgeführten optischen und akustischen Spielanalysen zeigten, dass der wesentliche Unterschied in jener Tastentiefe liegt, bei der ein neuerlicher Anschlag ausgeführt werden kann. Darüber hinaus beurteilten neunzehn international renommierte Pianist/innen anhand von vorgegebenen und frei wählbaren Stücken die vier Instrumente. Eine systematische Auswertung ergab, dass die Instrumente mit der neuen Federmechanik als klanglich gleichwertig, aber in ihrer Repetitionsfähigkeit als eindeutig besser beurteilt wurden, besonders was die Tonwiederholungen im Pianissimo betrifft.

Pannert, Wolfram

• Schallquellenlokalisierung an Geschlitzten Axialventilatoren mit Rotierendem Beamforming
  C. Ocker, F. Czwielong, F. Krömer, C. Paruchuri, W. Pannert und S. Becker
[Abstract]

Axialventilatoren werden in den meisten Fällen stromab von Schutzgittern, Wärmeübertrager oder Luftfilter eingesetzt. Durch die gestörte turbulente Zuströmung wird der induzierte Schalldruckpegel im Vergleich zur freien Anströmung erhöht. Vorderkantenmodifikationen, wie Zähnelungen, poröse Strukturen oder in Strömungsrichtung orientierte Schlitze sind hierbei effektive Maßnahmen zur Lärmminderung von Tragflügelprofilen. Um diese Vorderkantenmodifikationen auf Axialventilatoren zu übertragen, müssen Axialventilator-spezifische Effekte wie Spalt- und Radialströmung, rotierender Strömungsabriss und Interaktion mit nachlaufenden Ventilatorschaufeln, berücksichtigt werden. Für die aeroakustische Messung von rotierenden Systemen eigenet sich insbesondere die Mikrofon Array Technik in Kombination mit rotierendem Beamforming. Zur Berechnung des benötigten Schallfeldes ist es vorteilhaft in einem virtuellen, rotierendem Referenzsystem zu arbeiten, in dem die Quelle ruht. Die Berechnung des Schallfeldes erfolgt in dieser Arbeit mit der Methode der akustischen Strahlentheorie. Basierend auf der Differentialgeometrie einer vierdimensionalen Mannigfaltigkeit wird der Energiefluss von der Schallquelle zu den Mikrofonen berechnet. Anschließend werden die Mikrofonsignale auswertet und die Schallquellen mit üblichen Beamforming-Verfahren lokalisiert. In einem Axialventilatorprüfstand können dadurch die aerodynamischen und aeroakustischen Eigenschaften von Axialventilatoren mit geschlitzten Vorderkanten in einer turbulenten Zuströmung untersucht und bewertet werden.

Paracha, Abdul Haq Azeem

• Assessment and Evaluation of an Unsupervised Machine Learning Model for Automotive and Industrial NVH Applications
  A.H.A. Paracha, J. Blickensdorff und D.S. Johnson
[Abstract]

Current NVH analysing techniques involve an interdisciplinary knowledge of structural dynamics, signal processing, technical- and psycho-acoustics but most notably they require an experienced professional to analyse and assess the ever-expanding amount of industrial acquired NVH data.

Recent advances in machine learning (ML) have shown the possibilities of inference on feature representations of input data without human intervention, which has helped experts to focus on actual solutions and reduce manual efforts for pre-processing and classification significantly. [1]

We challenged an unsupervised deep neural network model (DNN) based on autoencoders (AE) to detect anomalies and semantic relations in different types of industrial NVH data and compared findings with an analytical state of the art approach. [2]

Conclusion is drawn on applications, data types and future challenges.

[1] Y. Bengio, A. Courville, and P. Vincent, ”Representation learning: A review and new perspectives,” IEEE Trans. Pattern Anal. Mach. Intell., vol. 35, no. 8, pp. 1798-1828, 2013.

[2] Y. Koizumi, S. Saito, H. Uematsu, Y. Kawachi, and N. Harada, ”Unsupervised Detection of Anomalous Sound Based on Deep Learning and the Neyman-Pearson Lemma,” IEEE/ACM Trans. Audio Speech Lang. Process., vol. 27, no. 1, pp. 212-224, Jan. 2019.

Paruchuri, Chaitanya

• Schallquellenlokalisierung an Geschlitzten Axialventilatoren mit Rotierendem Beamforming
  C. Ocker, F. Czwielong, F. Krömer, C. Paruchuri, W. Pannert und S. Becker
[Abstract]

Axialventilatoren werden in den meisten Fällen stromab von Schutzgittern, Wärmeübertrager oder Luftfilter eingesetzt. Durch die gestörte turbulente Zuströmung wird der induzierte Schalldruckpegel im Vergleich zur freien Anströmung erhöht. Vorderkantenmodifikationen, wie Zähnelungen, poröse Strukturen oder in Strömungsrichtung orientierte Schlitze sind hierbei effektive Maßnahmen zur Lärmminderung von Tragflügelprofilen. Um diese Vorderkantenmodifikationen auf Axialventilatoren zu übertragen, müssen Axialventilator-spezifische Effekte wie Spalt- und Radialströmung, rotierender Strömungsabriss und Interaktion mit nachlaufenden Ventilatorschaufeln, berücksichtigt werden. Für die aeroakustische Messung von rotierenden Systemen eigenet sich insbesondere die Mikrofon Array Technik in Kombination mit rotierendem Beamforming. Zur Berechnung des benötigten Schallfeldes ist es vorteilhaft in einem virtuellen, rotierendem Referenzsystem zu arbeiten, in dem die Quelle ruht. Die Berechnung des Schallfeldes erfolgt in dieser Arbeit mit der Methode der akustischen Strahlentheorie. Basierend auf der Differentialgeometrie einer vierdimensionalen Mannigfaltigkeit wird der Energiefluss von der Schallquelle zu den Mikrofonen berechnet. Anschließend werden die Mikrofonsignale auswertet und die Schallquellen mit üblichen Beamforming-Verfahren lokalisiert. In einem Axialventilatorprüfstand können dadurch die aerodynamischen und aeroakustischen Eigenschaften von Axialventilatoren mit geschlitzten Vorderkanten in einer turbulenten Zuströmung untersucht und bewertet werden.

Pazhanisamy, Ramsubramanian

• Einfluss von Schutzgittern auf die Akustik von Axialventilatoren
  M. Schneider, A. Lucius und R. Pazhanisamy
[Abstract]

Ventilatoren werden heutzutage in vielen Anwendungen in unmittelbarer Nähe zu Menschen eingesetzt. Um ein Hin-eingreifen in den rotierenden Ventilator zu verhindern, werden Schutzgitter verwendet.

In dieser Arbeit wird der akustische Einfluss von druckseitig eines Axialventilators angebrachten Schutzgittern experimentell und numerisch untersucht. Dabei bestehen die Schutzgitter aus einer Tragkonstruktion aus radial verlaufenden Streben und einer Vielzahl daran befestigter umfänglicher Gitterringe (mit rundem Querschnitt).

Es zeigt sich, dass der Einfluss dieser Ringe grundsätzlich gut mit dem Phänomen der Kármánschen Wirbelstraße erklärt werden kann. Darüber hinaus spielen aber weitere Effekte wie die Interaktion zwischen einzelnen Ringen, die Ungleichförmigkeit der Strömung hinter dem Ventilator sowie die damit in Verbindung stehende vom Ventilator (oder anderen Bauteilen wie beispielsweise eines saugseitig montierten Wärmetauschers) generierte Turbulenz eine wichtige Rolle.

Vor allem durch den Einsatz numerischer Methoden (CFD, CAA) inklusive der Berücksichtigung von Turbulenz konnte ein Modell zur Berechnung des akustischen Einflusses von Schutzgittern entwickelt werden, welches gemessene Trends von Gittern mit unterschiedlicher Geometrie gut beschreibt.

Peissig, Jürgen

• Vergleich von Kanaldifferenzen und nichtlinearen Verzerrungen mit dem Verkaufspreis von Kopfhörern
  R. Schlieper, B. Pries und J. Peissig
[Abstract]

Kopfhörer sind aus unserem heutigen Leben nicht mehr wegzudenken. Sie bieten die Möglichkeit zum ungestörten Musikgenuss und sind außerdem essentieller Bestandteil in der 3D-Audiotechnik für Virtual- oder Augmented-Reality Anwendungen. Trotzdem existiert bisher nur wenig Wissen darüber, ob und wie objektiv messbare Parameter, die als Qualitätsindikator herangezogen werden können, mit dem Verkaufspreis des Kopfhörers zusammenhängen. Dies wurde zum Anlass genommen in dieser Arbeit Kanaldifferenzen in Form von Pegeldifferenzen und Laufzeitdifferenzen sowie nichtlineare Verzerrungen auf eine mögliche Korrelation mit dem Verkaufspreis hin zu untersuchen. Hierfür wurden insgesamt 43 Kopfhörer auf einem Kunstkopf bei verschiedenen Anregungspegeln im reflexionsarmen Raum jeweils 5-mal neu positioniert und gemessen. Die Ergebnisse werden sowohl Baugruppenabhängig als auch Funktionsabhängig diskutiert.

• Soundscape Fingerprinting - Methods and Parameters for Acoustic Assessment
  J. Bergner, S. Preihs und J. Peissig
[Abstract]

Soundscape, as defined in ISO 12913-1, is understood as a perceptual construct whose evaluation is recommended by a triangulation between the components person, context and acoustic environment. With the increase of information about each of these components, the description of a specific soundscape gains validity. This paper is motivated by this approach and focuses on the identification of methods, parameters and indicators for the acoustic description of soundscapes. The proposed methodology goes along and extends the recommendations from ISO 12913-1/-2/-3 and is based on an analysis of a large database of spatial (Ambisonics) recordings that covers a wide range of anthropogenic and natural soundscapes. A signal analysis is conducted in terms of parameters of the acoustic categories of timbre, level, sound sources, spatiousness and temporal behavior. A subsequent dimensionality reduction using multivariate statistics is used to extract those parameter combinations that best characterize a soundscape from an acoustic aspect and that therefore contribute to the development of a discriminative acoustic soundscape fingerprint. This contribution presents the methodology and implementation as well as intermediate results. Possible applications of such fingerprints can be manifold: e.g. (un-)pleasantness modeling, acoustic scene classification or the validation of reproduced immersive soundscapes using loudspeakers or headphones.

• On Predicting the Perceived Annoyance of Wind Turbine Sound
  S. Preihs, J. Bergner, D. Schössow und J. Peissig
[Abstract]

In the course of the project WEA-Akzeptanz, funded by the German Federal Ministry for Economic Affairs and Energy, interdisciplinary approaches for the analysis and modeling of the meteorology-dependent propagation of acoustic emissions from wind turbines were investigated in a cooperation of different institutes of Leibniz University Hannover. At the end of this model chain, an objectified estimation of the annoyance of acoustic immissions was developed at the Institute of Communications Technology.

For that, a framework for extracting signal parameters relevant in terms of perception was developed within the scope of our investigations. The parameters of this analysis were then used together with the results of listening tests to realize a prediction of the annoyance perceived by test persons via a neural network.

This paper presents the approach of the project including the subject studies conducted, describes the framework for signal analysis, and presents the methodology used to train the annoyance model. The results obtained are presented and discussed, and the limitations of the methodology are identified.

• Development and Validation of a Sound Source for Near-field HRTF Measurements
  Y. Li, S. Preihs und J. Peissig
[Abstract]

In near-field HRTF measurements, where the sound source that is used for emanating the excitation signal is placed in the close range (<1m) of the subject’s or the KEMAR’s head, care must be taken when deciding what kind of sound source to use. The ideal sound source should be infinitesimally small and omnidirectional, i.e. it should be a point source. When a large sound source is used, sound reflection and diffraction at its surface can introduce inaccuracies in the measured near-field HRTFs. However, an ideal point source is physically unachievable. Besides, the acoustical behavior of a small sound source would be degraded. In this paper, we introduce the development of a special sound source that resembles the behavior of an ideal point source with particular design considerations of its low-frequency feature. The frequency response and directivity pattern of this sound source are tested under free-field condition. Based on the analysis of the test results, the suitability of the sound source for usage in near-field HRTF measurements is discussed.

Penn, Dustin J.

• Pitfalls of Using Feature-Based Classification for Mouse Ultrasonic Vocalizations
  R. Abbasi, P. Balazs, D.J. Penn und S.M. Zala
[Abstract]

House mice communicate through ultrasonic vocalizations (USVs), which are above the range of human hearing (>20 kHz), and have been classified into >10 syllable types. Feature-based classifiers are mainly used to study USVs, and yet these have been shown to be outperformed by image-based models in studies of other types of acoustic signals. In this study, we focused on the pitfalls of feature-based classification of USVs comparing them with a state-of-the-art image-based classification method (CNNs). Results show that the limitation of feature-based methods can be attributed to two main reasons: 1) features are defined by the frequency track (FT) of USVs, and as a result, any error in determining the FT has a profound impact on the extracted features and thus the performance of the classifier. 2) The features are based on human-determined thresholds which may not be met in case of any trivial variations in calculated FTs. We will show the exact results of the numerical experiments.

Perinovic, Djordje

• Spatial Resolution of Diffuse Reverberation in Binaural Ambisonic Playback
  D. Perinovic und M. Frank
[Abstract]

The Ambisonic order defines the spatial resolution and the number of required channels. Especially in mobile VR/AR applications, it is desirable to save computational resources by using lower orders. This contribution evaluates the influence of the Ambisonic order on the perception of diffuse reverberation when played back over headphones using the Magnitude Least Squares decoder. The evaluation compares 1st- to 6th-order playback to a 7th-order reference in a listening experiment. The experiment uses speech and a transient sound as audio signals. The diffuse reverberation is either created by a feedback delay network or by the late part of a measured 1st-order room impulse response that has been spatially enhanced using the spatial decomposition method. The results reveal that lower orders are sufficient for binaural playback of diffuse reverberation.

Peter, Martin

• Variable Raumakustik – Multifunktionalität von Probesälen
  C. Bangert, M. Lachmann, D. Kessler und M. Peter
[Abstract]

Orchester benötigen zum Proben grosse Säle mit einer entsprechenden Raumakustik. Gleichzeitig steht nicht jedem Orchester ein eigener Probesaal zur Verfügung. Vielfach werden Probensäle durch mehrere Ensembles und Orchester mit unterschiedlichen Besetzungsgrössen und Musikstilen bespielt, woraus sich die Notwendigkeit einer variablen Raumakustik ergibt. Eine weitergehende Nutzung der Säle z.B. für Vorträge, Präsentationen und verschiedenste Musikaufführungen mit Publikum erhöht die Anforderungen an die Variabilität. Wege der raumakustischen Gestaltung, um den diversen, zum Teil divergenten Anforderungen möglichst gerecht zu werden, sollen in diesem Beitrag anhand von zwei Beispielen aufgezeigt werden: der Kammermusiksaal im Neubau der ”Hochschule Luzern - Musik” und der ”Paul Sacher Saal” in einem umgenutzen Kirchenraum des Musik- und Kulturzentrums Don Bosco Basel. Eine besondere Herausforderung bei der Planung des Kammermusiksaals war, auch geeignete Bedingungen für Proben eines Symphonieorchesters mit grosser Besetzung in dem mit einem Volumen von ca. 3000 Kubikmeter eher zu kleinen Saal zu schaffen. Im ”Paul Sacher Saal”’setzen vorhandene Geometrie und Baustruktur sowie der Denkmalschutz den Rahmen, in den sich die variable Raumakustik einpassen musste. Nicht als Hauptnutzung geplant, aber ”coronabedingt” forciert wird der Saal nun vermehrt für Aufnahmen klassischer Ensemble und Orchester genutzt.

Petersen, Iwer

• Charakterisierung von gemessenen Geräuschen einer Windenergieanlage für die Auralisation in einem virtuellen Windpark
  S. Mellert, I. Petersen, D. Rokita, F. Ueberle und B. Wendholt
[Abstract]

Im Rahmen des Digitalisierungsprojekts Open Citizens Soundwalk (OCSW) der HAW Hamburg entsteht ein freizugänglicher, virtueller Soundwalk durch einen Windpark. Für die realistische Einbettung der Geräusche von Windenergieanlagen in den virtuellen Raum werden Messungen aus einem realen Windpark analysiert und an Hand äußerer Randbedingungen gruppiert und parametrisiert. Die so gewonnenen abhängigen Geräusch-Modelle werden anschließend in die Simulationsumgebung übertragen und über die spektralen Eigenschaften validiert. In diesem Beitrag werden die Messdaten und die Ergebnisse der Auswertung vorgestellt. Die Messungen der im Windpark Curslack erhobenen Daten einer Nordex N117 Delta mit einer Nabenhöhe von 120 m wurden in Anlehnung an die DIN EN 61400-11 und mit einer akustischen Kamera durchgeführt. Als Bezugsgrößen für die Geräusch-Modelle wurde die Richtcharakteristik und Drehzahl ausgewählt, da intakte, moderne Windenergieanlagen (WEA) hauptsächlich aerodynamische Geräusche emittieren. Die wahrnehmbare Intensität dieser Geräusche ist nach aktuellem Stand der Forschung sowohl vom Standort eines Beobachters zur WEA als auch von der Drehzahl der Anlage abhängig. Andere Effekte wie Bodendämpfung oder Absorption auf dem Ausbreitungsweg sind für die Modellierung nicht bedeutsam, da diese in der Simulationsumgebung abgebildet werden. Das Ergebnis dieser Untersuchung bilden vier Drehzahl-Klassen, in denen die spektralen Eigenschaften der Hinterkanten- und Blattspitzen-Geräusche in Abhängigkeit der Beobachtungsposition zusammengefasst sind.

• Immersive, audio-visuelle VR Umgebungen zur Akzeptanzförderung von Wind-Energie-Anlagen
  I. Petersen, S. Mellert, B. Wendholt, D. Rokita und F. Ueberle
[Abstract]

Eine realistische Nachbildung der visuellen und akustischen Eigenschaften eines existierenden Windparks für eine frei begehbare, immersive Virtual Reality (VR) Anwendung könnte das Potential bieten, potenzielle Auswirkungen geplanter Windparks direkter zu kommunizieren als pure Zahlen oder Schallpegelkarten. Neuartige Audio-Engines erlauben die Modellierung von Schallquellen an ihrem Emissionsort und berechnen das Audiosignal an einer räumlichen Position in Echtzeit durch die Simulation wellenbasierter Schallausbreitung. Durch eine systematische Analyse werden in einem existierenden Windpark distinkte Schallemissionsquellen identifiziert und charakterisiert. Diese Erkenntnisse werden benutzt, um ein akustisches Modell für die Echtzeit-Synthese der Emissionen der virtuellen Windenergieanlagen (WEA) zu erstellen. WEA Modelle werden in mittels Geodaten rekonstruierter Umgebung von 2x2km platziert und sind so von beliebiger Position aus erlebbar. Mittels eines Interaktionskonzeptes können verschiedene Betriebsbedingungen herbeigeführt werden und so verschiedene Emissionsszenarien erfahren werden. In diesem Beitrag wird das akustische Modell sowie erste Synthese Ergebnisse vorgestellt. Die Analyse der Messergebnisse ergab zwei Hauptverursacher für aerodynamische Geräuschemissionen an den Blattspitzen sowie den Blatt-Hinterkanten der WEA-Flügel. Die Basis-Charakteristik dieser Schallquellen wurde als Rauschsynthesizer nachgebildet und über Parameter wie Windgeschwindigkeit und -Richtung sowie geometrische Bedingungen des WEA-Typs gesteuert. Mit diesem Modell wurden die Umgebungsbedingungen der Messungen nachgestellt, um synthetisierte Messungen für einen Vergleich mit den realen Messungen zu erhalten.

Petö, Márton

• Analyse akustischer Metamaterialien mit Hilfe der Finiten Zellen Methode
  M. Petö, F. Duvigneau, S. Eisenträger und D. Juhre
[Abstract]

In diesem Beitrag geht es um passive Maßnahmen zur Reduktion der Schallemission, die durch die Anwendung akustischer Metamaterialien erreicht werden soll. Diese bestehen aus akustisch wirksamen Schaumstoffmaterialien, in denen zusätzlich Festkörper mit hoher Steifigkeit eingebracht sind, um als lokale Feder-Masse-Dämpfer-Systeme zu fungieren und so die Wirksamkeit des Dämmmaterials insbesondere im tieffrequenten Bereich zu erhöhen. Um allgemeine Gestaltungsrichtlinien für solche Metamaterialen ableiten zu können, sind geeignete numerische Verfahren erforderlich.

Um die zeitintensive Vernetzung und Simulation schwingender Strukturen inklusive akustischen Metamaterialien effizienter durchführen und automatisieren zu können, soll die Finite-Zellen-Methode (FCM) zum Einsatz kommen. Im Anschluss erfolgt auf Basis der Ergebnisse aus der Schwingungsanalyse die Berechnung der Schallabstrahlung mit Hilfe der Randelementemethode, die an die Oberfläche des Metamaterials gekoppelt wird.

Die FCM ist eine fiktive Gebietsmethode hoher Ordnung und basiert auf einem kartesischen Berechnungsgitter in Kombination mit einer nicht- geometriekonformen Diskretisierung. Aufgrund derer entstehen Elemente, die mehrere Materialgebiete enthalten können. Um die Abbildungsgüte sowie optimale Konvergenzraten zu gewährleisten, werden solche Elemente mit speziellen Algorithmen behandelt. Mittels FCM kann eine umfassende Analyse von verschiedenen Verteilungen und Formen von Materialeinschlüssen effizient simuliert werden, ohne dabei die Diskretisierung immer wieder neu generieren zu müssen. Dies bietet bei dreidimensionalen Problemen mit zahlreichen Einschlüssen erhebliche Vorteile.

Pfändner, Benjamin

• Mehrdimensionale visuelle Clusteranalyse der raumakustischen Parameterwerte von Wiener Sälen, Kirchen und Auditorien
  K.-H. Lorenz-Kierakiewitz, C. Reuter, S. Kraync und B. Pfändner
[Abstract]

Auf der DAGA 2017 wurde ein Verfahren zur visuellen mehrdimensionalen Analyse raumkustischer Parameter in Konzertsälen, Opernhäusern und Kammermusikräumen vorgestellt, mit welchem raumakustische Parameterwerte wie z.B. Nachhallzeit TMid, Stärkemaß GMid,10m und Raumvolumen V, aber auch Platzanzahl und Eröffnungsjahr etc. mehrdimensional dargestellt und analysiert werden können. Dabei konnte gezeigt werden, dass die verschiedenen Raumtypen im von den Parametern aufgespannten Parameterraum charakteristische Raumbereiche einnehmen und bezüglich der Hörsamkeit als gut beurteilte Räume innerhalb der Raumtypen begrenzte Cluster bilden. Dieses Verfahren wurde für die DAGA 2018 und für den ICA 2019 um weitere Raumtypen und zahlreiche weitere Raumdatensätze und Analyseansätze erweitert. Im nun vorzustellenden Beitrag sollen mit Hilfe dieser Methode aus den mittlerweile über 400 Datensätzen die raumakustischen Eigenschaften der über 50 Wiener Räume und Auditorien, von denen 35 in raumakustischen Messungen in Praktika des Instituts der Musikwissenschaft von März 2012 bis Januar 2021 untersucht wurden (35 der 50 Räume, darunter der goldene Saal und der Brahmssaal des Musikvereins, großer und Mozartsaal des Konzerthauses, Karlskirche, Michaeler Kirche und Votivkirche, Fesstsaal der alten Universität, nun Österreicheische Akademie der Wisschenschaften, Festsaal und andere Säle und Hörsäle der Universität sowie die Säulenhalle des Österreichischen Parlaments), analysiert und mit anderen Datensätzen verglichen werden.

Pfaff, Alexander

• Eine mobile Referenzschallquelle zum Einsatz im öffentlichen Straßenverkehr
  H. Marschner, A. Pfaff und J. Krimm
[Abstract]

Der Straßenverkehr ist laut aktueller Statistik des Umweltbundesamtes die Lärmquelle mit der höchsten Belastung in Deutschland. Mittlerweile hat der Verkehrslärm ein Ausmaß angenommen, das immer häufiger zu Beschwerden und Rechtsstreitigkeiten führt. Zur Ermittlung der Notwendigkeit von Schallschutzmaßnahmen dient die im März 2021 verabschiedete Richtlinie für den Lärmschutz an Straßen (RLS-19). Die Berechnungsvorschriften der RLS-19 sind bei der Auslegung von Lärmschutzmaßnahmen anzuwenden. Vor-Ort-Messungen sind nicht vorgesehen. Dabei bildet die RLS-19 einige akustische Einflussparameter nur unzureichend ab, was dazu führt, dass nicht alle Belastungsszenarien für die Anwohner stark befahrener Straßen erfasst werden. An der Frankfurt University of Applied Sciences werden seit Jahren sowohl die akustischen Emissionen von Kraftfahrzeugen, als auch die Übertragungswege von Luft- oder Körperschall und dessen Wirkung auf den Menschen untersucht. In diesem Beitrag wird eine mobile Referenzschallquelle vorgestellt, die auf der Anhängerkupplung von PKW montiert werden kann und ohne Einschränkungen für den Einsatz im öffentlichen Verkehr geeignet ist. Mit ihrer Hilfe lassen sich Schallfelder durch bewegte Fahrzeuge im Kontext der Bebauung erzeugen und bemessen. Anhand beispielhafter Untersuchungen mit der mobilen Schallquelle entlang von Lärmschutzwänden, die auch den schrägen Schalleinfall einbeziehen, werden grundlegende Erkenntnisse über das Ausbreitungsverhalten von Luftschall vor Lärmschutzwänden gewonnen, die Beiträge für detailliertere Berechnungsvorschriften liefern können.

Pfeiffer, Patricia

• Nanobubbles or Nanodroplets
  J. Eisener, K. Kolmakov, P. Pfeiffer und C.-D. Ohl
[Abstract]

Although the existence of nanobubbles and surface attached nanobubbles is still a subject of debate, there are common methods and numerous studies for the generation of surface attached nanobubbles. A common generation method is mixing of ethanol and water to create a gas supersaturation. Oily contaminations from a wide variety of sources can easily be mistaken for the actual desired bubbles. Different tools like an optical tweezer, laser-generated bubbles, lipophilic fluorescent dye and local heating by laser are used to distinguish between drops and bubbles in a micofluidic setup with optical high-speed observations at the resolution limit.

Pham, Lam

• A Deep Neural Network with Triplet Loss for Detecting Anomaly of Respiratory Sounds
  L. Pham, D. Ngo, A. Schindler und R. King
[Abstract]

In this paper, we propose a deep learning based system for detecting anomaly of respiratory sounds. The system is separated into two main steps: front- end feature extraction and back-end classification, respectively. In the first step, audio recordings of respiratory cycles collected from patients are transformed into Gammatone-based spectrograms where both temporal and frequency features of respiratory sounds are presented. In the second step, a convolutional neural network (CNN) based architecture, referred to as the baseline, is proposed to detect whether the spectrogram input contains abnormal features or not. To further improve the baseline performance, we then propose a triplet-based network architecture in which parallel CNN baseline networks and triplet loss function are made use. To make our work comparable, we evaluate our systems on the 2017 Internal Conference on Biomedical Health Informatics (ICBHI), which is one of the largest public benchmark respiratory sound datasets. The proposed CNN baseline and triplet- network architecture outperform the ICBHI baseline, improving by 5% and 7%, respectively.

Phan, Le Son

• Alternative approaches to generalized sidelobe canceler beamformer
  L.S. Phan
[Abstract]

The generalized sidelobe canceller (GSC) decomposes the beamforming into two paths: The upper path is to preserve the desired signal, the lower path is to suppress the desired signal. From beampattern perspective, we propose alternative approaches to the GSC, the new algorithms mainly modify in the lower path, that is, instead of using the blocking matrix to suppress the desired signal, we design a beamformer that contains the nulls at the look direction and some other directions. We claim that the beamforming with a null at look direction performs a similar function to the blocking matrix. Moreover, the GSC subtracts two beampatterns to suppress the side-lobes, this amplifies noise when the sidelobes of the upper path’s beampattern are not identical to the lower path’s beampattern, especially at the null positions of the upper path’s beampattern. To tackle this issue, we insert those nulls to the lower path’s beampattern to increase the similarity of the beampatterns at two paths. By doing so, we propose two variants of the GSC, one is the fixed beamforming where the adaptive filter in the lower path of the GSC is removed and the other is the adaptive beamforming where only one adaptive filter is used.

Picinali, Lorenzo

• Improving Binaural Rendering with Bilateral Ambisonics and MagLS
  I. Engel, D. Goodman und L. Picinali
[Abstract]

Bilateral Ambisonics has been recently proposed as an effective method to produce high-quality binaural renderings from order-limited Ambisonics sound fields. It achieves so by generating two Ambisonics sound fields at the ears’ positions (rather than one at the head centre) and employing time-aligned head-related impulse responses. It has been shown that this ”ear-centric” coordinate system allows to produce accurate binaural signals at lower spatial orders than if using the traditional ”head-centric” approach, albeit at the cost of a non-trivial implementation of head rotations. We propose to further improve Bilateral Ambisonics by combining it with the popular Magnitude Least Squares (MagLS) method in order to reduce spectral errors at high frequencies. This is achieved at the cost of larger high-frequency phase errors, which should though not be problematic from a perceptual point of view due to our poor sensitivity to high-frequency interaural phase differences. According to numerical analyses and a model-based evaluation, the proposed BiMagLS method may well be a direct improvement over standard Bilateral Ambisonics.

Pieren, Reto

• Synthesizing Virtual Measurements of moving Sound Sources in the Atmospheric Boundary Layer
  D. Lincke und R. Pieren
[Abstract]

Environmental noise by traffic has a strong impact on human health and well-being. Microphone array methods are able to determine distinct sound emitting parts of aicraft and trains. The identification and characterization of these sources is essential for the development of tailored mitigation measures. The international research project LION is dedicated to enhance the accuracy of microphone array methods for moving sound sources. To support the development of novel algorithms, a virtual environment to synthesize test cases will be established. To this end, auralizations are rendered, using time-varying digital filters to account for phenomena like Doppler effect, atmospheric absorption, ground reflection and atmospheric turbulence. For modeling aircraft noise with consideration of atmospheric turbulence, the focus was previously set on the modulation of sound pressure amplitudes. For the synthesis of virtual microphone array data, additionally, an accurate modelling of the phase modulation is crucial. A model incorporating Von Kármán turbulence spectra is envisaged. Time-varying digital filters, which model the effect of atmospheric turbulence on sound propagation, will be based on geometrical acoustical simulations, finite-difference time-domain methods and outdoor measurements. First modeling results will be presented.

Pieringer, Astrid

• The Low-Noise Potential of Low-Vibration Track
  J. Theyssen, A. Pieringer und W. Kropp
[Abstract]

High-speed railway lines worldwide are increasingly built using slab-track technology, in which a reinforced concrete slab replaces the supporting function of traditional ballast and sleepers. The increased use, no longer limited to tunnels and bridges, is partly due to their lower maintenance, compact construction, and potential for effective isolation against ground-borne vibrations. However, rolling noise on slab tracks typically shows higher levels of noise radiation compared to ballasted tracks. There is an apparent conflict between ground-borne vibration and noise: The stiffness of the rail support determines if the vibrational energy is transmitted into the ground, exciting ground-borne vibrations, or stays in the rail, leading to higher noise radiation. In this work, a slab track construction type called low-vibration track is adapted such that both low vibrations and low noise radiation can be achieved without compromising. This is made possible by tuning the inertia of this system’s booted sleeper and its surrounding elasticity to provide a low support stiffness at low frequencies and a high stiffness in the range where the rail has a high radiation efficiency. It is found that the track decay rate, an indicator for the radiated noise from the rail, can be increased significantly above 300 Hz.

Pies, Kai

• Amplitudenmodulation im Nah- und Fernbereich von WEA - Dynamik der Schallabstrahlung von WEA
  S. Martinez, K. Pies und A.-K. Ferreira
[Abstract]

Im vorliegenden Beitrag werden anhand einer ”globalen” Betrachtungsweise der Schallabstrahlung von WEA mit ihren Rotorblättern die Phänomene der Amplitudenmodulation (AM) untersucht. Der erste Teil beschäftigt sich mit der Interferenz der Schallabstrahlung von mehreren WEA in großen Entfernungen auf Basis eines Modellansatzes. Der (messbare) sich einstellende Windparkeffekt kann dabei plausibilisiert werden. Es wird aufgezeigt, dass die AM auch in größeren Entfernungen bedeutende Auswirkung aufweist. Im zweiten Teil wird das Modell modifiziert und die Berechnungen auf den Nahbereich der WEA angewandt. Auf der Basis kann die dynamische Abstrahlcharakteristik messtechnisch ermittelter Pegelzeitverläufe mit hoher zeitlicher Auflösung im Nahbereich der WEA (z.B. Messpunkte nach DIN EN 61400-11) nachvollzogen werden. Rückschlüsse der AM im Nahbereich auf definierte Betriebszustände sind somit möglich.

Pirch, Polina

• Einfluss des Prüfraumvolumens auf die Luftschalldämmung von Trocken- und Holzrahmenbauwänden
  B. Nusser, P. Pirch und C. Lux
[Abstract]

Für die verlässliche Untersuchung der Luftschalldämmung von Bauteilen wird ein diffuses Schallfeld im Sende- und Empfangsraum benötigt. Speziell für Frequenzbereich < 100 Hz ist dies bei den minimalen Prüfraumvolumen für Prüfstandsmessungen gemäß EN ISO 10140-5:2014 (> 50 m³) nicht gegeben, weshalb gemäß EN ISO 10140-4 deutlich größere Prüfraumvolumen für Messungen unter 100 Hz gefordert werden. Im gegenständlichen Beitrag wird anhand von Messdaten aufgezeigt, wie das Prüfraumvolumen die Luftschallmessung beeinflusst. Hierfür wurden verschiedene Trocken- und Holzrahmenbauwände im ”Standardprüfstand” (Prüfraumvolumen ca. 60 m³) und im XL-Prüfstand (Prüfraumvolumen ca. 150 m³) untersucht. Im Beitrag werden u.a. die Wiederholstandardabweichungen und die Frequenzverläufe der Schalldämm-Maße aus Messungen in den beiden Prüfständen verglichen.

• Raumakustik im Senderaum bei Prüfung des Schalldämm-Maßes
  F. Dirnberger, P. Pirch, T. Bednar und M. Neusser
[Abstract]

Wie die Ergebnisse diverser Ringversuche zeigen, ist die Ermittlung der Luftschalldämmung im Prüfstand, speziell im tiefen Frequenzbereich von 50 Hz bis 100 Hz, mit großer Messunsicherheit behaftet. Die genauen Eigenschaften des Senderaums, wie Nachhallzeit, Volumen und Diffusität des Schallfeldes, werden bei der Messung des Schalldämm-Maßes derzeit nicht berücksichtigt. Das Ziel der dargestellten Untersuchungen war es zu zeigen, inwiefern die Eigenschaften des Senderaums das Schalldämm-Maß beeinflussen. Die Messungen wurden anhand einer hochschalldämmenden Leichtbauwand (Rw = 79 dB) in einem Forschungsprüfstand mit überdurchschnittlich großen (ca. 150 m³) Prüfräumen durchgeführt. Die Raumakustik des Senderaums wurde dabei durch Absorber sowie Diffusoren variiert, sodass sich sowohl normative wie auch sehr kurze und sehr lange Nachhallzeiten ergaben. Durch Visualisierung der Rastermessungen der Schalldruckpegel in den Prüfräumen konnte gezeigt werden, wie die Ausprägung der Raummoden zu unterschiedlichen Messergebnissen führt. Es konnten Unterschiede von bis zu ca. 5 dB in einzelnen Terzbändern gemessen werden. Die Konfiguration des Senderaums hat somit eine besondere Auswirkung auf die Sensibilität der Lautsprecher- und Messpositionen.

Piscoya, Rafael

• Das Schallfeld einer sich bewegenden und ein beliebiges Zeitsignal abstrahlenden Linienquelle über absorbierendem Boden
  R. Piscoya und M. Ochmann
[Abstract]

In einer früheren Arbeit wurde eine analytische Formel für die Impulsantwort einer ruhenden Linienquelle über einem unendlich ausgedehnten, flachen Boden mit rein reeller, konstanter Impedanz hergeleitet. Der Schalldruck einer Linienquelle, die ein beliebiges Zeitsignal abstrahlt, kann durch Faltung des Zeitsignals mit der Impulsantwort berechnet werden. Die Lösung wird als ein Integral angegeben, das im Allgemeinen numerisch ausgewertet werden muss. In der vorliegenden Arbeit wird die Schallabstrahlung einer Linienquelle bestimmt, die sich mit konstanter Geschwindigkeit über und parallel zum Boden bewegt und dabei ein beliebiges Zeitsignal abstrahlt. Um die Richtigkeit des erhaltenen Ausdrucks zu überprüfen, wird eine monofrequent abstrahlende Linienquelle berechnet und mit der von Dragna und Blanc-Benon angegebenen Lösung für diesen Spezialfall verglichen. Aufgrund des oszillatorischen und unendlichen Charakters des harmonischen Zeitsignals müssen die auftretenden Integrale durch eine Verschiebung des Integrationspfades in die komplexe Ebene regularisiert werden. Als ein konkretes Anwendungsbeispiel wird eine Linienquelle simuliert, die eine Folge von Gaußschen Impulsen abstrahlt.

Plitzner, Michael

• Schallpegelmessungen mit Drohnen – Ein Widerspruch?
  F. Wachter, A. Rupp und M. Plitzner
[Abstract]

Im Europäischen Kompetenzzentrum für Glocken werden immer wieder Fragestellungen zu Geräuschemission aus Kirchtürmen behandelt. Als Basis für eine zuverlässige Bewertung möglicher Maßnahmen können Lärmpegelmessungen im direkten Außenbereich von Kirchtürmen dienen. Im vorliegenden Beitrag wird eine Studie zu Potenzialen und Schwierigkeiten vorgestellt, bei der mit einer Drohne fliegende Schallpegelmessungen um den Kirchturm vorgenommen wurden. Zunächst wurde ein geeignetes Messsystem konzipiert, dass Tonaufnahmen auf der Drohne erlaubt. Um die Störung der Klangaufnahmen durch die Drohnengeräusche zu mindern, fand ein Mikrofon mit vorgeschaltetem Interferenzrohr und einer starken Richtwirkung Verwendung. Ein geeignetes Messprogramm wurde entwickelt das eine zuverlässige Geräuschpegelmessung unter den besonderen Bedingungen des Glockenläutens erlaubt. Störgeräusche der Drohne weisen eine Breitband-Rauschcharakteristik sowie Tonhaltigkeit auf. Anteile mit Klangcharakteristik können mit den Rotor-Drehzahlen in Verbindung gebracht werden. Um die Grundfrequenz der Rotor-Drehzahlen bilden sich weitere Harmonische aus. Ein Verfahren zur Korrektur des Geräuschpegels von den Drohnengeräuschen wurde erarbeitet und mit Messungen im Labor verifiziert. Messungen um Kirchtürme wurden mit diesem Verfahren analysiert und die Vorgehensweise bewertet. Dabei zeigte sich, dass Schallpegel externer Quellen ab etwa 80dB an der Drohne zuverlässig bewertet werden können. Im Beitrag wird die Vorgehensweise, die Messtechnik und Korrekturverfahren beschrieben. Einflussgrößen werden behandelt, um Randbedingungen für derartige Messungen zu definieren.

• Simulation des Klöppelanschlags – Einfluss der Klöppelgestaltung auf die Beanspruchung und den Klang der Glocke
  A. Rupp, D. Spiess und M. Plitzner
[Abstract]

Für einen als angenehm und lebendig empfundenen Klang einer Glocke ist eine ausgewogene Anregung der verschiedenen Teiltöne erforderlich, was durch eine ausgeprägte Anregung der niederfrequenten Teiltöne und eine in Maßen abgeschwächte Anregung der höheren Töne erreicht wird. Hierfür ist unter anderem die Dauer des Klöppelanschlags entscheidend. In diesem Beitrag wird über die Untersuchungen zu den Einflussgrößen auf den Glockenklang berichtet. Neben der Einstufung von Untersuchungsergebnissen an läutenden Glocken mit je zwei verschiedenen Klöppeln wurde eine systematische Untersuchung der Einflussparameter anhand von Finite Element-Modellen mit dem Programm LS-Dyna vorgenommen. Ein Gesamtmodell von Klöppel und Glocke, wurde anhand von Messergebnissen örtlicher Verformungen verifiziert. Das Belastungs- und Verformungsgeschehen sowie der Frequenzgehalt von bis zu 100msec inklusive Anschlag wurden simuliert und im Hinblick auf Kontaktdauer, Anschlagintensität sowie der Teiltonzusammensetzung ausgewertet. Die wesentlichen Parameter wurden realitätsnah variiert, um deren Einfluss geeignet zu bewerten. Auf Basis dieser Analysen wurden die Klöppelparameter identifiziert, die den Klöppelanschlag verlängern und verkürzen. Der Zusammenhang zwischen Anschlagdauer und Teiltonanregung konnte nachgewiesen werden. Da der Glockenklang ein zutiefst subjektives Klangempfinden auslöst, wurde das Potenzial von Psychoakustischen Kennwerte zur Beschreibung der wesentlichen Zusammenhänge betrachtet. Insbesondere konnten die in der Praxis beobachtete vorteilhafte Klanggestaltung durch einen Klöppel mit gedrungenen Vorschwung bestätigt werden.

• Akustische Qualitätssicherung bei Reparaturen von Glocken
  M. Plitzner und A. Rupp
[Abstract]

Aufgrund der hohen Beanspruchungen, denen Kirchenglocken beim Läuten ausgesetzt sind, entstehen nicht selten Ermüdungsrisse im Klangkörper von Glocken, die durch Schweißen repariert werden müssen. Das Schweißen von Glocken ist jedoch mit zahlreichen Unsicherheiten behaftet, so dass sich bereits nach wenigen Jahren erneut Risse ausbilden können. Die bisher eingesetzten Methoden zur Qualitätssicherung reparierter Glocken beschränken sich im Wesentlichen auf eine Sichtprüfung bezüglich der Oberfläche und einer Klangprüfung mit besonderem Fokus auf das Abklingverhalten. Eine deutlich weitreichendere Analyse bietet die akustische Bewertung des Schwingverhaltens von Glocken mit der Methode des musikalischen Fingerabdrucks. Diese nutzt die Zwillingstonbildung rotationssymmetrischer Körper aus, um Fehlstellen im Klangkörper von Glocken anhand von Klangaufnahmen zu ermitteln. Abhängig von der Lage, Ausprägung und Art vorhandener Fehlstellen können so charakteristische Abweichungen vom typischen Schwingverhalten von Glocken festgestellt werden, die eine Identifikation der verursachenden Fehlstelle ermöglicht. Auf diese Weise können die für Schweißreparaturen üblichen Klangveränderungen aufgrund abweichender Materialeigenschaften oder fehlerhafter Materialbindungen an Modellen simuliert und mit dem Schwingverhalten reparierter Glocken verglichen werden. Die für die Bewertung erforderlichen Klangaufnahmen können mit geringem Aufwand erfasst werden, so dass dies Verfahren ein kostengünstiges Monitoring von Glocken ermöglicht. Nach Reparaturen kann so zumindest für die Zeitdauer der Gewährleistung der Zustand der Glocken zuverlässig überwacht werden.

Pluymers, Bert

• Locally Resonant Vibro-Acoustic Metamaterials: Applications at KU Leuven
  E. Deckers, C. Claeys, S. Ahsani, F. Alves Pires, R. Boukadia, M. Clasing Villanueva, V. Cool, F. De Bie, F. Qu, N. Rocha De Melo Filho, L. Sangiuliano, K. Steijvers, L. Van Belle, Z. Zhang, B. Pluymers und W. Desmet
[Abstract]

Vibro-acoustic metamaterials have recently emerged as potential candidates to target low-frequency noise and vibration issues. These material structures are engineered to have properties that are not common in nature. By adding small resonant structures on a sub-wavelength scale with respect to the waves in the host structure that are targeted, so-called stopbands can be obtained. These are frequency zones in which free wave propagation is hampered. These material systems allow for the combination of excellent noise and vibration attenuation in a targeted low frequency band and being lightweight. While most research focuses on the validation and verification for academic concepts, it is clear that steps still need to be taken to bring this concept to industrial applications. Within this overview some successful industrial use cases from KU Leuven are shown and discussed: a metamaterial shock tower, a thermoformed metamaterial panel and the application of locally resonant metamaterials to a compressor unit.

Pörschmann, Christoph

• A High-Resolution Spatial Room Impulse Response Database
  T. Lübeck, J.M. Arend und C. Pörschmann
[Abstract]

This work presents an open-source database of spatial room impulse responses (SRIRs) captured at three different rooms of TH Köln. The database includes binaural room impulse responses (BRIRs) measured with a Neumann KU100 dummy head on a horizontal grid, omnidirectional impulse responses (IRs), and rigid spherical microphone array (SMA) impulse responses measured sequentially with an automated single-microphone measurement system. In each of the three rooms, an audio laboratory (RT60 = 0.81 s, f = 0.25-8 kHz), a seminar room (RT60 = 0.89 s, f = 0.25-8 kHz), and a lecture hall (RT60 = 1.0 s, f = 0.25-8 kHz), we conducted measurements for three source and two receiver positions. Currently available SMA measurements have a maximum spatial order of N = 29 for the spherical harmonic transform. However, as head-related transfer functions (HRTFs) have a spatial order greater than N = 40, binaural reproduction of sound fields at N = 29 still has the disadvantage that the HRTFs must be reduced in spatial order. To avoid this and guarantee artifact-free binaural reproduction without audible spatial aliasing and order truncation effects, we performed the SMA measurements on a Lebedev grid with a spatial order of N = 44.

Pomberger, Hannes

• Material-Dependent Sound and Vibration of a Harmonica Reed Block
  H. Pomberger, M. Frank, S. Trabesinger und R. Höldrich
[Abstract]

While traditional reed blocks of Styrian harmonicas are made of wood, 3D-printing offers new possibilities, but requires different materials. Our contribution investigates the influence of the material on the radiated sound of a reed block and its surface vibration. Therefore seven geometrically identical reed blocks made of different materials were made and equipped with structurally identical reeds. Each block was measured isolated, i. e. removed from the instrument, while being excited by a controlled air flow. In steady-state condition, the sound pressure was captured with a single microphone centered above the reed block and the acceleration was measured in three directions at several positions of surface. The results reveal that the radiated sound is similar for most of the materials, although the surface vibration shows a stronger material dependency. Hence the surface contributes marginally to the radiated sound of an isolated reed block. However, when integrated, the reed block will excite radiating surfaces of the instrument and the material of the block may have a larger influence on the resulting sound.

Ponschab, Michael

• Modellierung nicht-spiegelnder Reflexion von Platten mittels quasi-geführter Wellen
  D.A. Kiefer und M. Ponschab
[Abstract]

In einem Lambwellen-basierten Durchflussmessgerät wird üblicherweise Ultraschall von der Rohrwand reflektiert, bevor dieser zum Empfänger gelangt. Der begrenzte Wellenbündel trifft dabei unter dem kritischen Winkel auf die Rohrwand auf. Hieraus resultiert eine sogenannte ”nicht-spiegelnde Reflexion”. Im Gegensatz zur spiegelnden, wird der Schallbündel axial versetzt (Schoch- Verschiebung), verbreitert und es tritt eine Auslöschungszone auf. Es wird gezeigt, dass sich das reflektierte Wellenfeld sehr gut mittels geführter Wellen in der freien Platte beschreiben lässt. Wir berechnen sowohl die Moden der wellenführenden Platte als auch das reflektierte Ultraschallfeld mittels spektraler Kollokation. Im Gegensatz zu einer vollständigen Finite-Elemente-Simulation, hat dieses Modell einen konzeptionellen Vorteil: die untersuchten Phänomene lassen sich als Interferenz zwischen schallhart reflektiertem Strahl und quasi-geführten Wellen verstehen. Zudem reduziert sich der Rechenaufwand erheblich. Allerdings stellt die Rechnung eine Näherung dar, da die Platte nicht wirklich frei ist. Quasi-geführte Wellen in der fluidbelasteten Platte lassen sich gut berechnen. Es wäre also wünschenswert, die Rechnung mit diesen sogenannten ”Quasi-Normal-Moden” durchführen zu können. Das Konzept wird in der Optik, Quantenmechanik und Astrophysik bereits erfolgreich angewandt. Diese Möglichkeit soll dementsprechend hier auch diskutiert werden.

Poschen, Silvia

• Overall End-to-End Conversational Quality Prediction
  F. Kettler, S. Bleiholder, S. Poschen und N. Rohrer
[Abstract]

At DAGA 2020 we presented the results of an auditory conversational test conducted with experts and naïve subjects using commercial wireless phones. These phones have been specifically manipulated to cover a wide range of possible impairments. Thus, the auditory results reflect overall end-to-end conversational quality for single disturbances on one side, on both sides, the combination of multiple disturbances and the mutual interaction between the terminals. Instrumental conversational speech quality tests were carried out on the same phones covering a wide range of test conditions to characterize the performance. These tests focused on perception-based parameters (instrumental MOS scores). The auditory results were then used to motivate an approach to predict end-to-end conversational quality from these instrumental results. The complexity of this task arises from the mutual influence of disturbances from the phones used on both ends and the perceptual weighting of disturbances by subjects in the conversational context. This motivates a two-stage approach for the prediction model. This idea is discussed in the contribution together with the correlation of auditory and predicted end-to-end conversational quality results.

Potchinkov, Alexander

• Digitale FIR-Frequenzweichen in Multigrid-Frequenzabtaststruktur
  A. Potchinkov
[Abstract]

Digitale Frequenzweichen für Mehrwegelautsprecher oder für Mikrophonarrays in Subarray-Technik werden meist mit rekursiven Filtern, IIR Systemen, z.B. mit Potenzfiltern realisiert, was einen geringen Bedarf an digitaler Signalverarbeitung DSV ermöglicht. Dem Ingenieur stehen mittlerweile hohe Leistungen an DSV zu geringen Kosten zur Verfügung, nicht nur mit klassischen Signalprozessoren, sondern auch mit leistungsfähigen Mikrocontrollern wie z.B. ARM-M7, die sogar Gleitkommaarithmetik mit FPUs bieten, oder mit FPGAs. So sind auch nichtrekursive Filter, FIR-Systeme, trotz des erheblich höheren Rechenaufwands realisierbar. Mit diesem Beitrag schlagen wir FIR-Systeme unter Nutzung der Frequenzabtastung, Abtastung mit der diskreten Fouriertransformation, sowohl für den Filterentwurf als auch für die Filterrealisierung mit Kammfilter und Resonatorbank vor, die wir mit einer Multigrid-Struktur aufbauen, die das mit dem Wegfall von Dezimatoren und Interpolatoren aufwandsgünstige Pendant zu Multiratensystemen im Zeitbereich darstellt. Die Multigridstruktur ist die Methode, die lineare Frequenzskala der Frequenzabtastung mit der nichtlinearen Frequenzskala des Gehörs in Einklang zu bringen. Unsere Vorgehensweise erlaubt die Erzielung hoher Selektivität auch im sonst kritischen Tieftonbereich, wenn es gewünscht wird, die Linearphasigkeit der Frequenzweiche, ein sehr einfaches Filterentwurfsverfahren, Allpasscharakteristik wahlweise für Betrags- oder Leistungsfrequenzgang und das direkte Einbinden einer Frequenzgangsentzerrung in die Weiche selbst. Die Frequenzgangsentzerrung kann mit geringstem Aufwand über die DFT-Koeffizienten im Betrieb angepasst werden.

Prager, Jens

• Akustische Bestimmung der Werkstoffparameter faserverstärkter Kunststoffe durch Auswertung der Dispersionseigenschaften geführter Wellen
  J. Prager, Y. Lugovtsova, J. Bulling, M. Held, M. Klärner, T. Winkler und L. Kroll
[Abstract]

Akustische Verfahren eignen sich hervorragend zur Bestimmung der Werkstoffeigenschaften. Die Verfügbarkeit derartiger Verfahren ist vor allem für Kunststoffe wichtig, da deren Eigenschaften stark abhängig vom jeweiligen Herstellungsprozess und vom Alterungszustand sind. Exakte und vollständige Werte sind daher in Datenbanken oder von Herstellern nur begrenzt zu finden. Insbesondere die Entwicklung von Methoden zur Charakterisierung faserverstärkter Kunststoffe (FKV) ist nach wie vor Gegenstand der Forschung. Hier müssen anisotropiebedingt mehrere Kennwerte bestimmt werden. Da FKV zumeist als dünnwandige Bauteile zum Einsatz kommen, können die Werkstoffparameter aus den Dispersionseigenschaften der Lamb-Wellen, die sich in diesen Strukturen ausbreiten, abgeleitet werden. Dazu ist eine räumliche Abtastung des sich ausbreitenden Schallfelds erforderlich.

In der vorliegenden Untersuchung wird dieser Ansatz für die relativ neue Werkstoffklasse der faserverstärkten Thermoplaste angewendet. Diese zeichnet ein ausgeprägtes Dämpfungsverhalten und eine Anisotropie der Materialparameter aus. Dazu wurde das Schallfeld im Ultraschallbereich mit einem Laser-Doppler-Vibrometers vermessen. Rechnerisch bestimmte Dispersionskurven wurden dann an die gemessenen Werte angepasst, womit die richtungsabhängigen Materialparameter bestimmt werden konnten. Im Vortrag wird das Messverfahren vorgestellt und auf spezielle Probleme, die sich z.B. aus dem Dämpfungsverhalten des Werkstoffs ergeben, eingegangen. Ausgewählte gemessene Werte werden mit den Ergebnissen von Referenzverfahren verglichen.

• Inverse Bestimmung elastischer Materialparameter aus dem Ausbreitungsverhalten geführter Ultraschallwellen mittels eines Convolutional Neuronal Networks
  M. Held, A. Rashwan, J. Bulling, Y. Lugovtsova, M. Lauschkin und J. Prager
[Abstract]

Detailliertes Wissen über die mechanischen Eigenschaften verwendeter Materialien ist Grundvoraussetzung für viele ingenieurtechnische Aufgaben und Dienstleistungen. Zur Bestimmung der elastischen Materialparameter gibt es verschiedene klassische, zerstörende Prüfverfahren. Eine Möglichkeit der zerstörungsfreien Bestimmung liegt in der Auswertung von Messergebnissen, die auf Basis des Ausbreitungsverhaltens geführter Ultraschallwellen gewonnen wurden. Das Ausbreitungsverhalten geführter Ultraschallwellen kann mittels Dispersionsabbildungen dargestellt werden.

Um aus messtechnisch ermittelten Dispersionsabbildungen Rückschlüsse auf die Materialparameter zu ziehen, werden in der aktuellen Forschung verschiedene inverse Methoden diskutiert. Maschinelles Lernen und insbesondere Convolutional Neural Networks (CNNs) stellen eine Möglichkeit der automatisierten inversen Modellierung und Evaluierung von Bilddaten dar.

In diesem Beitrag wird gezeigt, wie das Ausbreitungsverhalten von geführten Ultraschallwellen unter Verwendung von CNNs genutzt werden kann, um die isotropen elastischen Konstanten einer plattenförmigen Struktur zu bestimmen. Hierfür werden die verwendeten Daten analysiert, das Preprocessing erläutert und eine grundlegende CNN-Architektur gewählt. Zur Auswertung des generierten Modells werden verschiedene Verfahren wie Gradienten-Mapping und die Visualisierung der verschiedenen Schichten vorgestellt. Die Anwendbarkeit der Methode wird anhand synthetischer Daten demonstriert.

• Ein inverses Verfahren zur Schadensrekonstruktion mittels geführter Wellen
  J. Bulling, B. Jurgelucks, J. Prager und A. Walther
[Abstract]

Eine zentrale Aufgabe der zerstörungsfreien Prüfung und der Strukturüberwachung (engl. Structural Health Monitoring - SHM) mit Ultraschallwellen ist die Bewertung von Schäden in Bauteilen. In vielen Bauteilen, wie zum Beispiel platten- und schalenförmigen Strukturen, Rohrleitungen oder Laminaten, breitet sich der Ultraschall in Form geführter Wellen aus. Zwar haben geführte Wellen eine relativ große Reichweite innerhalb des Bauteils und ermöglichen so eine großflächige Prüfung, ihre multimodalen und dispersiven Eigenschaften erschweren jedoch die Analyse der vom Schaden kommenden Reflexionen. Eine Möglichkeit, die Messsignale zu interpretieren und die Schäden zu charakterisieren, ist deren Vergleich mit der Wellenausbreitung in einem digitalen Modell. Hierbei stellt sich die Aufgabe, den Schaden im digitalen Modell anhand der Messdaten zu rekonstruieren. Diese Rekonstruktion beschreibt ein inverses Problem, das mehrere Vorwärtsrechnungen braucht, um das Schadensmodell an die Messdaten anzupassen. Durch die kleine Wellenlänge von Ultraschallwellen sind klassische Vorwärtsmethoden wie die Finte Elemente Methode rechenintensiv, weshalb die Autoren die semi-analytische Scaled Boundary Finite Element Method (SBFEM) benutzen, um den Rechenaufwand zu verringern. Im Beitrag wird ein inverses Verfahren basierend auf dem Automatischen Differenzieren in Kombination mit der SBFEM vorgestellt und an verschiedenen Schadenstypen in 2D-Querschnittmodellen von Wellenleitern getestet. In der präsentierten Vorstudie werden dafür ”Messdaten” aus unabhängigen Simulationen verwendet.

• Quantifying the coupling strength of adhesivly bonded materials by investigating mode repulsion regions
  H. Zeipert, S. Johannesmann, M. Nicolai, Y. Lugovtsova, J. Prager und B. Henning
[Abstract]

In the field of non-destructive testing, Lamb waves are often used for material characterisation. The increasing computational capabilities further enables complex and detailed simulations to predict the material behaviour in reality. Since adhesive bonding of different materials is a widely used method in modern applications, a reliable measurement system to determine the quality of these adhesive bonds is needed.

Investigations of the dispersive behaviour of acoustic waves in adhesively bonded multi-layered waveguides show mode repulsions in the dispersion diagrams in regions where the modes of the single materials would otherwise intersect. In previous works, changes of the distance between those modes in respect to the bonding quality are observed.

The experimental data for this investigation is generated using a pulsed laser radiation exciting broadband acoustic waves in plate like specimens which are detected by a piezoelectric ultrasonic transducer. Numerical data is generated using simulations via a semi-analytic finite element method. Using a combination of experimental and numerical data, the present work introduces an approach to determine a parameter which indicates the bonding quality in respect to an ideal material coupling.

Prasad, Braj Bhushan

• Einsatz granularer Materialien zur passiven Schwingungsreduktion eines Generators einer Windenergieanlage
  B.B. Prasad, F. Duvigneau, E. Woschke und D. Juhre
[Abstract]

Die Schallemissionen einer Windkraftanlage stellen eines der Haupthindernisse für den weiteren Ausbau von Onshore-Windenergieanlagen dar. Eine mögliche Ursache der Schallemissionen sind Vibrationen, die sich als Resultat der Energiewandlung über die Trägerstruktur in die gesamte Windenergieanlage ausbreiten und schließlich als Schall abgestrahlt werden können. Im vorliegenden Beitrag wird ein Konzept zur passiven Schwingungsdämpfung vorgestellt, das im Wesentlichen die hohe innere Reibung granularer Medien als Dissipationsquelle nutzt. Im Rahmen experimenteller Studien werden verschiedene granulare Materialien und Materialmengen sowie unterschiedliche Positionierungen von Partikeldämpfern untersucht. Für die experimentelle Schwingungsanalyse der partikelgefüllten sowie ungefüllten Probekörper wird ein Laser-Scanning-Doppler-Vibrometer verwendet. Das entwickelte Konzept zur passiven Schwingungsreduktion soll anschließend auf reale Windenergieanlagen übertragen und hinsichtlich einer möglichen Industrialisierbarkeit bewertet werden. Die Untersuchungen beschränken sich zunächst auf Probekörper, die den realen Großkomponenten nachempfunden, aber zugunsten der Handhabbarkeit im Labor deutlich kleiner skaliert sind. Im modular gestalteten Prüfstand sind die Partikeldämpfer als Funktionselemente integriert, welche aus einer metallischen Honigwabenstruktur bestehen, die gefüllt und anschließend mit verklebten Deckblechen verschlossen wird. Neben diversen Positionierungen wird auch die Kombination mehrerer Partikeldämpferplatten hinsichtlich der erzielbaren Dämpfungswirkung analysiert. Abschließend wird zusätzlich ein alternatives partikelbasiertes Dämpfungskonzept vorgestellt, das einige Nachteile der Dämpferplatten überwindet.

Preihs, Stephan

• Soundscape Fingerprinting - Methods and Parameters for Acoustic Assessment
  J. Bergner, S. Preihs und J. Peissig
[Abstract]

Soundscape, as defined in ISO 12913-1, is understood as a perceptual construct whose evaluation is recommended by a triangulation between the components person, context and acoustic environment. With the increase of information about each of these components, the description of a specific soundscape gains validity. This paper is motivated by this approach and focuses on the identification of methods, parameters and indicators for the acoustic description of soundscapes. The proposed methodology goes along and extends the recommendations from ISO 12913-1/-2/-3 and is based on an analysis of a large database of spatial (Ambisonics) recordings that covers a wide range of anthropogenic and natural soundscapes. A signal analysis is conducted in terms of parameters of the acoustic categories of timbre, level, sound sources, spatiousness and temporal behavior. A subsequent dimensionality reduction using multivariate statistics is used to extract those parameter combinations that best characterize a soundscape from an acoustic aspect and that therefore contribute to the development of a discriminative acoustic soundscape fingerprint. This contribution presents the methodology and implementation as well as intermediate results. Possible applications of such fingerprints can be manifold: e.g. (un-)pleasantness modeling, acoustic scene classification or the validation of reproduced immersive soundscapes using loudspeakers or headphones.

• On Predicting the Perceived Annoyance of Wind Turbine Sound
  S. Preihs, J. Bergner, D. Schössow und J. Peissig
[Abstract]

In the course of the project WEA-Akzeptanz, funded by the German Federal Ministry for Economic Affairs and Energy, interdisciplinary approaches for the analysis and modeling of the meteorology-dependent propagation of acoustic emissions from wind turbines were investigated in a cooperation of different institutes of Leibniz University Hannover. At the end of this model chain, an objectified estimation of the annoyance of acoustic immissions was developed at the Institute of Communications Technology.

For that, a framework for extracting signal parameters relevant in terms of perception was developed within the scope of our investigations. The parameters of this analysis were then used together with the results of listening tests to realize a prediction of the annoyance perceived by test persons via a neural network.

This paper presents the approach of the project including the subject studies conducted, describes the framework for signal analysis, and presents the methodology used to train the annoyance model. The results obtained are presented and discussed, and the limitations of the methodology are identified.

• Development and Validation of a Sound Source for Near-field HRTF Measurements
  Y. Li, S. Preihs und J. Peissig
[Abstract]

In near-field HRTF measurements, where the sound source that is used for emanating the excitation signal is placed in the close range (<1m) of the subject’s or the KEMAR’s head, care must be taken when deciding what kind of sound source to use. The ideal sound source should be infinitesimally small and omnidirectional, i.e. it should be a point source. When a large sound source is used, sound reflection and diffraction at its surface can introduce inaccuracies in the measured near-field HRTFs. However, an ideal point source is physically unachievable. Besides, the acoustical behavior of a small sound source would be degraded. In this paper, we introduce the development of a special sound source that resembles the behavior of an ideal point source with particular design considerations of its low-frequency feature. The frequency response and directivity pattern of this sound source are tested under free-field condition. Based on the analysis of the test results, the suitability of the sound source for usage in near-field HRTF measurements is discussed.

Pries, Benjamin

• Vergleich von Kanaldifferenzen und nichtlinearen Verzerrungen mit dem Verkaufspreis von Kopfhörern
  R. Schlieper, B. Pries und J. Peissig
[Abstract]

Kopfhörer sind aus unserem heutigen Leben nicht mehr wegzudenken. Sie bieten die Möglichkeit zum ungestörten Musikgenuss und sind außerdem essentieller Bestandteil in der 3D-Audiotechnik für Virtual- oder Augmented-Reality Anwendungen. Trotzdem existiert bisher nur wenig Wissen darüber, ob und wie objektiv messbare Parameter, die als Qualitätsindikator herangezogen werden können, mit dem Verkaufspreis des Kopfhörers zusammenhängen. Dies wurde zum Anlass genommen in dieser Arbeit Kanaldifferenzen in Form von Pegeldifferenzen und Laufzeitdifferenzen sowie nichtlineare Verzerrungen auf eine mögliche Korrelation mit dem Verkaufspreis hin zu untersuchen. Hierfür wurden insgesamt 43 Kopfhörer auf einem Kunstkopf bei verschiedenen Anregungspegeln im reflexionsarmen Raum jeweils 5-mal neu positioniert und gemessen. Die Ergebnisse werden sowohl Baugruppenabhängig als auch Funktionsabhängig diskutiert.

Prinz, Maximilian

• The Influence of Face Coverings on Speech
  M. Prinz und C. Lozo
[Abstract]

The global pandemic of COVID-19 lead to mandatory face mask laws in many states of the EU, spawning a general conception that face masks alter speech intelligibility. In a two-part study we investigated the effect of three different face masks (FFP2, surgical and cloth mask) on acoustic features as well as intelligibility loss. Part one of the study involved the acoustic analysis of speech in different face mask conditions. Acoustic parameters that include harmonic relations (e.g., H1-H2), formant amplitudes (e.g., A1) and noise measures (e.g., harmonics to noise ratio (HNR)) were extracted from the data of one female and one male speaker. To control for intra-speaker variability, we built an artificial head-loudspeaker system adapted to the human voice to play the sound samples. The experiment was performed in a sound attenuated booth using two condenser microphones (AKG C451). In part two of this study a perception test was carried out to test the effect of the face masks on speech intelligibility. The statistical analyses of the first experiment revealed that sounds are affected most in higher frequency bands. The perception test showed that the intelligibility is affected by the masks albeit context may matter.

Probst, Wolfgang

• Ermittlung und Verbesserung der Präzision von softwareimplementierten Berechnungsverfahren mit normativ vereinbarten Ringversuchen
  W. Probst und B. Kunzmann
[Abstract]

Bei der Entwicklung und regulativen bzw. normativen Festlegung von Rechenverfahren steht deren Genauigkeit bzw. Richtigkeit im Vordergrund, wobei das Ziel eine möglichst geringe Abweichung zwischen berechneten und korrekt gemessenen Schalldruckpegeln für gegebene Szenarien ist. Für die Qualitätssicherung eines Berechnungsverfahrens im Hinblick auf die Anwendung mit verschiedenen Softwareimplementierungen ist eine hohe Präzision und somit eine möglichst geringe Streuung der für dasselbe Szenario unabhängig voneinander berechneten Pegel von Interesse. Mit Beispielen zur Berechnung für eine Windkraftanlage (E VDI 4101 - Blatt 2), für einen Hinterhof an einer Straße (RLS-19/Test-20) und eine komplexe Situation mit einem gesamten Stadtmodell (Musterstadt QSDO) wird gezeigt, wie dieses Werkzeug ”Ringversuch” effektiv und erfolgreich zur Verbesserung der softwarebezogenen Festlegungen und zum Nachweis der erreichten Qualität eingesetzt werden kann. Weiter wird dargestellt, wie bei der Berechnung von Lärmkarten oder Lärmkonturen deren Unsicherheit aufgrund der gewählten Berechnungsparameter ermittelt werden kann. Für Gutachter und Berater auf dem Gebiet des Schall-Immissionsschutzes, die sich trotz der immer komplexer werdenden algorithmischen Verfahren nicht einer ”Black Box” bei der Verwendung von professioneller Software ausliefern wollen, kann die Kenntnis dieser vielfältigen Möglichkeiten der Qualitätssicherung bei allen Aufgabenstellungen im Bereich des Schall-Immissionsschutzes von Nutzen sein.

Proschitzki, Karlotta

• Die Beeinflussung des Rollgeräusches durch Fehlstellen an der Schiene
  K. Proschitzki, K. Stampka, B. Baasch und E. Sarradj
[Abstract]

Um die Wirkung von Fehlstellen an Schienen auf das Rollgeräusch zu untersuchen, wird eine Methodik vorgestellt, die es ermöglicht simultan durchgeführte schienen- und fahrzeugseitige Messungen miteinander zu vergleichen. Der Einfluss der Fehlstellen auf das Rollgeräusch wurde über Referenzmessungen an einem weitestgehend homogenen Gleisabschnitt sowie Messungen an ausgewählten Fehlstellen, wie z. B. Schweißnähten an der Schiene, ermittelt. Es wurden Vorbeifahrtsmessungen mit einer Lok und einem Zweiwegefahrzeug bei Geschwindigkeiten von bis zu 30km/h durchgeführt. An der Schiene wurde mit Beschleunigungsaufnehmern und an der Zugachse mittels Achslagerbeschleunigungssensoren gemessen. Zusätzlich wurde die Luftschallabstrahlung neben dem Gleis bestimmt. Ein Vergleich dieser drei Messungen konnte durch eine zeitliche Synchronisierung der schienen- und fahrzeugseitigen Messungen realisiert werden. Außerdem wurde die Gleisbeschaffenheit durch Messungen der Schwellenabstände, des Schienenabriebs, der Schienenrauheiten, der Steifigkeit des Oberbaus sowie des Abklingverhaltens der Schiene erfasst. So kann gezeigt werden, dass die untersuchten Fehlstellen nicht ohne Weiteres in den Messungen der Luftschallabstrahlung und der Achslagerbeschleunigungen erkennbar sind. Die schienenseitigen Messungen weisen jedoch Unterschiede zum Referenzgleis auf, da die Fehlstellen die Steifigkeit der Schiene beeinflussen, was hochfrequente Peaks in den Mobilitäten und Beschleunigungsdichtespektren der Schiene zur Folge hat.

• Messtechnische Untersuchung der Aussagekraft von Transferrezeptanzen an Gleisanlagen im Vergleich mit analytischen Gleismodellen
  I. Richter, K. Proschitzki, K. Stampka und E. Sarradj
[Abstract]

Im Rahmen der Untersuchung von Gleisschwingungen wurden Rezeptanzmessungen an unterschiedlichen Gleisen unter Variation des Abstands zwischen Ort der Krafteinleitung und der Position der Beschleunigungsaufnehmer durchgeführt. Die berechneten Transferrezeptanzen ermöglichen eine Einschätzung der akustischen Gleischarakteristik, welche Grundlage für die Prognose von Rollgeräuschen bei Zugüberfahrten ist. Hierbei ist die Bestimmung der Track Decay Rate (TDR) als gewichtete Summe von Transferrezeptanzen üblich. Um die tatsächliche Aussagekraft von messtechnisch ermittelten Transferrezeptanzen auf die akustische Charakteristik von Gleisen zu untersuchen, werden Streuung und Kohärenz der Messwerte diskutiert. In diesem Zusammenhang soll auch die Bestimmung der TDR nach der DIN EN 15461 als Grundlage für Gleisbewertungen kritisch betrachtet werden. Analytische Gleismodelle nach Nordborg und Thompson werden herangezogen, um sie durch Vergleiche mit den Messdaten zu validieren. Bei der Diskussion von möglichen Gründen für Unterschiede zu den messtechnisch ermittelten Größen wird auch auf Unterschiede zwischen den beiden Modellen eingegangen.

Puhle, Christof

• A sub-array beamforming approach to simulated pass-by measurements
  A. Jahnke, V. Becker, C. Puhle und D. Döbler
[Abstract]

In this paper, we discuss a method that utilizes two 432-channel microphone arrays in order to create a 3D-beamforming map of both sides of a running car during a simulated pass-by measurement on a test stand. First, we present the steps that led to the design of the multi-purpose microphone array(s) under consideration. We then introduce a sub-array method that directly interfaces a simulated pass-by measurement by projecting its unique microphone trajectory onto the planes of the array. In theory, any multi-channel method could be used to analyze the time data of each of these sub-array measurements. Choosing a suitable frequency domain beamforming method and composing the resulting maps on the 3D model together with some directivity information derived in the process, we finally demonstrate this method in its entirety for several real-world measurements.

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Qu, Fei

• Locally Resonant Vibro-Acoustic Metamaterials: Applications at KU Leuven
  E. Deckers, C. Claeys, S. Ahsani, F. Alves Pires, R. Boukadia, M. Clasing Villanueva, V. Cool, F. De Bie, F. Qu, N. Rocha De Melo Filho, L. Sangiuliano, K. Steijvers, L. Van Belle, Z. Zhang, B. Pluymers und W. Desmet
[Abstract]

Vibro-acoustic metamaterials have recently emerged as potential candidates to target low-frequency noise and vibration issues. These material structures are engineered to have properties that are not common in nature. By adding small resonant structures on a sub-wavelength scale with respect to the waves in the host structure that are targeted, so-called stopbands can be obtained. These are frequency zones in which free wave propagation is hampered. These material systems allow for the combination of excellent noise and vibration attenuation in a targeted low frequency band and being lightweight. While most research focuses on the validation and verification for academic concepts, it is clear that steps still need to be taken to bring this concept to industrial applications. Within this overview some successful industrial use cases from KU Leuven are shown and discussed: a metamaterial shock tower, a thermoformed metamaterial panel and the application of locally resonant metamaterials to a compressor unit.

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Raake, Alexander

• QoEvaVE - QoE Evaluation of Interactive Virtual Environments with Audiovisual Scenes
  A. Raake, O.S. Rummukainen, E.A.P. Habets, T. Robotham und A. Singla
[Abstract]

Interactive virtual environments (IVEs) aim to replace real-world sensory input with corresponding streams of artificial stimulation. If successful, the technology becomes transparent and allows the user to interact naturally in a virtual world. Hence, how close experiences in IVEs replicate that of real life represents a key criterion for IVE quality. IVEs bring new challenges to quality evaluation and render current evaluation approaches in the audio and video communities partially inapplicable. Traditionally, the quality judgment is a dedicated cognitive process, and the participant is constantly aware of the quality judgment task. In contrast, IVEs rely on presence through immersion. Introducing a quality judgment task may reduce immersion in the IVE experience, which in turn affects the quality. Further, IVEs are multimodal and allow 3- or 6-degrees-of-freedom movement in the virtual scene. The project builds upon the foundation of quality of experience (QoE) research and integrates indirect evaluation methodologies from the virtual reality community to develop the first QoE framework for audiovisual IVEs. This paper lays out the planned research and initial audiovisual scenario realization, to foster discussions with interested peers.

• Generation of audiovisual immersive virtual environments to evaluate cognitive performance in classroom type scenarios
  S. Fremerey, C. Reimers, L. Leist, J. Spilski, M. Klatte, J. Fels und A. Raake
[Abstract]

In the project ECoClass-VR, which is part of the AUDICTIVE priority programme, we investigate the suitability of audio-visual Immersive Virtual Environments (IVEs) for a ”real-world” assessment of cognitive performance of adults and children in classroom-type environments under different visuospatial and acoustic conditions. Existing knowledge in this area comes predominantly from auditory experimental paradigms with typically simple acoustic replications. So far, only limited attention has been paid to visual processing, without considering relevant audiovisual aspects. In the project ECoClass-VR it is planned to successively increase the realism of three existing psychological test paradigms that are first translated into audiovisual tasks and subsequently increased in terms of their realism with regard to cognitive tasks and IVEs.

To do so, we use two different types of scene visualization: immersive 360^∘ video, hence captured 360^∘ video scenes and Computer Generated Imagery (CGI) based scenes generated by a software such as e.g. Unity3D. Within this paper, we present some first results and explain how we captured and generated the corresponding IVEs. We describe the challenges as well as the technical solutions to achieve close-to-photorealism for two virtual representations of a classroom-type scene, and to enable the flexibility required for conducting the targeted cognitive performance tests.

• Examining Auditory Selective Attention in a Classroom Setting using Audiovisual Virtual Reality
  C. Reimers, K. Loh, L. Leist, S. Fremerey, A. Raake, M. Klatte und J. Fels
[Abstract]

As part of the AUDICTIVE priority program, the overall objective of the ECoClass-VR project is to investigate the cognitive behavior of children in virtual, close to real-life settings. In the first stage of this project, three validated paradigms focusing on different aspects of auditory cognition are examined and extended towards audiovisual virtual reality. One of these paradigms deals with the investigation of auditory selective attention. Although the intentional switching of auditory selective attention has been thoroughly investigated in previous work, the influence of audiovisual stimulation and virtual reality on cognitive performance is of great interest. The aim of the presented study is to derive and validate a new audiovisual paradigm, which takes place in a virtual classroom setting using computer generated models of humans at the sound source positions as opposed to loudspeakers. The visual presentation is realized through a head mounted display while the acoustic stimuli are reproduced using binaural technology.

Rabl, Hans-Peter

• Gehörbezogene Modellierung der Dissonanz
  A. Rieger, A. Oetjen, S. Van De Par und H.-P. Rabl
[Abstract]

In der (westlichen) Musiktheorie werden verschiedenen Tonintervallen unterschiedliche Grade der Dissonanz zugeschrieben. Dabei wird eine Unterscheidung zwischen entweder konsonanten oder dissonanten Intervallen getroffen, eine kontinuierliche Betrachtung der Dissonanz für beliebige Frequenzintervalle ist nicht gegeben, weswegen das Konzept nicht direkt auf technische Problemstellungen, beispielsweise der Geräuschbewertung von Elektrofahrzeugen, angewendet werden kann. Darüber hinaus werden unterschiedliche Pegelverhältnisse zweier Komponenten nicht berücksichtigt, da zur musikalischen Beurteilung der Dissonanz nur das spezifische Frequenzverhältnis zur Interpretation herangezogen wird. Generell ist bisher nicht eindeutig geklärt, ob die Dissonanzwahrnehmung auf erlernten Prinzipien beruht oder auch ausschließlich mithilfe grundlegender Hörmechanismen erklärt werden kann. In einem Hörversuch wurde untersucht, ob sich Paare gleicher Dissonanz für grundlegend verschiedene Tonintervalle durch adaptives Einstellen der Pegelverhältnisse bilden lassen. Durch diese Variation des Pegelverhältnisses war es möglich, die wahrgenommene Dissonanz von sehr dissonanten Intervallen an Intervalle mit gering ausgeprägter Dissonanz anzugleichen. Dieser Umstand deutet darauf hin, dass ein solcher perzeptiver Ansatz bestimmte Aspekte der Dissonanzwahrnehmung abbilden könnte. Ein gehörbezogener Modellansatz auf Basis der Summenautokorrelationsfunktion für die Einhüllendenschwankungen zeigt, dass sich nicht nur der Einfluss des spezifischen Pegelverhältnisses sondern auch die wahrgenommene Dissonanz verschiedener musikalischer Intervalle über die reinen Signaleigenschaften quantitativ vorhersagen lassen.

Rabold, Andreas

• Bauakustische Kennwerte dreier identischer Gebäude in unterschiedlicher Bauweise
  T. Kruse, U. Schanda, F. Schöpfer, A. Rabold und A. Mayr
[Abstract]

Im Rahmen des Forschungsprojektes Einfach Bauen der TUM konnten die Trittschall- und die Luftschalldämmung ausgewählter Trennbauteile gleicher Geometrie untersucht werden. Besonderheit dabei ist, dass es sich um drei identische Mehrfamilienhäuser handelt, die jedoch in unterschiedlichen Bauweisen errichtet wurden. Als Trenndecken wurden in drei Häusern Stahlbetondecken mit direkt aufliegenden trittschallmindernden Teppichbelag gewählt. Die flankierenden Bauteile wurden je nach Gebäudetyp in Leichtbeton, Ziegelbauweise oder in Massivholzbauweise erstellt. An den exemplarischen Übertragungssituationen wurden bauakustische Messungen der Norm-Trittschallpegel und der Bau-Schalldämm-Maße mit zusätzlicher Auswertung der Messunsicherheiten durchgeführt. Anhand der Messungen und den Prognoseberechnungen der entsprechenden Übertragungssituationen kann aufgezeigt werden, in welchen Frequenzbereichen die flankierenden Bauteile die Direktschalldämmung der Trennbauteile maßgeblich beeinflussen und ob dies durch derzeitige Prognosemodelle abgebildet werden kann. Ebenfalls kann mit der Gegenüberstellung beispielhaft aufgezeigt werden, an welchen Stellen die Berechnungsverfahren nach DIN 4109 und DIN EN ISO 12354, sowie die vorhandenen Bauteilkataloge an die inhaltlichen Grenzen stoßen.

Radmann, Vincent

• Auswirkung von unscharfen Parametern auf die Rollgeräuschsimulation bei Schienenfahrzeugen
  V. Radmann, K. Stampka und E. Sarradj
[Abstract]

Der durch Schienenfahrzeuge verursachte Lärm ist ein wichtiger Aspekt in der stetig wachsenden Verkehrsinfrastruktur. Dabei ist das Rollgeräusch bei mittleren Fahrgeschwindigkeiten der dominierende Quellmechanismus. Um das Schwingungsverhalten durch Zugvorbeifahrten berechnen zu können, werden in dieser Arbeit die Modelle von Nordborg, Thompson und Stampka verwendet. Einige der von den Modellen verwendeten Parameter, wie zum Beispiel die Steifigkeiten von Schotter und Gleiszwischenlagen, sind jedoch nicht genau bekannt. Um die Auswirkungen dieser Eingangsparameter auf die Rollgeräuschsimulationen systematisch zu untersuchen, wird die General Transformation Method angewandt. Diese ermöglicht es, die interessierenden Größen als unscharfe Eingangsparameter der Modelle zu verwenden. Die Folge sind ebenfalls unscharfe Ergebnisse. Des Weiteren wird eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt, um den Einfluss der einzelnen unscharfen Eingangsparameter auf die Rollgeräuschsimulationen quantisieren zu können. Die berechneten Mobilitäten, Gleisabklingraten (TDR) und Beschleunigungsdichtespektren (BDS) werden mit Messwerten verglichen. Es zeigt sich, dass mit dieser Methode Vertrauensintervalle für die Ergebnisse bestimmt werden können. Dadurch können die Resultate der Rollgeräuschsimulationen besser mit Messdaten verglichen werden, ohne eine nicht vorhandene Genauigkeit zu suggerieren. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass die Steifigkeiten von Schotter und Gleiszwischenlagen stärkere Auswirkungen auf die unscharfen Ergebnisse haben als die Verlustfaktoren. Auch konnte der Einfluss der verschiedenen Gleisbestandteile auf unterschiedliche Frequenzbereiche bestätigt werden.

Radny, Michael

• Simulation der Ausbreitung von Schallsignalen bewegter Quellen unter Berücksichtigung von Abstandsänderung, Doppler-Effekt und frequenzunabhängiger Bodenreflexion am Beispiel von Windkraftanlagen
  A. Jakob, M. Radny und R. Volz
[Abstract]

Es wurde ein Verfahren entworfen, das es erlaubt, ein beliebiges zeit-diskretes Signal, das von einer sich auf einer beliebig vorgebbaren Raumkurve bewegenden Quelle abgestrahlt wird, am Ort eines feststehenden Empfängers zu simulieren. Dabei wird sowohl die entfernungsabhängige Pegelabnahme berücksichtigt als auch Frequenzverschiebungen aufgrund des Doppler-Effektes der sich relativ zum Empfänger bewegenden Quelle. Zusätzlich wurde die Bodenreflexion mit reell und über der Frequenz konstant vorgebbarem Reflexionsfaktor berücksichtigt. Es konnte gezeigt werden, dass das Verfahren mit einer Modifikation auch für sich mit Überschallgeschwindigkeit bewegende Quellen verwendet werden kann. Im Vortrag wird anhand des Verfahrens erläutert, wie sich die drei Phänomene Abstandsänderung, Doppler-Effekt und Bodenreflexion auf die empfangenen Geräusche auswirken. Als Beispiel wurden drei um ein gemeinsames Zentrum kreisende Monopolquellen im Maßstab einer Windkraftanlage simuliert, um die Auswirkungen der Quellenbewegung und der Bodenreflexion im Hinblick auf Amplituden- und Frequenzmodulation sowie Klangfärbung am Empfängerort zu untersuchen. Weitere Einflüsse durch Windprofile und Temperaturschichtungen auf dem Ausbreitungsweg und Richtcharakteristiken der Quellen wurden zunächst nicht berücksichtigt.

Raida, Hans-Joachim

• Sphärische 'One-Way'-Wellengleichung
  O. Bschorr und H.-J. Raida
[Abstract]

Zur Beschreibung von Kugelwellen wurde die koordinatenfreie ”One-way wave equation” auf sphärische Koordinaten transferiert. Dazu war es notwendig, Konsistenz zwischen den Nabla-, div- und Laplace-Operatoren herzustellen und den konventionellen, radialen Gradienten ∂Φ/∂r durch die hypothetische Vorschrift ∂rΦ/r∂r auszuwechseln. Beide Versionen unterscheiden sich nur durch den Nahfeldterm Φ/r, im Fernfeld r >> 0 besteht asymptotische Annäherung. Überraschend bringt der kompliziertere Gradient ∂rΦ/r∂r gerade bei - und nur bei - Kugelwellen mit der 1/r-Entfernungsabnahme ungeahnte Vereinfachungen: So bleibt die Rechnung stets elementar und ohne die wattlosen, imaginären Nahfelder. Auch werden die bei konventioneller Eigenwert-Bestimmung notwendigen Bessel-Funktionen vollständig obsolet.

Ram, Matthias

• Vergleich von Formulierungen der Energie-Boundary-Elemente-Methode und der zugrundeliegenden Annahmen
  M. Ram und O. Von Estorff
[Abstract]

Die Energie-Boundary-Elemente-Methode (EBEM) ist ein Verfahren zur Vorhersage der akustischen Schallabstrahlung bei hohen Frequenzen. Anders als im Fall der klassischen Boundary-Elemente-Methode (BEM) zur Lösung der Helmholtz-Gleichung ist die in einem EBEM-Modell erforderliche Netzauflösung unabhängig von der Frequenz. Die Zahl der zur Modellierung erforderlichen Freiheitsgrade und der damit einhergehende numerische Aufwand können somit recht gering gehalten werden. Um die der EBEM zugrundeliegenden Energieflussgleichung aufstellen zu können, sind vereinfachende Annahmen hinsichtlich der Wellenausbreitung erforderlich. Zu den grundlegenden Annahmen zählen dabei inkohärente Schallquellen sowie die zeitliche und örtliche Mittelung von Feldgrößen. Darüber hinaus werden beispielsweise Dissipationseinflüsse im Feld vernachlässigt, Fernfeldapproximationen getroffen und Wellenfelder als Überlagerung reiner Kugelwellen oder ebener Wellen betrachtet. Resultierend aus den jeweils getroffenen Annahmen wurden von verschiedenen Autoren unterschiedliche Kernelfunktionen beziehungsweise Randintegralgleichungen hergeleitet. Eine Auswahl dieser Formulierungen sollen im vorliegenden Beitrag diskutiert und anhand numerischer Beispiele untersucht werden.

Rashwan, Abdalla

• Inverse Bestimmung elastischer Materialparameter aus dem Ausbreitungsverhalten geführter Ultraschallwellen mittels eines Convolutional Neuronal Networks
  M. Held, A. Rashwan, J. Bulling, Y. Lugovtsova, M. Lauschkin und J. Prager
[Abstract]

Detailliertes Wissen über die mechanischen Eigenschaften verwendeter Materialien ist Grundvoraussetzung für viele ingenieurtechnische Aufgaben und Dienstleistungen. Zur Bestimmung der elastischen Materialparameter gibt es verschiedene klassische, zerstörende Prüfverfahren. Eine Möglichkeit der zerstörungsfreien Bestimmung liegt in der Auswertung von Messergebnissen, die auf Basis des Ausbreitungsverhaltens geführter Ultraschallwellen gewonnen wurden. Das Ausbreitungsverhalten geführter Ultraschallwellen kann mittels Dispersionsabbildungen dargestellt werden.

Um aus messtechnisch ermittelten Dispersionsabbildungen Rückschlüsse auf die Materialparameter zu ziehen, werden in der aktuellen Forschung verschiedene inverse Methoden diskutiert. Maschinelles Lernen und insbesondere Convolutional Neural Networks (CNNs) stellen eine Möglichkeit der automatisierten inversen Modellierung und Evaluierung von Bilddaten dar.

In diesem Beitrag wird gezeigt, wie das Ausbreitungsverhalten von geführten Ultraschallwellen unter Verwendung von CNNs genutzt werden kann, um die isotropen elastischen Konstanten einer plattenförmigen Struktur zu bestimmen. Hierfür werden die verwendeten Daten analysiert, das Preprocessing erläutert und eine grundlegende CNN-Architektur gewählt. Zur Auswertung des generierten Modells werden verschiedene Verfahren wie Gradienten-Mapping und die Visualisierung der verschiedenen Schichten vorgestellt. Die Anwendbarkeit der Methode wird anhand synthetischer Daten demonstriert.

Ratkute, Viktorija

• Detection and Discrimination of Masked Tones in Masking Release Conditions
  H. Kim, V. Ratkute und B. Epp
[Abstract]

Comodulated masking noise and binaural cues can enhance one’s detection performance. Masking release describes such perceptual phenomena, and it can be quantified with a decreased detection threshold. However, few have investigated sound perception at supra-threshold levels in masking release conditions. Here, we used intensity just-noticeable difference (JND) to quantify intensity discrimination performance at supra-threshold levels in masking release conditions. We employed eight masking release conditions that reflect the preceding masker’s effect on comodulation masking release (CMR) and masking release induced by binaural cues (binaural masking level difference, BMLD). The detection thresholds showed that the preceding masker either enhance or diminish CMR while it did not affect BMLD. From the intensity JND experiment results, we found that the discrimination performance was not affected by masking release conditions. The intensity JND was equal at the same level of the tone regardless of masker types, suggesting the intensity encoding of the tone exists additional to the encoding of enhanced detection performance and depends on the tone level rather than the overall level of tone in noise.

Raumer, Hans-Georg

• The Lepskii Principle for an Inverse Source Problem in Experimental Aeroacoustics
  H.-G. Raumer
[Abstract]

This conference contribution is concerned with variational inverse methods (e.g. generalized Tikhonov regularization) in experimental aeroacoustics that seek to reconstruct the source power function of an aeroacoustic source from measured correlation data. We investigate a Tikhonov functional composed of a quadratic data misfit functional and a sparsity promoting regularization functional. For an optimal accuracy of the reconstruction, the choice of the regularization parameter is crucial. The Lepskii principle is a parameter choice strategy that is well understood from a mathematical point of view. We will present a procedure, how the Lepskii principle can be applied to the aeroacoustic inverse source problem. The procedure relies on a Monte Carlo simulation of the propagated data noise error. The source sampling for the Monte Carlo simulation is motivated by the probabilistic setup presented in [HS17]. Furthermore it makes use of the data error statistics that were investigated in [RSHE20].

Rauscher, Thomas

• Subjektive Bewertung der Schalldämmung
  T. Rauscher, R. Neubauer, M. Zaglauer und P. Leistner
[Abstract]

Die Aussagekraft von Einzahlwerten zum baulichen Schallschutz ist nach wie vor ein Diskussionsthema mit Bedarf an konkreten Untersuchungen und Erkenntnissen. Dieser Beitrag widmet sich daher der Fragestellung, welche Einzahl-Kenngröße der Schalldämmung - das bewertete Bau-Schalldämm- Maß (R’w) oder die bewertete Standard-Schallpegeldifferenz (DnT,w) - mit der subjektiven Bewertung der Schalldämmung stärker korreliert. Dazu wurde ein Hörversuch mit Kombinationen aus Schalldämmwerten und Geräuschbeispielen konzipiert und durchgeführt.

Grundlage für die Auswahl der frequenzabhängigen Schalldämmwerte bildeten Daten aus Messungen der Schalldämmung von massiven Trennbauteilen im Wohnungsbau. Mit Hilfe eines Dominanzpaarvergleiches bewerteten 16 Probanden via Kopfhörerwiedergabe das Merkmal der subjektiven Lautstaörke von gefilterten Signalen. Die Filtereigenschaften wurden aus den Messdaten von sechs Trennbauteilen generiert. Als Geräusche dienten ein Musik- und ein Sprachbeispiel sowie Rosa Rauschen. Aus den getrennt nach Signalart getroffenen Urteilen der Probanden konnte mittels ”Law of Comparative Judgement” eine Rangfolge der Signale in Bezug auf die subjektive Lautstaörke gebildet werden. Diese Rangfolge wurde anschließend mit der Rangfolge der Kenngrößen der Schalldaömmung R’w und DnT,w der entsprechenden Trennbauteile gegenübergestellt. Es konnte gezeigt werden, dass unabhaöngig von der Signalart die Kenngröße DnT,w staörker mit der subjektiv bewerteten Schalldaömmung korreliert als die Kenngröße Rëw. Die Ergebnisse aus diesem Hörversuch dienen als Grundlage für weitere subjektive Evaluierungen.

Rauter, Natalie

• Numerical Simulation of Guided Ultrasonic Waves in Fiber Metal Laminates including Model Reduction Methods
  N. Rauter, A. Mikhaylenko, N.K. Bellam-Muralidhar, D. Lorenz und R. Lammering
[Abstract]

Fiber metal laminates (FML) offer substantial reduction in structural weight along with excellent fatigue strength. However, FML are very sensitive to delaminations that are usually not detectable by visual inspection. Here, SHM with guided ultrasonic waves is potentially suitable for damage detection by using the physical phenomena of wave propagation interacting with structural defects. The presented works combines the efforts of numerical simulation and model reduction methods to allow time and cost-efficient simulations of the wave propagation in FML as well as a post processing by inverse methods. Based on an already existing 2D-model a 3D finite element model is developed involving the excitation of waves and observing its propagation. One crucial aspect here is the model discretization and hence, the corresponding element size. To validate the numerical model the wave propagation and the resulting displacement field are compared to analytical solutions derived from the dispersion relation. Furthermore, a model-based inverse solution in a stochastic framework is described for the damage detection, localization and characterization with the aid of a simpler case study on 2D elastic wave equation. The inference problem uses a projection-based reduced-order model rather than the high- fidelity model in order to significantly reduce the computational costs.

Rehmet, Raphael

• Verkürzung der Entwicklungszeiten von Schallabsorbermaterialien durch Nutzung eines Simulationsmodells
  R. Rehmet und A. Lohrengel
[Abstract]

Üblicherweise werden Schallabsorber-Produkte zum Beispiel für den Einsatz in Büroräumen im Hallraum nach DIN EN ISO 354 untersucht und bewertet. Für eine solche Untersuchung ist ein großer Raum erforderlich, der mit entsprechenden Randbedingungen, wie breitbandig schallharte Wände mit versiegeltem Beton erforderlich. Für die Prüfung sind dann flächenmäßig große Elemente nötig. Für die Entwicklung und Erstqualifizierung neuartiger Schallabsorber-Materialien kommt häufig ein Impedanzrohr nach DIN EN ISO 10534-2 zum Einsatz. In diesem Rohr werden der senkrechte Schalleinfall und -reflektion gegenübergestellt. Die Herstellung eines solchen Prüfaufbaus ist verhältnismäßig einfach und es werden nur kleine Proben benötigt. Um Entwicklungszeit und -kosten zu sparen wird in dieser Studie untersucht, ob sich durch die Nutzung von akustischer Strahlensimulation Hallraumversuche innerhalb der Entwicklungsphase des Materials einsparen lassen, indem Werte aus der Impedanzrohr-Messung in einem virtuellen Hallraum verwendet werden.

Reichart, Urs

• Erste praktische Erfahrungen mit den RLS 19 - Ein Überblick aus verschiedenen Infrastrukturprojekten
  U. Reichart
[Abstract]

Die RLS 19 sind für alle Straßenbauvorhaben, für die nach dem 28.02.2021 das Genehmigungsverfahren eingeleitet wurde, als Berechnungsvorschrift anzuwenden. Obwohl im Wesentlichen nur die Emissionsgrundlagen der Berechnung verändert wurden, ergeben sich einige Änderungen, die für die Planung von Straßenbauvorhaben eine große Tragweite haben. Dies betrifft sowohl den Schutz der Anwohner (16.BImSchV und Gesamtlärm) als auch den Schutz lärmempfindlicher Vogelarten. Der Vortrag stellt erste Erfahrungen an einer Vielzahl konkreter Projekte zusammen und gibt einen Ausblick wie sich die RLS 19 auf künftige Infrastrukturprojekte auswirken können.

Reiche, Nils

• Aeroakustische Quelle aus anisotroper Turbulenz mittels synthetisch angeregter Turbulenztransportgleichung
  N. Reiche, R. Ewert und J.W. Delfs
[Abstract]

Eine akkurate, numerische Schallvorhersage von breitbandigem Umströmungsgeräusch technischer Bauteile hängt unter anderem stark von der bereitgestellten aeroakustischen Quelle ab, sprich der Qualität der aufgelösten Turbulenz bzw. deren Zweipunktkorrelation. Die ”Fast Random Particle Mesh” (FRPM) Methode als Teil hybrider CAA-Verfahren ist eine effiziete Methode zur lokalen Modellierung synthetischer, instationärer, dreidimensionaler Turbulenz. Bei Strömungen mittlerer bis hoher Reynoldszahlen bietet die Methode den Vorteil, allein die akustisch relevanten Turbulenzskalen aufzulösen, wohingegen teilskalenauflösende Verfahren jene üblicherweise weit feiner auflösen müssen.

Die vom FRPM-Verfahren zeitaufgelöste, synthetische Turbulenz erfüllt gemittelt die Statistik einer zugrunde liegenden Reynolds gemittelten Navier-Stokes Simulation (RANS) und ist in ihrer ursprünglichen Variante isotrop. Allerdings können zusätzlich anisotrope Einpunktstatistiken, die sich aus den Reynolsspannungen ergeben, realisiert werden. Wohingegen anisotrope Zweipunktstatistiken, sprich Längenskalenanisotropie, wie sie in stark beschleunigten Strömungen auftreten, nicht realisiert werden können, da die Bereitstellung der 18 theoretisch benötigten Längenskalen sowie deren Umsetzung zu aufwendig ist.

Aus diesem Grund wird das FRPM-Turbulenzmodell um eine Turbulenztransportgleichung erweitert, welche den Einfluss konvektiver Beschleunigungen auf die Turbulenz berücksichtigt, sodass sich Längenskalenanisotropie ausbilden kann. Auch das ”Vortexstretching und -tilting” der Turbulenz wird nachgebildet. Die Anregung der Turbulenztransportgleichung erfolgt konventionell über das FRPM-Verfahren.

• Einsatz erweiterter Modellierung von Längenskalenanisotropie zur Vorhersage des Kopfspaltgeräusches von Axialventilatoren
  L. Liberson, N. Reiche, R. Ewert und J.W. Delfs
[Abstract]

Eine auf effiziente Bestimmung von strömungsbedingter Schallentstehung und Ausbreitung an Axialventilatoren abzielende Methode wird mittels Akustischer Störungsgleichungen (APE) und stochastisch generierter Wirbelschallquellen innerhalb einer hybriden aeroakustischen Simulationsmethode realisiert. Dabei kommt der Discontinuous Galerkin Verfahren basierte Propagationscode DISCO++ in Kopplung mit der Fast Random Particle Mesh Methode (FRPM) zum Einsatz. Letztere dient der Generierung instationärer, stochastischer Wirbelschallquellen. Durch die typische Einbausituation von Axialventilatoren entsteht geometriebedingt ein Kopfspalt zwischen Schaufeln und Mantelring, welcher wiederrum eine von lokalen Strömungsbedingungen abhängige, markante Schallquelle darstellt. In der Kopfspaltströmung herrschende konvektive Beschleunigung, charakterisiert durch große Werte des verjüngten Scherratentensors, bewirkt die Verformung und Verzerrung von turbulenten Wirbelstrukturen. Diese, gemäß der ”Rapid Distortion Theory” als ”vortex stretching and tilting” bekannten Effekte, werden maßgeblich durch Schergradiententerme in der Störgeschwindigkeitsgleichung abgebildet. Die daraus resultierende Anisotropie in den Ein- und Zweipunktstatistiken der Wirbelstörungen wiederrum kann die turbulenzbedingte Schallentstehung entscheidend beeinflussen und muss in der Modellierung des Kopfspaltgeräusches abgebildet werden. Der Einfluss einer diesbezüglichen Erweiterung der innerhalb von FRPM verwendeten Störgeschwindigkeits-Transportgleichung wird anhand von Simulationen des ummantelt eingebauten, fünfblättrigen Axialventilators ”USI-7” diskutiert, wobei zwei unterschiedliche Kopfspaltweiten untersucht werden. Ein Vergleich des erweiterten Modells, der vorherigen Anisotropie-Modellierungsstufe sowie der quell-isotropen Wirbelschallquellen Modellierung wird aufgeführt. Abschließend erfolgt eine Gegenüberstellung mit experimentell ermittelten Daten.

Reimers, Carolin

• Generation of audiovisual immersive virtual environments to evaluate cognitive performance in classroom type scenarios
  S. Fremerey, C. Reimers, L. Leist, J. Spilski, M. Klatte, J. Fels und A. Raake
[Abstract]

In the project ECoClass-VR, which is part of the AUDICTIVE priority programme, we investigate the suitability of audio-visual Immersive Virtual Environments (IVEs) for a ”real-world” assessment of cognitive performance of adults and children in classroom-type environments under different visuospatial and acoustic conditions. Existing knowledge in this area comes predominantly from auditory experimental paradigms with typically simple acoustic replications. So far, only limited attention has been paid to visual processing, without considering relevant audiovisual aspects. In the project ECoClass-VR it is planned to successively increase the realism of three existing psychological test paradigms that are first translated into audiovisual tasks and subsequently increased in terms of their realism with regard to cognitive tasks and IVEs.

To do so, we use two different types of scene visualization: immersive 360^∘ video, hence captured 360^∘ video scenes and Computer Generated Imagery (CGI) based scenes generated by a software such as e.g. Unity3D. Within this paper, we present some first results and explain how we captured and generated the corresponding IVEs. We describe the challenges as well as the technical solutions to achieve close-to-photorealism for two virtual representations of a classroom-type scene, and to enable the flexibility required for conducting the targeted cognitive performance tests.

• Examining Auditory Selective Attention in a Classroom Setting using Audiovisual Virtual Reality
  C. Reimers, K. Loh, L. Leist, S. Fremerey, A. Raake, M. Klatte und J. Fels
[Abstract]

As part of the AUDICTIVE priority program, the overall objective of the ECoClass-VR project is to investigate the cognitive behavior of children in virtual, close to real-life settings. In the first stage of this project, three validated paradigms focusing on different aspects of auditory cognition are examined and extended towards audiovisual virtual reality. One of these paradigms deals with the investigation of auditory selective attention. Although the intentional switching of auditory selective attention has been thoroughly investigated in previous work, the influence of audiovisual stimulation and virtual reality on cognitive performance is of great interest. The aim of the presented study is to derive and validate a new audiovisual paradigm, which takes place in a virtual classroom setting using computer generated models of humans at the sound source positions as opposed to loudspeakers. The visual presentation is realized through a head mounted display while the acoustic stimuli are reproduced using binaural technology.

Reimes, Jan

• Speech Quality Testing – Part I: Auditory Assessment of Communication Scenarios
  M. Schäfer, J. Reimes und A. Kling
[Abstract]

Assessing the user experience is paramount for testing and developing modern communication systems which are expected to provide high speech quality in all use cases and in all acoustic environments. A wide range of challenging acoustical conditions is encountered particularly by hands-free devices. Noticeable reverberation and background noise are among the most common degradations for this use case.

This contribution provides an auditory assessment of the influence of different degradations on the speech quality. Acoustical measurements of realistic telecommunication scenarios were carried out to compile a comprehensive and meaningful set of test conditions for a listening test. These conditions comprise smartphones in different positions as well as vehicle and desktop hands-free devices. A speech quality test according to the guidelines in ITU-T P.800 and ITU T P.863 was conducted. The choice of test conditions is explained and the properties of the dataset are described.

An analysis of the results of the listening test shows that the design can assess such a wide variety of test conditions and that differences between these conditions lead to plausible differences between their respective scores. The resulting dataset provides a valuable resource to investigate the capabilities of instrumental assessment methodologies in a companion contribution.

• Speech Quality Testing - Part II: Performance of Instrumental Assessment
  J. Reimes, M. Schäfer und A. Kling
[Abstract]

Instrumental assessment methodologies facilitate efficiently testing and developing modern communication systems to ensure that they provide high speech quality irrespective of use case and acoustic environment. Nowadays, these methodologies need to be able to deal with a wide range of degradations like reverberation and low signal-to-noise ratios. These degradations are particularly common for hands-free devices which are increasingly prevalent in today’s communication.

For the evaluation of speech quality in telecommunication scenarios, ITU-T Recommendation P.800 has been providing guidelines for subjective testing for decades and is well-established in the industry. However, such auditory experiments are extremely time consuming and therefore costly. For many years, quality prediction models have been developed to provide a comfortable remedy for this purpose.

Based on a comprehensive auditory experiment presented in a companion contribution, the capabilities of several standardized and commonly used speech quality prediction methods were investigated. The realistic telecommunication scenarios comprise the usage of smartphones in different positions as well as vehicle and desktop hands-free devices. In particular, the prediction results for adverse acoustic conditions are analysed in detail. Even though some models claim to accurately predict such degradations according to their scope, several inconsistent results were observed.

Ren, Yaxiong

• Systemidentifikation von Diskreten Schwingungssystemen mit Beschleunigungssignalen
  Y. Ren, C. Adams und T. Melz
[Abstract]

Das Framework Spärliche Identifikation Nichtlinearer Dynamischer Systeme (SINDy) identifiziert die polynomische Bewegungsgleichung von dynamischen Systemen durch spärliche Regression. Bei der Identifikation von Schwingungssystemen durch SINDy werden die zeitlichen Signale von Beschleunigung, Geschwindigkeit und Verschiebung als Trainingsdaten verwendet. Allerdings wird in der Praxis häufig nur die Beschleunigung gemessen, um die Kosten und die Komplexität der Messung zu reduzieren. Dieser Beitrag bezieht sich auf die Anwendung des SINDy-Frameworks mit Beschleunigungssignalen und der kleinsten-Quadrat-post-LASSO-Methode (KQPL) zur Systemidentifikation der freischwingend oder periodisch angeregt diskreten Systeme. Zur Rekonstruktion der Verläufe der Geschwindigkeit und der Verschiebung werden die IFFT-Methode (Inverse Fast Fourier Transform), das explizite Einschrittverfahren und die Trapezregel anhand von numerisch erzeugten Messdaten verglichen. Nach dem Abwägen der Vor- und Nachteile der Methoden wird die Trapezregel für folgende Arbeiten ausgewählt. Darüber hinaus werden die rekonstruierten Signale mithilfe der Mittellinie der Hüllkurven korrigiert. Der Workflow mit SINDy-KQPL und Beschleunigungssignalen wird auf einen gemessenen Datensatz angewendet und im Vergleich mit den theoretischen Daten validiert.

Rennies, Jan

• Spatio-temporal integration of speech reflections in listeners with sensorineural hearing loss
  J. Rennies, A. Warzybok, B. Kollmeier und T. Brand
[Abstract]

For speech intelligibility in rooms early reflections are typically assumed to be beneficial for speech intelligibility while late reflections are considered to be detrimental. This concept was challenged in a recent study employing binaural room impulse responses (RIRs) with systematically varied interaural phase differences (IPDs) of the direct sound and a variable number of reflections delayed by up to 200 ms. Speech recognition thresholds (SRTs) in stationary noise measured in normal-hearing listeners showed that, when IPD favored late RIR components, listeners appeared to be capable of focusing on these components rather than on the precedent direct sound, which is at odds with common room acoustical measures. This contribution extends these results to listeners with sensorineural hearing loss. Stimuli were individually amplified by a linear prescription rule to minimize the influence of audibility. The data indicated that all listeners had (close-to-)normal SRTs in the reflection-free diotic reference condition (S0N0) and at least a residual binaural benefit in SπN0 condition. However, in conditions including one or more late reflections, most listeners struggled heavily, suggesting that spatio-temporal integration of speech information represents a significant challenge even for listeners with normal aided performance in simpler speech recognition tasks.

• Dynamische Klangindividualisierung im Fahrzeug unter Berücksichtigung von Geräuschen in unterschiedlichen Fahrsituationen
  S. Buchholz, J.-E. Appell, J. Hübelt, J. Rennies und A. Volgenandt
[Abstract]

Bevorzugte Klangeinstellungen bei der Wiedergabe von Musik, wie z.B. Lautstärke, Equalizer oder Dynamikbereich, unterscheiden sich individuell sehr stark, selbst zwischen Menschen mit einem nach audiologischen Maßstäben sehr ähnlichen Gehör. Wie Musik und Sprache individuell am besten verarbeitet werden sollten, hängt zudem von den Geräuschen in der Umgebung ab. Besonders während Autofahrten liegt eine sich häufig ändernde Geräuschkulisse vor, die neben unterschiedlichen Gesamtschalldruckpegeln auch variierende Frequenzverteilungen aufweist. In dieser Studie wurde geprüft, ob und wie sich die Klangpräferenzen von normalhörenden Versuchspersonen bei unterschiedlichen Störgeräuschkulissen verändern. Unter Verwendung eines bereits bestehenden Klangpersonalisierungssystems stellten die Bedienenden für Musik die bevorzugten Klangparameter, wie u.a. die angenehmste Verstärkung für hohe und mittlere Frequenzen sowie deren Balance bei normaler und leiser Abhörlautstärke ein. Die Wiedergabe erfolgte über Kopfhörer unter Verwendung von mit einem Kunstkopf aufgenommen Geräuschen in unterschiedlichen Fahrsituationen und Impulsantworten der Wiedergabesysteme. Durch die Einbindung dieser Komponenten in das bestehende Klangpersonalisierungssystem wurden die Klangpräferenzen der Versuchspersonen bei verschiedenen Fahrsituationen untersucht und verglichen. Anhand der Ergebnisse ließen sich Aussagen über die Notwendigkeit der Berücksichtigung der veränderlichen Fahrgeräusche in Klangpersonalisierungssystemen im Fahrzeug treffen.

• Release from energetic and informational masking as revealed by listening effort and speech intelligibility
  J. Rennies, M. Krueger, V. Best, E. Roverud und G. Kidd Jr.
[Abstract]

Normal-hearing listeners can exploit different unmasking cues to recognize target speech in complex speech-on-speech masking conditions. While this capability is typically measured as improvement in speech intelligibility, this study additionally investigated the release from perceived listening effort that could be achieved by three unmasking cues (spatial separation, gender differences, and masker time reversal). Speech intelligibility and categorically scaled listening effort were measured for a fixed target talker masked by two competing talkers with no unmasking cues or one to three unmasking cues. In addition to natural stimuli, measurements were also conducted with so-called ëglimpsed speech’ to estimate the relative amounts of informational and energetic masking as well as the effort associated with source segregation. For normal-hearing listeners, all unmasking cues as well as glimpsing improved intelligibility and reduced listening effort. Providing more than one cue was beneficial in overcoming informational masking. The reduction in listening effort due to glimpsing corresponded to increases in signal-to-noise ratio of more than 15 dB, indicating that a significant amount of listening effort was devoted to segregating the target from the maskers. For hearing-impaired listeners, the benefit was reduced and varied considerably across subjects.

• Review of the Binaural Speech Intelligibility Model (BSIM)
  T. Brand, C. Hauth, S. Röttges und J. Rennies
[Abstract]

The Binaural Speech Intelligibility Model (BSIM) predicts speech intelligibility for spatially separated target speech and interferers. Several model extensions have been introduced adapting BSIM to different conditions: The first version of BSIM used a long-term analysis of target speech and interferers and was successfully evaluated using unmodulated noises in different room acoustics with listeners with normal and impaired hearing. Alternatively, BSIM can use short-term processing predicting masking release for modulated maskers. A further extension takes into account that human binaural processing follows changes of interaural differences in a sluggish manner. Furthermore model extensions distinguishing between useful and detrimental speech reflections adapted BSIM to far-field target speech. Recently a blind version of BSIMs binaural preprocessing was introduced, which requires only a mixture of target speech and interferers and does not require them as clean signals. This blind front-end can be combined with arbitrary back-ends predicting speech intelligibility including blind back-ends. However, so far BSIM only predicts energetic masking and is not able to predict (release from) informational masking in speech-in-speech conditions. This review demonstrates the advantages and disadvantages of the different BSIM settings in different evaluation studies and possible further developments.

• Comparing a BMVDR with an IBM regarding SRT and subjective listening effort
  E. Strasser, J. Rennies und T. Brand
[Abstract]

Our study investigated the effects of a binaural minimum-variance distortionless response beamformer (BMVDR) and an ideal binary mask (IBM) on perceived listening effort and speech intelligibility in comparison to an unprocessed condition. Two different spatial listening situations were used by convolving stimuli with head-related impulse responses recorded in a cafeteria. The first condition consisted of two interfering speakers that were situated at +90^∘ and -90^∘ and the target at 0^∘. In the second condition all speakers were located at 0^∘. We measured the speech recognition thresholds (SRTs) and categorically scaled subjective listening effort in the same session. The date showed that, in general, collocated situations were rated as more difficult and the SRT was also worse. At 90^∘ the BMVDR had a clear advantage over the unprocessed condition at 90^∘ regarding both SRT and listening effort. In terms of SRT, the IBM way outperformed all other conditions. However, regarding listing effort we found no differences between IBM and BMDR processing at 90^∘, suggesting that the BMVDR algorithm is a well suited candidate to produce release from masking in moderately reverberant conditions in terms of perceived listening effort.

• Tatort Sprachverständlichkeit – Wie schlimm ist es wirklich?
  R. Huber, H. Baumgartner, T. Bruns, J. Thomas, J.-E. Appell und J. Rennies
[Abstract]

Der ”Tatort” ist eine der meistgesehenen Sendungen der ARD mit rund 900.000 Fans, die wöchentlich zwischen 4.000 und 15.000 Kommentare zum aktuellen Fall auf Facebook posten. Das Thema Sprachverständlichkeit kommt in den Kommentaren oft zur Sprache, manchmal wird die Krimiserie sogar als ”Bösewicht der Sprachverständlichkeit” bezeichnet. Aber ist das objektiv? Ist die Sprachverständlichkeit des ”Tatorts” im Vergleich zu anderen deutschen Spielfilmen wirklich schlechter? Und ist es fair, alle ”Tatort”-Versionen (die in verschiedenen Städten spielen und mit unterschiedlichen Schauspielern besetzt sind) über einen Kamm zu scheren, oder sind es vielleicht nur spezifische ”Tatort”-Sendungen, die den Ruf (hinsichtlich der Sprachverständlichkeit) des gesamten Formats schmälern? Der vorliegende Beitrag geht diesen Fragen nach, indem er ein neu entwickeltes, auf automatischer Spracherkennung-basierendes Messverfahren einsetzt, um die Höranstrengung, die mit dem Verfolgen des Filmdialogs verbunden ist, instrumentell zu erfassen. Das als ”Listening Effort Meter” bezeichnete Verfahren, das zuvor in umfangreichen Hörtests validiert wurde, wird eingesetzt, um die Dialogverständlichkeit verschiedener ”Tatort”-Standorte zu vergleichen. Darüber hinaus werden Gründe für schlechte Verständlichkeit untersucht, darunter Nuscheln und Deutlichkeit der Aussprache sowie Hintergrundgeräusche, und ihr Einfluss auf die Verständlichkeit des Endergebnisses analysiert. Die Analysen des ”Tatorts” werden mit Beispielen anderer Spielfilmproduktionen verglichen.

• Improving face-to-face communication in loud environments by means of blind source separation
  M. Berdau, A. Volgenandt, R. Huber, C. Rollwage, J. Bitzer und J. Rennies
[Abstract]

In this study a Deep Neural Network-based blind source separation, which had previously been used successfully for enhancing speech in tv broadcasting, was used in a hearing protection device with the intention to improve speech intelligibility in noisy environments. The employed long short-term memory (LSTM) network predicts masks in the frequency domain for speech as well as background noise. In order to keep situational awareness, speech was not isolated completely, but rather mixed back with the separated noise at a better SNR. Offline evaluations with speech quality and listening effort measures using noises common to industrial work environments yielded promising results. The algorithm was then implemented in ”real-time” in an electronic earpiece functioning as a hearing protection device. Testing with speech in diffuse field noise using dummy head recordings were conducted to compare the device to other hearing protection devices. These evaluations also included a possible negative impact of state-of- the-art level-adaptive damping on binaural cues, which may potentially decrease localization abilities and orientation. Results indicate that, while the LSTM approach can potentially improve speech communication in noisy environment, care has to be taken regarding processing delay in relation to the direct sound in order to avoid disturbing echoes.

• Improvement of Broadcast Speech Intelligibility Based on Instantaneous Listening Effort Estimate
  R. Huber, H. Baumgartner, T. Bruns, C. Rollwage, R. Sinha und J. Rennies
[Abstract]

Depending on the hearing abilities, environment and/or age of the TV viewers, the speech intelligibility of dialogs in movies can differ markedly for individual recipients. A possibility to change the intelligibility at home on the TV set to an individual optimal level would be a desirable option for many recipients. An adaptive audio modification would be preferred because a static modification (e.g., a fixed SNR increase) may work in some scenes but be too little or too much improvement in other scenes. This contribution therefore presents a way to provide a second, automatically realized version of a speech/background mix for people with increased demands on intelligibility. The degree of intervention depends on the instantaneously estimated listening effort in relation to the target or individually desired listening effort. To this end, a single-ended (i.e. reference-free) method is used to evaluate the instantaneous listening effort and to inform a subsequent stage of blind source separation and dialog enhancement. The latter can be configured to a target listening effort, which is not to be exceeded, and can hence be adjusted to improve the speech intelligibility of broadcast audio for individual needs or different target groups.

Renz, Andreas

• Ligthill’s aeroacoustic analogy applied to an automotive turbocharger compressor
  C. Freidhager, S. Schoder, A. Renz, M. Heinisch und M. Kaltenbacher
[Abstract]

For computing CFD simulations to investigate aeroacoustics of turbocharger compressors, it is of fundamental importance to resolve turbulent structures at the location of their generation. This results in high-resolution grids, existing of more than 20 million cells. Consequently, computing the turbocharger compressor by using a transient, compressible CFD simulation is computationally very demanding. By applying Lighthill’s analogy, it is possible to resolve turbulent structures where they are generated and compute the pressure propagation using an additional, not that demanding, propagation grid. This allows using coarser CFD grids in the inlet and outlet section. For transferring Lighthill’s source terms from the CFD to the propagation grid, advanced interpolation algorithms are used. Furthermore, this methodology allows investigating the influence of the additions connected to the compressor, by interpolating Lighthill’s source terms onto different propagation grids. Also, since the pressure propagation is computed in the frequency domain, it is possible to investigate specific frequency ranges, which gives an additional advantage regarding computation time. The simulation results are validated by measurements of a cold gas test rig.

Resch, Thomas

• VAS Objects - A Toolbox for (dynamic) convolution-based Applications for Pure Data and Max/MSP
  H. Barfuss und T. Resch
[Abstract]

The VAS objects are a set of objects for Max/MSP and Pure Data for (dynamic) convolution-based applications. While numerous objects already exist for static convolution for Max/MSP or Pure Data, there is no object library available, that works with both applications, can handle up-to-date file formats (such as sofa), provide dynamic convolution with in real-time exchangeable filters and is published as open-source software. Besides partitioned, multi-threaded convolution with static filters, the objects facilitate crossfade-based swapping between old and new filter (for applications such as dynamic binaural synthesis) as well as a true polyphonic dynamic convolution in which the respective filters may decay to the end. As the filter length is not limited, binaural synthesis based on binaural room impulse responses is possible too. Another application is the modelling of existing audio hardware such as vintage equalizers, compressors, delays or reverberators with impulse responses.The objects are implemented with the VAS library and source code and binaries for all compatible platforms are publicly available.

Retka, Stefanie

• Anwendung der parametrischen Modellordnungsreduktion in der Vibroakustik
  T. Michaelis und S. Retka
[Abstract]

Die Finite-Elemente-Methode ist ein seit Jahrzehnten bewährtes Verfahren zur Approximation des dynamischen Verhaltens von mechanischen Strukturen. Je höher der Diskretisierungsgrad, desto besser wird das reale Verhalten approximiert. Ein negativer Nebeneffekt ist die mit zunehmender Diskretisierung steigende Berechnungszeit. Durch eine hohe Anzahl an Lastfällen und Parametervariationen, entsteht eine nicht mehr wirtschaftlich zu bewältigende Anzahl an Iterationen. Verfahren der Modellordnungsreduktion (MOR) bieten eine Berechnungsmethodik, durch die der Berechnungsaufwand signifikant verringert werden kann, ohne große Abweichungen des Ergebnisses zum Originalmodell in Kauf nehmen zu müssen. Neben den klassischen Verfahren wie der Guyan-Reduktion, haben sich vor allem Krylov-Unterraum Verfahren bei Systemen mit sehr vielen Freiheitsgraden durchgesetzt. In der Praxis muss hier ein akzeptabler Kompromiss zwischen Rechen-aufwand und Rechengenauigkeit gefunden werden. Durch Verfahren der parametrischen Modellordnungsreduktion erschließt sich die Optimierung als ein weiteres Anwendungsgebiet. Hierbei wird die parametrisierte Formulierung im Reduktionsprozess beibehalten und die Struktur kann im Nachgang hinsichtlich des vibroakustischen Verhaltens optimiert werden. In diesem Beitrag werden bisherige Ergebnisse der klassischen Modellordnungsreduktion in Bezug auf Mehrgrößensysteme mit einer hohen Anzahl von Freiheitsgraden präsentiert. Weiterhin folgt ein Ausblick auf das weitere Vorgehen zur Umsetzung der parametrischen Modellordnungsreduktion.

• Einfluss der absorbierenden akustischen Leistung auf die Eigenschaften von Resonanzfrequenzen
  P. Hahn und S. Retka
[Abstract]

In diesem Beitrag geht es um den Einfluss der absorbierenden Energie eines gedämpften Systems auf die Lage von Resonanzfrequenzen und den zugehörigen Amplitudenwerten. Die Lage der Resonanzfrequenzen ergibt sich aus der Differenz der jeweiligen Resonanzfrequenz mit der nächstliegenden Eigenfrequenz. Ziel ist es einen funktionalen Zusammenhang zwischen der Resonanzfrequenz und der Änderung der absorbierenden Energie zu beschreiben. Die Energie wird mit der akustischen Admittanz und dem Schalldruck berechnet. Daraus folgt, dass eine Änderung der akustischen Admittanz eine Änderung der absorbierenden Energie bewirkt, welche für jede Änderung der Admittanz berechnet wird. Für die Berechnungen werden zwei Fälle betrachtet: Im ersten Fall wird nur der Realteil der Admittanz berücksichtigt. Im zweiten Fall werden sowohl der Real- als auch der Imaginärteil betrachtet. Zusätzlich werden Ort und Amplitude der Resonanzfrequenzen ermittelt und als Kurve in Abhängigkeit der Energie dargestellt. Die Berechnung des Schalldrucks erfolgt mit der Helmholtz-Gleichung, welche mit der FEM implementiert wird. Bei dem verwendeten Modell handelt es sich um ein 17cm langes und 4cm breites Rohr, dessen Ende geschlossen und schallhart ist. Die Admittanz wird für die gesamte Mantelfläche des Rohrs vorgegeben. Die Berechnungen erfolgen im Bereich der ersten zwei Eigenfrequenzen des Systems, welche bei 1000 und 2000 Hz liegen.

Reuter, Christoph

• Der Einfluss von Audiofeatures auf das Blickverhalten
  J. Mühlhans, F. Klooss und C. Reuter
[Abstract]

In 2020, we conducted an eye-tracking study with 44 subjects to investigate the influences of musical tempo but also some visual manipulations on gaze behavior (Mühlhans, Klooss & Stowasser, 2020). While the visual manipulations only affected some subjective ratings, a medium effect (d = 0.41-0.5) on average fixation durations was observed for tempo differences, using own compositions with a tempo of either 90 or 160 bpm. This effect has been found previously (Coutrout et al.,2012; Schäfer & Fachner, 2015). However, because gaze data differed widely within all other stimuli - which largely consisted of concert recordings of classical or jazz pieces - we extracted a variety of audio features to find possible further correlates with gaze data. Unsurprisingly, some apparent correlations could be found, which, however, need further investigation due to the general variability of the stimuli. Some of the differences could be explained by the movements of the artists in the videos, which is why these were examined with a special analysis tool (Jensenius, 2005). However, even if movements in videos strongly influenced gaze behavior, our data also suggest an influence of acoustic features like SpectralFlux, EventDensity or PercussiveEnergy.

• The preterm baby in the bass booster - Zur Frage der A-Bewertung bei Pegelmessungen in Inkubatoren
  C. Reuter, M. Maeder, I. Czedik-Eysenberg, L. Bartha-Doering, P. Deindl, M. Bertsch, A. Berger und V. Giordano
[Abstract]

Spitzenpegel in Inkubatoren erreichen teilweise Extremwerte von bis zu 117 dB(A)(Thomas 1989) bzw. 130-140 dB(SPL)(Bess et al. 1979). Die seit 1959 bis heute bei Pegelmessungen an Inkubatoren erhobenen Schallpegelwerte schwanken erheblich. Dies ist zum einen auf unterschiedliche Messsituationen zurückzuführen, zum anderen aber auch darauf, dass je nach Veröffentlichung die Pegel entweder in dB(A) oder in dB(SPL) angegeben werden. Selbst in der als Standard geltenden Empfehlung der American Academy of Pediatrics (AAP 1995) wird nicht zwischen SPL- und A-Bewertung unterschieden, wenn als Richtwert für Inkubatoren ein Geräuschpegel von <45 dB empfohlen wird. Bislang gemessene Geräuschpegel in Inkubatoren sowie eigene Messergebnisse liegen real weit über dieser Empfehlung (Bemmer et al. 2003). Der Hauptenergieanteil bei Inkubatorgeräuschen liegt zudem bei 100-200Hz (Seleny 1969; Bertsch et al. 2019). Da bei der A-bewerteten Pegelmessung gerade die Energieanteile unterhalb von 1000 Hz mit abnehmender Frequenz immer weniger einbezogen werden, fallen die gemessenen Inkubator-Pegel bei einer A-Bewertung in der Regel um 20 dB geringer aus als die tatsächlich vorliegenden Werte in dB(SPL)(z.B. Blennow et al. 1974). Ziel des Beitrags ist es deswegen nicht nur Licht in das Dunkel der A-bewerteten Inkubatorpegelmessungen zu bringen, sondern auch mit Hilfe von Signalanalysetechniken und numerischen Simulationen gehörsadäquatere Beschreibungsmöglichkeiten der akustischen Inkubator-Innenwelt anzubieten.

• Musik und Trance: Physiologische Messungen an Besessenheitsmedien bei Tromba-Ritualen in Madagaskar
  A. Schmidhofer, C. Reuter, J. Jewanski, A.-M. Niemand, C. Mandihitsy und M. Bertsch
[Abstract]

Psychophysiologische Untersuchungen zur musikinduzierten/-begleiteten Trance wurden in der Vergangenheit fast ausschließlich in Laborsituationen durchgeführt. Dieser Beitrag berichtet von einer Studie, in deren Verlauf physiologische Messungen an Besessenheitsmedien im realen Kontext von fünf Tromba-Ritualen durchgeführt wurden. Tromba ist ein in Madagaskar weit verbreiteter religiöser Kult, bei dem sich der Zeremonienleiter bzw. die -leiterin unter den Klängen von Musik in Trance begibt. Ziel der Studie war es, die physiologischen Veränderungen beim Wechsel vom Alltagsbewusstsein in den Trancezustand zu ermitteln und die Rolle, die die Musik dabei spielt, näher zu beleuchten. Während Studien zur Trance bislang vorwiegend physiologische Prozesse im Gehirn untersuchten, standen hier körperliche Vorgänge wie Atmung, Temperatur, Hautleitwert, Herzratenvariabilität, Puls, Muskelspannung und Motilität im Fokus. Zur Messung der physiologischen Signale diente ein Schuhfried Biofeedback Xpert System, die Weiterverarbeitung der Daten geschah mittels BioTrace+, Kubios, Excel und JASP. Gleichzeitig wurde das Geschehen mit mehreren Kameras, darunter eine 360^∘ Ricoh Theta Z1, aufgezeichnet. Ungeachtet der Unterschiede hinsichtlich der physiologischen Ausprägung der Trance bei den einzelnen Medien, verweisen die Ergebnisse auf Trance als bewusst angewandte Körpertechnik, die auf die Synchronisation von Musik, Bewegung und physiologischen Reaktionen abzielt. Die Präsentation wird eine interaktive VR Video Experience in 360^∘ beinhalten.

• How Anatomy Influences the Sound of a Voice
  M. Roos, V. Weber und C. Reuter
[Abstract]

Each vocal tract is unique and so is the sound of a voice. The perception not only of personality traits and emotional states in speech, but also of the speakerës gender can be predicted more accurately by timbre rather than fundamental frequency. Also, voices that are either perceived as male or female show significant differences in timbre features such as formant structures and Mel Frequency Cepstral Coefficients. The aim of this study is to gain a better understanding of the underlying connections between the vocal anatomy and the sound it produces. N=40 (and counting) recordings of patients who underwent so called ”Voice Feminization Surgery” (vocal fold webbing, cricothyroidale approximation, and/or laryngoplasty) are being analyzed using music information retrieval software. The data show significant differences not only for the fundamental frequencies, but more importantly between the timbre features before and after surgery. To reliably state which changes in timbre can be predicted by which type of anatomic alteration, more data are currently being collected. For example, it will be analyzed whether the shortening of the vocal tract will have a greater influence on shifting formants and other timbre features rather than the shortening of the vocal folds, which mainly influences frequency.

• Formanten bringen Farbe ins Spiel - Möglichkeiten der Klangfarbenbeschreibung im dynamischen Formantenfeld
  S. Siddiq, C. Reuter, I. Czedik-Eysenberg und M. Oehler
[Abstract]

Auch wenn Formanten eine lange Tradition zur Beschreibung von Vokal- und Instrumentalklangfarben haben (spätestens seit Schumann 1929) spielen sie in den seit 2007 gängigen Signalanalyse-Libraries zur Klang- und Musikanalyse (MIRtoolbox, MiningSuite, TimbreToolbox, LibROSA, Essentia etc.) keine Rolle. Während die ebenfalls schon relativ früh für die Sprachanalyse entwickelten MFCCs (Davis/Mermelstein 1980) direkt in die gängigen Signalanalyse-Libraries übernommen wurden, bleiben die Formanten bis heute außen vor. Dabei gibt es längst standardisierte Rechenverfahren zur Ermittlung von Formanten (z.B. schon McCandless 1973), die auch in Speech-Processing-Toolboxen eingesetzt werden (z.B. COLEA: Loizou 1998; Praat: Boersma/Weenink 2013; Parselmouth: Jadoul et al. 2018), d.h. eine Formantanalyse könnte auch ohne großen Aufwand in die heutigen MIR-Libraries integriert werden. Zur automatischen Klassifizierung von Musikinstrumenten sind weder Formanten noch MFCCs alleine ausreichend. Beide Signaleigenschaften bieten eine gute Ausgangsposition, wenn es um die Beschreibung spektraler Klangfarbenmerkmale geht, wobei Formanten bei geringerem Informationsgehalt eine intuitivere und anschaulichere Darstellung des klanglichen Geschehens liefern (Reuter et al. 2018). Aus diesem Grund wurde auf der Grundlage der Klänge der Vienna Symponic Library und der Spitfire Audio Wind/Brass Instruments Library ein Formantenfeld mit den Formanten 1 und 2 als X- und Y-Achse entwickelt, auf deren Grundlage die Möglichkeiten und Grenzen der Formanten als Audio-Deskriptoren vorgestellt werden.

• Neuromagnetische Repräsentation von Timbre im auditorischen Cortex
  M. Günther, M. Andermann, C. Reuter und A. Rupp
[Abstract]

Timbre ist ein mehrdimensionales Attribut zur Beschreibung komplexer Schallreize wie z.B. Musikinstrumenten oder Sprachlauten. Psychoakustische und modellbasierte Vorarbeiten zeigen, dass die prominentesten Timbre-Dimensionen mit der Periodizität und dem spektralen Schwerpunkt eines Klangs korrelieren. Die spektrale Einhüllende des Klangs kann mithilfe eines geeigneten Vocoders (STRAIGHT) unabhängig von seiner Periodizität variiert werden. In unserer Studie nutzen wir die Magnetenzephalographie (MEG), um mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung zu untersuchen, wie verschiedene Timbre-Dimensionen in der frühen neuronalen Aktivität auf Ebene des auditorischen Cortex repräsentiert werden. Während der MEG-Messung werden den normalhörenden erwachsenen Versuchspersonen kurze Melodien von verschiedenen Holz- und Blechblasinstrumenten präsentiert und die dadurch spezifisch evozierten auditorischen Felder aufgezeichnet. Mithilfe von STRAIGHT wird die spektrale Einhüllende der einzelnen Klänge als Einheit entlang der Frequenzachse verschoben, ohne dass dabei die Form der Einhüllenden verändert wird. Wir untersuchen, wie sich die verschiedenen Timbre-Dimensionen der räumlich-zeitlichen Organisation von frühen physiologischen Prozessen zuordnen lassen. Ziel ist es, der (psycho-)akustischen Dimensionalität von Timbre eine neuronale Verarbeitungsstruktur im auditorischen Cortex gegenüberzustellen.

• Raumakustik-Praktika am Institut für Musikwissenschaft der Universität Wien vor und während der Pandemie
  K.-H. Lorenz-Kierakiewitz, C. Reuter und S. Kraync
[Abstract]

Seit 2012 werden vom Insitut für Musikwissenschaft der Universität Wien in wiederkehrendem Turnus Praktika zur Raumakustik angeboten, in denen die Studierenden mit einem dafür entwickelten didaktischen Konzept mit mobilem Messequipment selbstständig die raumakustischen Eigenschaften unterschiedlichster Räume messen und analysieren lernen. In den bisherigen sieben Kursen wurden dabei über 50 Wiener Räume durch die Studierenden untersucht und dokumentiert, darunter so namhafte Räume wie die Säle des Wiener Musikvereins, berühmte Kirchen, Auditorien der Universität, der TU und der ÖAW. Die Methodik wurde zum Wintersemester 2019 derart verfeinert, dass im Rahmen von Kurzexkursionen berühmte Säle in Bratislava und Prag gemessen werden konnten, inklusive Rudolfinum, Obecní Dm, Ständethater und Nationaltheater Prag. Bedingt durch Corona musste die Durchführung des Praktikums auf ganz neue Randbedingungen angepasst werden: Um auch in Zeiten der Pandemie im Wintersemester 2020 ein solches Präsenzpraktikum durchführen zu können, wurde ein spezielles Hygienekonzept entwickelt und die Messungen in jeweils mit eigenen Messketten ausgestatteten simultan unabhängig operierenden Kleinstgruppen durchgeführt, die einander nur in Videokonferenzen begegneten; auch die Betreuung der Messungen durch den Leiter der Lehrveranstaltung erfolgte virtuell. So konnten die Studierenden an wie geplant stattfindenden Blockterminen zahlreiche weitere Räume, auch unter diesen erschwerten Randbedingungen raumakustisch erforschen, darunter alleine 13 situationsbedingt verfügbare der Universität Wien.

• Verantwortungsethik als gesamtheitliche Aufgabe bei der Behandlung von Frühgeborenen
  M. Maeder, V. Giordano, L. Bartha-Doering, P. Deindl, M. Bertsch, A. Berger und C. Reuter
[Abstract]

Kinder, die vor der 37 Gestationswoche geboren werden sind Frühgeborene. Frühgeburtlichkeit ist ein globales Gesundheitsproblem, das etwa 11 % aller Lebendgeburten betrifft: Sie ist nach wie vor eine bedeutende Todesursache und eine wichtige Ursache für langfristige Einschränkungen menschlichen Potenzials bei Überlebenden auf der ganzen Welt. Unreife und leichte Frühgeborene werden in Inkubatoren versorgt, um physiologische Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen zu schaffen. Bis zu 50% der Frühgeborenen, die in Inkubatoren behandelt werden zeigen im dritten Lebensjahr sprachliche Auffälligkeiten und Defizite. Unterschiedliche Studien lassen darauf schließen, dass die unnatürliche Umgebung aus Sicht der Akustik in einem Inkubator zu diesen Auffälligkeiten beiträgt. Bereits durchgeführte Schalldruckpegelmessungen in Inkubatoren am AKH Wien zeigen, welche Spitzenwerte durch weitere angeschlossene medizinische Geräte wie beispielsweise der Schauerstoffversorgung erreicht werden. Gleiches gilt auch für die Verhaltensweisen des medizinischen Personals, das zu hohen Spitzenpegeln führen kann.

Der vorliegende Beitrag befasst sich mit den ethischen Aspekten und Fragestellungen, die bei der Nutzung von Inkubatoren auftreten und soll als Denkanstoß dafür dienen, dass Verantwortungsethik in diesem Kontext auch als Aufgabe zu verstehen ist, in der auch über die Zeit im Inkubator hinaus eine möglichst gesunde Entwicklung des Frühgeborenen - vor allem im Hör- und Sprachbereich - im Vordergrund steht.

• Sind crossmodal correspondences kulturell erlernt? Zuordnungen von Farben und Tönen in Madagaskar
  S. Ambros, J. Jewanski, C. Reuter und A. Schmidhofer
[Abstract]

Zuordnungen von hohen-tiefen Tonhöhen und hellen-dunklen Farben sind als crossmodal correspondences in der menschlichen Wahrnehmung verankert (Spence 2011, 2019). Klangfarben spielen bei westlichen Farbe-Klangfarbe-Zuordnungen nur eine untergeordnete Rolle. Um zu klären, ob Farbe-Klangfarbe Wahrnehmungen kulturell erlernt oder angeboren sind, wurde aufbauend auf einer Studie mit westeuropäischen Hörer*innen (Siddiq et al. 2021) eine Replikationsstudie mit afrikanischen Teilnehmer*innen in Madagaskar durchgeführt. Hierbei wurden von 63 Versuchspersonen 60 Klänge westlicher Orchesterinstrumente in verschiedenen Tonhöhen den 38 Farben des Berkeley Color Projects (Palmer et al. 2013) zugeordnet.

Im Gegensatz zur Studie mit westeuropäischen Hörer*innen zeigten sich hier deutliche Farbzuordnungen zu einzelnen Instrumentalklangfarben, während ein Einfluss verschiedener Tonhöhen auf die Farbzuordnung nicht erkennbar war. Darüber hinaus wurden Unterschiede bei den Klangfarbe-Farbzuordnungen zwischen Kindern und Erwachsenen festgestellt. Eine mögliche Erklärung für dieses Ergebnis könnte sein, dass die Zuordnung von hohen-tiefen Tonhöhen zu hellen-dunklen Farben eine westlich ankulturierte crossmodale correspondence darstellt und dass in nichtwestlichen Kulturen auch Gegensatzpaare wie leicht- schwer, jung-alt oder dünn-dick zur crossmodalen Beschreibung von Tonhöhen verwendet werden (z.B. Eithan and Timmers 2010; Dolscheid et al. 2013), so dass hier die Farbe anderen auditiven Attributen (in diesem Fall der Klangfarbe) zugeordnet werden kann.

• 'Der Gang des ewigen Schalls' - 'where no Acoustician has gone before'
  M.K. Lutz, K.-H. Lorenz-Kierakiewitz und C. Reuter
[Abstract]

Dieser Beitrag präsentiert akustische Messungen, welche in einer oberösterreichischen Quellhöhle bei Windischgarsten durchgeführt wurden. Am Ende des 1,6 km langen Höhlensystems, das erstmals 1978 erforscht wurde, befindet sich ein ca. 120 m langer Gang, der mit einer Neigung von etwa 50% insgesamt 70 hm steil in einen kleinen Siphon abfällt. Als ”Gang des ewigen Schalls” ist dieser Abschnitt der Höhle für seine eigentümlichen Klangeigenschaften bekannt, da diese bereits durch einfaches Rufen gut subjektiv wahrnehmbar sind. Die akustischen Parameter im Gang wurden bislang jedoch noch nicht objektiv untersucht. Um mögliche Erklärungen für das Phänomen des scheinbar ”unendlichen Klangs” zu finden wurden nun erstmals akustische Impulsantwortmessungen darin durchgeführt. Im vorliegenden Beitrag werden die Vorbereitung, Durchführung und Auswertung der akustischen Messungen in der Höhle, sowie die aus der Auswertung resultierenden Werte der monauralen akustischen Parameter (T30, EDT, C50, C80, Tcenter, ALcons, STI) aus dem Gang des ewigen Schalls vorgestellt. Darüber hinaus besteht am Poster die Möglichkeit die Höhle und ihre Akustik virtuell via VR Headset interaktiv zu erfahren.

• Mehrdimensionale visuelle Clusteranalyse der raumakustischen Parameterwerte von Wiener Sälen, Kirchen und Auditorien
  K.-H. Lorenz-Kierakiewitz, C. Reuter, S. Kraync und B. Pfändner
[Abstract]

Auf der DAGA 2017 wurde ein Verfahren zur visuellen mehrdimensionalen Analyse raumkustischer Parameter in Konzertsälen, Opernhäusern und Kammermusikräumen vorgestellt, mit welchem raumakustische Parameterwerte wie z.B. Nachhallzeit TMid, Stärkemaß GMid,10m und Raumvolumen V, aber auch Platzanzahl und Eröffnungsjahr etc. mehrdimensional dargestellt und analysiert werden können. Dabei konnte gezeigt werden, dass die verschiedenen Raumtypen im von den Parametern aufgespannten Parameterraum charakteristische Raumbereiche einnehmen und bezüglich der Hörsamkeit als gut beurteilte Räume innerhalb der Raumtypen begrenzte Cluster bilden. Dieses Verfahren wurde für die DAGA 2018 und für den ICA 2019 um weitere Raumtypen und zahlreiche weitere Raumdatensätze und Analyseansätze erweitert. Im nun vorzustellenden Beitrag sollen mit Hilfe dieser Methode aus den mittlerweile über 400 Datensätzen die raumakustischen Eigenschaften der über 50 Wiener Räume und Auditorien, von denen 35 in raumakustischen Messungen in Praktika des Instituts der Musikwissenschaft von März 2012 bis Januar 2021 untersucht wurden (35 der 50 Räume, darunter der goldene Saal und der Brahmssaal des Musikvereins, großer und Mozartsaal des Konzerthauses, Karlskirche, Michaeler Kirche und Votivkirche, Fesstsaal der alten Universität, nun Österreicheische Akademie der Wisschenschaften, Festsaal und andere Säle und Hörsäle der Universität sowie die Säulenhalle des Österreichischen Parlaments), analysiert und mit anderen Datensätzen verglichen werden.

Richter, Ina

• Messtechnische Untersuchung der Aussagekraft von Transferrezeptanzen an Gleisanlagen im Vergleich mit analytischen Gleismodellen
  I. Richter, K. Proschitzki, K. Stampka und E. Sarradj
[Abstract]

Im Rahmen der Untersuchung von Gleisschwingungen wurden Rezeptanzmessungen an unterschiedlichen Gleisen unter Variation des Abstands zwischen Ort der Krafteinleitung und der Position der Beschleunigungsaufnehmer durchgeführt. Die berechneten Transferrezeptanzen ermöglichen eine Einschätzung der akustischen Gleischarakteristik, welche Grundlage für die Prognose von Rollgeräuschen bei Zugüberfahrten ist. Hierbei ist die Bestimmung der Track Decay Rate (TDR) als gewichtete Summe von Transferrezeptanzen üblich. Um die tatsächliche Aussagekraft von messtechnisch ermittelten Transferrezeptanzen auf die akustische Charakteristik von Gleisen zu untersuchen, werden Streuung und Kohärenz der Messwerte diskutiert. In diesem Zusammenhang soll auch die Bestimmung der TDR nach der DIN EN 15461 als Grundlage für Gleisbewertungen kritisch betrachtet werden. Analytische Gleismodelle nach Nordborg und Thompson werden herangezogen, um sie durch Vergleiche mit den Messdaten zu validieren. Bei der Diskussion von möglichen Gründen für Unterschiede zu den messtechnisch ermittelten Größen wird auch auf Unterschiede zwischen den beiden Modellen eingegangen.

Riedel, Eric

• Einsatz von Ultraschall für die Schmelzebehandlung in der Gießereiindustrie – Überblick und numerische Betrachtungen
  E. Riedel, M. Ahmed und P. Köhler
[Abstract]

Seit einigen Jahren wird der Einsatz von Ultraschall auch im Bereich der Gießereitechnologie in Form der Schmelzebehandlung untersucht. Die mit ihr dort einhergehenden Effekte der Kavitation und akustischen Strömung werden genutzt, um insbesondere Leichtmetallschmelzen wie Aluminium zu behandeln und damit die Gefüge- und mechanischen Eigenschaften der zu fertigenden Gussteile gezielt zu verbessern und diese damit belastbarer zu gestalten. Damit könnte die Ultraschallbehandlung aufgrund ihres rein physikalischen Wirkprinzips perspektivisch eine saubere Alternative zu den in der Gießereiindustrie bislang eingesetzten, meist chemischen Behandlungsmethoden darstellen. Eine der wesentlichen Herausforderungen bei der breiten Einführung der Ultraschalltechnologie in die Gießereien stellt die Möglichkeit der numerischen Simulation der Ultraschallbehandlung dar. Insbesondere deshalb, da die Möglichkeit der Prozesssimulation in der Gießereiindustrie in Hinblick auf eine optimale Prozessauslegung heute nahezu unverzichtbar ist. Die Möglichkeit der Vorhersage der Ultraschallbehandlung und ihrer Effekte ist eine wichtige Voraussetzung für das Verständnis, die Implementierung und die Skalierung dieser Technologie in der Gießereiindustrie. Neben der Vorstellung der Einsatzmöglichkeiten von Ultraschall in der Gießereiindustrie liegt das Hauptaugenmerk des Vortrages auf der Vorstellung eines ganzheitlichen numerischen Ansatzes zur Berechnung der Ultraschallbehandlung, der unter Verwendung der CFD-Simulation die Prognose von Schallwellenausbreitung, Kavitation und akustischer Strömung sowie die Möglichkeit der zwei- und (noch wichtiger) dreidimensionalen Ergebnisberechnung ermöglicht.

Riedel, Jörg

• Apriori grid cut-off frequency estimation for hybrid Aeroacoustic simulations
  E. Bagheri, F. Wachter, J. Riedel und S. Becker
[Abstract]

Aeroacoustic simulations require instationary flow field data. In most cases, flow simulations are significantly more expensive than sound propagation simulations. In general, the maximum frequency of interest in the sound spectra is known prior to the simulation. Thus, the flow field is often modelled by scale-resolving simulations whereby turbulence is only partially captured by the grid depending on the local cell-size. On one hand, the highest resolvable frequency and the simulation accuracy is inversely related to the cell-size, on the other hand, the computational cost scales at least linearly with the number of grid-cells. This trade-off between the accuracy and the computational complexity calls for a systematic approach for determining the local grid-resolution of the flow domain. Therefore, the motivation of this work is to establish a clear relation between the maximum resolved frequency in the sound spectra and the required local grid-resolution. For this purpose, we investigate common approaches in the literature for estimating the grid cut-off frequency in flow simulations. Besides, we propose a new approach based on the eddy turnover time and Kolmogov’s energy law for the inertial subrange. Lastly, we compare the results of different approaches in our test-cases.

• Benchmarking des Star-CCM+ Acoustic Wave Solvers anhand eines generischen HVAC-Ausströmers
  J. Riedel und S. Becker
[Abstract]

HVAC-Noise spielt in der Automobilindustrie im Zeitalter zunehmend elektrischer Antriebskonzepte eine entscheidende Rolle bei der akustischen Auslegung des Gesamtfahrzeuges, da Klimaanlagengeräusche nicht mehr von der Schallemission des Verbrennungsmotors maskiert werden. Bei der Entwicklung neuer PKW-Ausströmergeometrien soll die strömungsakustische Performance zu einem möglichst frühen Produktentwicklungsstadium abgeschätzt werden können. An der Universität Erlangen-Nürnberg wurde in der Vergangenheit mit Hilfe des hybriden Ansatzes bestehend aus Strömungssimulation mittels STAR-CCM+ und Ausbreitungsrechnung mittels CFS++ eine Methodik entwickelt, um die Akustik der Ausströmer über einen weiten Frequenzbereich hinweg genau berechnen zu können.

Star-CCM+ bietet seit einigen Releases einen eingebauten Acoustic Wave Solver an, der auf den Acoustic Perturbation Equations nach Ewert und Schröder basiert. Der Solver berechnet Strömungsmechanik und Akustik simultan auf einem Netz. Die Erstellung eines Akustiknetzes sowie die Interpolation der Quellterme entfallen somit. In der vorliegenden Arbeit wurde der neue Solver mit der bisherigen Berechnungsmethodik anhand eines vereinfachten generischen Ausströmers bezüglich Genauigkeit und Ressourcenbedarf verglichen. Für die berechnete Geometrie liegen zudem umfangreiche Validierungsmessungen am Institut vor. Der grundlegende Verlauf des Schalldruckpegels sowie charakteristische Peaks konnten mit Hilfe des Solvers sehr gut nachgebildet werden. Um im hochfrequenten Bereich, die Pegel in ihrer Amplitude richtig wiederzugeben, ist ein enormer Ressourcenbedarf bezüglich Gittergröße und Berechnungszeit notwendig.

• Experimentelle Untersuchung der strömungsinduzierten Schallabstrahlung von Kiteleinen
  L. Saur, J. Riedel und S. Becker
[Abstract]

Flugwindkraftwerke sind die Zukunft der Windenergie, da sie die Nutzung starker und stetiger Höhenwinde zur Erzeugung elektrischer Energie ermöglichen. Erste Testanlagen lassen 120 qm große Kites in einem speziellen Energiegewinnungszyklus auf bis zu 600 m Höhe steigen. Problematisch ist der laute Pfeifton, der bei hohen Windgeschwindigkeiten durch die Leinen des Kitesegels erzeugt wird. Ziel der Untersuchung war es, den strömungsinduzierten Schall von Kiteleinen zu charakterisieren und eine wirksame Methode zur Lärmreduzierung zu entwickeln.

Forschungsergebnisse zur Akustik gibt es bisher nur für starre Zylinder, Kiteleinen wurden lediglich auf ihren Strömungswiderstand untersucht. Daher wurden Schallmessungen umströmter Kiteleinen in einem aeroakustischen Windkanal durchgeführt. Gespannte Leinen und starre Zylinder weisen vergleichbare aeroakustische Eigenschaften auf. Die tonale Schallabstrahlung von Kiteleinen kann durch helixförmige Oberflächenerhebungen deutlich reduziert werden. Eine spiralförmige Kontur senkt das Leinengeräusch um bis zu 11,5 dB. Aeroakustisch optimierte Kiteleinen ermöglichen eine Lärmreduktion dieser innovativen Windenergieanlagen.

Auf Basis der gemessenen Schallabstrahlung unterschiedlicher Kiteleinen können jedoch keine konkreten Aussagen zum Einfluss der spiralförmigen Oberflächenerhebungen auf die Umströmung und die Vibrationen der Leinen gemacht werden. Weiterführende Untersuchungen des Geschwindigkeitsfeldes im Nachlauf sowie die Messung der strömungsinduzierten Leinenvibrationen bieten hier interessante Forschungsmöglichkeiten.

Rieger, Anna

• Gehörbezogene Modellierung der Dissonanz
  A. Rieger, A. Oetjen, S. Van De Par und H.-P. Rabl
[Abstract]

In der (westlichen) Musiktheorie werden verschiedenen Tonintervallen unterschiedliche Grade der Dissonanz zugeschrieben. Dabei wird eine Unterscheidung zwischen entweder konsonanten oder dissonanten Intervallen getroffen, eine kontinuierliche Betrachtung der Dissonanz für beliebige Frequenzintervalle ist nicht gegeben, weswegen das Konzept nicht direkt auf technische Problemstellungen, beispielsweise der Geräuschbewertung von Elektrofahrzeugen, angewendet werden kann. Darüber hinaus werden unterschiedliche Pegelverhältnisse zweier Komponenten nicht berücksichtigt, da zur musikalischen Beurteilung der Dissonanz nur das spezifische Frequenzverhältnis zur Interpretation herangezogen wird. Generell ist bisher nicht eindeutig geklärt, ob die Dissonanzwahrnehmung auf erlernten Prinzipien beruht oder auch ausschließlich mithilfe grundlegender Hörmechanismen erklärt werden kann. In einem Hörversuch wurde untersucht, ob sich Paare gleicher Dissonanz für grundlegend verschiedene Tonintervalle durch adaptives Einstellen der Pegelverhältnisse bilden lassen. Durch diese Variation des Pegelverhältnisses war es möglich, die wahrgenommene Dissonanz von sehr dissonanten Intervallen an Intervalle mit gering ausgeprägter Dissonanz anzugleichen. Dieser Umstand deutet darauf hin, dass ein solcher perzeptiver Ansatz bestimmte Aspekte der Dissonanzwahrnehmung abbilden könnte. Ein gehörbezogener Modellansatz auf Basis der Summenautokorrelationsfunktion für die Einhüllendenschwankungen zeigt, dass sich nicht nur der Einfluss des spezifischen Pegelverhältnisses sondern auch die wahrgenommene Dissonanz verschiedener musikalischer Intervalle über die reinen Signaleigenschaften quantitativ vorhersagen lassen.

Rieß, Sebastian

• Design and validation of production-suited vibroacoustic metamaterials for application in a vehicle door
  M. Droste, D. Manushyna, S. Rieß, H. Atzrodt, T. Druwe, S. Melzer, A. Struß und A. Lühring
[Abstract]

In the presented work, vibroacoustic metamaterials are designed and validated for application in a vibroacoustic-optimized vehicle door, focusing on a design suitable for production. This requires an efficient vibration reduction in the frequency range around 500 Hz with an aim to overcome limitations of existing solutions. Thus, metamaterial designs suitable for a mass production and exhibiting strong stopband behaviour are needed. In this work, different concepts for the implementation of local resonant structures to compose vibroacoustic metamaterials are developed with respect to an economical and production- suited manufacturing. The proposed concepts and manufacturing techniques are initially tested on metallic plate demonstrators in different configurations. For an experimental validation, specific transfer functions are measured using a laser vibrometer. For the proposed concepts, stopbands are found in the intended frequency region. The gained knowledge will be used to develop a vibration-optimized vehicle door.

Ring, Tobias P.

• Merkmalsselektion von psychoakustischen Größen bei der datenbasierten Modellierung der subjektiven Geräuschqualität
  L. Outzen, T.P. Ring, M. Scholz und S.C. Langer
[Abstract]

Bei der Geräuschwahrnehmung von Fahrzeugen spielt der empfundene akustische Komfort eine bedeutende Rolle. Da die subjektiven Geräuschbewertungen jedoch nicht direkt messbar sind, werden sie in der Praxis durch aufwendige Probandentests erhoben. Als Alternative dazu wird in dieser Arbeit eine Methode vorgestellt, mit der die subjektiven Probandenurteile durch ein neuronales Netz objektiviert werden. Als Modelleingangsgrößen stehen dem maschinellen Lernalgorithmus neben akustischen Größen wie dem Schalldruckpegel und dem Terzspektrum diverse psychoakustische Parameter zur Verfügung. Während des Modelltrainings wird der Zusammenhang dieser messbaren Größen mit den subjektiven Geräuschbewertungen der Probanden hergestellt. Das trainierte Modell ist schließlich in der Lage, für unbekannte Geräusche eine entsprechende quasi- subjektive Bewertung zu ermitteln. Der Fokus dieses Beitrags liegt auf dem Prozess der Merkmalsselektion. Diese dient dazu, eine Kombination von Eingangsgrößen für den maschinellen Lernalgorithmus zu finden, die zu einer möglichst hohen Vorhersagegenauigkeit führt. Je nach Geräuschcharakter tragen jedoch nur bestimmte Parameter zur subjektiven Empfindung der Geräuschqualität bei. Da irrelevante Eingangsparameter die Güte des Modells verschlechtern, ist eine geeignete Merkmalsselektion essenziell für eine gute Annäherung der empfundenen Geräuschqualität. Deshalb werden in diesem Beitrag verschiedene Merkmalsselektionsstrategien verglichen und ihre Effektivität auf Basis der resultierenden Merkmalskombinationen interpretiert.

• Design und Analyse generischer poröser Materialien mittels Machine-Learning Methoden
  T.P. Ring, S. Kuschmitz, T. Vietor und S.C. Langer
[Abstract]

Die numerische Berechnung komplexer akustischer Felder erreicht heute eine hohe Prognosequalität, selbst dann, wenn beispielsweise poröse Absorber das Feld beeinflussen. Die Berücksichtigung poröser Materialien, beispielsweise in einer FEM-Berechnung, erfordert ein detailliertes Materialmodell. Eine wesentliche Herausforderung liegt dabei in der Ermittlung der für die Materialmodelle erforderlichen Materialparameter. Während der Strömungswiderstand noch vergleichsweise einfach zu messen ist, sind beispielsweise für die Porosität oder die Tortuosität nur wenige und aufwände Messverfahren verfügbar. Überhaupt setzt die messtechnische Bestimmung von Materialparametern ganz allgemein eine vorhandene Materialprobe voraus.

Die additive Fertigung (auch: 3D-Druck) bietet die Möglichkeit, generische poröse Materialien direkt herzustellen. Anhand solcher Materialproben können dann wiederum Messungen durchgeführt werden. Die Fertigung von porösen Materialien erfordert eine geometrische Beschreibung derselben. Die Geometrie allerdings hängt mit den akustischen Materialparametern nicht direkt zusammen, eine Bestimmung der zu fertigenden Geometrie aus akustischen Materialparametern ist nur näherungsweise für Spezialfälle möglich. In diesem Beitrag werden daher mittels Machine-Learning Modelle erzeugt, die zwischen geometrischen und akustischen Parametern abbilden. So wird Materialdesign, also die Bestimmung der für ein gewünschtes akustisches Verhalten erforderlichen Geometrie ermöglicht, rückwärts kann aus einer bekannten Geometrie das akustische Verhalten prognostiziert werden. Weiterhin können die Modelle genutzt werden, um den Zusammenhang zwischen Geometrie und akustischem Verhalten genauer zu analysieren.

Ritterstaedt, Uwe

• Die Entwicklung des Schienenlärms in den letzten zehn Jahren
  U. Ritterstaedt
[Abstract]

Im Koalitionsvertrag der 18. Legislaturperiode von 2013 zum Deutschen Bundestag heißt es u.a.: Den Schienenlärm wollen wir bis 2020 deutschlandweit halbieren. Ab diesem Zeitpunkt sollen laute Güterwagen das deutsche Schienennetz nicht mehr befahren dürfen. Nach Aussage der DB soll diese Halbierung eine Pegelminderung von 10 dB bedeuten.

In einer im März 2016 erzielten Übereinkunft zwischen Bund, Bahnbranche und Bürgerinitiativen sagten erstmals wichtige Branchenvertreter die umfassende Sanierung ihrer Wagenflotten bis zum Fahrplanwechsel 2020 / 2021 zu, so dass sie danach keine Güterwagen mit GG-Sohlen mehr betreiben werden.

§ 3 (1) des Schienenlärmschutzgesetzes vom 20.07.2017: Mit Beginn des Netzfahrplans 2020/2021 am 13. Dezember 2020 ist das Fahren oder Fahrenlassen von Güterzügen, in die laute Güterwagen eingestellt sind, auf dem deutschen Schienennetz verboten. Als Bußgelder sind Beträge von bis zu 50.000,00 möglich.

Es existiert nur eine einzige Messstelle für den Schienenlärm, die ununterbrochen seit dem Jahre 2010 in Betrieb ist. Es werden die aggregierten Schallpegel dieser Messstelle auf Jahresbasis ausgewertet und die Änderungen des Schienenlärms über 10 Jahre an dieser Messstelle aufgezeigt: Wird eine Pegelminderung festgestellt und ggfs. wie hoch ist diese? Wie hoch ist der Einfluss eventueller Unterschiede in den Zugzahlen? Antworten erhalten Sie auf dem Vortrag.

Rivera Benois, Piero

• Bewertung der richtungsabhängigen Schalleintragskomponenten im individuellen Restgehörgang bei undichtem Sitz eines offenen Im- Ohr-Hörsystems hinsichtlich akustischer Transparenz
  R. Roden, V. Gräfen, P. Rivera Benois, S. Doclo und M. Blau
[Abstract]

Für Im-Ohr-Hörsysteme mit mehreren Mikrofonen und Lautsprechern wird oft akustische Transparenz angestrebt, d.h. der Schalldruck am Trommelfell beim Tragen des Hörsystems sollte dem im natürlichen, offenen Zustand gleichen. Häufig ist zudem eine einheitliche, nicht-individuelle Passform der Otoplastik wünschenswert, die allerdings Undichtigkeiten mit sich bringt. Die Integration individualisierter elektroakustischer Modelle des Schallfelds im Hörsystem und im Restgehörgang ermöglicht eine verbesserte Leistung der zu Grunde liegenden Signalverarbeitungsalgorithmen, setzt allerdings die genaue Kenntnis über das zu modellierende Schallfeld voraus. Bestenfalls breiten sich zwischen einem Mikrofon dicht am Restgehörgang (im Vent) des Hörsystems und dem Trommelfell ebene Wellen aus. Tatsächlich wird die Modellierung durch eine richtungsabhängige Einfügedämmung, sowie eine richtungsabhängige Übertragungsfunktion vom Vent-Mikrofon zum Trommelfell erschwert. In diesem Beitrag werden beide Größen für das gegebene Hörsystem-Design untersucht. Es wird gezeigt, dass individuelle Undichtigkeiten zwischen Gehörgangswand und Hörsystem zu einem interindividuell unterschiedlichen Muster des zusätzlichen Schalleintrags in den Restgehörgang in Abhängigkeit von der Richtung externer Schallquellen führen. Die Richtungsabhängigkeiten treten hauptsächlich im Frequenzbereich zwischen 2 und 7kHz auf. Beim betrachteten Prototyp stellt dies glücklicherweise kein Problem dar, da in diesem Frequenzbereich die passive Dämmwirkung des Hörsystems dazu führt, dass die Beiträge externer Schallquellen gegenüber dem Beitrag der internen Lautsprecher des Hörsystems vernachlässigt werden können.

Robotham, Thomas

• QoEvaVE - QoE Evaluation of Interactive Virtual Environments with Audiovisual Scenes
  A. Raake, O.S. Rummukainen, E.A.P. Habets, T. Robotham und A. Singla
[Abstract]

Interactive virtual environments (IVEs) aim to replace real-world sensory input with corresponding streams of artificial stimulation. If successful, the technology becomes transparent and allows the user to interact naturally in a virtual world. Hence, how close experiences in IVEs replicate that of real life represents a key criterion for IVE quality. IVEs bring new challenges to quality evaluation and render current evaluation approaches in the audio and video communities partially inapplicable. Traditionally, the quality judgment is a dedicated cognitive process, and the participant is constantly aware of the quality judgment task. In contrast, IVEs rely on presence through immersion. Introducing a quality judgment task may reduce immersion in the IVE experience, which in turn affects the quality. Further, IVEs are multimodal and allow 3- or 6-degrees-of-freedom movement in the virtual scene. The project builds upon the foundation of quality of experience (QoE) research and integrates indirect evaluation methodologies from the virtual reality community to develop the first QoE framework for audiovisual IVEs. This paper lays out the planned research and initial audiovisual scenario realization, to foster discussions with interested peers.

Rocha De Melo Filho, Noé

• Locally Resonant Vibro-Acoustic Metamaterials: Applications at KU Leuven
  E. Deckers, C. Claeys, S. Ahsani, F. Alves Pires, R. Boukadia, M. Clasing Villanueva, V. Cool, F. De Bie, F. Qu, N. Rocha De Melo Filho, L. Sangiuliano, K. Steijvers, L. Van Belle, Z. Zhang, B. Pluymers und W. Desmet
[Abstract]

Vibro-acoustic metamaterials have recently emerged as potential candidates to target low-frequency noise and vibration issues. These material structures are engineered to have properties that are not common in nature. By adding small resonant structures on a sub-wavelength scale with respect to the waves in the host structure that are targeted, so-called stopbands can be obtained. These are frequency zones in which free wave propagation is hampered. These material systems allow for the combination of excellent noise and vibration attenuation in a targeted low frequency band and being lightweight. While most research focuses on the validation and verification for academic concepts, it is clear that steps still need to be taken to bring this concept to industrial applications. Within this overview some successful industrial use cases from KU Leuven are shown and discussed: a metamaterial shock tower, a thermoformed metamaterial panel and the application of locally resonant metamaterials to a compressor unit.

Roden, Reinhild

• Bewertung der richtungsabhängigen Schalleintragskomponenten im individuellen Restgehörgang bei undichtem Sitz eines offenen Im- Ohr-Hörsystems hinsichtlich akustischer Transparenz
  R. Roden, V. Gräfen, P. Rivera Benois, S. Doclo und M. Blau
[Abstract]

Für Im-Ohr-Hörsysteme mit mehreren Mikrofonen und Lautsprechern wird oft akustische Transparenz angestrebt, d.h. der Schalldruck am Trommelfell beim Tragen des Hörsystems sollte dem im natürlichen, offenen Zustand gleichen. Häufig ist zudem eine einheitliche, nicht-individuelle Passform der Otoplastik wünschenswert, die allerdings Undichtigkeiten mit sich bringt. Die Integration individualisierter elektroakustischer Modelle des Schallfelds im Hörsystem und im Restgehörgang ermöglicht eine verbesserte Leistung der zu Grunde liegenden Signalverarbeitungsalgorithmen, setzt allerdings die genaue Kenntnis über das zu modellierende Schallfeld voraus. Bestenfalls breiten sich zwischen einem Mikrofon dicht am Restgehörgang (im Vent) des Hörsystems und dem Trommelfell ebene Wellen aus. Tatsächlich wird die Modellierung durch eine richtungsabhängige Einfügedämmung, sowie eine richtungsabhängige Übertragungsfunktion vom Vent-Mikrofon zum Trommelfell erschwert. In diesem Beitrag werden beide Größen für das gegebene Hörsystem-Design untersucht. Es wird gezeigt, dass individuelle Undichtigkeiten zwischen Gehörgangswand und Hörsystem zu einem interindividuell unterschiedlichen Muster des zusätzlichen Schalleintrags in den Restgehörgang in Abhängigkeit von der Richtung externer Schallquellen führen. Die Richtungsabhängigkeiten treten hauptsächlich im Frequenzbereich zwischen 2 und 7kHz auf. Beim betrachteten Prototyp stellt dies glücklicherweise kein Problem dar, da in diesem Frequenzbereich die passive Dämmwirkung des Hörsystems dazu führt, dass die Beiträge externer Schallquellen gegenüber dem Beitrag der internen Lautsprecher des Hörsystems vernachlässigt werden können.

Römer, Ulrich

• Ein adaptives hybrides Verfahren zur Modellordnungsreduktion von dynamischen Systemen im Frequenzbereich
  C. Blech, H.K. Sreekumar, U. Römer, M. Bollhöfer und S.C. Langer
[Abstract]

Mechanische Modelle von abgeschlossenen vibroakustischen Systemen werden häufig im Frequenzbereich formuliert und mit Hilfe der Finite Elemente Methode diskretisiert. Insbesondere für Parameterstudien im Rahmen von Unsicherheitsanalysen, Sensitivitätsstudien oder Optimierungen müssen mit steigender Frequenz große lineare Gleichungssysteme wiederholt gelöst werden. In diesem Beitrag wird ein hybrides Verfahren zur parametrischen Modellordnungsreduktion vorgestellt, welches eine rationale Arnoldi Methode im Frequenzbereich mit einer Polynominterpolation auf dünnbesetzten Gittern im Parameterraum verbindet. Adaptivität ist dabei sowohl im rationalen Krylov-Unterraum als auch im Parametergitter implementiert und wird durch duale Fehlerindikatoren gesteuert. Zur Steigerung der Effizienz werden die Fehler über den zufallsverteilten Parametern und den Frequenzschritten balanciert. Die Ordnung der gekoppelten Methoden wird dabei so lange erhöht, bis eine geforderte Genauigkeit in den statistischen Größen erreicht wird. Anhand eines numerischen vibroakustischen Demonstrators wird die Effizienz des hybriden Verfahrens gegenüber einer Monte Carlo Simulation gezeigt. Durch die integrierte Adaptivität, die eine Parameter-Anisotropie automatisch berücksichtigt, können relevante statistische Ergebnisse in einem Bruchteil der sonst üblichen Zeit erzeugt werden, was anhand einer gekoppelten Kavität-Plattenstruktur gezeigt wird. Die Effizienz des Verfahrens ergibt sich dabei aus einer gezielten Parametergewichtung innerhalb der Polynominterpolation und der Nutzung der rationalen Arnoldi Methode mit adaptiver Stützpunktwahl zur Modellreduktion im Frequenzbereich.

Röttges, Saskia

• Review of the Binaural Speech Intelligibility Model (BSIM)
  T. Brand, C. Hauth, S. Röttges und J. Rennies
[Abstract]

The Binaural Speech Intelligibility Model (BSIM) predicts speech intelligibility for spatially separated target speech and interferers. Several model extensions have been introduced adapting BSIM to different conditions: The first version of BSIM used a long-term analysis of target speech and interferers and was successfully evaluated using unmodulated noises in different room acoustics with listeners with normal and impaired hearing. Alternatively, BSIM can use short-term processing predicting masking release for modulated maskers. A further extension takes into account that human binaural processing follows changes of interaural differences in a sluggish manner. Furthermore model extensions distinguishing between useful and detrimental speech reflections adapted BSIM to far-field target speech. Recently a blind version of BSIMs binaural preprocessing was introduced, which requires only a mixture of target speech and interferers and does not require them as clean signals. This blind front-end can be combined with arbitrary back-ends predicting speech intelligibility including blind back-ends. However, so far BSIM only predicts energetic masking and is not able to predict (release from) informational masking in speech-in-speech conditions. This review demonstrates the advantages and disadvantages of the different BSIM settings in different evaluation studies and possible further developments.

Rohlfing, Jens

• Investigations on working principles and design methods for metamaterial silencers
  A. Troll, J. Rohlfing, J. Küller, G. Fischer, D. Beer und A. Lühring
[Abstract]

Acoustic metamaterials (AMM) are a promising approach for the development of innovative, compact, fiber-free silencers with customized acoustic properties. The integration of active transducer systems in AMM provides further potential for significantly increasing the acoustic efficiency. For the development of commercially viable AMM silencer systems, practical design methods and economic manufacturing processes are required, which are currently not available.

In the Fraunhofer research project MetaVib passive and active AMM silencer concepts for duct and splitter silencers are investigated. The AMM silencers are designed, prototypically manufactured and experimentally validated. Besides the acoustic efficiency, the design also considers the manufacturability on an industrial scale.

This conference paper discusses the working principle of Bragg reflections and the modelling of a periodic waveguide using the transfer matrix method in combination with the Bloch-wave theory and the FEM. The simulations and experimental results for an arrangement of simple λ/4-resonators are in good agreement.

In addition, the paper presents first compact resonator concepts. To date these concept resonators are manufactured using 3D printing. However, they are designed to be mass producible using standard injection moulding processes. Concepts for the integration of active components into the concept resonators are also presented and discussed.

• Vibroakustische und aeroakustische Untersuchungen an Wärmepumpen
  S. Wagner, J. Rohlfing, T. Gindre und T. Oltersdorf
[Abstract]

Moderne, elektrisch betriebene Wärmepumpen zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad aus und stellen eine attraktive Alternative zu herkömmlichen Heizungssystemen dar. Die Geräuschemissionen von Wärmepumpen können allerdings zu steigenden Lärmbelastungen führen, was eine Hürde für eine flächendeckende Nutzung von Wärmepumpen in dicht besiedelten urbanen Räumen darstellt. Im Projekt WAMS betrachten die Fraunhofer Institute ISE und IBP Messmethoden zur Charakterisierung der vibroakustischen und aeroakustischen Quellen von Luft/Wasser-Wärmepumpen. Ziel ist die Ableitung von Maßnahmen zur akustischen Optimierung von diesen Wärmepumpen in der frühen Entwicklungsphase. Die dominierenden akustischen Quellen von solchen Wärmepumpen sind der Verdichter und der Ventilator. Verdichter emittieren sowohl Schwingungen, die über den Rahmen und den Kühlkreislauf übertragen werden, als auch Direktschall. Beide werden dann von dem Gehäuse als Luftschall abgestrahlt. Zur akustischen Charakterisierung dieser Schallanteile wurde eine Messmethode entwickelt. Damit wurden strukturdynamische und akustische Messungen mit baulichen Veränderungen an vier unterschiedlichen Wärmepumpen durchgeführt. Untersuchungen zu den aeroakustischen Emissionen von Ventilatoren wurden an einem Wärmepumpen-Mockup durchgeführt. Insbesondere wurde dabei die Interaktion zwischen Ventilator und verschiedenen Wärmetauschern betrachtet. Ergänzend zu den experimentellen aeroakustischen Untersuchungen wurden CDF/CAA Simulationen durchgeführt. Dieser Beitrag fasst die im Projekt WAMS verwendeten strukturdynamischen und akustischen Messmethoden zusammen und präsentiert ausgewählte Ergebnisse aus den Messreihen und Simulationen.

Rohrer, Nils

• Overall End-to-End Conversational Quality Prediction
  F. Kettler, S. Bleiholder, S. Poschen und N. Rohrer
[Abstract]

At DAGA 2020 we presented the results of an auditory conversational test conducted with experts and naïve subjects using commercial wireless phones. These phones have been specifically manipulated to cover a wide range of possible impairments. Thus, the auditory results reflect overall end-to-end conversational quality for single disturbances on one side, on both sides, the combination of multiple disturbances and the mutual interaction between the terminals. Instrumental conversational speech quality tests were carried out on the same phones covering a wide range of test conditions to characterize the performance. These tests focused on perception-based parameters (instrumental MOS scores). The auditory results were then used to motivate an approach to predict end-to-end conversational quality from these instrumental results. The complexity of this task arises from the mutual influence of disturbances from the phones used on both ends and the perceptual weighting of disturbances by subjects in the conversational context. This motivates a two-stage approach for the prediction model. This idea is discussed in the contribution together with the correlation of auditory and predicted end-to-end conversational quality results.

Rokita, Dagmar

• Lehre in Corona-Zeiten
  D. Rokita, F. Ueberle und S. Mellert
[Abstract]

Die Lehrveranstaltung ”Lärmanalyse und Lärmbekämpfung”, Studiengang Umwelttechnik der HAW-Hamburg, ist im 2. Semester verankert. Wegen der Corona-Einschränkungen fand die Veranstaltung online in einem asynchronen Format statt. Zusätzlich zu Lernvideos von 10 bis 45 Minuten Dauer haben sich Lehrende und Studierende regelmäßig online im ”Lärm-Talk” getroffen und dort Fragen zum Stoff geklärt sowie aktuelle Akustik-Themen diskutiert. Prüfungsleistung ist die Erstellung eines Portfolios, bei dem zu eigenständiger Recherchearbeit und kreativen Experimenten angeregt werden soll. Hierzu gab es zu Beginn der Veranstaltung eine Einführung und über das Semester verteilt immer wieder Hinweise und Schreibimpulse.

Die größte Herausforderung war es den Studierenden kalibrierte Messgeräte zur Verfügung zu stellen. In der Vergangenheit wurden studentische Smartphones mit der App phyphox im Akustiklabor der HAW-Hamburg durch Vergleich mit einem Klasse-1-Messgerät kalibriert. Da dies ab März 2020 durch die Corona Einschränkungen nicht mehr möglich war, mussten Alternativen zur Kalibrierung der Smartphones gesucht werden.

Im Sommersemester 2020 wurde ein Kalibrierverfahren mit einem leeren Joghurtbecher und Reis erprobt. Studierenden konnten sich daher eigenständig mit dem Thema Kalibrierung auseinandersetzen und anschließend Schallpegelmessungen in ihrer Wohnumgebung durchführen. Die Resultate wurden in den Portfolios dokumentiert. Trotz aller Einschränkungen ist es gelungen den Studierenden Messmethoden und Kenngrößen der Akustik zu vermitteln.

• Charakterisierung von gemessenen Geräuschen einer Windenergieanlage für die Auralisation in einem virtuellen Windpark
  S. Mellert, I. Petersen, D. Rokita, F. Ueberle und B. Wendholt
[Abstract]

Im Rahmen des Digitalisierungsprojekts Open Citizens Soundwalk (OCSW) der HAW Hamburg entsteht ein freizugänglicher, virtueller Soundwalk durch einen Windpark. Für die realistische Einbettung der Geräusche von Windenergieanlagen in den virtuellen Raum werden Messungen aus einem realen Windpark analysiert und an Hand äußerer Randbedingungen gruppiert und parametrisiert. Die so gewonnenen abhängigen Geräusch-Modelle werden anschließend in die Simulationsumgebung übertragen und über die spektralen Eigenschaften validiert. In diesem Beitrag werden die Messdaten und die Ergebnisse der Auswertung vorgestellt. Die Messungen der im Windpark Curslack erhobenen Daten einer Nordex N117 Delta mit einer Nabenhöhe von 120 m wurden in Anlehnung an die DIN EN 61400-11 und mit einer akustischen Kamera durchgeführt. Als Bezugsgrößen für die Geräusch-Modelle wurde die Richtcharakteristik und Drehzahl ausgewählt, da intakte, moderne Windenergieanlagen (WEA) hauptsächlich aerodynamische Geräusche emittieren. Die wahrnehmbare Intensität dieser Geräusche ist nach aktuellem Stand der Forschung sowohl vom Standort eines Beobachters zur WEA als auch von der Drehzahl der Anlage abhängig. Andere Effekte wie Bodendämpfung oder Absorption auf dem Ausbreitungsweg sind für die Modellierung nicht bedeutsam, da diese in der Simulationsumgebung abgebildet werden. Das Ergebnis dieser Untersuchung bilden vier Drehzahl-Klassen, in denen die spektralen Eigenschaften der Hinterkanten- und Blattspitzen-Geräusche in Abhängigkeit der Beobachtungsposition zusammengefasst sind.

• Immersive, audio-visuelle VR Umgebungen zur Akzeptanzförderung von Wind-Energie-Anlagen
  I. Petersen, S. Mellert, B. Wendholt, D. Rokita und F. Ueberle
[Abstract]

Eine realistische Nachbildung der visuellen und akustischen Eigenschaften eines existierenden Windparks für eine frei begehbare, immersive Virtual Reality (VR) Anwendung könnte das Potential bieten, potenzielle Auswirkungen geplanter Windparks direkter zu kommunizieren als pure Zahlen oder Schallpegelkarten. Neuartige Audio-Engines erlauben die Modellierung von Schallquellen an ihrem Emissionsort und berechnen das Audiosignal an einer räumlichen Position in Echtzeit durch die Simulation wellenbasierter Schallausbreitung. Durch eine systematische Analyse werden in einem existierenden Windpark distinkte Schallemissionsquellen identifiziert und charakterisiert. Diese Erkenntnisse werden benutzt, um ein akustisches Modell für die Echtzeit-Synthese der Emissionen der virtuellen Windenergieanlagen (WEA) zu erstellen. WEA Modelle werden in mittels Geodaten rekonstruierter Umgebung von 2x2km platziert und sind so von beliebiger Position aus erlebbar. Mittels eines Interaktionskonzeptes können verschiedene Betriebsbedingungen herbeigeführt werden und so verschiedene Emissionsszenarien erfahren werden. In diesem Beitrag wird das akustische Modell sowie erste Synthese Ergebnisse vorgestellt. Die Analyse der Messergebnisse ergab zwei Hauptverursacher für aerodynamische Geräuschemissionen an den Blattspitzen sowie den Blatt-Hinterkanten der WEA-Flügel. Die Basis-Charakteristik dieser Schallquellen wurde als Rauschsynthesizer nachgebildet und über Parameter wie Windgeschwindigkeit und -Richtung sowie geometrische Bedingungen des WEA-Typs gesteuert. Mit diesem Modell wurden die Umgebungsbedingungen der Messungen nachgestellt, um synthetisierte Messungen für einen Vergleich mit den realen Messungen zu erhalten.

Rolfes, Raimund

• Automatisiertes Clustering der Schallemissionen von Windenergieanlagen
  S. Martens, L. Findeisen, T. Bohne und R. Rolfes
[Abstract]

Der abgestrahlte Schall von Windenergieanlagen (WEA) wird von den vorherrschenden atmosphärischen Bedingungen sowie den Betriebszuständen der Anlagen stark beeinflusst. Die drei Faktoren - Akustik, Atmosphäre, Windenergieanlage - stehen hierbei in Wechselwirkung zu einander. Die bisherigen Untersuchungen in Bezug auf diese Wechselwirkungen basieren auf einer manuellen Einordnung von Messdatensätzen, welche akustische, meteorologische und anlagenspezifische Größen enthalten. Mit diesem Ansatz können allgemeine Zusammenhänge in der WEA-Schallemission identifiziert werden. Für eine detaillierte Untersuchung sind jedoch automatisierte Methoden des Clusterings notwendig. Hierbei werden mittels eines passenden Clustering Algorithmus Datenpunkte mit ähnlichen Eigenschaften zusammengefasst und Ausreiser identifiziert. Im weiteren Schritt können auf Basis der einzelnen Gruppen detaillierte Analysen durchgeführt werden.

In diesem Beitrag wird eine Methode zum automatisierten Clustering von WEA-Schallemissionen vorgestellt und auf umfangreiche Datensätze angewandt. Anhand des k-Means Algorithmus werden akustische Daten in Abhängigkeit von Betriebsparametern in Gruppen eingeteilt. Im Anschluss werden die Zusammenhänge zwischen Betriebsparametern und gemessenen akustischen Größen analysiert. Hierbei werden Schmal- und Breitbandanalysen durchgeführt sowie Gesamtschalldruckpegel betrachtet.

Roll, Eckhard

• Forschung zu Schall- und Erschütterungsschutz am Deutschen Zentrum für Schienenverkehrsforschung
  E. Roll und J. Böhm
[Abstract]

In diesem Vortrag werden die Forschungsaktivitäten am Deutschen Zentrum für Schienenverkehrsforschung (DZSF) im Bereich Schall und Erschütterungen vorgestellt. Das DZSF ist eine unabhängige, wissenschaftliche Ressortforschungseinrichtung des Bundes. Sie wurde als eigenständiges Bundesinstitut beim Eisenbahn-Bundesamt angesiedelt und im Mai 2019 eröffnet. Das DZSF hat die Aufgabe, den Schienenverkehr in Deutschland durch anwendungs- und lösungsorientierte Forschung zu stärken. Das DZSF vergibt Forschungsprojekte im Rahmen der Auftragsforschung, ist Projektträger für Förderprogramme des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) und Teil des BMVI-Expertennetzwerks. Zudem ist das DZSF Kooperationspartner bei Antragsforschungsprojekten und führt Inhouse-Forschung mit eigenen Ressourcen durch. Aktuell laufende/ in der ersten Hälfte des Jahres 2021 abgeschlossene Auftragsforschungsprojekte befassen sich mit der akustischen Anerkennung neuer Bremssohlen, der Evaluierung der Lärmsanierung der Eisenbahnen des Bundes und transparenten Schallschutzwänden. Diese Projekte wurden durch das Eisenbahn-Bundesamt vergeben und im Jahr 2020 an das DZSF übergeben worden. Das Pilotprojekt LärmLab 21 soll durch Erprobung innovativer Verfahren für Schall- und Erschütterungsschutz im Schienenverkehr zur Förderung besserer Verfahren beitragen. Es umfasst die Weiterentwicklung der Initiative Lärmschutzerprobung neu und anwendungsorientiert (I-LENA). Der Entwicklungsstand des LärmLab 21 wird in diesem Vortrag vorgestellt.

Rollwage, Christian

• Improving face-to-face communication in loud environments by means of blind source separation
  M. Berdau, A. Volgenandt, R. Huber, C. Rollwage, J. Bitzer und J. Rennies
[Abstract]

In this study a Deep Neural Network-based blind source separation, which had previously been used successfully for enhancing speech in tv broadcasting, was used in a hearing protection device with the intention to improve speech intelligibility in noisy environments. The employed long short-term memory (LSTM) network predicts masks in the frequency domain for speech as well as background noise. In order to keep situational awareness, speech was not isolated completely, but rather mixed back with the separated noise at a better SNR. Offline evaluations with speech quality and listening effort measures using noises common to industrial work environments yielded promising results. The algorithm was then implemented in ”real-time” in an electronic earpiece functioning as a hearing protection device. Testing with speech in diffuse field noise using dummy head recordings were conducted to compare the device to other hearing protection devices. These evaluations also included a possible negative impact of state-of- the-art level-adaptive damping on binaural cues, which may potentially decrease localization abilities and orientation. Results indicate that, while the LSTM approach can potentially improve speech communication in noisy environment, care has to be taken regarding processing delay in relation to the direct sound in order to avoid disturbing echoes.

• Improvement of Broadcast Speech Intelligibility Based on Instantaneous Listening Effort Estimate
  R. Huber, H. Baumgartner, T. Bruns, C. Rollwage, R. Sinha und J. Rennies
[Abstract]

Depending on the hearing abilities, environment and/or age of the TV viewers, the speech intelligibility of dialogs in movies can differ markedly for individual recipients. A possibility to change the intelligibility at home on the TV set to an individual optimal level would be a desirable option for many recipients. An adaptive audio modification would be preferred because a static modification (e.g., a fixed SNR increase) may work in some scenes but be too little or too much improvement in other scenes. This contribution therefore presents a way to provide a second, automatically realized version of a speech/background mix for people with increased demands on intelligibility. The degree of intervention depends on the instantaneously estimated listening effort in relation to the target or individually desired listening effort. To this end, a single-ended (i.e. reference-free) method is used to evaluate the instantaneous listening effort and to inform a subsequent stage of blind source separation and dialog enhancement. The latter can be configured to a target listening effort, which is not to be exceeded, and can hence be adjusted to improve the speech intelligibility of broadcast audio for individual needs or different target groups.

Ronneberger, Dirk

• Einfluss des Impulstransfers auf die akustische Randbedingung überströmter Absorberwände
  A. Schulz und D. Ronneberger
[Abstract]

Bei einer Vielzahl technischer Anwendungen von durchströmten Kanälen, wie z.B. Flugzeugtriebwerken, Lüftungsanlagen oder Abgasleitungen, werden akustische Wandauskleidungen als wirkungsvolles Mittel zur Lärmbekämpfung eingesetzt. Diese bestehen meist aus einer durch viele kleine Öffnungen akustisch durchlässig gemachten Wand, die im Zusammenspiel mit dem Wandinneren z.B. nach dem Helmholtz-Resonanzprinzip für die gewünschte Schalldämpfung sorgt. Bei der Entwicklung solcher Schallabsorber ist es üblich, von den einzelnen akustischen Wirkmechanismen der Wand zu abstrahieren und diese als ganze durch eine akustische Randbedingung zu beschreiben. Die Schallabsorption einer beliebigen Wandauskleidung kann dann leicht durch die reibungsfreien Schallfeldgleichungen samt Wandimpedanz als Randbedingung vorhergesagt werden. Dieser Zusammenhang verkompliziert sich allerdings erheblich, wenn die Wand wie in den o.g. technischen Anwendungen zusätzlich überströmt wird. Nicht nur, dass die Konvektion den virtuellen Blick aus dem Kanalinneren auf die Wand (Doppler-)verschiebt. Die im ruhenden Medium sehr kleinen Reibungseffekte, die sich in einer dünnen Wandgrenzschicht abspielen und von L. Cremer erstmals als Zusatz zur akustischen Randbedingung beschrieben worden sind, können drastisch anwachsen, da nun Zähigkeitskräfte entstehen, die das strömungsbedingt in die Wandöffnungen eindringende Medium abbremsen. Dieser Effekt wurde in den bisherigen Arbeiten zum großen Teil völlig vernachlässigt. Der Vortrag gibt einen Überblick über die Etappen, Fortschritte und Schwierigkeiten bei der Modellierung dieses Problems.

Roos, Marik

• How Anatomy Influences the Sound of a Voice
  M. Roos, V. Weber und C. Reuter
[Abstract]

Each vocal tract is unique and so is the sound of a voice. The perception not only of personality traits and emotional states in speech, but also of the speakerës gender can be predicted more accurately by timbre rather than fundamental frequency. Also, voices that are either perceived as male or female show significant differences in timbre features such as formant structures and Mel Frequency Cepstral Coefficients. The aim of this study is to gain a better understanding of the underlying connections between the vocal anatomy and the sound it produces. N=40 (and counting) recordings of patients who underwent so called ”Voice Feminization Surgery” (vocal fold webbing, cricothyroidale approximation, and/or laryngoplasty) are being analyzed using music information retrieval software. The data show significant differences not only for the fundamental frequencies, but more importantly between the timbre features before and after surgery. To reliably state which changes in timbre can be predicted by which type of anatomic alteration, more data are currently being collected. For example, it will be analyzed whether the shortening of the vocal tract will have a greater influence on shifting formants and other timbre features rather than the shortening of the vocal folds, which mainly influences frequency.

• Charts pro toto - Analyse von prototypischen Sounds in Hits der letzten 10 Jahre
  V. Weber und M. Roos
[Abstract]

Das Geheimnis des Erfolgs von Popsongs zu ergründen fasziniert Musikwissenschaftler*innen seit der Aufzeichnung der Charts. Prototypikalität von Popsongs auf formaler und harmonischer Ebene erwies sich bereits als zuverlässiger Prädiktor für deren Gefallen, jedoch ist die Varianzaufklärung allein durch diese beiden Parameter nicht zufriedenstellend. Darum soll in dieser Studie das Sounddesign, expliziter also die Klangfarbe analysiert werden, um zunächst Gemeinsamkeiten in der Entwicklung von Charterfolgen über die letzten 10 Jahre zu finden. In einer Folgestudie sollen dann Bewertungen über die prototypischsten Elemente vorgenommen werden. Aus den Top20 der Jahresendcharts von 2011 bis 2020 in Deutschland und den USA wurden mittels MIRToolbox jeweils klangfarbliche Parameter extrahiert, unter anderem Brightness, Tempo, Rauhigkeit und verschiedene spektrale Parameter. Diese wurden mittels Cluster- und Regressionsanalysen auf Gemeinsamkeiten geprüft, um die prototypischsten Klangeigenschaften der erfolgreichsten Hits zu extrahieren sowie bezüglich ihrer Eignung als Prädiktoren für Jahr, Genre und kommerziellen Erfolg zu prüfen. Die so errechneten prototypischen Eigenschaften sollen in der Folgestudie als Ausgangspunkt zur Erhebung klingender Präferenzen dienen, unter anderem auch mit anhand der extrahierten Parameter als prototypisch für einen kürzlichen Charterfolg determinierten Klangfarbenparametern als Kompositionsgrundlage für unbekannte Stimuli.

Rosenkranz, Robert

• Quantifizierung erwarteter taktiler Eigenschaften ohne Vibrationsdarbietung für taktiles Design
  R. Rosenkranz und M.E. Altinsoy
[Abstract]

Beim taktilen Design von Produkten oder Inhalten für virtuelle Umgebungen wäre es wünschenswert, die erwarteten sensorisch-taktilen Soll-Schwingungseigenschaften zu quantifizieren, um sie in spektrale und temporale Schwingungsparameter zu übersetzen. Dies würde die Abhängigkeit von Prototypen des zukünftigen Produktes reduzieren und somit einen zeit- und kosteneffizienteren Entwicklungsprozess ermöglichen. Hierfür gibt es jedoch drei Voraussetzungen. Erstens benötigt der Designer eine taktile Sprache, um mit den potenziellen zukünftigen Nutzern über alle relevanten sensorischen Wahrnehmungseigenschaften einer dargebotenen Schwingung zu kommunizieren. Zweitens sollte ein Modell diese Wahrnehmungseigenschaften in physikalische Vibrationsparameter übersetzen. Drittens ist es erforderlich, über die erwarteten Wahrnehmungseigenschaften in Abwesenheit einer dargebotenen Vibration zu kommunizieren. Um die letzte Anforderung zu untersuchen, wurde eine Studie durchgeführt. Sechs sensorisch-taktile Wahrnehmungsmerkmale, die den Wahrnehmungsraum von Vibrationen hinreichend repräsentieren, wurden für eine Menge von auditiv-visuell-taktilen Szenarien mit Ganzkörperschwingungen bewertet. Von jedem Szenario wurden zwei Varianten präsentiert, die sich in den dargebotenen Modalitäten unterschieden: auditiv-visuell-taktile Präsentation und verbale Beschreibung ohne Darbietung von Vibrationen. Die Ergebnisse zeigen, dass die erwarteten und hervorgerufenen Wahrnehmungsmerkmalsbewertungen der beiden Präsentationsmodi nur sehr geringe Unterschiede aufweisen. Dies deutet darauf hin, dass es tatsächlich möglich ist, Wahrnehmungsmerkmale in Abwesenheit von Vibration sinnvoll zu bewerten und damit Nutzererwartungen an Vibrationen zu quantifizieren.

Rothkamm, Oliver

• Schalldruckmessungen mittels tomografischer laser-interferometrischer Vibrometrie
  L. Grizewski, O. Rothkamm, J. Gürtler, F. Bake, J. Czarske und L. Enghardt
[Abstract]

Liner als passive Schallabsorber sind ein wichtiges Element zur Reduktion der Lärmemissionen von Flugzeugtriebwerken. Die Entwicklung und Optimierung der Liner basiert jedoch nach wie vor auf heuristischen Methoden und ist daher Gegenstand intensiver Forschung. Die Charakterisierung von Linern und damit die Beschreibung des akustischen Verhaltens an den perforierten Oberflächen erfolgt durch die komplexe Schallimpedanz. Diese ergibt sich aus dem Schalldruck und der wandnormalen Komponente der Schallschnelle. Die Bestimmung der Impedanz erfolgt meist indirekt durch die Schalldruckmessungen an schallharten Wänden des Strömungskanals. Damit wird eine globale Impedanz der gesamten Lineroberfläche eduziert. Die lokalen physikalischen Phänomene an den Perforationen konnten bisher nur unzureichend messtechnisch erfasst werden. Doch für die weiterführende Analyse der Effizienz eines Liners ist die lokale Messung des Schalldrucks und der Schallschnelle an der perforierten Wand mit hoher Ortsauflösung notwendig. Dafür eignen sich insbesondere die nichtinvasiven optischen Verfahren, wie das von der Technischen Universität Dresden entwickelte tomographische kamerabasierte laser-interferometrische Vibrometrie. Im Rahmen eines gemeinsamen Projektes mit der Technischen Universität Berlin soll die experimentelle Bestimmung der lokalen Druck- und Schnelleverteilung und damit der lokalen Impedanz über der Lineroberfläche erfolgen. Im ersten Schritt werden nun hier die Ergebnisse der gemessenen Druckverteilung über der Lineroberfläche mit der örtlichen Auflösung im Mikrometer-Bereich vorgestellt.

Roverud, Elin

• Release from energetic and informational masking as revealed by listening effort and speech intelligibility
  J. Rennies, M. Krueger, V. Best, E. Roverud und G. Kidd Jr.
[Abstract]

Normal-hearing listeners can exploit different unmasking cues to recognize target speech in complex speech-on-speech masking conditions. While this capability is typically measured as improvement in speech intelligibility, this study additionally investigated the release from perceived listening effort that could be achieved by three unmasking cues (spatial separation, gender differences, and masker time reversal). Speech intelligibility and categorically scaled listening effort were measured for a fixed target talker masked by two competing talkers with no unmasking cues or one to three unmasking cues. In addition to natural stimuli, measurements were also conducted with so-called ëglimpsed speech’ to estimate the relative amounts of informational and energetic masking as well as the effort associated with source segregation. For normal-hearing listeners, all unmasking cues as well as glimpsing improved intelligibility and reduced listening effort. Providing more than one cue was beneficial in overcoming informational masking. The reduction in listening effort due to glimpsing corresponded to increases in signal-to-noise ratio of more than 15 dB, indicating that a significant amount of listening effort was devoted to segregating the target from the maskers. For hearing-impaired listeners, the benefit was reduced and varied considerably across subjects.

Rubene, Sanita

• Multifunctional acoustic unit and its acoustic potentials dependence on material structure
  A. Veinbergs, M. Vilnitis und S. Rubene
[Abstract]

The following research relates to an acoustic unit used to construct acoustic building walls for improving the acoustic environment in music schools, concert halls, home cinemas, recording studios, offices, restaurants and alike. In order to have an optimal acoustical environment it is necessary to have two acoustical elements namely: the sound diffusion property and sound absorption property, particularly in a balanced manner. Therefore, it is an object of the research to suggest an acoustic unit which overcomes or at least greatly reduces the disadvantages known from the mentioned type that is to say an inexpensive acoustic unit which exhibits both: sound diffusion, sound insulation and absorption properties and furthermore has excellent fire resistance performance. A further object is to provide an acoustic unit particularly capable of adjusting the sound absorption property after the installation.

Ruck, Richard

• Direkte Schallquellenlokalisation aus numerischen Oberflächendaten
  R. Ruck, P. Dietrich, M. Schneider und J.W. Delfs
[Abstract]

Bei der Entwicklung von Ventilatoren nehmen neben aerodynamischen auch akustische Eigenschaften einen immer wichtigeren Stellenwert ein. Zur Optimierung des emittierten Geräusches werden verstärkt numerische Berechnungsverfahren (CAA) eingesetzt, die sich meist auf spektrale Analysen der Fernfeldakustik beschränken. Für ein tiefergehendes Verständnis der Schallentstehung kann allerdings eine räumliche Lokalisation der dominanten Schallquellen von entscheidender Bedeutung sein. Zu diesem Zweck werden unter anderem Beamforming-Algorithmen eingesetzt, bei denen anhand von Mikrofonarrays und unter Annahme einer bekannten Schallausbreitung aus gemessenen oder numerisch berechneten Fernfeld-Druckfluktuationen eine Rekonstruktion der akustischen Oberflächenquellen erfolgt.

Im Vergleich zu experimentellen Untersuchungen stehen im Zuge numerischer Berechnungen allerdings auch räumlich hochaufgelöste Druckfluktuationen auf den Oberflächen der Ventilatorschaufeln zur Verfügung. Da diese Informationen die Physik der Quellmechanismen am Ort der Schallentstehung beinhalten, scheint ein Verfahren zur direkten Quelllokalisation auf Basis dieser Daten naheliegend. Auf Grundlage des Kirchhoff-Helmholtz-Integrals wird ein Ansatz vorgestellt, mit dem die abstrahlungsfähigen aeroakustischen Fluktuationen von den nicht-abstrahlungsfähigen aber dominanten hydrodynamischen Oberflächendaten getrennt und somit als akustische Quellkarte genutzt werden können.

Rucz, Péter

• Localization of Unmanned Aerial Vehicles With Microphone Arrays
  B. Csóka, P. Fiala und P. Rucz
[Abstract]

The topic of this presentation is the automatized determination of the location and trajectory of sound sources by acoustic measurements with microphone arrays. It is possible to focus in a specific direction with the microphone array by amplifying and delaying the received signals in a suitable manner, with the help of beamforming algorithms. MUSIC (Multiple Signal Classification) is a relatively simple and fast beamforming algorithm that can be used to locate incoherent sound sources. This method is based on the separation of the received signal’s cross-spectral matrix to signal and noise subspaces. In addition to determining the direction of arrival of the sound waves, we also estimated the exact position of the sound sources by having focal points at various distances from the microphone array, which is a novelty in the field of acoustics. We evaluated the performance of the MUSIC algorithm through simulations in the MATLAB environment. The method is suitable for the estimation of the direction of arrival of simulated sound waves, so its extension to track the position of the sources can be tested. Moreover, we used MUSIC for real measurements, where unmanned aerial vehicles act as sound sources.

Rummukainen, Olli S.

• QoEvaVE - QoE Evaluation of Interactive Virtual Environments with Audiovisual Scenes
  A. Raake, O.S. Rummukainen, E.A.P. Habets, T. Robotham und A. Singla
[Abstract]

Interactive virtual environments (IVEs) aim to replace real-world sensory input with corresponding streams of artificial stimulation. If successful, the technology becomes transparent and allows the user to interact naturally in a virtual world. Hence, how close experiences in IVEs replicate that of real life represents a key criterion for IVE quality. IVEs bring new challenges to quality evaluation and render current evaluation approaches in the audio and video communities partially inapplicable. Traditionally, the quality judgment is a dedicated cognitive process, and the participant is constantly aware of the quality judgment task. In contrast, IVEs rely on presence through immersion. Introducing a quality judgment task may reduce immersion in the IVE experience, which in turn affects the quality. Further, IVEs are multimodal and allow 3- or 6-degrees-of-freedom movement in the virtual scene. The project builds upon the foundation of quality of experience (QoE) research and integrates indirect evaluation methodologies from the virtual reality community to develop the first QoE framework for audiovisual IVEs. This paper lays out the planned research and initial audiovisual scenario realization, to foster discussions with interested peers.

Rumpler, Romain

• A numerical study of 3D Kelvin cell arrangements as a basis for locally resonant acoustic metamaterials
  L. Kleine-Wächter, H. Mao, R. Rumpler, M. Miksch, Q. Aumann und G. Müller
[Abstract]

Locally resonant acoustic metamaterials (LRM) are designed to inhibit wave propagation in targeted frequency bands, evoked by the resonant behavior of sub-structural elements attached to a host structure. Typically, the resonant attachments are periodically clustered on the host structure and scaled smaller than the wavelength of interest. A novel approach in designing LRM comprises 3D cellular structures. Such architectures exhibit diverse resonances that are tunable by modifying the geometry and could thus provide structurally inherent multi-resonators without requiring embedded resonant units. This contribution investigates these prospects of 3D cellular architectures in a parametric study using the finite element method. An isometric Kelvin cell (KC) is employed as a reference design strategy. The reference’s material properties and geometry are altered and the structural dynamic behaviors of the respective designs are examined. It is demonstrated that rigid body rotations of the cell’s square faces modify the coupling between longitudinal and transverse displacement directions and induce various mode shapes that are potentially exploitable to attain efficient low-frequent vibration attenuation. It is discussed whether the KC-resonator strategy provides an opportunity for achieving LRM with tunable broadband features, followed by an outline of future research steps employing this concept.

Rupp, André

• Neuromagnetische Repräsentation von Timbre im auditorischen Cortex
  M. Günther, M. Andermann, C. Reuter und A. Rupp
[Abstract]

Timbre ist ein mehrdimensionales Attribut zur Beschreibung komplexer Schallreize wie z.B. Musikinstrumenten oder Sprachlauten. Psychoakustische und modellbasierte Vorarbeiten zeigen, dass die prominentesten Timbre-Dimensionen mit der Periodizität und dem spektralen Schwerpunkt eines Klangs korrelieren. Die spektrale Einhüllende des Klangs kann mithilfe eines geeigneten Vocoders (STRAIGHT) unabhängig von seiner Periodizität variiert werden. In unserer Studie nutzen wir die Magnetenzephalographie (MEG), um mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung zu untersuchen, wie verschiedene Timbre-Dimensionen in der frühen neuronalen Aktivität auf Ebene des auditorischen Cortex repräsentiert werden. Während der MEG-Messung werden den normalhörenden erwachsenen Versuchspersonen kurze Melodien von verschiedenen Holz- und Blechblasinstrumenten präsentiert und die dadurch spezifisch evozierten auditorischen Felder aufgezeichnet. Mithilfe von STRAIGHT wird die spektrale Einhüllende der einzelnen Klänge als Einheit entlang der Frequenzachse verschoben, ohne dass dabei die Form der Einhüllenden verändert wird. Wir untersuchen, wie sich die verschiedenen Timbre-Dimensionen der räumlich-zeitlichen Organisation von frühen physiologischen Prozessen zuordnen lassen. Ziel ist es, der (psycho-)akustischen Dimensionalität von Timbre eine neuronale Verarbeitungsstruktur im auditorischen Cortex gegenüberzustellen.

Rupp, Andreas

• Schallpegelmessungen mit Drohnen – Ein Widerspruch?
  F. Wachter, A. Rupp und M. Plitzner
[Abstract]

Im Europäischen Kompetenzzentrum für Glocken werden immer wieder Fragestellungen zu Geräuschemission aus Kirchtürmen behandelt. Als Basis für eine zuverlässige Bewertung möglicher Maßnahmen können Lärmpegelmessungen im direkten Außenbereich von Kirchtürmen dienen. Im vorliegenden Beitrag wird eine Studie zu Potenzialen und Schwierigkeiten vorgestellt, bei der mit einer Drohne fliegende Schallpegelmessungen um den Kirchturm vorgenommen wurden. Zunächst wurde ein geeignetes Messsystem konzipiert, dass Tonaufnahmen auf der Drohne erlaubt. Um die Störung der Klangaufnahmen durch die Drohnengeräusche zu mindern, fand ein Mikrofon mit vorgeschaltetem Interferenzrohr und einer starken Richtwirkung Verwendung. Ein geeignetes Messprogramm wurde entwickelt das eine zuverlässige Geräuschpegelmessung unter den besonderen Bedingungen des Glockenläutens erlaubt. Störgeräusche der Drohne weisen eine Breitband-Rauschcharakteristik sowie Tonhaltigkeit auf. Anteile mit Klangcharakteristik können mit den Rotor-Drehzahlen in Verbindung gebracht werden. Um die Grundfrequenz der Rotor-Drehzahlen bilden sich weitere Harmonische aus. Ein Verfahren zur Korrektur des Geräuschpegels von den Drohnengeräuschen wurde erarbeitet und mit Messungen im Labor verifiziert. Messungen um Kirchtürme wurden mit diesem Verfahren analysiert und die Vorgehensweise bewertet. Dabei zeigte sich, dass Schallpegel externer Quellen ab etwa 80dB an der Drohne zuverlässig bewertet werden können. Im Beitrag wird die Vorgehensweise, die Messtechnik und Korrekturverfahren beschrieben. Einflussgrößen werden behandelt, um Randbedingungen für derartige Messungen zu definieren.

• Simulation des Klöppelanschlags – Einfluss der Klöppelgestaltung auf die Beanspruchung und den Klang der Glocke
  A. Rupp, D. Spiess und M. Plitzner
[Abstract]

Für einen als angenehm und lebendig empfundenen Klang einer Glocke ist eine ausgewogene Anregung der verschiedenen Teiltöne erforderlich, was durch eine ausgeprägte Anregung der niederfrequenten Teiltöne und eine in Maßen abgeschwächte Anregung der höheren Töne erreicht wird. Hierfür ist unter anderem die Dauer des Klöppelanschlags entscheidend. In diesem Beitrag wird über die Untersuchungen zu den Einflussgrößen auf den Glockenklang berichtet. Neben der Einstufung von Untersuchungsergebnissen an läutenden Glocken mit je zwei verschiedenen Klöppeln wurde eine systematische Untersuchung der Einflussparameter anhand von Finite Element-Modellen mit dem Programm LS-Dyna vorgenommen. Ein Gesamtmodell von Klöppel und Glocke, wurde anhand von Messergebnissen örtlicher Verformungen verifiziert. Das Belastungs- und Verformungsgeschehen sowie der Frequenzgehalt von bis zu 100msec inklusive Anschlag wurden simuliert und im Hinblick auf Kontaktdauer, Anschlagintensität sowie der Teiltonzusammensetzung ausgewertet. Die wesentlichen Parameter wurden realitätsnah variiert, um deren Einfluss geeignet zu bewerten. Auf Basis dieser Analysen wurden die Klöppelparameter identifiziert, die den Klöppelanschlag verlängern und verkürzen. Der Zusammenhang zwischen Anschlagdauer und Teiltonanregung konnte nachgewiesen werden. Da der Glockenklang ein zutiefst subjektives Klangempfinden auslöst, wurde das Potenzial von Psychoakustischen Kennwerte zur Beschreibung der wesentlichen Zusammenhänge betrachtet. Insbesondere konnten die in der Praxis beobachtete vorteilhafte Klanggestaltung durch einen Klöppel mit gedrungenen Vorschwung bestätigt werden.

• Akustische Qualitätssicherung bei Reparaturen von Glocken
  M. Plitzner und A. Rupp
[Abstract]

Aufgrund der hohen Beanspruchungen, denen Kirchenglocken beim Läuten ausgesetzt sind, entstehen nicht selten Ermüdungsrisse im Klangkörper von Glocken, die durch Schweißen repariert werden müssen. Das Schweißen von Glocken ist jedoch mit zahlreichen Unsicherheiten behaftet, so dass sich bereits nach wenigen Jahren erneut Risse ausbilden können. Die bisher eingesetzten Methoden zur Qualitätssicherung reparierter Glocken beschränken sich im Wesentlichen auf eine Sichtprüfung bezüglich der Oberfläche und einer Klangprüfung mit besonderem Fokus auf das Abklingverhalten. Eine deutlich weitreichendere Analyse bietet die akustische Bewertung des Schwingverhaltens von Glocken mit der Methode des musikalischen Fingerabdrucks. Diese nutzt die Zwillingstonbildung rotationssymmetrischer Körper aus, um Fehlstellen im Klangkörper von Glocken anhand von Klangaufnahmen zu ermitteln. Abhängig von der Lage, Ausprägung und Art vorhandener Fehlstellen können so charakteristische Abweichungen vom typischen Schwingverhalten von Glocken festgestellt werden, die eine Identifikation der verursachenden Fehlstelle ermöglicht. Auf diese Weise können die für Schweißreparaturen üblichen Klangveränderungen aufgrund abweichender Materialeigenschaften oder fehlerhafter Materialbindungen an Modellen simuliert und mit dem Schwingverhalten reparierter Glocken verglichen werden. Die für die Bewertung erforderlichen Klangaufnahmen können mit geringem Aufwand erfasst werden, so dass dies Verfahren ein kostengünstiges Monitoring von Glocken ermöglicht. Nach Reparaturen kann so zumindest für die Zeitdauer der Gewährleistung der Zustand der Glocken zuverlässig überwacht werden.

Ruppert-Pils, Eva

• ÖAL-Richtlinie 42 Lärmreduktion in elementaren Bildungseinrichtungen – Planung und Gestaltung
  S. Brachtl, S. Fuhs, A. Gaafar, F. Heigl, B. Laback, K. Musialek, A. Niemczanowski und E. Ruppert-Pils
[Abstract]

Diese Richtlinie stellt einen Leitfaden für die Planung und Umsetzung von Maßnahmen zur Lärmprävention in Kindergärten dar, welcher von ExpertInnen aus unterschiedlichen Fachdisziplinen erarbeitet wurde. Die Empfehlungen umfassen raumakustische Maßnahmen sowie Überlegungen zur Planung und Gestaltung der Räume. Ausgangspunkt der Richtlinie waren wissenschaftliche Untersuchungen zur Thematik Lärmbelastung in Kindergärten. Aus diesen geht hervor, dass der Lärm vor allem das Wohlbefinden und die Konzentration sowohl der Pädagoginnen als auch der Kinder sowie die Sprachverständlichkeit nachteilig beeinflussen kann. Da Kinder in diesem Alter noch in der Phase des Spracherwerbs sind, leiden sie besonders unter schlechter Raumakustik. Dies betrifft besonders Kinder mit einer von der Landessprache abweichenden Erstsprache. Da für eine vorteilhafte Raumakustik in Kindergärten die Gewährleistung einer möglichst geringen Nachhallzeit maßgeblich ist, werden Maßnahmen zur Anhebung der Schallabsorption vorgestellt. Diese sollten bereits bei Planungsbeginn gesetzt werden und neben den Aufenthaltsräumen auch Gänge und Garderoben umfassen. Empfohlen wird, die Decke und zwei nicht parallele Wände akustisch schallabsorbierend zu gestalten. Bei der Planung und Gestaltung sollte, ausgehend vom pädagogischen Konzept, die Funktion der einzelnen Räume und die damit verbundene Lärmemission ermittelt werden. Durch sorgfältige Planung kann vermieden werden, dass Tätigkeiten, die eine ruhige Umgebung erfordern, durch den Lärm anderer Tätigkeiten gestört werden.

Rust, Marvin

• Sekundärkalibrierung von Messmikrofonen und Schallpegelmessern im Infraschall-Frequenzbereich
  M. Rust und C. Kling
[Abstract]

Pegelmessungen von Infraschall gewinnen im praktischen Einsatz immer mehr an Bedeutung, zum Beispiel bei der Überwachung von starken Erschütterungen, wie sie von Vulkanausbrüchen ausgelöst werden, oder bei der Messung von tieffrequenten Umgebungsgeräuschen. Dabei wird der Frequenzbereich unter 10 Hz von den vorhandenen Messverfahren und den anzuwendenden Normen bisher nur unzureichend abgebildet. Gleichzeitig existiert keinerlei Rückführung auf nationale Normale. Aus diesem Grund widmet sich das Projekt InfraAUV ”Metrology for low-frequency sound and vibration” des European Metrology Program for Innovation and Research (EMPIR) der Entwicklung der gesamten Rückführungskette vom Primärstandard bis hin zum Schallpegelmesser für die Anwendung im Feld. In dieser Arbeit wird speziell die Weitergabe der Einheit Pascal im Frequenzbereich unter 10 Hz von einem Primärstandard auf Schallpegelmesser und Gebrauchsmikrofone behandelt. Dafür wird ein Komparationsverfahren in einem geschlossenen Luftvolumen vorgestellt und erörtert. Es erlaubt die Sekundärkalibrierung von Mikrofonen und Schallpegelmessern im Frequenzbereich zwischen 0,5 Hz und 50 Hz mit einer Wiederholbarkeit von weniger als 2/100 dB. Es werden Beispiele vorgestellt, die deutlich machen, dass so eine präzise Weitergabe der Einheit Pascal im Infraschallbereich für Messungen insbesondere im gesetzlich geregelten und geschäftlichen Bereich möglich ist.

Ruthofer, Rudolf

• PanDeNoise: Traffic Noise During the First Lock-Down
  H. Waubke, C.H. Kasess und R. Ruthofer
[Abstract]

The aim of the PanDeNoise project is to quantify effects of the COVID-19 shutdown on the noise level. Unfortunately, there were hardly any noise measurements during the lockdown, so the analysis is based on permanent measuring points to record the noise or traffic data. The the measuring points at Vienna Airport and Innsbruck Airport are evaluated. Additionally, traffic counts at five measuring points in Graz are investigated. The road noise is reduced during the first shutdown by about 3-4 dB that traffic is reduced by more than 50%. At the airports the reduction is much higher but the results depend strongly on the measurement point.

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

 

Sachau, Delf

• Einfluss einer Gegenschallquelle in einem Spalt auf die transmittierte Schallleistung
  M. Sandner und D. Sachau
[Abstract]

Durch Urbanisierung wird Lärm zu einem immer größer werdenden Problem. Besonders die Schallübertragung durch (teil-)geöffnete Fenster wird dabei zunehmend zu einer großen Herausforderung. Einerseits stellt ein (teil-)geöffnetes Fenster eine ausreichende Belüftung sicher, andererseits überträgt sich dadurch auch mehr Schall. Passive Schallschutzmaßnahmen sind dabei nur wenig sinnvoll einsetzbar. Eine mögliche Lösung des Problems stellt dabei der Einsatz aktiver Gegenschallmaßnahmen, sogenannter Active-Noise-Control (ANC)-Systeme, dar. Zur Entwicklung, Auslegung und Nutzung eines solchen Systems ist es notwendig, den Einfluss der Ansteuerung einer Gegenschallquelle zu untersuchen. Im Rahmen dieser Studie wird mit Hilfe einer zweidimensionalen, numerischen Simulation der Einfluss der Ansteuerung einer Gegenschallquelle in einem Spalt auf die transmittierte Schallleistung untersucht. Dazu wird die Geometrie eines teilgeöffneten Fensters stark vereinfacht zu einem Spalt. Sowohl vor als auch hinter dem Spalt befindet sich ein Freifeld. In der Mitte des Spalts befindet sich eine Punktquelle als Gegenschallquelle. Es werden die Amplitude sowie die Phase der Ansteuerung der Sekundärquelle variiert und im Anschluss sowohl die transmittierte Schallleistung sowie die abgestrahlte Leistung der Gegenschallquelle ausgewertet. Die Abhängigkeit der transmittierten Schallleistung und der abgestrahlten Wirkleistung von der Ansteuerung der Gegenschallquelle wird gezeigt und diskutiert.

• Headset mit aktiver Schallreduktion für Hubschrauberpiloten
  F. Ernst, S. Boehme und D. Sachau
[Abstract]

Hubschrauberpiloten sind im Cockpit einer hohen Lärmbelastung ausgesetzt, die sich aus quasistationären tonalen Anteilen indiziert durch Triebwerk und Rotor sowie breitbandigen Anteilen anderer Systeme zusammensetzt. In der Regel werden die Grenzwerte des Arbeitsschutzes dabei deutlich überschritten. Um die Lärmbelastung zu reduzieren, wird im Flugbetrieb passiver Lärmschutz in Form von Headsets oder Helmen mit Sprechgarnitur eingesetzt. Oft wird sogar ein zusätzlicher Gehörschutz im Gehörgang getragen. Aufgrund der lärmbelasteten Umgebung werden andere akustische Signale von Funk und Intercom stark verstärkt, um die Sprachverständlichkeit zu erhöhen.

Um die Lärmbelastung zu reduzieren und den Komfort zu verbessern, wird ein aktives Gegenschall (engl. Active Noise Control) - System für ein Piloten-Headset entworfen und untersucht. Das System besteht aus zwei Referenzmikrofonen außerhalb des Kopfhörers, Lautsprechern als Aktoren und Fehlermikrofonen in den Kopfhörermuscheln des Headsets. Zur Geräuschminimierung wird ein hybrider adaptiver Algorithmus mit Steuerung (engl. Feed-Forward Control) und Regelung (engl. Feed-Back-Control) verwendet. Die adaptive Steuerung verwendet ein synthetisiertes Referenzsignal für die dominanten tonalen Komponenten, während die Regelung zur Minimierung der breitbandigen Lärmanteile verwendet wird.

Es werden der Algorithmus, die Synthese des Referenzsignals und die experimentellen Ergebnisse mit einem Labordemonstrator vorgestellt. Das Primärfeld entspricht dabei in spektraler Verteilung und Amplitude dem erwarteten Schallfeld in einem Hubschrauber.

• Aktive Reduzierung der Schallreflexion an Oberflächen in Wasser
  J. Timmermann, T. Avsic, D. Sachau und I. Martens
[Abstract]

Moderne Sonarsysteme sind in der Lage, die Position von Wasserfahrzeugen zu bestimmen. Ein aktives Sonarsystem sendet Schallwellen aus, die an Oberflächen reflektieren und wieder detektiert werden. Durch die Auswertung der reflektierten Signale lässt sich die Position von Fahrzeugen ermitteln. Um schwerer oder gar nicht detektiert werden zu können, muss die Reflexion an der Oberfläche des Fahrzeuges minimiert werden. In dieser Studie wird der Reflexionsfaktor am Übergang von Wasser zu Stahl reduziert. In einem mit Wasser gefüllten Impedanzrohr werden Drucksensoren und eine aktive Beschichtung implementiert. Die Beschichtung besteht aus einer dünnen Piezokeramik, die in einen Kunststoff eingebettet ist. Die Ansteuerung des Piezoaktors erfolgt zunächst durch manuelle Eingabe und anschließend durch einen Regler. Der Regler basiert auf einer Wellentrennung und einem digitalen adaptiven Filter. Der Nachweis der Funktionstüchtigkeit des neuen Systems erfolgt für stationären tonalen Schall im Impedanzrohr.

• Untersuchungen zur gezielten Beeinflussung der akustischen Signatur an einem Schiffsmodell
  S. Ungnad, H. Brüggemann, A. Müller, C. Zerbs, D. Sachau und A. Homm
[Abstract]

Die akustische Signatur eines Schiffes kann mittels passiver Sonare oder Sensoren zur Detektion und Identifikation verwendet werden. Die Fragestellung, inwieweit diese Signatur mit Hilfe weiterer Geräuschquellen geeignet modifiziert und verfremdet werden kann, soll zunächst an einem Schiffsmodell (Maßstab 1:8) untersucht werden. Der Zusammenhang von Eigenschaften und Parametern der Großausführung und des Modells (beispielsweise Wellenlänge, Frequenz, Plattendicken für beide Konfigurationen) in Abhängigkeit vom Maßstab wird durch modelltheoretische Betrachtungen und dimensionslose Kennzahlen ermittelt. Das akustische Übertragungsverhalten von den Schallquellen an Bord wird mit Inertial-Schwingerregern und Beschleunigungssensoren auf der Schiffsstruktur und mit Mikrofonen/Hydrofonen in der Umgebung des Modells charakterisiert. Es werden aktive Verfahren angepasst und auf ihre Eignung zur Beeinflussung der akustischen Unterwassersignatur geprüft. Die akustische Signatur wird mit Hilfe von zusätzlichen Körperschallquellen modifiziert, wobei sich Anforderungen an die Eigenschaften der Signaturanteile aus dem Verhalten realer Signaturanteile und deren zugrundeliegenden Anregungsmechanismen ergeben. Das verwendete aktive Regelsystem wird zusammen mit ersten Ergebnissen vorgestellt.

• Analytical Investigation of the Minimization of the Total Radiated Sound Power from a Vibrating Plate
  M. Hajilou und D. Sachau
[Abstract]

Active-Noise-Control (ANC) is a method for reducing unwanted so-called primary sound by destructive interference with sound generated by so-called secondary sources (loudspeaker). The latter are specifically designed to cancel the primary noise. The design requirements of ANC-systems are related to the theory of reducing the sound power of a primary source by monopole secondary sources. In this paper the primary source is a vibrating simply supported plate which is radiating sound into free-field. The secondary sources (loudspeakers) are placed in front of the plate. The optimal volume velocities for the sound reduction is calculated by minimizing the radiated sound intensity in front of each monopole source in order to minimize the total radiated sound power of the primary and secondary sources. The analytical calculations are carried out with one and two loudspeakers. The optimal position of the secondary sources in front of the plate is studied in consideration of a high sound reduction.

• Vergleich verschiedener Verfahren zur Erfassung einer Lautsprechermembranbewegung
  K. Simanowski und D. Sachau
[Abstract]

Ein Lautsprecher wandelt elektrische Signale in messbare mechanische, bzw. akustische Schwingungen um. Für die flächige Bewegungsmessung einer schwingenden Lautsprechermembran werden die Verfahren Laser-Scanning-Vibrometrie und Optische Bewegungsanalyse mit Hochgeschwindigkeitskamera verwendet und gegenübergestellt. Die Ergebnisse werden verglichen mit Finite-Element-Berechnungen und Messungen mit Akustischer Nahfeldholografie.

Sandner, Michael

• Einfluss einer Gegenschallquelle in einem Spalt auf die transmittierte Schallleistung
  M. Sandner und D. Sachau
[Abstract]

Durch Urbanisierung wird Lärm zu einem immer größer werdenden Problem. Besonders die Schallübertragung durch (teil-)geöffnete Fenster wird dabei zunehmend zu einer großen Herausforderung. Einerseits stellt ein (teil-)geöffnetes Fenster eine ausreichende Belüftung sicher, andererseits überträgt sich dadurch auch mehr Schall. Passive Schallschutzmaßnahmen sind dabei nur wenig sinnvoll einsetzbar. Eine mögliche Lösung des Problems stellt dabei der Einsatz aktiver Gegenschallmaßnahmen, sogenannter Active-Noise-Control (ANC)-Systeme, dar. Zur Entwicklung, Auslegung und Nutzung eines solchen Systems ist es notwendig, den Einfluss der Ansteuerung einer Gegenschallquelle zu untersuchen. Im Rahmen dieser Studie wird mit Hilfe einer zweidimensionalen, numerischen Simulation der Einfluss der Ansteuerung einer Gegenschallquelle in einem Spalt auf die transmittierte Schallleistung untersucht. Dazu wird die Geometrie eines teilgeöffneten Fensters stark vereinfacht zu einem Spalt. Sowohl vor als auch hinter dem Spalt befindet sich ein Freifeld. In der Mitte des Spalts befindet sich eine Punktquelle als Gegenschallquelle. Es werden die Amplitude sowie die Phase der Ansteuerung der Sekundärquelle variiert und im Anschluss sowohl die transmittierte Schallleistung sowie die abgestrahlte Leistung der Gegenschallquelle ausgewertet. Die Abhängigkeit der transmittierten Schallleistung und der abgestrahlten Wirkleistung von der Ansteuerung der Gegenschallquelle wird gezeigt und diskutiert.

Sangiuliano, Luca

• Locally Resonant Vibro-Acoustic Metamaterials: Applications at KU Leuven
  E. Deckers, C. Claeys, S. Ahsani, F. Alves Pires, R. Boukadia, M. Clasing Villanueva, V. Cool, F. De Bie, F. Qu, N. Rocha De Melo Filho, L. Sangiuliano, K. Steijvers, L. Van Belle, Z. Zhang, B. Pluymers und W. Desmet
[Abstract]

Vibro-acoustic metamaterials have recently emerged as potential candidates to target low-frequency noise and vibration issues. These material structures are engineered to have properties that are not common in nature. By adding small resonant structures on a sub-wavelength scale with respect to the waves in the host structure that are targeted, so-called stopbands can be obtained. These are frequency zones in which free wave propagation is hampered. These material systems allow for the combination of excellent noise and vibration attenuation in a targeted low frequency band and being lightweight. While most research focuses on the validation and verification for academic concepts, it is clear that steps still need to be taken to bring this concept to industrial applications. Within this overview some successful industrial use cases from KU Leuven are shown and discussed: a metamaterial shock tower, a thermoformed metamaterial panel and the application of locally resonant metamaterials to a compressor unit.

Santer, Christoph

• Messung und Berechnung von Kantenabsorbern
  C. Santer, G. Graber, E. Kurz und W. Weselak
[Abstract]

Die gute Absorptionswirkung von Kantenabsorbern bei tiefen Frequenzen ist empirisch umfangreich belegt und liefert wohl den Grund dafür, dass dieser Absorbertyp auch weitläufig als Bassfalle bekannt ist. Aufgrund eines fehlenden einfachen Berechnungsmodells für Kantenabsorber, kommen diese in der raumakustischen Planung allerdings relativ selten zum Einsatz. In diesem Beitrag wird das Absorptionsverhalten eines eigens angefertigten Kantenabsorbers untersucht und ein Berechnungsmodell für Kantenabsorber in Quaderräumen vorgeschlagen.

Hierfür wurden modulare Kantenabsorber entwickelt, mit welchen eine umfangreiche Messkampagne in einem Hallraum und in Seminarräumen durchgeführt wurde. Die Analyse der Messdaten ergibt, dass die Modenstruktur des Raumes einen wesentlichen Einfluss auf die tieffrequente Absorptionswirkung hat. Es tritt eine starke Wechselwirkung von Raummoden und Absorptionsverhalten auf, sodass der Kantenabsorber wie eine Art Modenbremse wirkt.

Um die gemessenen Absorptionswerte der Kantenabsorber mit den akustischen Raumeigenschaften, den Raummoden, in Beziehung zu bringen, werden Optimierungsalgorithmen verwendet. Die dabei erhaltenen Ergebnisse dienen als Grundlage für ein Berechnungsmodell, welches im Edge Absorber Calculation Tool (EACT) zum Einsatz kommt. Das EACT ermöglicht eine grobe Abschätzung der Wirksamkeit des Kantenabsorbers bei tiefen Frequenzen in Abhängigkeit von den Abmessungen eines Quaderraumes.

Abschließend wird die Verwendbarkeit der Ergebnisse des EACT anhand der Sanierung eines Hörsaals mit Kantenabsorbern evaluiert.

Sarradj, Ennes

• Die Beeinflussung des Rollgeräusches durch Fehlstellen an der Schiene
  K. Proschitzki, K. Stampka, B. Baasch und E. Sarradj
[Abstract]

Um die Wirkung von Fehlstellen an Schienen auf das Rollgeräusch zu untersuchen, wird eine Methodik vorgestellt, die es ermöglicht simultan durchgeführte schienen- und fahrzeugseitige Messungen miteinander zu vergleichen. Der Einfluss der Fehlstellen auf das Rollgeräusch wurde über Referenzmessungen an einem weitestgehend homogenen Gleisabschnitt sowie Messungen an ausgewählten Fehlstellen, wie z. B. Schweißnähten an der Schiene, ermittelt. Es wurden Vorbeifahrtsmessungen mit einer Lok und einem Zweiwegefahrzeug bei Geschwindigkeiten von bis zu 30km/h durchgeführt. An der Schiene wurde mit Beschleunigungsaufnehmern und an der Zugachse mittels Achslagerbeschleunigungssensoren gemessen. Zusätzlich wurde die Luftschallabstrahlung neben dem Gleis bestimmt. Ein Vergleich dieser drei Messungen konnte durch eine zeitliche Synchronisierung der schienen- und fahrzeugseitigen Messungen realisiert werden. Außerdem wurde die Gleisbeschaffenheit durch Messungen der Schwellenabstände, des Schienenabriebs, der Schienenrauheiten, der Steifigkeit des Oberbaus sowie des Abklingverhaltens der Schiene erfasst. So kann gezeigt werden, dass die untersuchten Fehlstellen nicht ohne Weiteres in den Messungen der Luftschallabstrahlung und der Achslagerbeschleunigungen erkennbar sind. Die schienenseitigen Messungen weisen jedoch Unterschiede zum Referenzgleis auf, da die Fehlstellen die Steifigkeit der Schiene beeinflussen, was hochfrequente Peaks in den Mobilitäten und Beschleunigungsdichtespektren der Schiene zur Folge hat.

• Auswirkung von unscharfen Parametern auf die Rollgeräuschsimulation bei Schienenfahrzeugen
  V. Radmann, K. Stampka und E. Sarradj
[Abstract]

Der durch Schienenfahrzeuge verursachte Lärm ist ein wichtiger Aspekt in der stetig wachsenden Verkehrsinfrastruktur. Dabei ist das Rollgeräusch bei mittleren Fahrgeschwindigkeiten der dominierende Quellmechanismus. Um das Schwingungsverhalten durch Zugvorbeifahrten berechnen zu können, werden in dieser Arbeit die Modelle von Nordborg, Thompson und Stampka verwendet. Einige der von den Modellen verwendeten Parameter, wie zum Beispiel die Steifigkeiten von Schotter und Gleiszwischenlagen, sind jedoch nicht genau bekannt. Um die Auswirkungen dieser Eingangsparameter auf die Rollgeräuschsimulationen systematisch zu untersuchen, wird die General Transformation Method angewandt. Diese ermöglicht es, die interessierenden Größen als unscharfe Eingangsparameter der Modelle zu verwenden. Die Folge sind ebenfalls unscharfe Ergebnisse. Des Weiteren wird eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt, um den Einfluss der einzelnen unscharfen Eingangsparameter auf die Rollgeräuschsimulationen quantisieren zu können. Die berechneten Mobilitäten, Gleisabklingraten (TDR) und Beschleunigungsdichtespektren (BDS) werden mit Messwerten verglichen. Es zeigt sich, dass mit dieser Methode Vertrauensintervalle für die Ergebnisse bestimmt werden können. Dadurch können die Resultate der Rollgeräuschsimulationen besser mit Messdaten verglichen werden, ohne eine nicht vorhandene Genauigkeit zu suggerieren. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass die Steifigkeiten von Schotter und Gleiszwischenlagen stärkere Auswirkungen auf die unscharfen Ergebnisse haben als die Verlustfaktoren. Auch konnte der Einfluss der verschiedenen Gleisbestandteile auf unterschiedliche Frequenzbereiche bestätigt werden.

• Messtechnische Untersuchung der Aussagekraft von Transferrezeptanzen an Gleisanlagen im Vergleich mit analytischen Gleismodellen
  I. Richter, K. Proschitzki, K. Stampka und E. Sarradj
[Abstract]

Im Rahmen der Untersuchung von Gleisschwingungen wurden Rezeptanzmessungen an unterschiedlichen Gleisen unter Variation des Abstands zwischen Ort der Krafteinleitung und der Position der Beschleunigungsaufnehmer durchgeführt. Die berechneten Transferrezeptanzen ermöglichen eine Einschätzung der akustischen Gleischarakteristik, welche Grundlage für die Prognose von Rollgeräuschen bei Zugüberfahrten ist. Hierbei ist die Bestimmung der Track Decay Rate (TDR) als gewichtete Summe von Transferrezeptanzen üblich. Um die tatsächliche Aussagekraft von messtechnisch ermittelten Transferrezeptanzen auf die akustische Charakteristik von Gleisen zu untersuchen, werden Streuung und Kohärenz der Messwerte diskutiert. In diesem Zusammenhang soll auch die Bestimmung der TDR nach der DIN EN 15461 als Grundlage für Gleisbewertungen kritisch betrachtet werden. Analytische Gleismodelle nach Nordborg und Thompson werden herangezogen, um sie durch Vergleiche mit den Messdaten zu validieren. Bei der Diskussion von möglichen Gründen für Unterschiede zu den messtechnisch ermittelten Größen wird auch auf Unterschiede zwischen den beiden Modellen eingegangen.

• Körperschall interaktiv - über eine neue Lehrveranstaltung an der TU Berlin
  E. Sarradj
[Abstract]

Im Beitrag wird die 2019 vollständig neu konzipierte Lehrveranstaltung ”Körperschall” an der TU Berlin vorgestellt. Ausgangspunkt war dabei, dass einige Grundlagen zum Thema zwar bereits Bestandteil in anderen Lehrveranstaltungen sind, es aber an einem Angebot für Studierende in Masterstudiengängen fehlt, die sich auch in der zugrunde liegenden Theorie des Körperschall, den zugehörigen Methoden und deren Anwendung vertiefen wollen. Für die Lehre auf diesem Niveau ist das Thema insofern herausfordernd, weil das Vermitteln von Sachverhalten allein nicht ausreichend ist. Jedoch erfordern schon ’einfache’ Herleitungen einen erheblichen mathematischen Aufwand, so dass die Gefahr besteht, dass nur sehr wenige wesentliche Zusammenhänge herausgearbeitet werden können und der Bezug zur Anwendung verloren geht. Mit der Verwendung eines interaktiven Lehrmaterials auf der Basis von Jupyter konnte hier ein gut funktionierende Lösung gefunden werden. Mit den erstellten Notebooks (https://github.com/acoular/structure-borne-sound-lecture) werden mehrere interaktive Funktionen gleichzeitig realisiert. Herleitungen können durch den Einsatz computergestützer Formelmanipulation in ihren wesentlichen Schritt nachvollzogen werden. Außerdem machen interaktive Graphen und Darstellungen Wellenphänomene und Zusammenhänge sichtbar und erlebbar. Schließlich kann in den sehr kurz gefassten Quellcode direkt eingegriffen werden um Antworten auf eigene Fragen im selbst durchgeführten Rechenexperiment zu finden.

• Charakterisierung der Performance von inversen Mikrofonarrayverfahren für rotierende Schallquellen
  S. Jekosch, A. Kujawski und E. Sarradj
[Abstract]

Mikrofonarrayverfahren finden verstärkt Anwendung, um rotierende Schallquellen zu beschreiben. Ein möglicher Ansatz ist die virtuelle Bewegung der Mikropositionen, um die Bewegung der Schallquellen zu kompensieren und dadurch eine virtuell stationäre Quellenverteilung zu untersuchen. Dieses Verfahren ermöglicht es, anschließend Mikrofonarrayverfahren im Frequenzbereich anzuwenden. Dazu zählen insbesonders inverse Verfahren, die auf der Modellierung der Kreuzspektralmatrix beruhen.

Um die Leistungsfähigkeit für die Kombination aus inversen Verfahren und dem Verfahren des virtuell rotierenden Arrays zur Charakterisierung von Schallquellen in rotierenden Systemen zu testen, werden einige tausend synthetische Testdatensätze erstellt. Dabei werden die Parameter der Schallquellen wie Anzahl, Art, Stärke und örtliche Verteilung anhand von statistischen Verteilungsfunktionen zufällig gewählt. Außerdem wird die Drehzahl der Quellen variiert so wie verschiedene Array-Aperturen und Mikrofonanordnungen betrachtet.

Um den Einfluss von Strömung auf die Schallausbreitung zu Untersuchen, werden zusätzlich einige Datensätze mit stationären Strömungsfeldern simuliert. Die Methoden werden anschließend hinsichtlich ihrer Fähigkeit korrekte Quellposition und -stärke zu berechnen bewertet.

• Separate Detektion von Schallquellen an gegenläufigen Rotoren
  G. Herold und E. Sarradj
[Abstract]

Mithilfe von Mikrofonarrayverfahren lassen sich räumlich verteilte Schallquellen getrennt charakterisieren. Bei Verwendung geeigneter Sensoranordnungen ist eine Betrachtung rotierender Quellen mit einem virtuell rotierenden Array (VRA) möglich. Dabei werden die gemessenen Zeitsignale in ein entsprechend der Drehzahl mitrotierendes Bezugssystem transformiert, sodass bewegte Quellen darin als stationär angesehen werden können. So lassen sich für die Quelldetektion auch recheneffiziente und hochauflösende Arrayverfahren im Frequenzbereich anwenden. Treten in einem Datensatz Quellen mit unterschiedlicher Drehzahl oder sowohl stehende als auch rotierende Quellen auf, sind in jedem möglichen Bezugssystem dennoch rotierende Schallquellen enthalten, die das Ergebnis störend überlagern. In diesem Beitrag wird ein Verfahren vorgestellt, das die Messdaten für eine Auswertung im Frequenzbereich so filtert, dass nur die im jeweiligen Bezugssystem stationären Schallanteile erhalten bleiben. Ausgehend von Messdaten eines Aufbaus mit gegenläufigen Rotoren werden damit die unterschiedlich rotierenden Komponenten hinsichtlich ihrer Schallabstrahlung untersucht sowie stehende und rotierende Quellen identifiziert.

• Erweiterung der CLEANT-Methode zur Entfaltung bei Mikrofonarray-Messungen an Hochgeschwindigkeitszügen
  M. Czuchaj, A. Kujawski und E. Sarradj
[Abstract]

Mikrofonarraymethoden zur Charakterisierung von bewegten Schallquellen werden auch zur Untersuchungen von Vorbeifahrtgeräuschen bei Eisenbahnzügen eingesetzt.

Solche Methoden müssen in der Lage sein, aus der Bewegung resultierende akustische Effekte, wie den Dopplereffekt und damit zusammenhängende konvektive Verstärkung korrekt zuberücksichtigen und eine akustische Quellkarte mit korrekten Quellstärken und befriedigender räumlicher Auflösung für alle interessierenden Frequenzbereiche zu generieren. Da konventionelles Beamforming diese Bedingungen nicht vollständig erfüllen kann, wurden bereits existierende Entfaltungsmethoden auf Szenarien mit bewegten Quellen angepasst. Die meisten dieser Methoden arbeiten dabei ausschließlich im Frequenzbereich. Cousson et al. haben 2019 die CLEANT Methode entwickelt, welche eine Entfaltung im Zeitbereich vornimmt. Bei der Benutzung der Methode lässt sich eine deutlich verbesserte Genauigkeit in der Lokalisierung und Quantifizierung von bewegten akustischen Quellen erreichen. Die Autoren haben die CLEANT Methode bereits 2020 mit Erfolg zur Auswertung von Messungen an Hochgeschwindigkeitszügen angewendet. In diesem Beitrag wird über weitere Ergebnisse mit der CLEANT Methode berichtet. Zusätzlich zur Bestimmung der akustischen Quellkarten, wird auch ein Ansatz diskutiert, die Richtcharakteristik der Quellen mit Hilfe der Methode zu schätzen.

• Deep Learning for Sound Source Localisation based on Data from the DCASE Challenge 2020
  P. Marhoff, A. Kujawski und E. Sarradj
[Abstract]

The development of methods to acoustically decode environmental sound scenes with microphone arrays holds enormous potential for a wide range of application fields. This contribution shows how Deep Learning can improve the localization results for non-artificial sound sources based on acoustic source maps compared to classical beamforming. The training and test data sets - taken from the DCASE2020 (”Detection and Classification of Acoustic Scenes and Events”) challenge - contain spatially distributed sound events of different categories, recorded in different acoustic environments. The acoustic source maps were created with beamforming using eigenvalue and eigenvector techniques. These source maps were used as features to train a residual neural network that predicts the direction of arrival of a single source. A similar approach, based on artificial and stationary sound sources, was developed by Kujawski et al. (2019). With the present method, a localization error of 12.8 degrees was achieved on the test data set, an improvement of almost 60 percent compared to the pure beamforming localization results. In summary, it is confirmed that the method developed by Kujawski et al. (2019) is also applicable to non-artificial sound sources. Learned algorithms can provide improved spatial resolution compared to model-based methods such as beamforming.

• SpectAcoular! An Extension for Acoular
  A. Kujawski, G. Herold, E. Sarradj und S. Jekosch
[Abstract]

Acoular is an open source software package written in Python programming language for processing and analysis of microphone array data. With its object-oriented design, it allows to build complex script-based processing pipelines. SpectAcoular is built on top of Acoular and offers additional modules to further simplify the handling of Acoular. It implements interactive controls (widgets) for building individual graphical user interfaces with the visualization library Bokeh. Bokeh uses web browsers for visualization, whereby rendering and event handling is performed by a high-level JavaScript library. This allows to create real-time applications and to use the capabilities of Acoular independently from the operating system. In addition, building client-server applications is supported, which makes it possible to interactively control microphone array data processing in a distributed scenario.

• Thermodynamic Behaviour of Acoustic Modes
  D. Masovic und E. Sarradj
[Abstract]

Thermodynamics provides a physical description of systems with a relatively large number of hidden degrees of freedom. It deals with approximate holistic (macroscopic) representations of true indeterministic and interacting microscopic phenomena, taking into account the ignorance of their observer. In this broad sense the theory is applicable to purely acoustic modes even in a homentropic fluid, when they cannot (or need not) be determined exactly. For example, it has already been noted in literature that the flow of sound energy in the basic statistical energy analysis (SEA) is equivalent to the flow of heat in the state of canonical thermodynamic equilibrium with maximal entropy. In this work we use a fundamental result of quantum thermodynamics to derive the standard equation of state for an ideal gas by considering only acoustic modes in it, without reference to an external thermodynamic theory of the fluid. We also discuss a possibility for extending the applicability of SEA to lower entropy states, that is, non-diffuse sound fields. The entropy difference between such states and the canonical equilibrium introduces a simple correction of the sound level estimated with the usual diffuse-field assumption.

• Numerische Untersuchungen zum Einfluss verschiedener Spitzengeometrien auf das Strömungsgeräusch eines endlichen Zylinders
  J. Niemann, E. Schneehagen und E. Sarradj
[Abstract]

Das Strömungsgeräusch endlicher Zylinder wird von der periodischen Ablösung der Kármán-Wirbel geprägt. Die Frequenz und Amplitude des damit verbunden Hiebtons fallen geringer aus als im zweidimensionalen Fall. Dies lässt sich zurückführen auf die Störung der Kármán-Ablösung durch die von der Spitze verursachten Strömungsphänomene. In der Literatur ist die Annahme vorherrschend, dass dabei vor allem der Abwind hinter der Zylinderspitze und ein am freien Ende gebildetes Wirbelpaar von Bedeutung sind.

Um den Einfluss dieser Strukturen zu untersuchen, wird das Problem numerisch simuliert. Dabei werden verschiedene Spitzengeometrien verglichen, die auf eine Manipulation der beiden zu untersuchenden Störphänomene abzielen. Die Simulationen werden in OpenFOAM mit einem Hybridansatz verwirklicht. Dabei werden zunächst mittels Large Eddy Simulation die Strömungsgrößen berechnet, um anschließend das akustische Signal aus der Oberflächendruckverteilung zu bestimmen.

Der erwartete Zusammenhang zwischen Störphänomenen und akustischem Spektrum kann in einigen Fällen bestätigt werden. Andere Fälle zeigen jedoch, dass die Betrachtung von Abwind und Spitzenwirbeln allein keine Vorhersage über die Unterdrückung der Kármán-Ablösung erlauben. Dies deutet darauf hin, dass neben der Stärke von Abwind und Spitzenwirbeln auch andere Faktoren Einfluss auf die Kármánschen Wirbelstraße am endlichen Zylinder haben.

• Design und Charakterisierung eines aeroakustischen Windkanals
  E. Schneehagen, E. Sarradj und D. Gründemann
[Abstract]

Um die Eigengeräusche von umströmten Körpern in einem aeroakustischen Windkanal zu messen, müssen hohe Anforderungen an die Strömungsqualität sowie das Hintergrundgeräusch erfüllt sein. Hinsichtlich der Strömungsqualität sollte die Ausströmung eine möglichst geringe Turbulenz besitzen und homogen sein. Gleichzeitig soll die Geräuschentwicklung beim Betrieb des Teststands niedrig genug sein, um die akustischen Messungen nicht zu verfälschen. Unter diesen Gesichtspunkten werden die Entwicklung und Realisierung des neu entstandenen aeroakustischen Windkanals an der TU Berlin vorgestellt. Dieser Windkanal mit offenem Kreislauf ermöglicht Messungen in einem Freistrahl in reflexionsarmer Umgebung mit einer maximalen Strömungsgeschwindigkeit von 70 m/s für einen Düsenquerschnitt von 33 cm x 40 cm. Die Qualität der Ausströmung wird mit Daten von Hitzdrahtmessungen hinsichtlich mittlerer Strömungsgeschwindigkeit und Turbulenzgrad bewertet. Die Messung des Hintergrundgeräusches und die Schallabstrahlung eines umströmten NACA0012-Profils ermöglichen die akustische Charakterisierung des Windkanals. Die Eigenschaften des fertiggestellten Windkanals werden abschließend mit anderen Testständen verglichen.

• Resonante Schallentstehung bei Geländern und Zäunen
  R. Tschakert, D. Masovic und E. Sarradj
[Abstract]

Von einem Fluid umströmte Körper führen häufig zu periodischen Wirbelablösungen und einer Schallentstehung, dem sogenannten Hiebton, dessen Frequenz von der Strömungsgeschwindigkeit und der Form des Körpers abhängt. Werden regelmäßig angeordnete Plattenkaskaden durchströmt, können die Wirbelablösungen mit Luftschall Resonanzen, den sogenannten Parker Resonanzen, koppeln, deren Frequenz von der Geometrie der Struktur und der angeregten Ordnung abhängen. Bei bestimmten Geschwindigkeitsbereichen kann dadurch eine tonale Schallabstrahlung mit hohen Pegeln entstehen. Geländer oder Zäune aus Flachstangen stellen häufig eine solche regelmäßige Plattenkaskade dar. Abhängig vom Aufstellort und den Witterungsbedingungen können neben dem üblichen Heulen des Windes die kreischenden, monofrequenten Schallereignisse entstehen. Dieses Phänomen wurde an verschiedenen Zäunen und Geländern beobachtet. Bei einer Aussichtsplattform in Berlin führte dies zu so hohen Pegeln, dass die Plattform zeitweilig gesperrt werden musste. Auch Beschwerden aus der Nachbarschaft blieben nicht aus. Mit einem Element des Geländers wurden Versuche im Windkanal durchgeführt und Maßnahmen getestet. Der Schalldruckpegel neben dem Geländer konnte im Versuch von 110dB(A) im Resonanzfall um 25dB(A) gesenkt werden. Es zeigte sich, dass bei bestehenden Geländern durch das Anbringen von Turbulatoren die resonante Schallentstehung zuverlässig verhindert werden kann. Für das Design von neuen Geländern wurden weitere Modifikationen entwickelt, die wirksam sind, ohne dass das Erscheinungsbild merklich verändert wird.

• Miniaturisierte Resonatoren für Ultraschall: Messung der Charakteristika
  Y. Lan, T. Merkel und E. Sarradj
[Abstract]

Für neuartige Anwendungen sind Eigenschaften und Systemverhalten von Miniatur-Resonatoren im Ultraschallbereich von Bedeutung. Ziel dieses Beitrags ist die experimentelle Untersuchung und Validierung akustischer Eigenschaften von Miniatur-Resonatoren im unteren Ultraschallbereich. Dazu werden ein miniaturisiertes Impedanzmessrohr und eine variable Resonator-Cartridge mit hoher Fertigungspräzision entwickelt. Aufgrund der sehr kleinen Abmessungen des Messrohrs im Millimeterbereich und beschränkter messtechnischer Kapazitäten im interessierenden Frequenzbereich wurde sich für die Anwendung der 2-Mikrophonmethode mit hochlaufender Sinusanregung entschieden. Die gängigen Kalibrierungsverfahren, wie z.B. der Austausch der Mikrophone, sind beim Einsatz von fest montierten MEMS-Mikrophonen nicht umsetzbar. Die durchgeführten Untersuchungen müssen die Ungenauigkeit der Phasen- und Amplitudenfehlanpassung der Mikrophone beachten. In einem ersten Schritt konnten die Resonanzfrequenzen von Miniatur-Resonatoren durch die Bestimmung des Einbruches vom gemessenen Reflexionsfaktor festgestellt werden. Dabei wurden Resonatoren mit verschiedenen Halsdurchmessern getestet. Die Ergebnisse stellen vergleichbare Resonanzfrequenzen mit Lösungen von analytischen Modellen dar. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Miniatur-Resonatoren im unteren Ultraschallbereich in Bezug auf die Resonanzfrequenz ein ähnliches Verhalten aufweisen, wie Resonatoren im hörbaren Bereich.

Saur, Lukas

• Experimentelle Untersuchung der strömungsinduzierten Schallabstrahlung von Kiteleinen
  L. Saur, J. Riedel und S. Becker
[Abstract]

Flugwindkraftwerke sind die Zukunft der Windenergie, da sie die Nutzung starker und stetiger Höhenwinde zur Erzeugung elektrischer Energie ermöglichen. Erste Testanlagen lassen 120 qm große Kites in einem speziellen Energiegewinnungszyklus auf bis zu 600 m Höhe steigen. Problematisch ist der laute Pfeifton, der bei hohen Windgeschwindigkeiten durch die Leinen des Kitesegels erzeugt wird. Ziel der Untersuchung war es, den strömungsinduzierten Schall von Kiteleinen zu charakterisieren und eine wirksame Methode zur Lärmreduzierung zu entwickeln.

Forschungsergebnisse zur Akustik gibt es bisher nur für starre Zylinder, Kiteleinen wurden lediglich auf ihren Strömungswiderstand untersucht. Daher wurden Schallmessungen umströmter Kiteleinen in einem aeroakustischen Windkanal durchgeführt. Gespannte Leinen und starre Zylinder weisen vergleichbare aeroakustische Eigenschaften auf. Die tonale Schallabstrahlung von Kiteleinen kann durch helixförmige Oberflächenerhebungen deutlich reduziert werden. Eine spiralförmige Kontur senkt das Leinengeräusch um bis zu 11,5 dB. Aeroakustisch optimierte Kiteleinen ermöglichen eine Lärmreduktion dieser innovativen Windenergieanlagen.

Auf Basis der gemessenen Schallabstrahlung unterschiedlicher Kiteleinen können jedoch keine konkreten Aussagen zum Einfluss der spiralförmigen Oberflächenerhebungen auf die Umströmung und die Vibrationen der Leinen gemacht werden. Weiterführende Untersuchungen des Geschwindigkeitsfeldes im Nachlauf sowie die Messung der strömungsinduzierten Leinenvibrationen bieten hier interessante Forschungsmöglichkeiten.

Schaal, Jochen

• Validierung von Schallteilchen-Raumakustik-Simulationen mit Beugung mittels Messungen an verschiedenen Schirmaufbauten im Halbfreifeldraum
  S. Weigand, U. Stephenson und J. Schaal
[Abstract]

Raumakustik-Simulationen sind ein etabliertes Werkzeug im planerischen Arbeitsalltag von Akustikern. Dabei haben sich verschiedene Verfahren seit mehreren Jahrzenten etabliert, eine davon das Schallteilchen-Simulationsverfahren. Es gehört in die Klasse der energetisch, geometrischen Raumakustiksimulationsverfahren. Im letzten Jahrzehnt ist es gelungen, dieses Verfahren um einen grundlegenden physikalischen Ausbreitungseffekt zu erweitern: Basierend auf der Unschärferelation wurde das Schallteilchenverfahren um Beugung (SPD) ergänzt, was den Anwendungsbereich zu tieferen Frequenzen und komplexeren Geometrien hin erweitert. In diesem Beitrag werden Ergebnisse von 3D-SPD-Simulationen mit Messungen an verschiedenen Schirmaufbauten im Halbfreifeldraum verglichen. Dabei werden die Ergebnisse einer Vielzahl von Schirmaufbauten, Quell- und Empfangspositionen und akustischen Randbedingungen (reflektierend und absorbierend) verglichen. Es kommen Einfach- sowie Mehrfach-Schirme, sowie verschiedene Schirmbreiten und -höhen und Kombinationen mit Reflektoren zum Einsatz. Dies erlaubt eine breite Validierung von Einfach- und Mehrfachbeugung vorzunehmen und den Algorithmus unter kontrollierten Bedingungen auch in Kombination mit Reflektionen zu validieren. Die zum Abgleich verwendete Zielgröße ist das Einfügedämmmaß (insertion loss) in Oktavbändern, welches aus Impulsantworten berechnet wird, die mit Sinus-Sweeps gemessen wurden. Die Ergebnisse zeigen sehr gute Übereinstimmung: Der mittlere Fehler ist unter 1dB. Dies zeigt, dass das neue Verfahren ein valides Verfahren zur Berechnung von Schallpegeln ist, auch in komplexeren Innenräumen wie Großraumbüros.

Schade, Dr. Lars

• Geschäftsmodell Lärm – Kraftfahrzeuge laut ab Werk
  J. Gebhardt und D.L. Schade
[Abstract]

Motorräder verursachen trotz ihres geringen Anteils an der deutschen Fahrzeugflotte und ihrer geringen spezifischen Fahrleistung massive Lärmbelästigungen. Dies liegt zum Teil daran, dass viele Motorräder hauptsächlich auf malerischen Strecken, an denen andere Ruhe und Entspannung suchen, als Sportausrüstung eingesetzt werden. Andererseits ist für viele Fahrer der vermeintlich kraftvolle Klang ihrer Maschinen ein wesentlicher Faktor für den Fahrspaß. Motorräder, wie sonst nur Sportwagen, verkörpern den Konflikt zwischen einem besonderen Klangerlebnis für Auto-, bzw. Motorradfahrer und Lärm für viele Anwohner. Um diesen Konflikt zu lösen, unterliegen die Geräuschemissionen von Motorrädern und anderen Kraftfahrzeugen seit Jahrzehnten den Grenzwerten für die Typgenehmigung. Um Mängel in den Vorschriften aus den neunziger Jahren zu beheben, wurden in der jüngeren Vergangenheit in der Europäischen Union das Prüfverfahren und das Genehmigungsverfahren für Motorräder sowie für Personenkraftwagen und Lastkraftwagen geändert. Die neuen Regelungen gelten bereits für neue Fahrzeugtypen. In dieser Präsentation werden Ergebnisse vorgestellt, die im Rahmen eines Forschungsprojekts ermittelt wurden und einen dringenden Handlungsbedarf hervorrufen. Im Forschungsprojekt wurde untersucht inwieweit die neuen Regelungen geeignet sind die Geräuschemissionen im realen Verkehr auf ein technisch unvermeidbares Maß zu begrenzen.

Schade, Lars

• Testaufgaben für RLS-19 und BUB
  W. Bartolomaeus und L. Schade
[Abstract]

Am 1. März sind die ”Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen” (RLS-19) in Kraft getreten. In diesem Jahr noch soll die Datenbank (BUB-D) der ”Berechnungsmethode für den Umgebungslärm von bodennahen Quellen (Straße, Schienenwege, Industrie und Gewerbe)” (BUB) in einer geänderten Fassung veröffentlicht werden. Beide Vorschriften beinhalten u. a. ein Emissionsmodell für Straßen, das möglichst ähnliche - wenn nicht gleiche - Emissionspegel für die einzelnen Fahrzeuge ausgeben sollte. In dem Normungsausschuss ”Qualitätsanforderung und Prüfbedingungen schalltechnischer Software für den Immissionsschutz” des ”DIN/VDI-Normenausschuss Akustik, Lärmminderung und Schwingungstechnik” (NALS) wurde die DIN/TR 8999-1 erstellt, die regelwerkspezifische Ergänzungen zur Qualitätssicherung von Software für die Berechnung von Schall im Freien für die Anwendung der RLS-19 zur Verfügung stellt. Die Testaufgaben dienen der Qualitätssicherung der Umsetzung der RLS-19 durch ein Programm und wurden entsprechend DIN 45687 erstellt. Für die BUB ist ein ähnliches Dokument mit Testaufgaben zur Qualitätssicherung geplant. Über die Testaufgaben beider Verfahren mit dem Schwerpunkt auf dem jeweiligen Emissionsmodell - Gesamtpegel bei den RLS und Oktavpegel bei der BUB - wird berichtet. Die Ähnlichkeit beider Modellansätze führt zu der Überlegung einer weitreichenden Harmonisierung. Eine spektrale Betrachtung der Geräuschemissionen von Fahrzeugen ist dabei eine notwendige Voraussetzung für die angestrebte Harmonisierung der Vorschriften beim Planungs- und Umweltrecht.

Schady, Arthur

• Berücksichtigung meteorologischer Daten in der Schallausbreitungsrechnung und Abgleich mit Messergebnissen
  M. Liepert, V. Skowronek, M. Crljenkovic, A. Schady, K. Elsen, F. Strigari, W. Bartolomaeus und M. Chudalla
[Abstract]

Die Schallausbreitung zwischen Emissionsort und Immissionsorten wird u.a. von den atmosphärischen Bedingungen (Wetter), der Umgebung (Topografie) und den Eigenschaften des Bodens bestimmt. Die physikalischen Prozesse, die hierbei eine Rolle spielen (z.B. Absorption, Reflexion, Refraktion), sind komplex, frequenzabhängig und treten vielfach in Kombination auf. Der Einfluss der wechselnden atmosphärischen Bedingungen (Windprofil, Temperaturschichtung, Luftfeuchte) bewirkt Schwankungen der Pegeldämpfung im Ausbreitungsweg, die bei Entfernungen größer 500m bis zu 25 dB oder mehr betragen können. In einem Forschungsprojekt für die Bundesanstalt für Straßenwesen werden Einflüsse des Wetters auf die Schallausbreitung und deren Berücksichtigung in verschiedenen Berechnungsverfahren dargestellt und verglichen. Durch Langzeitmessungen an einem Autobahnabschnitt werden die Berechnungsergebnisse den Messungen bei den korrespondierenden meteorologischen Bedingungen gegenübergestellt. Diese Untersuchungen ermöglichen Aussagen über den Mehrwert der Berücksichtigung meteorologischer Informationen in der Ausbreitungsrechnung. Die Ergebnisse und Vorschläge für die praxisgerechte Berücksichtigung der Meteorologie in Rechenmodellen werden vorgestellt.

Schädler, Marc René

• Preservation of Spectral Modulations and Restoration of Binaural Loudness Perception to Improve Speech Intelligibility and Loudness Perception for Listeners with Hearing Loss
  M. Gerken, D. Oetting und M.R. Schädler
[Abstract]

Listeners with hearing loss often do not only show increased hearing thresholds, but also supra-threshold phenomena such as recruitment, i.e. the perceived loudness increases over-proportionally at high levels. Therefore, these listeners have a reduced dynamic range. Their speech recognition performance in noise can be further reduced due to a degradation of the internal sound representation. In common hearing aid fitting, the gain prescription rules are mainly based on monaural, narrowband measurements of hearing thresholds and do not consider the perceived loudness of natural broadband signals. Furthermore, simulations based on automatic speech recognition hint at the importance of spectral modulations on speech recognition in noise. Here, a new fitting procedure that aims to restore loudness perception of binaural broadband signals is combined with a dynamic range compressor that preserves important spectral modulations. To investigate its effect on speech and loudness perception, measurements of the speech reception threshold and loudness ratings were carried out for different types of noise signals, gain rules and dynamic range compression strategies with normal-hearing and hearing-impaired listeners. These empirical results were additionally compared to individually simulated predictions.

Schäfer, Ingo

• Untersuchungen zum Zielmaß skalierter resonanter Körper
  A. Stoltenberg und I. Schäfer
[Abstract]

Durch Wasserschall angeregte Körper schwingen frequenzabhängig in verschiedenen Moden. Diese werden durch ihre (inneren) Strukturen bestimmt. Manche dieser Moden sind abstrahlfähig und führen richtungsabhängig zu einem höheren monostatischem Zielmaß, nicht abstrahlfähige Moden dagegen nicht. Resonante Moden sorgen für eine Erhöhung der Zielmaßes, die bei bestimmten Anwendungen von Nutzen sein kann.

Die Abstrahlrichtung von resonanten Körpern wurde im Wassertank der WTD 71 experimentell breitbandig untersucht und mit den Ergebnissen von numerischen Simulationen verglichen. Durch Variation des Aspektwinkels der Körper können gerichtete Abstrahlungsmuster der Moden unterschieden werden.

Schäfer, Magnus

• Speech Quality Testing – Part I: Auditory Assessment of Communication Scenarios
  M. Schäfer, J. Reimes und A. Kling
[Abstract]

Assessing the user experience is paramount for testing and developing modern communication systems which are expected to provide high speech quality in all use cases and in all acoustic environments. A wide range of challenging acoustical conditions is encountered particularly by hands-free devices. Noticeable reverberation and background noise are among the most common degradations for this use case.

This contribution provides an auditory assessment of the influence of different degradations on the speech quality. Acoustical measurements of realistic telecommunication scenarios were carried out to compile a comprehensive and meaningful set of test conditions for a listening test. These conditions comprise smartphones in different positions as well as vehicle and desktop hands-free devices. A speech quality test according to the guidelines in ITU-T P.800 and ITU T P.863 was conducted. The choice of test conditions is explained and the properties of the dataset are described.

An analysis of the results of the listening test shows that the design can assess such a wide variety of test conditions and that differences between these conditions lead to plausible differences between their respective scores. The resulting dataset provides a valuable resource to investigate the capabilities of instrumental assessment methodologies in a companion contribution.

• Speech Quality Testing - Part II: Performance of Instrumental Assessment
  J. Reimes, M. Schäfer und A. Kling
[Abstract]

Instrumental assessment methodologies facilitate efficiently testing and developing modern communication systems to ensure that they provide high speech quality irrespective of use case and acoustic environment. Nowadays, these methodologies need to be able to deal with a wide range of degradations like reverberation and low signal-to-noise ratios. These degradations are particularly common for hands-free devices which are increasingly prevalent in today’s communication.

For the evaluation of speech quality in telecommunication scenarios, ITU-T Recommendation P.800 has been providing guidelines for subjective testing for decades and is well-established in the industry. However, such auditory experiments are extremely time consuming and therefore costly. For many years, quality prediction models have been developed to provide a comfortable remedy for this purpose.

Based on a comprehensive auditory experiment presented in a companion contribution, the capabilities of several standardized and commonly used speech quality prediction methods were investigated. The realistic telecommunication scenarios comprise the usage of smartphones in different positions as well as vehicle and desktop hands-free devices. In particular, the prediction results for adverse acoustic conditions are analysed in detail. Even though some models claim to accurately predict such degradations according to their scope, several inconsistent results were observed.

Schäfer, Philipp

• An open-source outdoor sound propagation framework with an application to aircraft noise auralization
  P. Schäfer, J. Stienen und M. Vorländer
[Abstract]

Over the last years, the idea of open science has become more and more popular. In this context, open-source software is an important aspect as it allows reproducing and comprehending scientific results in more depth. At the Institute for Hearing Technology and Acoustics in Aachen, the open-source C++ project ITAGeometricalAcoustics for the simulation of outdoor sound propagation based on methods of geometrical acoustics is under constant development. Among other modules, it contains the Atmospheric Ray Tracing (ART) tool to determine curved propagation paths in a stratified atmosphere, which can be interfaced using a Matlab extension. Another application called pigeon allows to find sound paths in complex urban environments considering reflections and diffractions. Both simulation tools are designed for the purpose of physics-based auralization of complex scenes. They have been successfully integrated into our open-source auralization framework VA.

In this contribution, the open-source project is introduced. Focusing on the Atmospheric Ray Tracing tool, a practical example is given that shows the simulation and visualization capabilities of the framework with respect to sound propagation in the atmosphere. Finally, the toolchain is used to auralize an aircraft flyover using VA.

Schaeffner, Maximilian

• Analyse der Strukturintensität in dünnwandigen Maschinenstrukturen mittels Bayes'scher Inferenz
  N. Kleinfeller, C.M. Gehb, M. Schaeffner, C. Adams und T. Melz
[Abstract]

Das Vektorfeld der Strukturintensität (STI) beschreibt den Energiefluss des Körperschalls und liefert ein erweitertes Verständnis zum Körperschalltransfer innerhalb einer schwingenden Maschinenstruktur. Für die vibroakustische Gestaltung von Maschinenstrukturen zeigt das Vektorfeld der STI aufgrund des hohen Informationsgehalts ein Potential für die Entwicklung von datenbasierten Auslegungskriterien. In diesem Zusammenhang wird das Vektorfeld der STI mit einem virtuellen Modell ermittelt und als Datengrundlage für die Ableitung von Auslegungskriterien herangezogen. Unsicherheit tritt auf, wenn die STI aufgrund fehlenden Wissens zu den Verteilungen von Modellparametern und der inhärenten Abweichungen des virtuellen Modells nicht oder nur eingeschränkt vorhergesagt werden kann. In diesem Fall sind Methoden zur Identifikation und Quantifizierung von Unsicherheit anzuwenden. Die statistische Modellkalibrierung mittels Bayesëscher Inferenz ist eine Möglichkeit, basierend auf vorhandenem Wissen, z. B. Messdaten, die Unsicherheit der Modellparameter und der vorhergesagten STI zu identifizieren und zu reduzieren. Im Rahmen dieses Beitrags wird die STI mit einem virtuellen Modell analysiert, welches über Bayes’sche Inferenz kalibriert wird. Zu diesem Zweck wird zunächst eine Likelihood-Funktion für den komplexen STI-Vektor entwickelt und für den eindimensionalen Energiefluss einer Balkenstruktur sowie für den zweidimensionalen Energiefluss einer Schalenstruktur verifiziert. Die Ergebnisse dieses Beitrags bilden eine Grundlage für die weitere Analyse der STI in Maschinenstrukturen mittels Bayesëscher Inferenz.

Schäl, Stefan

• Reduzierung des Unterwasserschalleintrages und der Nachweis Hydroakustischer Grenzwerte
  S. Schäl, H. Hasenpflug und A. Homm
[Abstract]

Die globale Öffnung von Grenzen und Interaktionen weltweiter Handelsbeziehungen steigern nicht nur die Import-/Exportgewinne, sondern auch die anthropogenen Unterwasseremissionen in den Weltmeeren. Die Belastung der maritimen Umwelt wird vergleichbar derer mit Abgasemissionen in Ballungsgebieten. Maßnahmen zur Reduzierung oder Begrenzung des Unterwasserschalls sind in der maritimen Umwelt noch in der Anfangsphase. Eine vertragliche Begrenzung der Geräuschabstrahlung von Schiffen/Booten im Rahmen von internationalen Richtlinien der verschiedenen Klassifizierungsgesellschaften bedarf einer detaillierten Beschreibung des Messverfahrens und Berücksichtigung der Umweltparameter der jeweiligen Messstelle. Messergebnisse einer Studie mit zwei Forschungsschiffen an verschiedenen Messstellen in Europa zeigen in Abhängigkeit des Messverfahrens mögliche Unterschiede. Für eine höhere Akzeptanz des Nachweises zur Einhaltung der vertraglichen Grenzwerte beim Vertragspartner wurden Messverfahren und Eigenschaften der Messstellen verglichen. In der Präsentation werden Differenzen der Messverfahren sowie der Einfluss von Messstelleneigenschaften dargestellt.

• BURNSi ORCA class acoustic and vibration characteristics
  H. Hasenpflug, W. Van Buul, L. Gilroy, E. Cintosun, J. Dupuis, S. Schäl und A. Homm
[Abstract]

The objective of the intended international workshop on Benchmark Underwater Radiated Noise Simulations is to contribute to the knowledge and understanding of underwater radiated noise of naval platforms generated by machinery and hydrodynamic noise. The workshops will be a cooperative effort of the Defence organizations of Canada (DRDC²), Germany (WTD71³) and the Netherlands (DMO-). This workshop will involve the prediction of radiated underwater noise of a ship using numerical methods and an available data set of onboard vibration measurements. Information and technical data of an ORCA-class training vessel of the Royal Canadian Navy can be made available for this purpose. The necessary acoustic and vibration data for the workshop were gathered during two measurement trials with PCT (Patrol Craft Training) MOOSE at the Patricia Bay (Pat Bay) sound range near Victoria, Canada. Preliminary analysis shows that the overall underwater radiated noise signature is caused by noise generated by the propulsion diesels, the gearboxes, the diesel generator sets and both propellers. In the light of the measurement results, the objective for the workshop is to predict the individual contributions of the main machinery and hydrodynamic sources to the total underwater radiated noise levels.

Schälli, Othmar

• Akustische Vorhangsysteme als flexible Raumtrennelemente in Bürolandschaften
  T. Graf, P. Jund, A. Taghipour, C. Hächler, P. Baumann und O. Schälli
[Abstract]

Akustische Vorhangsysteme sind flexible Lösungen zur visuellen und auditiven Raumtrennung in Grossraumbüros. Da es sich dabei um Textilien handelt, ist die visuelle Abschottung viel leichter zu erreichen als die akustische Trennung. Für die akustische Trennung braucht es mehrschichtige Vorhangstoffe mit spezifischen Eigenschaften. Vorhangsysteme mit mehreren Vorhanglagen hintereinander / in Serie wurden mit Finiter-Element- Simulation (FEM) modelliert und optimiert. Die Simulationen wurden im akustischen Vorhangprüfstand der Hochschule Luzern – Technik & Architektur experimentell validiert. Dabei wurden der Dämmungsgrad, der Sprachübertragungsindex (STI) und der Sprachverständlichkeitsindex (SII) in unterschiedlichen Szenarien bestimmt. Die Ergebnisse zeigen, dass das Vorhangsystem die Schallübertragung partiell dämmt, sowie die Sprachverständlichkeit reduziert. Eine geringe Schallübertragung fand statt, in Folge deren die Sprache nur in Anwesenheit von zusätzlichen Geräuschen (im Büro) ganz unverständlich gemacht werden konnte. Eine Nutzerumfrage hat gezeigt, dass der Einsatz des Vorhangsystems in Büroräumlichkeiten das akustische Wohlbefinden, sowie die akustische Privatsphäre erhöht hat. Ferner wurde die Installation des Vorhangsystems mit einer Reduktion der subjektiv empfundenen Störung durch Umgebungsgeräusche assoziiert.

Schaffert, Michael

• Rauigkeitswahrnehmung für schmalbandig modulierte Geräusche
  M. Schaffert, A. Oetjen und S. Van De Par
[Abstract]

Eine Vorangegangene Studie hat gezeigt, dass Breitbandrauschen, das nur in bestimmten Frequenzbändern moduliert ist, von Versuchspersonen als rauer empfunden wird, als die Vorhersage aktueller Rauigkeitsmodelle. Zudem interpretieren diese Modelle schmalbandige Stimuli rauer als die Versuchspersonen. Somit scheint es möglich zu sein, die wahrgenommene Rauigkeit eines Geräuschs durch Hinzufügen unmodulierter Rauschanteile zu erhöhen. Dieses Phänomen steht im Widerspruch zu bisherigen Vorstellungen zur Rauigkeitswahrnehmung, hat aber bei der Analyse komplexerer Umweltgeräusche eine hohe Relevanz. In einem Größenschätzungsexperiment wurde die Rauigkeit verschiedener Stimulus-Typen ausgehend vom 1 Asper Definitions-Ton bestimmt. Andere Studien haben gezeigt, dass die Präsentationsreihenfolge einen Einfluss auf die Entscheidung der Versuchspersonen haben kann. Aus diesem Grund wird in dieser Studie ein Paarvergleich zwischen unterschiedlichen, ausgewählten Stimuli der vorangegangenen Studie durchgeführt. Hierbei wurde darauf geachtet, dass jeder Stimulus etwa gleich oft als erstes bzw. zweites Geräusch dargeboten wurde. Ein Vergleich mit den Ergebnissen aus der Größenschätzung bestätigt eine gute Übereinstimmung. Dies zeigt, dass gewisse Mechanismen der Rauigkeitswahrnehmung in Modellen noch nicht ausreichend beachtet werden. Ausgehend von den Subjektivurteilen kann ein Ansatz erarbeitet werden, der eine Optimierung vorhandener Berechnungsmodelle hinsichtlich der untersuchten Signaleigenschaften ermöglicht.

Schanda, Ulrich

• Bauakustische Kennwerte dreier identischer Gebäude in unterschiedlicher Bauweise
  T. Kruse, U. Schanda, F. Schöpfer, A. Rabold und A. Mayr
[Abstract]

Im Rahmen des Forschungsprojektes Einfach Bauen der TUM konnten die Trittschall- und die Luftschalldämmung ausgewählter Trennbauteile gleicher Geometrie untersucht werden. Besonderheit dabei ist, dass es sich um drei identische Mehrfamilienhäuser handelt, die jedoch in unterschiedlichen Bauweisen errichtet wurden. Als Trenndecken wurden in drei Häusern Stahlbetondecken mit direkt aufliegenden trittschallmindernden Teppichbelag gewählt. Die flankierenden Bauteile wurden je nach Gebäudetyp in Leichtbeton, Ziegelbauweise oder in Massivholzbauweise erstellt. An den exemplarischen Übertragungssituationen wurden bauakustische Messungen der Norm-Trittschallpegel und der Bau-Schalldämm-Maße mit zusätzlicher Auswertung der Messunsicherheiten durchgeführt. Anhand der Messungen und den Prognoseberechnungen der entsprechenden Übertragungssituationen kann aufgezeigt werden, in welchen Frequenzbereichen die flankierenden Bauteile die Direktschalldämmung der Trennbauteile maßgeblich beeinflussen und ob dies durch derzeitige Prognosemodelle abgebildet werden kann. Ebenfalls kann mit der Gegenüberstellung beispielhaft aufgezeigt werden, an welchen Stellen die Berechnungsverfahren nach DIN 4109 und DIN EN ISO 12354, sowie die vorhandenen Bauteilkataloge an die inhaltlichen Grenzen stoßen.

• Analyse der tieffrequenten Trittschallübertragung mittels Übertragungsfunktionen
  F. Schöpfer und U. Schanda
[Abstract]

Die tieffrequente Trittschallübertragung ist seit Jahren ein viel diskutiertes Thema. Dies gilt nicht nur für den Holzbau, sondern ist auch im Massivbau verstärkt in den Fokus gerückt. Aus konstruktiver Sicht des Trennbauteils ist der schwimmende Estrich in der Regel das Mittel, die Trittschallübertragung zu minimieren. Durch die Resonanz des Estrichs und der maßgeblich im tieffrequenten Bereich stattfindenden Anregung durch Begehen der Decke ist der Nutzen allerdings limitiert und es treten immer wieder Probleme bei der tieffrequenten Trittschallübertragung auf. Neben den konstruktiven Eigenschaften der Trenndecke können gegebenenfalls auch die Eigenmoden der Trenndecke und des Empfangsraumes einen ungünstigen Einfluss haben. Dieser Aspekt wurde schon an einigen Stellen untersucht und wird im Rahmen dieses Beitrags auf der Grundlage von gemessenen Übertragungsfunktionen zur Diskussion aufgegriffen.

• Psychoakustische Beurteilung der Trittschallübertragung einer Massivtreppe
  M. Wolters, J. Scheck, A. Drechsler und U. Schanda
[Abstract]

Ziel einer Bachelorarbeit war es, die Entkopplung einer Massivtreppe durch psychoakusti-sche Kenngrößen zu beurteilen und der bauakustischen Beurteilung durch Norm-Trittschallpegel und Spektrum-Anpassungswerte gegenüberzustellen. Dazu wurde in einem schalltechnischen Treppenprüfstand ein Aufbau nach DIN 7396 mit einem entkoppelten Treppenlauf und einem starr verbundenen Podest realisiert und Messungen bei Anregung durch gehende und hüpfende Personen mit unterschiedlichem Schuhwerk, sowie mit Norm-Hammerwerk und Gummiball nach DIN EN ISO 10140-5 durchgeführt. Die vorgenommenen Auswertungen deuten darauf hin, dass der für die Wahrnehmung problematische Frequenzbereich bei entkoppelten Massivtreppen unter 100 Hz liegt.

Schanz, Martin

• 3-D ACA for boundary element methods in time domain
  A.M. Haider und M. Schanz
[Abstract]

Randelementmethoden im Zeitbereich sind für die Akustik wohl bekannt und auch einigermaßen etabliert. Jedoch ist der Speicherbedarf und auch die Rechenzeit für reale Problemstellungen nicht wirklich konkurrenzfähig. Erfreulicherweise gibt es seit einiger Zeit sogenannte schnelle Methoden, die einen annähernd linearen Aufwand in Raum und Zeit versprechen. Dabei ist die Methode von Michielssen, die auf einer Kerninterpolation in Raum und Zeit aufbaut, sehr erfolgversprechend und etabliert.

Alternativ dazu wird hier eine Formulierung aufbauend auf der Faltungsquadratur (Convolution Quadrature Method, CQM) vorgeschlagen, die durch Adaptive Cross Approximation (ACA) effizient gemacht wird. Dabei wird eine so-genannte 3-D ACA eingesetzt, die nicht nur eine Komprimierung in der räumlichen Koordinate sondern auch in der Zeit ermöglicht. Ebenso erlaubt diese Formulierung einen variablen Zeitschritt. Einfache Beispiele zeigen das Verhalten der Methode.

Schaub, Mona

• Charakterisierung von an mehrere Bauteile gekoppelten Körperschallquellen
  S. Öhler, B. Kaltbeitzel und M. Schaub
[Abstract]

Derzeit erfolgt die Beurteilung von Geräuschen durch Sanitärinstallationen im Wesentlichen in speziellen Musterbauprüfständen, wobei die Ergebnisse nur mit Einschränkungen auf vom Prüfstand abweichende, reale Bausituationen übertragen werden können. Die Schallübertragung durch haustechnische Anlagen lässt sich allerdings auch nach DIN EN 12354-5 für beliebige Massivbauten berechnen. Für die Prognoseberechnung wird neben den schalltechnischen Gebäudedaten als wichtigste Eingangsgröße die durch eine Quelle (z. B. Sanitärinstallation) in das angekoppelte Bauteil eingeleitete Körperschallleistung benötigt. Die messtechnische Bestimmung der Körperschallleistung einer Installation erfolgt dabei nach der Norm DIN EN 15657. Im Musterbau wird hierfür das ”Schallleistungs-Ersatzverfahren” eingesetzt. Ist die Installation mit mehreren Bauteilen (z. B. Rohboden und Wand) verbunden, müssen die Anteile der Körperschalleinleitung separiert werden. Im Gegensatz zu Empfangsplattenprüfständen mit entkoppelten Bauteilen, sind in Musterbauprüfständen allerdings Boden und Wände starr miteinander verbunden, so dass eine eindeutige Trennung der Übertragungswege zunächst nicht möglich ist. Im Beitrag wird diskutiert inwieweit die richtungsabhängige Charakterisierung von an mehrere Bauteile gekoppelten Körperschallquellen auch im Musterbau realisiert werden kann. Dabei werden die Ergebnisse aus zahlreichen Messungen im Musterbau den Ergebnissen aus einem Empfangsplattenprüfstand gegenübergestellt. Mit welchen Abweichungen dabei jeweils zwischen direkt und indirekt gemessener Körperschallleistung zu rechnen ist, wird anhand der Charakterisierung einer idealisierten Körperschallquelle vorgestellt.

Scheck, Jochen

• Simulation der Trittschalldämmung von Balkonen
  L. Heidemann, J. Scheck und B. Zeitler
[Abstract]

Tragende Isolationselemente sind Stand der Technik zur thermischen Trennung von Balkonen und Laubengängen. Die DIN 4109 beinhaltet seit der Revision 2018 Anforderungen, die bisher schwer prognostizierbar sind. Um ein verlässliches Prognosemodell zu schaffen wurden Messungen an Testaufbauten durchgeführt, die aus einem Balkon, einem tragenden Isolationselement sowie einer Deckenplatte bestehen. Die Deckenplatte ist zweiseitig aufgelegt, die Balkonplatte ist lediglich über das tragende Element einseitig angeschlossen. Balkon und Decke bestehen aus Stahlbeton mit der Dicke des Entkopplungselements. Um die tragenden Isolationselemente akustisch verbessern zu können wurden muss der Einfluss der verschiedenen konstruktiven Bestandteile verstanden werden. Hierfür wurde ein FE-Modell erstellt, welches mithilfe der Prüfstandsmessungen validiert wurde. Zusätzliche Messungen wurden durchgeführt, um die einzelnen Materialien korrekt zu charakterisieren.

• Psychoakustische Beurteilung der Trittschallübertragung einer Massivtreppe
  M. Wolters, J. Scheck, A. Drechsler und U. Schanda
[Abstract]

Ziel einer Bachelorarbeit war es, die Entkopplung einer Massivtreppe durch psychoakusti-sche Kenngrößen zu beurteilen und der bauakustischen Beurteilung durch Norm-Trittschallpegel und Spektrum-Anpassungswerte gegenüberzustellen. Dazu wurde in einem schalltechnischen Treppenprüfstand ein Aufbau nach DIN 7396 mit einem entkoppelten Treppenlauf und einem starr verbundenen Podest realisiert und Messungen bei Anregung durch gehende und hüpfende Personen mit unterschiedlichem Schuhwerk, sowie mit Norm-Hammerwerk und Gummiball nach DIN EN ISO 10140-5 durchgeführt. Die vorgenommenen Auswertungen deuten darauf hin, dass der für die Wahrnehmung problematische Frequenzbereich bei entkoppelten Massivtreppen unter 100 Hz liegt.

• Vergleich der Trittschallpegelminderung von Deckenauflagen auf einer Massivdecke und einem Treppenpodest
  R. Hehl, J. Scheck, C. Fichtel und B. Zeitler
[Abstract]

Im Rahmen einer Bachelorarbeit wurde die Trittschallpegelminderung von lokal reagierenden Deckenauflagen und eines schwimmenden Estrichs im Deckenauflagenprüfstand nach DIN EN ISO 10140 und im Treppenprüfstand nach DIN 7396 gemessen und verglichen. Die Motivation hierfür war, die Verwendung von im Deckenauflagenprüfstand ermittelten Trittschallpegelminderungen für den schalltechnischen Nachweis für Treppenpodeste mit Deckenauflagen am Bau zu prüfen. Während die Trittschallpegelminderungen mit lokal reagierenden Deckenauflagen gut übereinstimmen, ergibt sich für den schwimmenden Estrich ein deutlicher Unterschied. Als potentielle Ursachen wurden u.a. das unterschiedliche Schwingungsverhalten der Bezugsdecke und des Treppenpodestes sowie die Luftschallanregung näher betrachtet.

Scheidemann, Claus

• Application and modelling of ultrasonic transducers using 1-3 piezoelectric composites with structured electrodes
  D. Dreiling, D.T. Itner, N. Feldmann, C. Scheidemann, H. Gravenkamp und B. Henning
[Abstract]

Waveguide-based methods can be used for the non-destructive determination of acoustic material parameters. One of these methods is based on transmission measurements of cylindrical polymeric specimens. Here, the experimental setup consists of two transducers, which excite and receive the waveguide modes at the faces of the cylinder. The measurement, as well as a forward model, are used to determine material parameters of the polymeric specimen in an inverse approach.

1-3 piezoelectric composites are used as an active element because they can be approximated by a thickness vibration only. This allows an easy identification of Mason model parameters to characterise the transducers’ vibration behaviour.

However, sensitivity analysis shows a high uncertainty in the determination of the mechanical shear parameters due to the uniform excitation. To increase the sensitivity to these shear motions, arbitrary excitations were investigated by means of numerical simulation.

In order to be able to realise the determined optimal excitation, new transducer prototypes were designed. By subdividing the electrodes of the active element, for example, ring-shaped excitation is feasible. Furthermore, it can be shown that modelling these transducers with a one-dimensional Mason model is sufficient.

Schelle, Florian

• Untersuchung der Raumakustik und auditiver Belastung im Mehrpersonenbüro
  J. Selzer und F. Schelle
[Abstract]

Die Darstellung der auditiven Belastung in Mehrpersonenbüros wird in Regelwerken und internationalen Normen auf Basis raumakustischer Parameter und Momentaufnahmen des Schalldruckpegels durchgeführt. Um die komplexen Wirkmechanismen der akustischen Umgebung auf die im Büro arbeitenden Personen zu verstehen, reicht es jedoch nicht aus nur instrumentelle Einflussfaktoren zu betrachten. Ferner wird eine ganzheitliche Betrachtung aller akustischen Einwirkungen, aber auch der Perzeption der akustischen Umgebung durch die dort beschäftigten Personen notwendig. So wurden in 2019 Messungen in zwei Open Space Offices durchgeführt. Einerseits wurden die raumakustischen Parameter nach DIN EN ISO 3382-3 für eine Beurteilung nach VDI 2569 erfasst. Andererseits wurden während des laufenden Betriebs sowohl eine übliche Schalldruckpegelmessung zur Ermittlung des Beurteilungspegels nach den Technischen Regeln für Arbeitsstätten ASR A3.7 ”Lärm”, als auch binaurale Aufzeichnungen zur Auswertung psychoakustischer Messgrößen durchgeführt. Zusätzlich wurden die in den Büros beschäftigten Personen im Nachgang zu den Messungen zur akustischen Arbeitsplatzsituation mittels Online- Fragebogen befragt. Damit können die Büroraumakustik beschrieben, eine Momentaufnahme eines Schalldruckpegelverlaufs dargestellt und psychoakustische Messgrößen bestimmt werden. Aber auch die Perzeption der Beschäftigten findet Beachtung und eine Verbindung zu den zuvor genannten instrumentellen Größen kann untersucht werden. Die Methodik sowie eine Auswertung der Messdaten wird in diesem Beitrag dargestellt.

Schenk, Hermann A.G.

• Balanced MEMS loudspeaker: Coulomb forces vs. viscosity of air and squeeze film damping
  A. Melnikov, H.A.G. Schenk, M. Stolz, A. Mrosk, L. Ehrig, F. Wall, J.M. Monsalve Guaracao, M. Ahnert, S. Langa und B. Kaiser
[Abstract]

Miniaturized micro-electro-mechanical systems (MEMS) loudspeakers is a current developmental trend for in-ear audio applications. However, when a loudspeaker shrinks to a size of a microelectronic chip, the involved physics starts to differ from the macroscopic world. At one side, an electrostatic MEMS loudspeaker benefits from small electrode gaps leading to high driving forces. At the same time, the fluid dynamics of the air can cause strong damping forces inside the microscopic cavities of a µSpeaker chip. In our presentation, we discuss the influence of the fluid dynamics on the damping of a balanced nanoscopic electrostatic drive (NED) test loudspeaker design. We analyze simulation results and link them to experimental observations done with a high-speed camera. Understanding the various sources of fluid dynamic damping is of high importance for the design of high fidelity MEMS audio transducers.

Schiele, Simon

• ILD and ITD Extraction with a Bio-Inspired Model Based on LSO and MSO
  L. Driendl, J. Encke, N. Von Puttkamer, S. Schiele, T. Lüth und W. Hemmert
[Abstract]

Most sound localization algorithms rely on correlation methods. They are inspired by a neuronal coincidence detection model with delay lines as postulated by Jeffress, which was actually found in barn owls later. However, recent research has shown that in mammals the decoding of interaural time differences (ITDs) in the medial superior olive (MSO) is based on excitation and contralateral inhibition. As shown in the PhD thesis of Encke, this neuronal circuit decodes the phase difference between left and right ear signals along the tonotopic axis provided by the cochlear filters. In this paper we have developed and implemented a physical bio-inspired model of the detection of interaural level differences (ILDs) and ITDs. The system consists of a three- dimensional printed human head with pinnae. We fixed electret microphones in both ear canals from the inside of the head and recorded signals in a room and outdoors. We used a complex gamma tone filterbank to extract both magnitude and phase of the ear signals. We calculated the magnitude difference (ILD in dB) between left and right ear to mimic processing in the left and right lateral superior olive (LSO) and the phase differences (MSO) to extract ITDs and evaluated the system.

Schindler, Alexander

• A Deep Neural Network with Triplet Loss for Detecting Anomaly of Respiratory Sounds
  L. Pham, D. Ngo, A. Schindler und R. King
[Abstract]

In this paper, we propose a deep learning based system for detecting anomaly of respiratory sounds. The system is separated into two main steps: front- end feature extraction and back-end classification, respectively. In the first step, audio recordings of respiratory cycles collected from patients are transformed into Gammatone-based spectrograms where both temporal and frequency features of respiratory sounds are presented. In the second step, a convolutional neural network (CNN) based architecture, referred to as the baseline, is proposed to detect whether the spectrogram input contains abnormal features or not. To further improve the baseline performance, we then propose a triplet-based network architecture in which parallel CNN baseline networks and triplet loss function are made use. To make our work comparable, we evaluate our systems on the 2017 Internal Conference on Biomedical Health Informatics (ICBHI), which is one of the largest public benchmark respiratory sound datasets. The proposed CNN baseline and triplet- network architecture outperform the ICBHI baseline, improving by 5% and 7%, respectively.

Schlecht, Sebastian J.

• Assessing Room Acoustic Self-Localization using a Virtual Blindfold
  N. Meyer-Kahlen und S.J. Schlecht
[Abstract]

Knowing how well listeners can perform self-localization based on room reflections is important for designing acoustic rendering with 6 Degrees-of-Freedom (6DoF). In contrast to earlier work on echolocation with self-produced sounds, we study to which extend self-localization is possible using external sounds. To assess this, we present a novel experimental design that uses a virtual blindfold technique: Participants listen to sound sources in a room, when at the same time they are visually presented with a 3D-scanned model of the room on a head-mounted display. Whilst staying at one position in the real room, they can switch between different positions in the virtual representation. Their task is to identify the perspective that matches their physical location. Results of the pilot experiment, conducted in a small room with irregularly distributed absorption, indicate that identifying one’s position in the room solely based on the room acoustics is difficult. The new virtual blindfold design allows for assessing self-localization in diverse scenarios and permits conclusions about the need for 6DoF acoustic rendering.

Schlieper, Roman

• Vergleich von Kanaldifferenzen und nichtlinearen Verzerrungen mit dem Verkaufspreis von Kopfhörern
  R. Schlieper, B. Pries und J. Peissig
[Abstract]

Kopfhörer sind aus unserem heutigen Leben nicht mehr wegzudenken. Sie bieten die Möglichkeit zum ungestörten Musikgenuss und sind außerdem essentieller Bestandteil in der 3D-Audiotechnik für Virtual- oder Augmented-Reality Anwendungen. Trotzdem existiert bisher nur wenig Wissen darüber, ob und wie objektiv messbare Parameter, die als Qualitätsindikator herangezogen werden können, mit dem Verkaufspreis des Kopfhörers zusammenhängen. Dies wurde zum Anlass genommen in dieser Arbeit Kanaldifferenzen in Form von Pegeldifferenzen und Laufzeitdifferenzen sowie nichtlineare Verzerrungen auf eine mögliche Korrelation mit dem Verkaufspreis hin zu untersuchen. Hierfür wurden insgesamt 43 Kopfhörer auf einem Kunstkopf bei verschiedenen Anregungspegeln im reflexionsarmen Raum jeweils 5-mal neu positioniert und gemessen. Die Ergebnisse werden sowohl Baugruppenabhängig als auch Funktionsabhängig diskutiert.

Schlittmeier, Sabine

• Listening to, and remembering conversations between two talkers: Cognitive research using embodied conversational agents in audiovisual virtual environments
  J. Fels, C.A. Ermert, J. Ehret, C. Mohanathasan, A. Bönsch, T.W. Kuhlen und S. Schlittmeier
[Abstract]

In the AUDICTIVE project about listening to, and remembering the content of conversations between two talkers we aim to investigate the combined effects of potentially performance-relevant but scarcely addressed audiovisual cues on memory and comprehension for running speech. Our overarching methodological approach is to develop an audiovisual Virtual Reality testing environment that includes embodied Virtual Agents (VAs). This testing environment will be used in a series of experiments to research the basic aspects of audiovisual cognitive performance in a close(r)-to-real-life setting. We aim to provide insights into the contribution of acoustical and visual cues on the cognitive performance, user experience, and presence as well as quality and vibrancy of VR applications, especially those with a social interaction focus. We will study the effects of variations in the audiovisual ’realism’ of virtual environments on memory and comprehension of multi-talker conversations and investigate how fidelity characteristics in audiovisual virtual environments contribute to the realism and liveliness of social VR scenarios with embodied VAs. Additionally, we will study the suitability of text memory, comprehension measures, and subjective judgments to assess the quality of experience of a VR environment. First steps of the project with respect to the general idea of AUDICTIVE are presented.

Schmelt, Andreas Sebastian

• Die Spec-Radiation Methode zur Bestimmung beliebig geneigter Schallfeldebenen
  A.S. Schmelt und J. Twiefel
[Abstract]

In der zerstörungsfreien Prüfung mit luftgekoppelten Ultraschall werden die Schallwellen oft unter einem Winkel an ein oft plattenförmiges Werkstück gesendet. Dies dient zu Anregung spezieller Wellenarten im Werkstück, bzw. zur Vermeidung von stehenden Wellen zwischen dem Sender und dem Werkstück. Dabei wird meist das Werkstück geneigt. Im C-Scan Verfahren wird dann mit einem Empfänger eine Ebene parallel zum Sender vermessen. Ausgehend von dieser Messebene kann mit den bekannten Methoden der Ultraschallholographie (z. B. Rayleigh-Sommerfeld-Beugungsintegral, Re-Radiation Methode) das Schallfeld parallel zur Empfängerebene bestimmt werden. Die Neigung des Werkstückes führt bei Bestimmung einer parallelen Ebene zu ungenauen Ergebnissen. Durch die direkte Berechnung des Rayleigh-Sommerfeld-Beugungsintegrals oder der Berechnung vieler paralleler Ebenen und anschließenden Heraussuchen, können die Informationen der geneigten Ebene besser bestimmt werden, dies hat allerdings einen sehr hohen Zeitaufwand zur Folge. Die Spec-Radiation Methode, die wir hier präsentieren werden, ermöglicht die Bestimmung der geneigten Ebene durch Rotation des Schallfeldes im Fourier-Raum. Sie benötigt nur ca. 1,5% des Zeitaufwands der vergleichbaren Methoden. In diesem Beitrag zeigen wir den Einfluss der Rotation des Schallfeldes im Fourier-Raum auf der Ewald-Kugel am Beispiel eines Ultraschallsenders. Diese Methode ermöglicht auch das Lösen verschiedenster Probleme, bei denen die Schallfeldinformationen auf geneigten Ebenen interessieren.

Schmelzer, Martin

• Einfluss der Dämpfung auf die Messung der dynamischen Steifigkeit von Fußbodenunterlagen
  M. Schmelzer und V. Wittstock
[Abstract]

Die Normen ISO 9052-1 (1989) und DIN EN 29052-1 (1992) beschreiben die Messung der dynamischen Steifigkeit einer Unterlage unter schwimmendem Estrich. Dabei wird nach Auslesen der Resonanzfrequenz die dynamische Steifigkeit durch verschiedene Auswerteformeln berechnet - abhängig vom lateralen Strömungswiderstand der Unterlage. Kraak (1959) hatte ein Modell der Messanordnung aufgestellt und so die physikalischen Grundlagen der Auswertung in obigen Normen gelegt. Dieser Beitrag stellt die verschiedenen Auswertealgorithmen gegenüber und untersucht die Ursachen der verbliebenen Abweichungen gegenüber dem Sollwert.

Schmidhofer, August

• Musik und Trance: Physiologische Messungen an Besessenheitsmedien bei Tromba-Ritualen in Madagaskar
  A. Schmidhofer, C. Reuter, J. Jewanski, A.-M. Niemand, C. Mandihitsy und M. Bertsch
[Abstract]

Psychophysiologische Untersuchungen zur musikinduzierten/-begleiteten Trance wurden in der Vergangenheit fast ausschließlich in Laborsituationen durchgeführt. Dieser Beitrag berichtet von einer Studie, in deren Verlauf physiologische Messungen an Besessenheitsmedien im realen Kontext von fünf Tromba-Ritualen durchgeführt wurden. Tromba ist ein in Madagaskar weit verbreiteter religiöser Kult, bei dem sich der Zeremonienleiter bzw. die -leiterin unter den Klängen von Musik in Trance begibt. Ziel der Studie war es, die physiologischen Veränderungen beim Wechsel vom Alltagsbewusstsein in den Trancezustand zu ermitteln und die Rolle, die die Musik dabei spielt, näher zu beleuchten. Während Studien zur Trance bislang vorwiegend physiologische Prozesse im Gehirn untersuchten, standen hier körperliche Vorgänge wie Atmung, Temperatur, Hautleitwert, Herzratenvariabilität, Puls, Muskelspannung und Motilität im Fokus. Zur Messung der physiologischen Signale diente ein Schuhfried Biofeedback Xpert System, die Weiterverarbeitung der Daten geschah mittels BioTrace+, Kubios, Excel und JASP. Gleichzeitig wurde das Geschehen mit mehreren Kameras, darunter eine 360^∘ Ricoh Theta Z1, aufgezeichnet. Ungeachtet der Unterschiede hinsichtlich der physiologischen Ausprägung der Trance bei den einzelnen Medien, verweisen die Ergebnisse auf Trance als bewusst angewandte Körpertechnik, die auf die Synchronisation von Musik, Bewegung und physiologischen Reaktionen abzielt. Die Präsentation wird eine interaktive VR Video Experience in 360^∘ beinhalten.

• Sind crossmodal correspondences kulturell erlernt? Zuordnungen von Farben und Tönen in Madagaskar
  S. Ambros, J. Jewanski, C. Reuter und A. Schmidhofer
[Abstract]

Zuordnungen von hohen-tiefen Tonhöhen und hellen-dunklen Farben sind als crossmodal correspondences in der menschlichen Wahrnehmung verankert (Spence 2011, 2019). Klangfarben spielen bei westlichen Farbe-Klangfarbe-Zuordnungen nur eine untergeordnete Rolle. Um zu klären, ob Farbe-Klangfarbe Wahrnehmungen kulturell erlernt oder angeboren sind, wurde aufbauend auf einer Studie mit westeuropäischen Hörer*innen (Siddiq et al. 2021) eine Replikationsstudie mit afrikanischen Teilnehmer*innen in Madagaskar durchgeführt. Hierbei wurden von 63 Versuchspersonen 60 Klänge westlicher Orchesterinstrumente in verschiedenen Tonhöhen den 38 Farben des Berkeley Color Projects (Palmer et al. 2013) zugeordnet.

Im Gegensatz zur Studie mit westeuropäischen Hörer*innen zeigten sich hier deutliche Farbzuordnungen zu einzelnen Instrumentalklangfarben, während ein Einfluss verschiedener Tonhöhen auf die Farbzuordnung nicht erkennbar war. Darüber hinaus wurden Unterschiede bei den Klangfarbe-Farbzuordnungen zwischen Kindern und Erwachsenen festgestellt. Eine mögliche Erklärung für dieses Ergebnis könnte sein, dass die Zuordnung von hohen-tiefen Tonhöhen zu hellen-dunklen Farben eine westlich ankulturierte crossmodale correspondence darstellt und dass in nichtwestlichen Kulturen auch Gegensatzpaare wie leicht- schwer, jung-alt oder dünn-dick zur crossmodalen Beschreibung von Tonhöhen verwendet werden (z.B. Eithan and Timmers 2010; Dolscheid et al. 2013), so dass hier die Farbe anderen auditiven Attributen (in diesem Fall der Klangfarbe) zugeordnet werden kann.

Schmidt, Daniel

• Ortsaufgelöste Schadensdiagnostik mit geführten Wellen und zustandsbasierten Modellen mit Modellfusion für Faserverbundwerkstoffe
  S. Bosse und D. Schmidt
[Abstract]

Ultraschallmesstechnik von geführten Wellen wird für die Schadens- und Zustandsdiagnostik eingesetzt. Wir werden ortsaufgelöste automatisierte Analyseverfahren unter Verwendung von zustandsbasierten prädiktiven Modellen mit Modellfusion vorstellen und deren Fähigkeiten und Eignung diskutieren. Grundlage für die Evaluierung sind räumlich aufgelöste 2D Abtastungen von Luftultraschallmessungen und nicht räumliche Messungen mit kontaktierten Sensoren, aber mit einem Satz von räumlich unterschiedlichen Sensor-Aktuator Positionen. Als Testbauteil dienen rechteckige CFK und FML Platten mit Pseudodefekten.

Ziel der prädiktiven Analysatoren ist eine zuverlässige Erkennung von Bauteilschäden und deren Lokalisation. Sowohl FP- als auch FN Raten und Lokalisationsfehler werden betrachtet.

Ein großes Problem von mit ML erzeugten Modellen ist der Mangel an Erklärbarkeit und Nachvollziehbarkeit der Ausgabe (Merkmale) in Abhängigkeit von der Eingabe (Sensoren). Wir werden Erklärbarkeit und Nachvollziehbarkeit der Ausgabe (Merkmale) in Abhängigkeit von der Eingabe (Sensoren) diskutieren und ein Bezug der Physik der Wellenausbreitung und Schadensinteraktion mit den Ausgaben der maschinellen Modelle heuristisch herstellen.

Es werden zwei ML Verfahren vorgestellt: Ein verteiltes Mehrinstanzlernproblem mit räumlicher Modellfusion, und ein Einzelinstanzlernproblem, beide basierend auf rückgekoppelten Künstlichen Neuronalen Netzwerken mit ”Gedächtnis” die Daten- und Zeitserienprädiktion erlauben (LSTM Zellen). Die Fusion beider Verfahren kann schließlich einen wesentlich Beitrag zu erhöhter Zuverlässigkeit und Alltagstauglichkeit liefern.

Schmidt, Gerhard

• Deep Reinforcement Learning for Cognitive SONAR Systems
  N. Neumann, B. Kaulen, S. Christensen und G. Schmidt
[Abstract]

In recent years it has been shown that reinforcement learning can also be used for very complex tasks with the help of neural networks. Thereby often strategies are found that exceed results archived by humans. This enables the usage in autonomous tasks in a large number of different areas and applications. One possible application is to control a cognitive SONAR system. The goal is to scan a port area optimally to detect and find incoming objects as fast as possible. Therefore, a simple environment simulation was designed that represents the port area under consideration of random occurring reflections that result in different observations for each scan as well as the use of different novel sonar scanning modes. This work presents an implementation and evaluation of an environment for the training of algorithms to enable the autonomous observation of a port area.

• Frequenzbasierte Realisierung von räumlichen CFAR-Verfahren zur Detektion von Zielobjekten
  A. Namenas und G. Schmidt
[Abstract]

Räumliche CFAR-Verfahren (CFAR = constant false alarm rate), wie beispielsweise ordered-statistic-CFAR, können in echtzeitfähigen SONAR-Systemen die Performance limitieren. Aufgrund der Sortierung, die zur Schätzung der Schwellenwerte durchgeführt werden muss, entsteht ein hoher Rechenaufwand, welcher von der Länge der zu sortierenden training-cell-Vektoren und der gesamten Anzahl der Vektor- bzw. Matrixelementen abhängt. Durch eine Erweiterung, die nutzt, dass der training-cell-Vektor nur einmal vollständig sortiert werden muss, kann der Aufwand reduziert werden. Die Sortierproblematik bleibt aber bestehen und führt je nach Vektor- bzw. Matrixbeschaffenheit zu einem variierenden Rechenaufwand. Durch geschickte Annahmen kann auf die Sortierung verzichtet und zu linearen Filterungen übergegangen werden. Hierbei lassen sich einige Rechenschritte im Frequenzbereich ausführen, was eine erhebliche Reduzierung des Rechenaufwands bewirkt. In dieser Arbeit wird ein frequenzbasiertes Verfahren vorgestellt und mit dem ordered-statistic-CFAR-Verfahren verglichen. Dieser Vergleich geschieht auf Basis der berechneten Schwellenwerte und der detektierten Zielobjekte. Ebenso wird die erreichte Detektionsleistung in Verbindung mit der verringerten Rechenleistung betrachtet.

Schmidt, Hagen

• Complex Surface Acoustic Wave Fields used for Microfluidic Applications
  R. Weser, A. Darinskii, M. Weihnacht, A. Winkler und H. Schmidt
[Abstract]

Surface acoustic waves (SAW) are predestined for the active manipulation of fluids as well as of immersed particles or cells in microfluidic lab-on-a-chip systems. The generation of driving forces in the fluid originally rests upon the lateral distribution of the complex displacement amplitude, i.e. the surface acoustic wave field. Here, we present numerical and experimental results of complex wave field analysis and discuss underlying effects of SAW excitation and propagation on anisotropic, piezoelectric substrates. Furthermore, a novel mechanism for the active manipulation of the polarization of surface acoustic waves is demonstrated that is of particular interest for SAW-driven microfluidics because it enables a more precise control of fluid actuation and also shows the potential to efficiently reduce losses due to undesirable dissipation of acoustic energy. In general, the combination of theoretical and experimental investigations provides a deeper insight into fundamental effects of acoustofluidic coupling and allows for the realization of tailored SAW-based microfluidic actuators.

• Characterization of Surface Acoustic Waves Diffraction Driven Mechanisms in Microfluidic Systems
  A. Fakhfouri, C. Devendran, D. Collins, A. Winkler, H. Schmidt und A. Neild
[Abstract]

The use of surface acoustic wave (SAW) underpins promising possibilities for a versatile, yet non-contact manipulation of particles and cells in a microfluidic system. Despite their increasing significance, the physical phenomena underlying SAW-driven systems are yet to be fully elucidated. The combination of experimental characterization and numerical simulation can provide a better understanding of the fundamental mechanisms arisen upon incidence of a propagating SAW within a microchannel-enclosed fluid. Considering the influence of acoustic diffraction, we identify five general distinct mechanisms within an individual system. These cause spatially periodic patterning of particles (i) orthogonal and (ii) parallel to the SAW-propagation direction, fluid swirling in two orthogonal planes (iii) within the extent of the SAW beam, here termed lobe streaming, and (iv) at the peripheral region of the SAW beam, here termed peripheral streaming, and finally, (v) unidirectional translation of particles along the SAW-propagation direction, the most reported effect in such systems (1). The dominance of these mechanisms, however, depends on the particles’ size and their spatial location in the channel.

REFERENCE: [1] Fakhfouri, A, et al. (2018) Lab Chip 18 (15), 2214 - 2224.

Schnaiter, David

• Dosis-Wirkungs-Beziehungen aus aktuellen Studien in Tirol
  C. Lechner, D. Schnaiter und S. Böse-O'Reilly
[Abstract]

Im Oktober 2018 wurden von der WHO die Leitlinien für Umgebungslärm für die Europäische Region veröffentlicht. Hierin sind auch Dosis-Wirkungs-Beziehungen für den Anteil stark Belästigter und subjektiv stark Schlafgestörter enthalten, welche Ergebnisse aus Meta-Analysen der aktuellen Forschung sind. Projektbedingt konnten nur Studien bis zum Jahr 2015 eingeschlossen werden. In der Zwischenzeit wurden in Tirol mehrere Studien durchgeführt und im Zeitraum von 2019 bis 2020 veröffentlicht. Es handelt sich dabei um weiterführende wissenschaftliche Aufarbeitung der Daten aus der Gesamtlärmbetrachtung Innsbruck sowie einer Sekundärdatenanalyse der Evaluierungsstudie Unterinntal der ÖBB. Beiden Studien waren mehr als 1.000 vor Ort-Befragungen zugrundeliegend und wurden mittels geschichteter Clusterauswahl durchgeführt. Der Beitrag zeigt die Ergebnisse der Dosis-Wirkungs-Relationen aus diesen rezenten Studien in Tirol im Vergleich zu den WHO-Kurven sowie anderen aktuellen Studien wie z.B. SiRENE.

• Motorradlärm in Tirol - Evaluierung der Fahrverbote für laute Motorräder
  C. Lechner und D. Schnaiter
[Abstract]

Im Tiroler Bezirk Reutte, dem Außerfern, zeigt sich die Bevölkerung durch den Motorradlärm stark belästigt. Nachdem Maßnahmen wie Geschwindigkeitsbegrenzungen, Überholverbote und Bewusstseinsbildung nicht ausreichend fruchteten, wurde basierend auf der Motorradlärmstudie 2019 in der Saison 2020 an bestimmten Strecken ein Fahrverbot für Motorräder mit einem Standgeräusch von mehr als 95 dB(A) verhängt. Der Beitrag beschreibt, wie diese Festlegung begründet wurde und zeigt Ergebnisse der Evaluierung in der Bevölkerung, welche an den Strecken mit den verhängten Fahrverboten befragt wurden. Das Verkehrsgeschehen hat sowohl durch die Fahrverbote auch als auch Corona-bedingt abgenommen, wobei an Sommersonntagen der Motorradverkehr um ca. 50% und der zweispurige Verkehr um ca. 30% abgenommen hat. Auf der Belästigungsseite kam es zur Halbierung jener, die sich als ”stark belästigt” durch Motorradlärm einschätzen, eine Fortsetzung des Fahrverbotes für Motorräder wird zum stark überwiegenden Teil der Befragten befürwortet.

Schneehagen, Erik

• Numerische Untersuchungen zum Einfluss verschiedener Spitzengeometrien auf das Strömungsgeräusch eines endlichen Zylinders
  J. Niemann, E. Schneehagen und E. Sarradj
[Abstract]

Das Strömungsgeräusch endlicher Zylinder wird von der periodischen Ablösung der Kármán-Wirbel geprägt. Die Frequenz und Amplitude des damit verbunden Hiebtons fallen geringer aus als im zweidimensionalen Fall. Dies lässt sich zurückführen auf die Störung der Kármán-Ablösung durch die von der Spitze verursachten Strömungsphänomene. In der Literatur ist die Annahme vorherrschend, dass dabei vor allem der Abwind hinter der Zylinderspitze und ein am freien Ende gebildetes Wirbelpaar von Bedeutung sind.

Um den Einfluss dieser Strukturen zu untersuchen, wird das Problem numerisch simuliert. Dabei werden verschiedene Spitzengeometrien verglichen, die auf eine Manipulation der beiden zu untersuchenden Störphänomene abzielen. Die Simulationen werden in OpenFOAM mit einem Hybridansatz verwirklicht. Dabei werden zunächst mittels Large Eddy Simulation die Strömungsgrößen berechnet, um anschließend das akustische Signal aus der Oberflächendruckverteilung zu bestimmen.

Der erwartete Zusammenhang zwischen Störphänomenen und akustischem Spektrum kann in einigen Fällen bestätigt werden. Andere Fälle zeigen jedoch, dass die Betrachtung von Abwind und Spitzenwirbeln allein keine Vorhersage über die Unterdrückung der Kármán-Ablösung erlauben. Dies deutet darauf hin, dass neben der Stärke von Abwind und Spitzenwirbeln auch andere Faktoren Einfluss auf die Kármánschen Wirbelstraße am endlichen Zylinder haben.

• Design und Charakterisierung eines aeroakustischen Windkanals
  E. Schneehagen, E. Sarradj und D. Gründemann
[Abstract]

Um die Eigengeräusche von umströmten Körpern in einem aeroakustischen Windkanal zu messen, müssen hohe Anforderungen an die Strömungsqualität sowie das Hintergrundgeräusch erfüllt sein. Hinsichtlich der Strömungsqualität sollte die Ausströmung eine möglichst geringe Turbulenz besitzen und homogen sein. Gleichzeitig soll die Geräuschentwicklung beim Betrieb des Teststands niedrig genug sein, um die akustischen Messungen nicht zu verfälschen. Unter diesen Gesichtspunkten werden die Entwicklung und Realisierung des neu entstandenen aeroakustischen Windkanals an der TU Berlin vorgestellt. Dieser Windkanal mit offenem Kreislauf ermöglicht Messungen in einem Freistrahl in reflexionsarmer Umgebung mit einer maximalen Strömungsgeschwindigkeit von 70 m/s für einen Düsenquerschnitt von 33 cm x 40 cm. Die Qualität der Ausströmung wird mit Daten von Hitzdrahtmessungen hinsichtlich mittlerer Strömungsgeschwindigkeit und Turbulenzgrad bewertet. Die Messung des Hintergrundgeräusches und die Schallabstrahlung eines umströmten NACA0012-Profils ermöglichen die akustische Charakterisierung des Windkanals. Die Eigenschaften des fertiggestellten Windkanals werden abschließend mit anderen Testständen verglichen.

Schneider, Marc

• Direkte Schallquellenlokalisation aus numerischen Oberflächendaten
  R. Ruck, P. Dietrich, M. Schneider und J.W. Delfs
[Abstract]

Bei der Entwicklung von Ventilatoren nehmen neben aerodynamischen auch akustische Eigenschaften einen immer wichtigeren Stellenwert ein. Zur Optimierung des emittierten Geräusches werden verstärkt numerische Berechnungsverfahren (CAA) eingesetzt, die sich meist auf spektrale Analysen der Fernfeldakustik beschränken. Für ein tiefergehendes Verständnis der Schallentstehung kann allerdings eine räumliche Lokalisation der dominanten Schallquellen von entscheidender Bedeutung sein. Zu diesem Zweck werden unter anderem Beamforming-Algorithmen eingesetzt, bei denen anhand von Mikrofonarrays und unter Annahme einer bekannten Schallausbreitung aus gemessenen oder numerisch berechneten Fernfeld-Druckfluktuationen eine Rekonstruktion der akustischen Oberflächenquellen erfolgt.

Im Vergleich zu experimentellen Untersuchungen stehen im Zuge numerischer Berechnungen allerdings auch räumlich hochaufgelöste Druckfluktuationen auf den Oberflächen der Ventilatorschaufeln zur Verfügung. Da diese Informationen die Physik der Quellmechanismen am Ort der Schallentstehung beinhalten, scheint ein Verfahren zur direkten Quelllokalisation auf Basis dieser Daten naheliegend. Auf Grundlage des Kirchhoff-Helmholtz-Integrals wird ein Ansatz vorgestellt, mit dem die abstrahlungsfähigen aeroakustischen Fluktuationen von den nicht-abstrahlungsfähigen aber dominanten hydrodynamischen Oberflächendaten getrennt und somit als akustische Quellkarte genutzt werden können.

• Einfluss von Schutzgittern auf die Akustik von Axialventilatoren
  M. Schneider, A. Lucius und R. Pazhanisamy
[Abstract]

Ventilatoren werden heutzutage in vielen Anwendungen in unmittelbarer Nähe zu Menschen eingesetzt. Um ein Hin-eingreifen in den rotierenden Ventilator zu verhindern, werden Schutzgitter verwendet.

In dieser Arbeit wird der akustische Einfluss von druckseitig eines Axialventilators angebrachten Schutzgittern experimentell und numerisch untersucht. Dabei bestehen die Schutzgitter aus einer Tragkonstruktion aus radial verlaufenden Streben und einer Vielzahl daran befestigter umfänglicher Gitterringe (mit rundem Querschnitt).

Es zeigt sich, dass der Einfluss dieser Ringe grundsätzlich gut mit dem Phänomen der Kármánschen Wirbelstraße erklärt werden kann. Darüber hinaus spielen aber weitere Effekte wie die Interaktion zwischen einzelnen Ringen, die Ungleichförmigkeit der Strömung hinter dem Ventilator sowie die damit in Verbindung stehende vom Ventilator (oder anderen Bauteilen wie beispielsweise eines saugseitig montierten Wärmetauschers) generierte Turbulenz eine wichtige Rolle.

Vor allem durch den Einsatz numerischer Methoden (CFD, CAA) inklusive der Berücksichtigung von Turbulenz konnte ein Modell zur Berechnung des akustischen Einflusses von Schutzgittern entwickelt werden, welches gemessene Trends von Gittern mit unterschiedlicher Geometrie gut beschreibt.

• Numerische Untersuchung von Laufrad-Leitrad Kombinationen
  P. Dietrich und M. Schneider
[Abstract]

Bei der Entwicklung neuer Ventilatoren ist neben den aerodynamischen Eigenschaften das erzeugte Geräusch von großer Bedeutung. Besonders bei Geräten, die in der Nähe von Menschen eingesetzt werden (Wärmepumpen, Dunstabzugshauben, PC-Kühlung) ist eine geringe Lärmentwicklung wichtig. Ventilatoren werden oft mit Nachleiträdern ausgestattet. Neben der Reduktion des Dralls im Abströmfeld können diese zudem als Tragestruktur für Motor und Laufrad verwendet werden. Durch den Einsatz von Nachleiträdern ist ein deutlicher Einfluss auf die Akustik zu beobachten. Neben experimentellen Untersuchungen der Akustik, gewinnen numerische Verfahren (CAA - Computational Aero Acoustics) für die Entwicklung von Ventilatoren zunehmend an Bedeutung. Diese ermöglichen einen detaillierten Einblick in die lokalen Strömungsphänomene. Im Rahmen dieser Untersuchung wird der Einfluss verschiedener Laufrad-Leitrad Kombinationen auf das erzeugte Geräusch mit verschiedenen Berechnungsmethoden simuliert. Die Ergebnisse werden anschließend mit experimentellen Daten verglichen. Dabei wird sowohl das breitbandige und tonale Geräusch untersucht. Es zeigt sich, dass besonders mit hochauflösenden Rechenmethoden (LES) viele akustische Phänomene korrekt vorhergesagt werden können. Durch den Vergleich verschiedener Laufrad-Leitrad Kombinationen können Rückschlüsse auf den Geräuschentstehungsmechanismus gezogen werden.

Schneider, Martin

• Die Evolution der Kunstkopfmikrophone für die binaurale Aufnahmetechnik
  M. Schneider
[Abstract]

Binaurale Aufnahme- und Wiedergabetechnik gewinnt zunehmend an Bedeutung, unter anderem durch die Verbreitung von Kopfhörern, Games sowie 360^∘ und 3D Audio/Video-Formaten. Die Aufnahme mit einem Kunstkopf, bei Wiedergabe über Kopfhörer, bleibt die einfachste und geradlinigste Methode, immersive Aufnahmen zu produzieren. Heutige Kunstköpfe gehen auf Versuche am HHI / Berlin in den späten 1960ern zurück. Ziel war die Bewertung von Raumakustik mittels Kunstkopfaufnahmen. Diese Prototypen führten zum KU 80 (1973), der insbesondere auch für Kunstkopf-Hörspiele verwendet wurde. In den späten 1970ern wurde am IRT die Forschung fortgeführt. In Versuchen am IKA / Bochum wurden anhand eines Prototyps (1980) besser geeignete Ohren bestimmt. Diffusfeldentzerrung der Kunstkopfmikrophone reduzierte die klanglichen Fehler von Kunstkopfaufnahmen auch bei Lautsprecherwiedergabe. Ein IRT-Patent sowie die modifizierte Konstruktion für die Serie führten zum KU 81 (1981). Im heutigen Modell KU 100 (1990) ist eine Kombination aus akustisch-mechanischer und elektrischer Diffusfeld-Entzerrung realisiert. Während die meisten Kunstkopfmikrophone für messtechnische und audiologische Anwendungen konzipiert sind, ist der KU 100 ein Standard für die binaurale Aufnahmetechnik. Sei es direkt, als Stereo-Aufnahmemikrophon, oder indirekt, über seine Außenohrübertragungsfunktionen (HRTF) im binauralen Rendering, wird der KU 100 in vielen Anwendungen verwendet. Die akustische Evolution der vier genannten Kunstkopfgenerationen sowie Aspekte der technischen Realisierung werden erläutert.

Schneider, Martin

• Schallschutz im Hybridbau am Beispiel eines MFH mit Massivholzwänden und Stahlbetondecken
  M. Schneider, B. Zeitler und A. Blödt
[Abstract]

Die Berechnung der Luft- und Trittschalldämmung ist sowohl für Massiv- als auch für Leichtbau in DIN 4109-2 geregelt. Allerdings stellen sich immer wieder Fragen bezüglich der Berechnungsgrundlagen bei Mischbauweisen, wie beispielsweise einer Hybridbauweise mit tragenden Massivholzwänden und Stahlbetondecken. Mit dieser Bauweise können beispielsweise Mehrfamilienhäuser (MFH) aufgrund des hohen Vorfertigungsgrades besonders schnell errichtet werden. In dem Beitrag werden Messergebnisse zur Luft- und Trittschalldämmung aber auch zur Stoßstellen- und zur Flankendämmung von solchen Hybridkonstruktionen ermittelt in einem MFH in Würzburg vorgestellt. Diese Messwerte werden mittels unterschiedlicher Rechenansätzen überprüft und es werden Vorschläge zur zukünftigen Berechnung des Luft- und Trittschallschutzes zwischen Räumen mit solchen Hybrid-Konstruktionen gegeben.

• Schallübertragung von Hochlochziegelmauerwerk bei leichten mehrschaligen Trennwänden
  K. Naumann, M. Schneider und B. Zeitler
[Abstract]

Die flankierende Schallübertragung von Mauerwerk aus Hochlochziegeln (HLz) wird durch die Direktdämmung der HLz und das Stoßstellendämm-Maß bestimmt. Bei Trennwänden aus mehrschaligen Trockenbaukonstruktionen ist die Stoßstellendämmung entlang der durchlaufenden AW gegenüber massiven Trennwänden deutlich vermindert. In DIN 4109-32 ist dieser Schallübertragungsweg nicht direkt abgebildet, allerdings kann bei der Berechnung nach DIN 4109-2 für die flankierende Schallübertragung der Mindestwert des Stoßstellendämm-Maßes berücksichtigt werden. Im Rahmen eines vom Bundesverbandes der Deutschen Ziegelindustrie beauftragten Projektes wurden im Flankenprüfstand der HFT Stuttgart unterschiedliche Knotenpunktausführungen im Bereich der Stoßstelle untersucht und geeignete Eingangsparameter zur Berechnung der flankierenden Schallübertragung ermittelt. Hierbei konnten auch verbesserte Konstruktionen zur Erhöhung der Stoßstellendämmung überprüft und entsprechende Lösungen quantitativ erfasst werden.

Schneiderwind, Christian

• The influence of the DRR on audio-visual coherence of a real loudspeaker playing virtually over headphones
  A. Neidhardt und C. Schneiderwind
[Abstract]

One of the challenges in realizing auditory augmented reality is the audio-visual alignment of virtual sound sources created with dynamic binaural synthesis over headphones with the real visual object. In this study the influence of the direct-to-reverberant energy ratio (DRR) on the audio-visual coherence is investigated. In this regard an AR scenario was realized in which two real loudspeakers, one of the reproducing sound only virtually in a reverberant seminar room (RT = 1.0s). A listening test was conducted to evaluate the audible effects of a step-wise manipulation of the DRR in the BRIRs. In addition, BRIRs without the consideration of the headphone shadowing effects were preferred, despite the presence of the a continuously playing real sound source. The results of the study indicate that a variation of the actual DRR by ±3dB affected the audio-visual coherence noticeably.

Schober, Peter

• Untersuchung der akustischen Performance von einem Kastenfenster mit Vakuumisolierglas (VIG)
  C. Lux, B. Nusser und P. Schober
[Abstract]

Bei Wohnungen und Häusern die an stark frequentierten Straßen, Bahnverbindungen oder an Einflugschneisen von Flughäfen liegen, sind zumeist Fenster der höchsten Schallschutzklasse notwendig. Die Anforderungen an einen guten Schallschutz in solch belasteten Zonen lassen sich mit Standardfenstern in der Regel nicht bzw. nur mit sehr hohem Aufwand realisieren. Eine Alternative zu dieser Problematik kann ein historischer Fenstertyp sein - das Kastenfenster. Da sich bei diesen Fenstern aufgrund der Flügel oft nur sehr dünne Verglasungen bzw. Isolierverglasungen realisieren lassen, wurde als eine alternative Vakuumglas in verschiedenen Konfigurationen untersucht. Dies gilt besonders für die Sanierung. In den Stadtzentren Österreichs sind ca. 2,5 Mio. historisch wertvolle Katenfenster verbaut. Im ersten Schritt der Studie wurden die reinen Verglasungen mit der Normgröße von (1230 × 1480) mm² gemessen (Beitrag DAGA 20). Im zweiten Studienabschnitt erfolgte die Untersuchung der Verglasungen in einem Kastenfenstersystem im Vergleich zu Standard-Verglasungen. Zusätzlich wurden Fensterflügel mit und ohne Sprossen gemessen. Des Weiteren wurde bei dem Kastenfenster die Kastenfenstertiefe (Abstand von Flügel zu Flügel) und das Laibungsmaterial im Kasten variiert. Alle Messungen erfolgten im Fensterprüfstand gemäß EN ISO 10140-2.Die im zweiten Studienabschnitt gewonnenen Erkenntnisse werden in diesem Beitrag vorgestellt.

Schoder, Stefan

• Analysis of aeroacoustic sources in a hybrid simulation of human phonation using perturbed convective wave equation
  A. Wurzinger, S. Schoder, P. Maurerlehner, S. Falk, S. Kniesburges, M. Döllinger und M. Kaltenbacher
[Abstract]

The sources of human voice production are investigated based on a validated voice model. This analysis is performed using a hybrid aeroacoustic workflow: 3D incompressible, turbulent flow simulation using STARCCM+, source term computation and interpolation, and 3D acoustic wave propagation simulation based on the perturbed convective wave equation using openCFS. During the detailed effect analysis, the far-field sound spectra are compared quantitatively, and the flow-induced sound sources are visualized within the larynx. The source visualization shows that if the vocal folds (VFs) are not fully closing (as it is the case for several types of voice disorders), the VFs motion provides reduced source energy to the flow-induced sound and the source energy during one cycle is not cut-off entirely. Therefore, turbulent and vortical structures are permanently present increasing the broadband component of the voice signal. Furthermore, comparison of the source field in time- and frequency-domain shows that although the convective part of the source dominates a source visualization locally near the vocal folds, it is negligible in its contribution to the radiated sound. Neglecting the convective part of the source term reduces the validation error by only 0.6 % in the far field in comparison to the full formulation.

• Ligthill’s aeroacoustic analogy applied to an automotive turbocharger compressor
  C. Freidhager, S. Schoder, A. Renz, M. Heinisch und M. Kaltenbacher
[Abstract]

For computing CFD simulations to investigate aeroacoustics of turbocharger compressors, it is of fundamental importance to resolve turbulent structures at the location of their generation. This results in high-resolution grids, existing of more than 20 million cells. Consequently, computing the turbocharger compressor by using a transient, compressible CFD simulation is computationally very demanding. By applying Lighthill’s analogy, it is possible to resolve turbulent structures where they are generated and compute the pressure propagation using an additional, not that demanding, propagation grid. This allows using coarser CFD grids in the inlet and outlet section. For transferring Lighthill’s source terms from the CFD to the propagation grid, advanced interpolation algorithms are used. Furthermore, this methodology allows investigating the influence of the additions connected to the compressor, by interpolating Lighthill’s source terms onto different propagation grids. Also, since the pressure propagation is computed in the frequency domain, it is possible to investigate specific frequency ranges, which gives an additional advantage regarding computation time. The simulation results are validated by measurements of a cold gas test rig.

• Aeroacoustic sources in turbulent flow through a pipe with a sharp orifice predicted by Large-Eddy Simulation.
  J. Tieber, H. Steiner, P. Maurerlehner, S. Schoder, M. Kaltenbacher und G. Brenn
[Abstract]

The method of Large-Eddy Simulation (LES) has increasingly gained popularity, as it encompasses the direct resolution of a major part of the vortical motion in a turbulent flow field. The uncertaintyof turbulence modeling is thus limited to the unresolved sub-grid scales (SGS). This makesLES a highly attractive method for predicting flow-induced sound sources for use in Hybrid Computational Aeroacoustics (CAA). The possible sound emission generated by turbulent vortical motion is of growing importance in the design of flow-guiding components. This is especially the case in electric vehicles, where the masking noise of the combustion engine is absent and limited space in the engine compartment of the vehicle may lead to unfavorable flow-conditions. The present study performs incompressible LES to predict the turbulent flow field downstream of an orifice inside a circular pipe. The computational results are compared against experimental data from dedicated measurements. The predicted instantaneous flow field is used to evaluateaeroacoustic source terms for different acoustic equations, such as Lighthill’s acoustic analogy or the Perturbed Convective Wave Equation (PCWE).The contribution of the unresolved scales, which is supplied by the employed SGS-model to the acoustic sources, is specially investigated.

• Numerical Prediction of Sound Emission of Confined Flows based on a Hybrid Approach
  P. Maurerlehner, S. Schoder, J. Tieber, H. Steiner, G. Brenn und M. Kaltenbacher
[Abstract]

The absence of combustion noise in electric vehicles results in a dominance of other sources of sound, such as flow-induced sound in flow guiding components. The use of computational aeroacoustics (CAA) during the design phase is a promising way to fulfill the packaging requirements as well as the ambitious demand for passenger comfort. By coupling the computational fluid domain with the surrounding structural domain via coupling conditions on the interface, not only the sound generation and propagation within the fluid can be computed, but also the vibroacoustic sound emission of the flow-guiding structure can be simulated.

We propose such a numerical model based on a hybrid approach for the prediction of the sound emission of the confined flow. Thereby, different aeroacoustic formulations (Lighthill’s acoustic analogy, vortex sound theory, PCWE) are considered and the results are compared against measurements. First, the aeroacoustic source terms are computed by an incompressible Large-Eddy Simulation of the flow (Ma<0,3) based on the finite-volume method. The propagation of the aeroacoustic sources is then simulated by the in-house finite-element solver openCFS, which allows a coupling of the acoustic and the mechanic fields of the confining structure.

Schöpfer, Fabian

• Bauakustische Kennwerte dreier identischer Gebäude in unterschiedlicher Bauweise
  T. Kruse, U. Schanda, F. Schöpfer, A. Rabold und A. Mayr
[Abstract]

Im Rahmen des Forschungsprojektes Einfach Bauen der TUM konnten die Trittschall- und die Luftschalldämmung ausgewählter Trennbauteile gleicher Geometrie untersucht werden. Besonderheit dabei ist, dass es sich um drei identische Mehrfamilienhäuser handelt, die jedoch in unterschiedlichen Bauweisen errichtet wurden. Als Trenndecken wurden in drei Häusern Stahlbetondecken mit direkt aufliegenden trittschallmindernden Teppichbelag gewählt. Die flankierenden Bauteile wurden je nach Gebäudetyp in Leichtbeton, Ziegelbauweise oder in Massivholzbauweise erstellt. An den exemplarischen Übertragungssituationen wurden bauakustische Messungen der Norm-Trittschallpegel und der Bau-Schalldämm-Maße mit zusätzlicher Auswertung der Messunsicherheiten durchgeführt. Anhand der Messungen und den Prognoseberechnungen der entsprechenden Übertragungssituationen kann aufgezeigt werden, in welchen Frequenzbereichen die flankierenden Bauteile die Direktschalldämmung der Trennbauteile maßgeblich beeinflussen und ob dies durch derzeitige Prognosemodelle abgebildet werden kann. Ebenfalls kann mit der Gegenüberstellung beispielhaft aufgezeigt werden, an welchen Stellen die Berechnungsverfahren nach DIN 4109 und DIN EN ISO 12354, sowie die vorhandenen Bauteilkataloge an die inhaltlichen Grenzen stoßen.

• Analyse der tieffrequenten Trittschallübertragung mittels Übertragungsfunktionen
  F. Schöpfer und U. Schanda
[Abstract]

Die tieffrequente Trittschallübertragung ist seit Jahren ein viel diskutiertes Thema. Dies gilt nicht nur für den Holzbau, sondern ist auch im Massivbau verstärkt in den Fokus gerückt. Aus konstruktiver Sicht des Trennbauteils ist der schwimmende Estrich in der Regel das Mittel, die Trittschallübertragung zu minimieren. Durch die Resonanz des Estrichs und der maßgeblich im tieffrequenten Bereich stattfindenden Anregung durch Begehen der Decke ist der Nutzen allerdings limitiert und es treten immer wieder Probleme bei der tieffrequenten Trittschallübertragung auf. Neben den konstruktiven Eigenschaften der Trenndecke können gegebenenfalls auch die Eigenmoden der Trenndecke und des Empfangsraumes einen ungünstigen Einfluss haben. Dieser Aspekt wurde schon an einigen Stellen untersucht und wird im Rahmen dieses Beitrags auf der Grundlage von gemessenen Übertragungsfunktionen zur Diskussion aufgegriffen.

Schössow, Daphne

• On Predicting the Perceived Annoyance of Wind Turbine Sound
  S. Preihs, J. Bergner, D. Schössow und J. Peissig
[Abstract]

In the course of the project WEA-Akzeptanz, funded by the German Federal Ministry for Economic Affairs and Energy, interdisciplinary approaches for the analysis and modeling of the meteorology-dependent propagation of acoustic emissions from wind turbines were investigated in a cooperation of different institutes of Leibniz University Hannover. At the end of this model chain, an objectified estimation of the annoyance of acoustic immissions was developed at the Institute of Communications Technology.

For that, a framework for extracting signal parameters relevant in terms of perception was developed within the scope of our investigations. The parameters of this analysis were then used together with the results of listening tests to realize a prediction of the annoyance perceived by test persons via a neural network.

This paper presents the approach of the project including the subject studies conducted, describes the framework for signal analysis, and presents the methodology used to train the annoyance model. The results obtained are presented and discussed, and the limitations of the methodology are identified.

Scholz, Magdalena

• Hand-Arm-Vibrations-Syndrom, muss der ISO-Standard überarbeitet werden?
  M. Scholz, A. Brammer und S. Marburg
[Abstract]

Das Hand-Arm-Vibrations-Syndrom fasst alle Krankheiten zusammen, welche im Hand-Arm-System des Menschen von Vibrationen handgehaltener Geräte ausgelöst werden, so auch die vaskulären Krankheiten. Der Standard DIN EN ISO 5349-1 beschreibt ein Modell, entstanden 1986, in welchem die Vibrationsbelastungsdauer mit dem 8h-energieäquivalenten Beschleunigungswert und dem Auftreten vaskulärer Schäden in Zusammenhang gebracht wird. 2017 haben Nilsson u.a. eine Meta-Analyse publiziert. Hierbei wurden Studien von 1945 bis Ende 2015 in Betracht gezogen. Diese Studien wurden auf Basis einer Kriterienliste gefiltert und bewertet. Mit den verbliebenen Studien wurde ein Modell erstellt und mit dem aus dem Standard verglichen. Auf Basis dieser Meta-Analyse drängen sich verschiedene Fragen zu diesem und zum in der DIN referenzierten Modell auf. Bedarf das Modell aus dem Standard einer Überarbeitung? Wurden alle beeinflussenden Faktoren in dieser Studie bedacht und entsprechend gewichtet? Oder auch, liefern Studien, deren Probanden mehrere vibrierende Werkzeuge an einem Arbeitstag nutzen, ebenso zuverlässige Daten wie Studien, deren Teilnehmer nur ein Werkzeug für ihre Arbeit brauchen? Um diese Fragen zu beantworten, werden in diesem Beitrag Daten aus den von Nilsson u.a. genutzten Studien analysiert und dessen Modell reproduziert.

Scholz, Markus

• Merkmalsselektion von psychoakustischen Größen bei der datenbasierten Modellierung der subjektiven Geräuschqualität
  L. Outzen, T.P. Ring, M. Scholz und S.C. Langer
[Abstract]

Bei der Geräuschwahrnehmung von Fahrzeugen spielt der empfundene akustische Komfort eine bedeutende Rolle. Da die subjektiven Geräuschbewertungen jedoch nicht direkt messbar sind, werden sie in der Praxis durch aufwendige Probandentests erhoben. Als Alternative dazu wird in dieser Arbeit eine Methode vorgestellt, mit der die subjektiven Probandenurteile durch ein neuronales Netz objektiviert werden. Als Modelleingangsgrößen stehen dem maschinellen Lernalgorithmus neben akustischen Größen wie dem Schalldruckpegel und dem Terzspektrum diverse psychoakustische Parameter zur Verfügung. Während des Modelltrainings wird der Zusammenhang dieser messbaren Größen mit den subjektiven Geräuschbewertungen der Probanden hergestellt. Das trainierte Modell ist schließlich in der Lage, für unbekannte Geräusche eine entsprechende quasi- subjektive Bewertung zu ermitteln. Der Fokus dieses Beitrags liegt auf dem Prozess der Merkmalsselektion. Diese dient dazu, eine Kombination von Eingangsgrößen für den maschinellen Lernalgorithmus zu finden, die zu einer möglichst hohen Vorhersagegenauigkeit führt. Je nach Geräuschcharakter tragen jedoch nur bestimmte Parameter zur subjektiven Empfindung der Geräuschqualität bei. Da irrelevante Eingangsparameter die Güte des Modells verschlechtern, ist eine geeignete Merkmalsselektion essenziell für eine gute Annäherung der empfundenen Geräuschqualität. Deshalb werden in diesem Beitrag verschiedene Merkmalsselektionsstrategien verglichen und ihre Effektivität auf Basis der resultierenden Merkmalskombinationen interpretiert.

Schröder, Elmar

• Benchmark-Messungen in den neuen Akustiklabors an der TU Darmstadt
  C. Adams und E. Schröder
[Abstract]

An der Technischen Universität Darmstadt wurde die ”Maschinenakustikhalle” neu errichtet, um vibroakustische Messungen in einer zeitgemäßen Laborumgebung durchführen zu können. Neben einer Laborfläche für strukturdynamische Untersuchungen wurden drei akustische Messräume eingerichtet: ein reflexionsarmer Raum, ein Hallraum und ein reflexionsarmer Halbraum. Der Hallraum besitzt Prüföffnungen zu den beiden anderen Messräumen für Schalltransmissionsmessungen. Außerdem können im reflexionsarmen Halbraum antriebstechnische Systeme, befeuerte Maschinen oder wasserführende Maschinen oder Anlagen akustisch untersucht werden. Dieser Beitrag ordnet zunächst die neu eingerichteten Messräume in ein übergeordnetes Schema von Labordesigns ein. Anschließend wird geschildert, wie die neuen Messräume aus Nutzersicht in Betrieb genommen werden. Hierzu werden Benchmark-Messungen durchgeführt. Zum einen wird ein mögliches Übersprechen zwischen den elektromagnetisch empfindlichen Signalleitungen der Sensorik und dem Niederspannungsnetzwerk untersucht. Aus baulichen Gründen waren Kompromisse bei der Leitungsführung erforderlich, deren praktische Auswirkungen in Form von Einkoppeln von unerwünschten Signalen in die Messleitungen ermittelt werden. Zum anderen sollen mehrere Benchmark-Messungen u. a. in Anlehnung an den ”Benchmark for Room Acoustical Simulation (BRAS)” durchgeführt werden, wobei akustische Phänomene wie Reflexion, Streuung oder Beugung einzeln untersucht werden können. Dies soll dazu beitragen, die akustischen Raumeigenschaften aus Nutzersicht besser zu verstehen und kennenzulernen. Somit soll der Beitrag einen Leitfaden bilden für Inbetriebnahme von neuen Akustiklabors aus Nutzersicht.

Schröder, Max

• Reproducibility of an ABX-Listening Test using Electronic Documentation and Automation: A case study
  M. Schröder, W. Hahne, F. Krüger und S. Spors
[Abstract]

Psychoacoustic experiments investigate the relation between a sound and its perception by humans. However, the experimental details are often insufficiently documented in scientific publications. Reproducing such investigations thus, often requires much effort due to missing details in the documentation of prerequisites and experimental set-up as well as unpublished research data and statistical analysis. By means of an ABX-listening test detecting the perceptual difference of correlated and uncorrelated measurement noise in binaural room impulse responses, we demonstrate how documentation and reproducibility of such experiments can be improved by technical approaches and methodological aspects. In particular, the documentation of the experiment including the hypothesis, the preparation, and the analysis is realized in an electronic laboratory notebook. Furthermore, the documentation can be used to create a documentation template for similar experiments in order to make them better comparable. Before the experiment, the statistical analysis is implemented and automated processes are set-up in order to evaluate new measurements. Finally, the data and the scripts with their documentation are published following the FAIR principles to ensure their re-usability.

Schultz, Frank

• Spatio-temporal Properties of Simulated Impulse Responses on a Rigid Sphere
  N. Hahn, F. Schultz und S. Spors
[Abstract]

Rigid spherical microphone arrays are widely used for sound field analysis due to its compact size, uniform spatial resolution and numerical stability. Simulating the microphone signals is a useful tool to evaluate analysis techniques in different scenarios. The simulations are typically performed in the frequency domain by exploiting the analytic expression of the spatial transfer functions which is described in terms of the derivative of the spherical Hankel functions. Despite its accuracy in the frequency domain, the simulation is computationally demanding and the resulting impulse responses exhibit pre-echos and temporal aliasing. In this paper, an alternative approach is presented where the spatial impulse responses are modeled as infinite impulse response (IIR) filters. It not only enables a more efficient simulation but also avoids the above-mentioned temporal artifacts. The polynomial expressions of the spherical Hankel functions are converted either into factorized second-order sections or partial fraction expansions. A digital filter corresponding to each harmonic order is built by mapping the parameters from the Laplace domain to the z domain. The spatio-temporal structure of the simulated impulse responses are examined, where the influence of different mapping methods (bilinear transform, matched-z transform, and the corrected impulse invariant method) are investigated.

Schulz, Anita

• Einfluss des Impulstransfers auf die akustische Randbedingung überströmter Absorberwände
  A. Schulz und D. Ronneberger
[Abstract]

Bei einer Vielzahl technischer Anwendungen von durchströmten Kanälen, wie z.B. Flugzeugtriebwerken, Lüftungsanlagen oder Abgasleitungen, werden akustische Wandauskleidungen als wirkungsvolles Mittel zur Lärmbekämpfung eingesetzt. Diese bestehen meist aus einer durch viele kleine Öffnungen akustisch durchlässig gemachten Wand, die im Zusammenspiel mit dem Wandinneren z.B. nach dem Helmholtz-Resonanzprinzip für die gewünschte Schalldämpfung sorgt. Bei der Entwicklung solcher Schallabsorber ist es üblich, von den einzelnen akustischen Wirkmechanismen der Wand zu abstrahieren und diese als ganze durch eine akustische Randbedingung zu beschreiben. Die Schallabsorption einer beliebigen Wandauskleidung kann dann leicht durch die reibungsfreien Schallfeldgleichungen samt Wandimpedanz als Randbedingung vorhergesagt werden. Dieser Zusammenhang verkompliziert sich allerdings erheblich, wenn die Wand wie in den o.g. technischen Anwendungen zusätzlich überströmt wird. Nicht nur, dass die Konvektion den virtuellen Blick aus dem Kanalinneren auf die Wand (Doppler-)verschiebt. Die im ruhenden Medium sehr kleinen Reibungseffekte, die sich in einer dünnen Wandgrenzschicht abspielen und von L. Cremer erstmals als Zusatz zur akustischen Randbedingung beschrieben worden sind, können drastisch anwachsen, da nun Zähigkeitskräfte entstehen, die das strömungsbedingt in die Wandöffnungen eindringende Medium abbremsen. Dieser Effekt wurde in den bisherigen Arbeiten zum großen Teil völlig vernachlässigt. Der Vortrag gibt einen Überblick über die Etappen, Fortschritte und Schwierigkeiten bei der Modellierung dieses Problems.

• Design von Schalldämpfern – der Weg vom CAD-Modell zum Prototypen
  F. Bake, K. Knobloch, A. Schulz, R. Burgmayer, W. Hage, S. Kruck, L. Grizewski und 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 verschiedenen 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 die Impedanz der Lineroberfläche über verschiedene, meist inverse Verfahren berechnet. Da diese Impedanz eine Linereigenschaft in Verbindung mit der Überströmung ist, lassen sich die DLR-Ergebnisse innerhalb des Benchmarks z.B. mit den Ergebnissen der NASA vergleichen. Dieser Vergleich zeigt für die verschiedenen Testobjekte und Strömungsbedingungen eine gute Übereinstimmung.

Schulze, Christian

• Zerstörungsfreies Messverfahren zur Bestimmung des Elastizitätsmoduls von Betonplatten in situ
  P. Lindner, C. Schulze, J. Hübelt, P. Bolz und F. Wellner
[Abstract]

Beton unterliegt als Baustoff in zahlreichen Anwendungsbereichen nicht nur statischen, sondern auch zeitlich veränderlichen bzw. sich wiederholenden Belastungen, die im Laufe der Zeit zu einer Materialermüdung führen. In einem ersten Schritt wurde nachgewiesen, dass der dynamische Elastizitätsmodul als Materialparameter geeignet ist, um Aussagen über den Degradationszustand von Straßenbeton zu treffen, der sich im Zuge der Materialermüdung einstellt. Darum erfolgte im zweiten Schritt die Erarbeitung eines zerstörungsfreien Messverfahrens zur Bestimmung des dynamischen Elastizitätsmoduls von Betonplatten in situ. Hierzu findet die auf der Multichannel Analysis of Surface Waves (MASW) basierende Phase-Shift-Methode Anwendung, mithilfe derer die Phasengeschwindigkeit der Lamb-Welle ermittelt wird. Das vorgestellte Verfahren wird exemplarisch auf die Betonplatte einer Autobahn angewendet und der Elastizitätsmodul in Abhängigkeit von Frequenz und Plattentiefe bestimmt. Zudem werden vier weitere Verfahren zur Bestimmung des Elastizitätsmoduls der Betonplatte angewendet, die eine Entnahme von Bohrkernen aus der Platte erforderlich machen. Die Messergebnisse aus den verschiedenen Verfahren werden vergleichend gegenübergestellt. Es zeigt sich eine gute Übereinstimmung der Ergebnisse des neuen zerstörungsfreien Verfahrens mit den Ergebnissen der bestehenden Messmethoden. Das neue Verfahren stellt somit die Grundlage für eine zerstörungsfreie Bestimmung des Elastizitätsmoduls von Betonplatten in situ dar.

• Messung der akustischen Wirksamkeit von Vegetation neben Bundesfernstraßen
  C. Schulze, P. Lindner und J. Hübelt
[Abstract]

Seit mehr als 70 Jahren werden messtechnische Untersuchungen zur akustischen Wirksamkeit von Wäldern und Vegetationsstreifen durchgeführt, die belegen, dass durch Bewuchstiefen größer 30 m mitunter signifikante Schalldämpfungen erreicht werden können. Die in der Literatur angegebenen Dämpfungswerte schwanken jedoch aufgrund unterschiedlicher berücksichtigter physikalischer Effekte sowie abweichender Rahmenbedingungen sehr stark, weshalb messtechnisch ermittelte Dämpfungswerte nicht ohne Weiteres auf konkrete Anwendungsfälle übertragbar sind. In bestehenden Normen und Berechnungsvorschriften zur Vorhersage der Lärmeinwirkung an maßgeblichen Immissionsorten neben Verkehrswegen wird der Einfluss von Wald auf die Schallausbreitung meist nicht oder nur sehr vereinfacht berücksichtigt. Es wird der erste, im Sommer 2020 durchgeführte Teil einer umfangreichen Messkampagne der Schallausbreitung an und in schmalen Wald- und Vegetationsstreifen neben Bundesstraßen und Autobahnen vorgestellt. Hierfür wurden an acht verschiedenen Waldstreifen sowie zwei Freifeld-Messorten Messungen der Schallausbreitung in definierten horizontalen Abständen zur Fahrbahn und in verschiedenen Höhen über dem Boden durchgeführt. Auf Basis der Ergebnisse der Sommer-Messkampagne werden erste Aussagen zur akustischen Wirksamkeit von Wald- und Vegetationsstreifen mit einer Bewuchstiefe von 25 m bis 145 m getroffen. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, das Lärmschutzpotential von Wäldern und Vegetation, u.a. in Abhängigkeit von forstlicher Zusammensetzung und Bewuchstiefe, zu ermitteln und in Einzelfällen eine Berücksichtigung schmaler Vegetationsstreifen in Schallausbreitungsrechnungen zu ermöglichen.

Schumacher, Timo

• Lokalisierung und Analyse bewegter Schallquellen bei Überflügen und Vorbeifahrten
  H. Siller und T. Schumacher
[Abstract]

Die Messtechnik zur Lokalisierung von Schallquellen mit Mikrofonarrays wurde Mitte der 70er Jahre des letzten Jahrhunderts entwickelt. Die Fortschritte der digitalen Datenerfassung und Analyse ermöglichten immer größere und leistungsfähigere Systeme, so dass diese Technik heute industrieller Standard ist. Verschiedene Hersteller bieten fertige Systeme sogenannter akustischer Kameras an, deren Nutzen vor allem in der Identifikation der lautesten Schallquellen eines Objekts liegt und so die Entwicklung leiserer Produkte ermöglicht. Die Analyse von Schallquellen, die sich relativ zur Beobachtungsposition bewegen, ist durch die Doppler-Frequenzverschiebung erschwert und es werden spezielle Auswertemethoden benötigt, die die Bewegung der Quellen explizit berücksichtigen. Die historische Entwicklung der Analyse bewegter Schallquellen begann Ende der 70er Jahre des letzten Jahrhunderts mit Messungen an vorbeifahrenden Zügen. Etwa zehn Jahre später wurde die Technik dann im DLR auf Überflugmessungen übertragen und weiterentwickelt. Aktuell ist diese Messtechnik immer noch eine interessante Nische im Gebiet der Schallquellenlokalisierung und wird von nur wenigen Gruppen auf der Welt im Umfeld von Industrie, Universitäten und Forschungseinrichtungen betrieben. In dem Vortrag wird ein Überblick über die Entwicklung und den aktuellen Stand der Technik bei der experimentellen Bestimmung von Schallquellen bei Vorbeifahrten und Überflügen gegeben.

• Bewertung von Auswertemethoden für Überflugmessungen mit Mikrofonarrays anhand von simulierten und gemessenen Daten
  T. Schumacher und H. Siller
[Abstract]

Die Abteilung Triebwerksakustik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt hat zusammen mit dem Fachgebiet Turbomaschinen- und Thermoakustik der TU Berlin viel Erfahrung in der Durchführung und Auswertungen von Mikrofonarrayuntersuchungen bei Überflugmessungen. Speziell inkohärente Breitbandquellen werden dabei von einem hybriden Entfaltungsalgorithmus gut abgebildet und quantifiziert. Dabei wird das Beamforming im Zeit- und die Entfaltung im Frequenzbereich durchgeführt. Beiträge verschiedener Flugzeugkomponenten zu dem Gesamtgeräusch können separiert und analysiert werden. Schwächen der Methode zeigen sich bei tiefen Frequenzen sowie tonalen und kohärenten Quellen. Gesteigerte Anforderungen bei der Untersuchung von Propellermaschinen verdeutlichen die Notwendigkeit der Betrachtung auch tonaler und (teil-)kohärenter Quellen. Im Rahmen des DFG Projekts LION (Localization and Identification of moving Noise Sources) werden zunächst die Grenzen des bestehenden Ansatzes mithilfe von Simulationen und Messdaten untersucht. Auf Basis dieser Untersuchung werden Anforderungen an Methoden zur Auswertung von Überflugmessungen formuliert. Die Gruppe der TU Berlin und des DLR erarbeiten die Randbedingungen der Simulationen und stellen Datensätze aus Überflugmessungen mit Verkehrsflugzeugen bereit, welche aus vergangenen Messkampagnen stammen. Im Projekt LION sollen die bestehende Methode verbessert sowie weitere Ansätze verfolgt werden. Diese werden anhand von Simulationen und Messdaten bewertet. Dadurch sollen die aktuellen Möglichkeiten der Schallquellenlokalisierung für Überflugmessungen dokumentiert und verbessert werden.

• Erweiterung des Schallquellenlokalisierungsverfahrens SODIX zur Analyse tonaler Schallfelder
  S. Oertwig, T. Schumacher und S. Funke
[Abstract]

Das inverse Lokalisierungsverfahren SODIX, das neben den Amplituden auch die Richtcharakteristiken der Schall-quellen ermittelt, wird vor allem für die Trennung der breitbandigen Schallfeldanteile von Flugzeugtriebwerken bei statischen Triebwerkstests eingesetzt. Das Verfahren beruht auf einem Ersatzschallquellenmodell, welches die von einem Mikrofonarray gemessene Kreuzspektralmatrix durch die inkohärente Überlagerung von gerichteten Punktschall-quellen modelliert. Die Gültigkeit des Verfahrens ist aufgrund des inkohärenten Quellmodells zunächst auf breitbandige Schallquellen beschränkt.

In diesem Beitrag wird eine Erweiterung des SODIX-Verfahrens zur Schallquellenanalyse von Triebwerkstönen gezeigt. Hierfür wurde das Ersatzschallquellenmodell auf kohärente Quellen erweitert. Dies ist eine wichtige Voraussetzung für die Untersuchung von Triebwerkstönen, da diese teil-kohärent aus dem Triebwerkseinlauf und dem Düsensystem abstrahlen können. Aufgrund der Unterbestimmtheit des neuen Gleichungssystems werden die Richtcharakteristiken der Quellen durch geeignete Basisfunktionen parametrisiert. Dies erlaubt eine deutliche Reduzierung der Anzahl der Freiheitsgrade der zu bestimmenden Quellparameter. Zusätzlich wird das kohärente Quellmodell mit Methoden des Compressed Sensing gelöst, die bereits erfolgreich bei der Modenanalyse von Schallfeldern in Kanälen eingesetzt werden. Eine wesentliche Annahme hierbei ist, dass die zu erwartende Quellverteilung dünn besetzt (sparse) ist. Erste Anwendungen des Verfahrens auf Triebwerkstöne zeigen, dass die abgestrahlten Beiträge der Fan-Töne am Triebwerkseinlauf und an der Düse durch das neue Verfahren korrekt lokalisiert werden können.

Schuster, Max

• Low frequency underwater radiated noise from shipboard machinery
  D. Wittekind, M. Schuster und J. Daniel
[Abstract]

Underwater noise of ships is becoming of increasing interest not only for naval ships but also cruise ships and cargo vessels with respect to disturbance of life in the sea. One of the contributors to underwater radiated noise is the propulsion machinery of ships.

Traditional methods to predict noise from machinery in particular the structure-borne noise part consider propagation in the hull and finally radiation into the sea depending on vibration velocity and radiation efficiency. In an attempt to improve the unsatisfactory performance of these models the traditional analytical description of radiation of a force on an infinite plate is evaluated and empirically adjusted to the particularities of ship structures. Finite element analysis is shown to perfectly match with analytical results. Application of numerical calculations of full-scale ships and comparison with radiated noise measurements show that under certain conditions very precise predictions are possible.

Schwarz, Michael

• Tomographische Rekonstruktionsalgorithmen für einen Ultraschall-Scanner
  D. Eder, M. Schwarz und B.G. Zagar
[Abstract]

Aus den empfangenen Signalen von durch ein Objekt transmittierten Ultraschalls kann mit geeigneten Algorithmen die innere Struktur dieses Objekts zerstörungsfrei rekonstruiert werden. In diesem Beitrag zeigen wir die Realisierung eines für die Aufnahme der dafür benötigten Daten geeigneten Ultraschall-Scanners. Die Geometrie des Scanners ist angelehnt an die moderner Computertomographen. Einem Sendetransducer gegenüber sind auf einem Kreisbogen 15 Transducer für den Empfang positioniert, sodass sich ein fächerförmiger Messbereich ergibt. Wegen der stark gerichteten Abstrahlcharakteristik des zum Senden verwendeten piezoelektrischen Ultraschallwandlers mit einer Resonanzfrequenz von 1 MHz, ist dieser mit einer 3D-gedruckten akustischen Streulinse versehen, um ein breiteres Schallfeld zu erhalten. Es wurden verschiedene Linsengeometrien untersucht und Schallfeldkartierungen durchgeführt, um ein für den Ultraschall-Scanner optimiertes Schallfeld zu erreichen. Die gesamte Anordnung aus Sende- und Empfangswandler wird in einem wassergefüllten Becken mittels eines Schrittmotors schrittweise um das Testobjekt gedreht. Bei jeder Winkelposition werden die Messdaten der 15 Empfangswandler aufgenommen. Aus den in der Schalllaufzeit und der Amplitude der Empfangssignale enthaltenen Informationen kann durch die Verwendung tomographischer Rekonstruktionsverfahren die Struktur des Messobjekts rekonstruiert werden. Wir betrachten und diskutieren dafür sowohl strahlen- als auch wellenbasierte Rekonstruktionsalgorithmen und präsentieren damit erhaltene Ergebnisse.

• Rekonstruktion von Temperaturverteilungen aus Ultraschall-Laufzeitmessungen
  M. Schwarz und B.G. Zagar
[Abstract]

Wegen der Temperaturabhängigkeit der Schallgeschwindigkeit kann aus der Laufzeit von Ultraschall bei bekannter Pfadlänge die mittlere Temperatur entlang dieses Pfads ermittelt werden. Bei Messungen entlang mehrerer Pfade in einer Ebene kann aus den jeweiligen mittleren Temperaturen die Verteilung der Temperatur in dieser Ebene rekonstruiert werden. Dazu muss ein schlecht gestelltes inverses Problem gelöst werden. Das kreisförmige Rekonstruktionsgebiet wird dafür in Zellen gleichen Flächeninhalts unterteilt, wodurch sich ein diskretes inverses Problem ergibt. Dieses kann mittels der bekannten Tikhonov-Regularisierung gelöst werden. Daneben diskutieren wir in diesem Beitrag eine weitere Rekonstruktionsmethode, die unter der Annahme angewendet werden kann, dass die Temperaturverteilung nur einzelne Hotspots aufweist und sonst annähernd konstant ist. Betrachtet man den Gradienten einer solchen Verteilung, so ist dieser wegen der überwiegend konstanten Bereiche dünn besetzt bzw. komprimierbar. Somit können als Compressed Sensing bekannte Verfahren zur Rekonstruktion Verwendung finden. Dabei wird die l1-Norm des Ergebnisvektors unter der Nebenbedingung der Erfüllung des inversen Problems minimiert. Wir präsentieren einen Aufbau zur ultraschallbasierten Messung der für die Rekonstruktion nötigen mittleren Schallgeschwindigkeiten mit kostengünstigen 1 MHz-Transducern und gehen auch auf sich ergebende Einschränkungen ein. Des Weiteren zeigen wir Simulations- und Messergebnisse und stellen die Rekonstruktionsergebnisse mit den beiden genannten Methoden einander gegenüber.

Schweiger, Severin

• Infrastructure for Manufacturing and Testing of Megahertz Ultrasound Metamaterials
  S. Köble, S. Schweiger, A. Melnikov, J. Ziebarth und S.G. Koch
[Abstract]

Recent developments in acoustic metamaterials demonstrate promising properties for the manipulation of sound waves. Precise control of sound is of high interest in many applications (e.g. high intensity focused ultrasound and acoustic levitation). However, effective metamaterial structures for ultrasound in the megahertz range have microscopic dimensions and are difficult to manufacture with macroscopic methods generally utilized for acoustic metamaterial fabrication. Another challenge is the characterization of corresponding ultrasound fields at these frequencies in air verifying numerical simulations. These issues hamper the technology transfer of ultrasound metamaterials from fundamental to applied research areas and to industrial applications. To conquer these challenges, an innovative manufacturing approach to fabricate prototype samples consisting of structures with typical dimensions in the micrometer range is necessary. For high frequency sound field measurements, the use of special microphones based on refractive index changes or piezoelectric foils is required. We combine additive manufacturing of metamaterials based on two-photon-lithography with in-house capacitive ultrasound transducers and a test bench for the high frequency domain. This unique setup allows for the first time a consolidated fabrication and characterization of acoustic metamaterials for ultrasound in the megahertz range.

Schweitzer, Thorge

• Influence of Operating Conditions on the Fluidic Ultrasonic Transducer Signal
  B. Bühling, T. Schweitzer, S. Maack und C. Strangfeld
[Abstract]

While contact and immersion ultrasonic testing are established methods in non-destructive testing (NDT), generating high power air-coupled ultrasound remains a challenging task. Solutions often involve setups that are restricted to lab environments. When field measurements are required, such as in NDT for civil engineering, a handy, robust and safe transducer is needed. For this purpose, an ultrasonic transducer based on a fluidic switch has been developed. A sonic air flow inside the device is switched rapidly so that an ultrasonic signal is generated. Both theory and previous flow simulations suggest that the control flow pressure ramp has only little influence on the switching time of the device. This publication gives an overview over the operating principle of the fluidic ultrasonic transducer and investigates the influence of control tube length and pulsing repetition rate on the ultrasonic pressure amplitude. High repetition rates are found to reduce the signal amplitude, while long tubing has only little negative influence on the amplitude while improving signal quality.

Schwendicke, Anna

• Kinderleicht greifen – angepasste haptische Eingabe für Kinder und Jugendliche
  A. Schwendicke, H. Winger, F. Wieczorek, L. Lüneburg, T. Bobbe und M.E. Altinsoy
[Abstract]

Die aktuelle Weiterentwicklung des bestehenden Internets sowie der technischen Möglichkeiten dieses zu Nutzen und zu Erleben ebnen den Weg in Richtung eines Taktilen Internet. Der Tastsinn wird zunehmend in die Mensch-Computer-Schnittstelle integriert. Mit Hilfe eines Handschuhs mit direkt eingestrickten Sensoren kann z.B. ein Roboterarm gesteuert und so - auch über große Distanzen hinweg - mit dem Roboter interagiert und kooperiert werden. Da derartige, intuitive Mensch-Maschine-Schnittstellen von unterschiedlichsten Nutzergruppen eingesetzt werden sollen, muss ein breites Spektrum der Ausprägung physiologischer Merkmale abgedeckt werden können. Soll diese Technologie für verschiedene Altersgruppen nutzbar gemacht werden, ist ein abgestuftes Größensystem notwendig, um die optimale Passform der Handschuhe und damit eine gute Gestenerkennung zu gewährleisten. Vergleichsmessungen der unterschiedlichen Größen stellen sicher, dass auch mit kleinen Handschuhe mit integrierten Sensoren die Gesten zuverlässig erkannt werden. So kann auch bei kleinen Handgrößen auf externe Sensoren verzichtet werden. Ein spielerisches Beispiel für den Einsatz unterschiedlicher Handschuhgrößen ist beispielsweise das interaktive ”Schere, Stein, Papier” Exponat, das von einem interdisziplinären Team des Exzellenzcluster CeTI entwickelt wurde. Es soll Kinder und Jugendliche für diesen Bereich der Forschung begeistern, indem diese direkt mit einem Sensorhandschuh einen Roboterarm steuern und mit ihm spielen können, insbesondere hier sind große Unterschiede der Hände zu berücksichtigen.

Seeber, Bernhard

• The effect of early and late reflections on binaural unmasking
  N. Kolotzek, P. Aublin und B. Seeber
[Abstract]

In rooms, the auditory system has to deal with incoming reflections over time, starting with a few reflections right after the direct sound and increasing in density to diffuse reverberation. The sparse early reflections are considered useful for detecting sounds in noisy backgrounds while late reflections can be detrimental. To investigate the effect of early and late reflections on binaural unmasking from a fundamental perspective, two experiments were conducted with a harmonic complex tone, centered around 500 Hz, from the front or at 60^∘ azimuth in a simulated room with a constant anechoic noise masker at 0^∘. First, early reflections were progressively added to the harmonic target sound and detection thresholds were measured. While thresholds remain unchanged for a target at 60^∘, they significantly improve for a frontal source. In the second experiment, early reflections were progressively removed from the room impulse response so that listeners can exploit late reflections. Even if reflections are delayed and not energetically favorable, listeners’ detection thresholds improved compared to only the direct sound. While a simple model based on equalization and cancellation fails to predict the measured binaural benefit, considering dynamic processing of interaural cues improves the prediction of the measured results.

• An 'Unreal' Framework for Creating and Controlling Audio-Visual Scenes for the rtSOFE
  F. Enghofer, L. Hladek und B. Seeber
[Abstract]

Highly realistic audio-visual environments have their application in various areas, including architecture, gaming, art, perceptual research, and beyond. The reproduction of complex scenes requires advanced and complex tools, for instance game engines, but these often lack advanced acoustical simulations. The real-time Simulated Open Field Environment (rtSOFE) is an interactive room simulator for rooms of arbitrary shapes and has been designed to meet criteria of precision, interactivity, and real-time performance. These are important for virtual reality. However, the rtSOFE has not been integrated fully with other virtual reality tools. Here we present a new framework that integrates an established tool for virtual reality (a popular game engine) with the rtSOFE to ease the production of complex environments combined with highly precise audio for hearing research. We created a game engine plugin to automatize the management of the distributed rtSOFE system. The plugin exploits existing game engine features, like the support for visual CAVE systems or the support for high-level programming languages. The performance of the framework is demonstrated with a simulation of a highly realistic classroom in terms of it’s visual and acoustic component and interaction with a movable source.

• Self-rotation behavior during a spatialized speech test in reverberation
  L. Hladek und B. Seeber
[Abstract]

Self-movement during a cocktail party has a strong effect on speech perception; however, speech testing has been traditionally done with static sounds and listeners. During listening, people may also adapt their movement to understand better. Here, we analyze behavior during self-rotation in a spatialized speech test, in which target sentences were presented randomly either from the front, rear, or side of participants together with a frontal speech-shaped noise interferer. The stimuli were spatialized in a reverberant room created in Simulated Open Field Environment. The task was to respond naturally with movement as if somebody was talking to the participant from that direction. A static visual avatar could appear at the target direction. We observed that people had a tendency to increase probability of corrective movements towards the end of the target sentence, rotation speed was highest at the initial part of the sentence and the presence of the visual cue increased the consistency of the trajectories across trials. This suggests that a typical rotation trajectory in a trial consisted of a fast initial saccade followed by corrective turns while the visual cues helped with target localization. These observations support the hypothesis that people adapt their movement for better intelligibility.

• Gemessener Schalldruckpegel im Lautsprecherarray für verschiedene Schallfeldsyntheseverfahren
  M. Kuntz, N. Kolotzek und B. Seeber
[Abstract]

Mithilfe von Lautsprecherarrays und Schallfeldsynthese lassen sich komplexe Schallszenen in kontrollierbaren Umgebungen wiedergeben, ohne die Nachteile einer HRTF-basierten Wiedergabe in Kauf nehmen zu müssen, wie nicht-individuelle HRTFs und die Integration der Kopfbewegungen in die binaurale Synthese. Dies ist für viele psychoakustische Experimente vorteilhaft, da der Proband sich frei bewegen und so möglichst realistisch auf das Schallfeld und die wiedergegebenen Stimuli reagieren kann - insbesondere auch mit Hörhilfen. In dieser Arbeit untersuchen wir die in einem Lautsprecherarray gemessenen Schalldruckpegel von Tönen und frequenzgruppenbreiten, gleichmäßig anregenden Rauschen an den audiologischen Frequenzen. Diese Stimuli wurden mit den Ambisonics basic und max-rE Dekodern, Vector-Base Amplitude Panning und Nearest-Loudspeaker Abbildung wiedergegeben und mit einem fahrbaren Mikrofonarray in einem Raster von 23 x 23 Punkten in einem quadratischen Bereich von 187 cm um den Mittelpunkt des Lautsprecherarrays gemessen. Ergebnisse zeigen, wie erwartet, dass die Wiedergabe von gleichmäßig anregendem Rauschen niedrigere Fehler und räumliche Variationen aufweist als die von Tönen. Außerdem ist an tiefen Frequenzen wenig Unterschied zwischen den verschiedenen Wiedergabemethoden zu sehen. An hohen Frequenzen weisen der max-rE Dekoder und VBAP unerwartet höhere räumlich Variationen, höhere Fehler und einen kleineren Sweet-Spot auf als der basic Dekoder und Nearest-Loudspeaker Abbildung.

Seeler, Pascal

• Adjungierten-basierte Schallfelderzeugung im Zeitbereich mit Zielfunktion im Frequenzraum
  P. Seeler, A. Hölter, S. Weinzierl und M. Lemke
[Abstract]

In vorangegangenen Beiträgen haben die Autoren eine Methode zur Adjungierten-basierten Optimierung von Lautsprecher-Arrays im Zeitbereich vorgestellt. Mit dieser Methode lassen sich grundsätzlich nicht nur der optimale Ort, sondern auch optimale Treiberfunktionen für beliebige Anordnungen von Lautsprechern finden.

In dem vorliegenden Beitrag stellen die Autoren eine Erweiterung der Methode vor, die die Vorgabe von gewünschten Schalldruckamplituden oder gewünschten Schalldruckpegeln im Frequenzbereich ermöglicht. Die Methode erlaubt es, die typischerweise Frequenz-basiert definierten akustischen Anforderungen an ein Beschallungsszenario mit den Vorteilen eines Zeitbereichsverfahrens, etwa die Einbeziehung von Randbedingungen und Umgebungsbedingungen wie Wind zu kombinieren.

Die Validierung des Verfahrens erfolgt am Beispiel eines in der Beschallungstechnik typischen Szenarios, in dem räumlich verschiedene Werte für den Schalldruckpegel angestrebt werden.

Seidler, Hannes

• Die akustische Situation im Operationssaal
  H. Seidler
[Abstract]

Operationssäle sind Arbeitsplätze für hoch anspruchsvolle und verantwortliche Tätigkeiten. Nicht nur der Operateur, auch Assistenzpersonal, Narkosespezialisten und Techniker sind täglich mehrere Stunden in dieser Umgebung tätig. Hier kommt es unter anderem auf präzises Sprachverstehen, auf sichere Kommunikation, auf Abschirmung von Außenlärm und ruhige Umgebung an - alles Anforderungen, die in der Akustik gut bekannt sind. Am Beispiel von zwei Gruppen von Operationsräumen der universitären HNO wurde die Situation messtechnisch erfasst: die Schallbelastung im Raum, die Sprachverständlichkeit, die raumakustischen Parameter sowie die Schalldämmung zu den angrenzenden Bereichen. Die Ergebnisse der im Jahr 2000 hergerichteten Räume im Gebäude von 1910 wurden bereits vorgestellt (DAGA 2019). Bei einem Volumen von 86 m³, einer Nachhallzeit von 1,1 s und einem Grundpegel von L_A,95 = 57,3 dB sind in der Nähe des Operateurs mittlere Schalldruckpegel von 67,6 - 76,4 dB zu beobachten, aber auch Maximalpegel von L_AFmax = 105,4 dB! Mit dem Umzug der Fachabteilung in völlig neue, hochmodern eingerichtete Säle bietet sich die Chance des unmittelbaren Vergleichs. Der Beitrag zeigt die akustische Situation in beiden Arbeitsumgebungen und diskutiert den Einfluss der modernen Bautechnik, Geräteausstattung, der Raumgröße und der Raumoberflächen zusammen mit den Erfahrungen des Personals.

Selzer, Jan

• Untersuchung der Raumakustik und auditiver Belastung im Mehrpersonenbüro
  J. Selzer und F. Schelle
[Abstract]

Die Darstellung der auditiven Belastung in Mehrpersonenbüros wird in Regelwerken und internationalen Normen auf Basis raumakustischer Parameter und Momentaufnahmen des Schalldruckpegels durchgeführt. Um die komplexen Wirkmechanismen der akustischen Umgebung auf die im Büro arbeitenden Personen zu verstehen, reicht es jedoch nicht aus nur instrumentelle Einflussfaktoren zu betrachten. Ferner wird eine ganzheitliche Betrachtung aller akustischen Einwirkungen, aber auch der Perzeption der akustischen Umgebung durch die dort beschäftigten Personen notwendig. So wurden in 2019 Messungen in zwei Open Space Offices durchgeführt. Einerseits wurden die raumakustischen Parameter nach DIN EN ISO 3382-3 für eine Beurteilung nach VDI 2569 erfasst. Andererseits wurden während des laufenden Betriebs sowohl eine übliche Schalldruckpegelmessung zur Ermittlung des Beurteilungspegels nach den Technischen Regeln für Arbeitsstätten ASR A3.7 ”Lärm”, als auch binaurale Aufzeichnungen zur Auswertung psychoakustischer Messgrößen durchgeführt. Zusätzlich wurden die in den Büros beschäftigten Personen im Nachgang zu den Messungen zur akustischen Arbeitsplatzsituation mittels Online- Fragebogen befragt. Damit können die Büroraumakustik beschrieben, eine Momentaufnahme eines Schalldruckpegelverlaufs dargestellt und psychoakustische Messgrößen bestimmt werden. Aber auch die Perzeption der Beschäftigten findet Beachtung und eine Verbindung zu den zuvor genannten instrumentellen Größen kann untersucht werden. Die Methodik sowie eine Auswertung der Messdaten wird in diesem Beitrag dargestellt.

Sepahvand, Kian K.

• Deep Learning Based Fatigue and Vibration Analysis Using Sensor Data
  M. Mühlhaus, D. Kreuter und K.K. Sepahvand
[Abstract]

The derivation of vibration signals, captured by accelerations, is often limited by a high implementation effort for simulation, caused by many issues, e.g. non- linearity. Performing vibration tests for various loads are also quite expensive and laborious and not possible in early stages of the development process of components and machines. Furthermore, many different maneuvers need to be measured to enable reliable and field equivalent load assumptions. With the usage of Deep Neural Networks (DNN) it is possible to simplify and speed up the simulation and testing efforts with the prediction of acceleration signals in the time and frequency domain. In this paper, a framework for vibration analysis using the sensor data is developed. It includes an automatic preprocessing of time series, feature engineering of input data and training of a so-called soft sensor with different types of DNN architectures in time and frequency domains. Examples of the implementation of these approaches of soft sensors are shown and compared to each other.

Shamsabadi, Mitra

• Domain Decomposition with Fusion Frames
  M. Shamsabadi und P. Balazs
[Abstract]

In computational acoustics the goal is to find a numerical solution of physical equations, like the Helmholtz equation. Traditionally, this is done by the boundary element or finite element method. To reduce the computational load the operator equation is split. The domain decomposition methods solves a boundary value problem by splitting it into smaller boundary problems on subdomains. It is vital to find the most applicable and tractable overlapping or non-overlapping domain decomposition for dividing a large problem to smaller one. One of the most important problems in this method is the splitting the given space and finding the global solution from the local ones, in particular in the overlapping domain case. In this paper, we approach this problem by using fusion frames, therefore allowing overlapping. At least in a mathematical setting fusion frames allows to find more numerically tractable approach on subdomains and combine the solution on the subspaces to get the global solution. We can apply this idea for operator equations and present several discretization by fusion frames and their duals and analyze their numerical efficiency.

Sharma, Sparsh

• Schallminderung an einer umströmten Tandem-Zylinder-Anordnung durch poröses Material
  T. Geyer, S. Sharma und B. Calisci
[Abstract]

Der an Teilen des Fahrwerks von Flugzeugen entstehende Umströmungsschall wird oftmals vereinfacht an einer sogenannten Tandem-Zylinder-Anordnung untersucht, bei der sich in einem definierten Abstand stromab eines Zylinders ein zweiter Zylinder gleichen Durchmessers befindet. Der dabei entstehende Schall ist durch einen starken tonalen Anteil gekennzeichnet. Für diese Anordnung existiert auch ein sogenannter Benchmark-Test, und in der Folge haben bereits viele Forscher diese Anordnung sowohl experimentell als auch numerisch untersucht.

Basierend auf Untersuchungen an umströmten Einzelzylindern, deren aerodynamische Schallentstehung durch die Verwendung einer porösen Ummantelung deutlich gemindert werden konnte, ist diese Maßnahme in einer aktuellen experimentellen Studie auf eine Tandem-Zylinder-Anordnung angewandt worden. Dabei wurden sowohl beide Zylinder einzeln als auch beide gleichzeitig mit verschiedenen, offen-porösen Materialien ummantelt und in einem aeroakustischen Windkanal umströmt. In Abhängigkeit der Parameter der Ummantelung ergibt sich für den Schall im Fernfeld ein deutlich schmaleres tonales Maximum sowie eine Verschiebung des tonalen Schalls zu tieferen Frequenzen. Zusätzlich sorgen die porösen Ummantelungen für eine effektive Minderung des breitbandigen Strömungsschalls. Die Ergebnisse zeigen außerdem deutlich, dass eine Modifikation des stromauf positionierten Zylinders einen weitaus größeren Effekt auf das Umströmungsgeräusch hat als eine Modifikation des stromab gelegenen Zylinders.

Sickert, Peter

• Entwicklungsmöglichkeiten der Hörgeräteversorgung zum Einsatz in Lärmbereichen
  S. Dantscher und P. Sickert
[Abstract]

Seit 2010 sind als Gehörschutz zugelassene Hörgeräte in Kombination mit einer Gehörschutz-Otoplastik als persönliche Schutzausrüstung erhältlich, die als Komplettsysteme zertifiziert werden.

Nun wurde im Rahmen eines von der DGUV geförderten Projekts ein alternativer ”offener” Ansatz in einer Kooperation zwischen DGUV, biha und DHI erarbeitet, der eine Kombination zwischen einem als PSA zertifizierten Ohrpassstück und einem geeigneten Hörgerät vorsieht. Die Eignung wird durch eine Prüfung beim DHI nachgewiesen. Anforderungen an das Hörgerät, die Kontrolle der individuellen Einstellung durch den Hörakustiker und die Erfolgskontrolle der Versorgung wurden dabei im DGUV Grundsatz 312-002 festgelegt . Die Grundanforderungen an Hörgerät und Otoplastik und denkbare Weiterentwicklungen wie die automatische Situationserkennung des Lärmarbeitsplatzes durch die Hörgerätesoftware werden im vorliegenden Beitrag diskutiert.

Die genannten Varianten der Hörgeräteversorgung am Lärmarbeitsplatz bieten unterschiedliche Sicherheitsniveaus und Flexibilitäten und erlegen dem Hersteller im Sinne der PSA-Verordnung und dem beteiligten Hörakustiker verschieden große Verantwortungen auf. Diese Unterschiede sollten bei der Einführung weiterer Versorgungsverfahren neben den bereits etablierten Komplettsystemen berücksichtigt werden. Es wird auch diskutiert, welche Möglichkeiten einer Kontrolle nach durchgeführter Versorgung bestehen.

• Hörschutz für Orchestermusiker durch die kombinierte Anwendung von Schallschirmen und Gehörschutz
  P. Sickert, S. Dantscher und W. Lachenmayr
[Abstract]

Es ist bekannt, dass auch Musik zu Hörschäden führen kann. Deshalb sind auch Orchestermusiker daran interessiert, ihr Gehör zu schützen. Die Verwendung von speziellem Gehörschutz stellt eine Möglichkeit dar, die in Ihrer Anwendbarkeit jedoch dadurch eingeschränkt wird, dass insbesondere der mit Gehörschutzbenutzung verbundene Okklusionseffekt für bestimmte Instrumente die Anwendung praktisch unmöglich macht. Auch gibt es im Orchester Sitzpositionen, an denen eine extreme Schallexposition dadurch entsteht, dass bestimmte Instrumente in unmittelbarer Nähe dahinter gespielt werden. Für die Musiker, die direkt vor diesen Instrumenten sitzen, ist der Schallschutz besonders wichtig. Für diese Expositionssituationen gibt es Schallschirme, die entweder im Handel erhältlich sind oder von Anwendern selbst entwickelt wurden. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass gut transportable (d. h. kleine bis mittelgroße) Schallschirme nur im hochfrequenten Bereich eine merkliche Schutzwirkung besitzen. Deshalb ist die Kombination mit der Benutzung von Gehörschutz von wesentlicher Bedeutung. Im Beitrag werden die Einflussfaktoren und Eigenschaften der einzelnen Schallschirme beschrieben. Außerdem wird dargestellt, welche Gehörschützer für Orchestermusiker geeignet sind und wie die untersuchten Schallschirme mit diesen Gehörschützern kombiniert werden können.

Siddiq, Saleh

• Formanten bringen Farbe ins Spiel - Möglichkeiten der Klangfarbenbeschreibung im dynamischen Formantenfeld
  S. Siddiq, C. Reuter, I. Czedik-Eysenberg und M. Oehler
[Abstract]

Auch wenn Formanten eine lange Tradition zur Beschreibung von Vokal- und Instrumentalklangfarben haben (spätestens seit Schumann 1929) spielen sie in den seit 2007 gängigen Signalanalyse-Libraries zur Klang- und Musikanalyse (MIRtoolbox, MiningSuite, TimbreToolbox, LibROSA, Essentia etc.) keine Rolle. Während die ebenfalls schon relativ früh für die Sprachanalyse entwickelten MFCCs (Davis/Mermelstein 1980) direkt in die gängigen Signalanalyse-Libraries übernommen wurden, bleiben die Formanten bis heute außen vor. Dabei gibt es längst standardisierte Rechenverfahren zur Ermittlung von Formanten (z.B. schon McCandless 1973), die auch in Speech-Processing-Toolboxen eingesetzt werden (z.B. COLEA: Loizou 1998; Praat: Boersma/Weenink 2013; Parselmouth: Jadoul et al. 2018), d.h. eine Formantanalyse könnte auch ohne großen Aufwand in die heutigen MIR-Libraries integriert werden. Zur automatischen Klassifizierung von Musikinstrumenten sind weder Formanten noch MFCCs alleine ausreichend. Beide Signaleigenschaften bieten eine gute Ausgangsposition, wenn es um die Beschreibung spektraler Klangfarbenmerkmale geht, wobei Formanten bei geringerem Informationsgehalt eine intuitivere und anschaulichere Darstellung des klanglichen Geschehens liefern (Reuter et al. 2018). Aus diesem Grund wurde auf der Grundlage der Klänge der Vienna Symponic Library und der Spitfire Audio Wind/Brass Instruments Library ein Formantenfeld mit den Formanten 1 und 2 als X- und Y-Achse entwickelt, auf deren Grundlage die Möglichkeiten und Grenzen der Formanten als Audio-Deskriptoren vorgestellt werden.

Siller, Henri

• Lokalisierung und Analyse bewegter Schallquellen bei Überflügen und Vorbeifahrten
  H. Siller und T. Schumacher
[Abstract]

Die Messtechnik zur Lokalisierung von Schallquellen mit Mikrofonarrays wurde Mitte der 70er Jahre des letzten Jahrhunderts entwickelt. Die Fortschritte der digitalen Datenerfassung und Analyse ermöglichten immer größere und leistungsfähigere Systeme, so dass diese Technik heute industrieller Standard ist. Verschiedene Hersteller bieten fertige Systeme sogenannter akustischer Kameras an, deren Nutzen vor allem in der Identifikation der lautesten Schallquellen eines Objekts liegt und so die Entwicklung leiserer Produkte ermöglicht. Die Analyse von Schallquellen, die sich relativ zur Beobachtungsposition bewegen, ist durch die Doppler-Frequenzverschiebung erschwert und es werden spezielle Auswertemethoden benötigt, die die Bewegung der Quellen explizit berücksichtigen. Die historische Entwicklung der Analyse bewegter Schallquellen begann Ende der 70er Jahre des letzten Jahrhunderts mit Messungen an vorbeifahrenden Zügen. Etwa zehn Jahre später wurde die Technik dann im DLR auf Überflugmessungen übertragen und weiterentwickelt. Aktuell ist diese Messtechnik immer noch eine interessante Nische im Gebiet der Schallquellenlokalisierung und wird von nur wenigen Gruppen auf der Welt im Umfeld von Industrie, Universitäten und Forschungseinrichtungen betrieben. In dem Vortrag wird ein Überblick über die Entwicklung und den aktuellen Stand der Technik bei der experimentellen Bestimmung von Schallquellen bei Vorbeifahrten und Überflügen gegeben.

• Bewertung von Auswertemethoden für Überflugmessungen mit Mikrofonarrays anhand von simulierten und gemessenen Daten
  T. Schumacher und H. Siller
[Abstract]

Die Abteilung Triebwerksakustik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt hat zusammen mit dem Fachgebiet Turbomaschinen- und Thermoakustik der TU Berlin viel Erfahrung in der Durchführung und Auswertungen von Mikrofonarrayuntersuchungen bei Überflugmessungen. Speziell inkohärente Breitbandquellen werden dabei von einem hybriden Entfaltungsalgorithmus gut abgebildet und quantifiziert. Dabei wird das Beamforming im Zeit- und die Entfaltung im Frequenzbereich durchgeführt. Beiträge verschiedener Flugzeugkomponenten zu dem Gesamtgeräusch können separiert und analysiert werden. Schwächen der Methode zeigen sich bei tiefen Frequenzen sowie tonalen und kohärenten Quellen. Gesteigerte Anforderungen bei der Untersuchung von Propellermaschinen verdeutlichen die Notwendigkeit der Betrachtung auch tonaler und (teil-)kohärenter Quellen. Im Rahmen des DFG Projekts LION (Localization and Identification of moving Noise Sources) werden zunächst die Grenzen des bestehenden Ansatzes mithilfe von Simulationen und Messdaten untersucht. Auf Basis dieser Untersuchung werden Anforderungen an Methoden zur Auswertung von Überflugmessungen formuliert. Die Gruppe der TU Berlin und des DLR erarbeiten die Randbedingungen der Simulationen und stellen Datensätze aus Überflugmessungen mit Verkehrsflugzeugen bereit, welche aus vergangenen Messkampagnen stammen. Im Projekt LION sollen die bestehende Methode verbessert sowie weitere Ansätze verfolgt werden. Diese werden anhand von Simulationen und Messdaten bewertet. Dadurch sollen die aktuellen Möglichkeiten der Schallquellenlokalisierung für Überflugmessungen dokumentiert und verbessert werden.

Simanowski, Kai

• Vergleich verschiedener Verfahren zur Erfassung einer Lautsprechermembranbewegung
  K. Simanowski und D. Sachau
[Abstract]

Ein Lautsprecher wandelt elektrische Signale in messbare mechanische, bzw. akustische Schwingungen um. Für die flächige Bewegungsmessung einer schwingenden Lautsprechermembran werden die Verfahren Laser-Scanning-Vibrometrie und Optische Bewegungsanalyse mit Hochgeschwindigkeitskamera verwendet und gegenübergestellt. Die Ergebnisse werden verglichen mit Finite-Element-Berechnungen und Messungen mit Akustischer Nahfeldholografie.

Simon, Laurent

• Investigating Higher Order Spatial Impulse Response Rendering for the evaluation of hearing devices
  L. Simon, H. Wüthrich und N. Dillier
[Abstract]

One of the advantages of higher order ambisonics (HOA) is the possibility to record auditory scenes in real environments, and reproduce them over loudspeaker arrays or over headphones. This is particularly important for hearing research, where using real environment recordings ensures a more ecologically valid evaluation of hearing devices. However, HOA produces spatial aliasing at high frequencies, making it difficult to test these devices outside of the sweet spot, especially when testing high frequencies-based algorithms.

In this paper, we investigate the use of spatial decomposition of impulse responses and rendering via a mix of HOA, vector-base amplitude panning (VBAP), and nearest speaker (NSP), as a way to to ensure realistic beamformer outputs and interaural level differences outside of the sweet spot. The main spatial decomposition algorithm tested in this study was the higher order spatial impulse response rendering (HO-SIRR). An alternative that replaces VBAP with NSP was also tested, AHO-SIRR.

Impulse responses were recorded with a KEMAR manikin wearing hearing aid cases containing microphones, as well as with an Eigenmike microphone. Recordings were made in two different rooms and HOA, HO-SIRR, AHO-SIRR, and the KEMAR reference were evaluated on two different reproduction systems.

Singla, Ashutosh

• QoEvaVE - QoE Evaluation of Interactive Virtual Environments with Audiovisual Scenes
  A. Raake, O.S. Rummukainen, E.A.P. Habets, T. Robotham und A. Singla
[Abstract]

Interactive virtual environments (IVEs) aim to replace real-world sensory input with corresponding streams of artificial stimulation. If successful, the technology becomes transparent and allows the user to interact naturally in a virtual world. Hence, how close experiences in IVEs replicate that of real life represents a key criterion for IVE quality. IVEs bring new challenges to quality evaluation and render current evaluation approaches in the audio and video communities partially inapplicable. Traditionally, the quality judgment is a dedicated cognitive process, and the participant is constantly aware of the quality judgment task. In contrast, IVEs rely on presence through immersion. Introducing a quality judgment task may reduce immersion in the IVE experience, which in turn affects the quality. Further, IVEs are multimodal and allow 3- or 6-degrees-of-freedom movement in the virtual scene. The project builds upon the foundation of quality of experience (QoE) research and integrates indirect evaluation methodologies from the virtual reality community to develop the first QoE framework for audiovisual IVEs. This paper lays out the planned research and initial audiovisual scenario realization, to foster discussions with interested peers.

Sinha, Ragini

• Improvement of Broadcast Speech Intelligibility Based on Instantaneous Listening Effort Estimate
  R. Huber, H. Baumgartner, T. Bruns, C. Rollwage, R. Sinha und J. Rennies
[Abstract]

Depending on the hearing abilities, environment and/or age of the TV viewers, the speech intelligibility of dialogs in movies can differ markedly for individual recipients. A possibility to change the intelligibility at home on the TV set to an individual optimal level would be a desirable option for many recipients. An adaptive audio modification would be preferred because a static modification (e.g., a fixed SNR increase) may work in some scenes but be too little or too much improvement in other scenes. This contribution therefore presents a way to provide a second, automatically realized version of a speech/background mix for people with increased demands on intelligibility. The degree of intervention depends on the instantaneously estimated listening effort in relation to the target or individually desired listening effort. To this end, a single-ended (i.e. reference-free) method is used to evaluate the instantaneous listening effort and to inform a subsequent stage of blind source separation and dialog enhancement. The latter can be configured to a target listening effort, which is not to be exceeded, and can hence be adjusted to improve the speech intelligibility of broadcast audio for individual needs or different target groups.

Skowronek, Viktor

• Berücksichtigung meteorologischer Daten in der Schallausbreitungsrechnung und Abgleich mit Messergebnissen
  M. Liepert, V. Skowronek, M. Crljenkovic, A. Schady, K. Elsen, F. Strigari, W. Bartolomaeus und M. Chudalla
[Abstract]

Die Schallausbreitung zwischen Emissionsort und Immissionsorten wird u.a. von den atmosphärischen Bedingungen (Wetter), der Umgebung (Topografie) und den Eigenschaften des Bodens bestimmt. Die physikalischen Prozesse, die hierbei eine Rolle spielen (z.B. Absorption, Reflexion, Refraktion), sind komplex, frequenzabhängig und treten vielfach in Kombination auf. Der Einfluss der wechselnden atmosphärischen Bedingungen (Windprofil, Temperaturschichtung, Luftfeuchte) bewirkt Schwankungen der Pegeldämpfung im Ausbreitungsweg, die bei Entfernungen größer 500m bis zu 25 dB oder mehr betragen können. In einem Forschungsprojekt für die Bundesanstalt für Straßenwesen werden Einflüsse des Wetters auf die Schallausbreitung und deren Berücksichtigung in verschiedenen Berechnungsverfahren dargestellt und verglichen. Durch Langzeitmessungen an einem Autobahnabschnitt werden die Berechnungsergebnisse den Messungen bei den korrespondierenden meteorologischen Bedingungen gegenübergestellt. Diese Untersuchungen ermöglichen Aussagen über den Mehrwert der Berücksichtigung meteorologischer Informationen in der Ausbreitungsrechnung. Die Ergebnisse und Vorschläge für die praxisgerechte Berücksichtigung der Meteorologie in Rechenmodellen werden vorgestellt.

Sögüt, Ipek

• Schallabsorption pilzbasierter Materialien mit 3D-gedruckter Doppelporosität
  R. Wack und I. Sögüt
[Abstract]

Bei der Herstellung pilzbasierter Materialien durchwächst ein Myzel ein pflanzliches Substrat und bildet ein feines Geflecht fadenförmiger Hyphen aus. Nach einem abschließenden Trocknungsprozess liegt ein gebrauchsfertiger Werkstoff mit hoher offenzelliger Porosität vor. Das ressourcenschonende und kreislaufgerechte Materialsystem eignet sich insbesondere für doppelporöse Schallabsorber, da der Strömungswiderstand des Grundmaterials hoch ist, keine Verhautung der Oberflächen auftritt und das Substratgemisch für einen 3D-Pastendruck geeignet ist. Kennzeichnend für doppelporöse Materialien sind zwei miteinander verbundene Netzwerke mit deutlich unterschiedlichen Porengrößen, einer feinporigen Phase, die hier das Material selbst bildet und einer grobporigen Phase, die im 3D-Druck entsteht. Vorgestellt werden Porenmorphologien mit Gradienten über der Schichtdicke, welche die Möglichkeiten des 3D-Drucks nutzen. Darüber hinaus sind die Durchmesser der gedruckten groben Poren bei gleichbleibender Gesamtporosität variiert, um die Geometrie auf die Druckdüsen abstimmen zu können. Die Messungen im Impedanzrohr an 3D-gedruckten Proben und einem Ersatzmaterial werden mit Berechnungen abgeglichen. Ein analytisches Modell soll die Gradienten im Material mit Hilfe der Transfermatrix-Methode abbilden. Darüber hinaus zeigen Finite-Elemente-Simulationen den Effekt der Druckdiffusion, der für die Verschiebung des Absorptionsspektrums zu tieferen Frequenzen verantwortlich ist.

Sommer, Svenja

• Schallemissionen der Binnenschifffahrt
  S. Sommer und P. Wagner
[Abstract]

Für die rechnerische Ermittlung von Schallimmissionen an Binnenwasserstraßen, z. B. im Rahmen von Planfeststellungsverfahren, wird an der Bundesanstalt für Gewässerkunde die ”Anleitung zur Berechnung der Luftschallausbreitung an Bundeswasserstraßen”, kurz ABSAW, fortgeschrieben. Die Datengrundlage für Schallleistungspegel von fahrenden Binnenschiffen soll dafür zunächst aktualisiert und anschließend kontinuierlich erweitert werden (z. B. Schallemissionsdaten für Sportboote). Dazu wurde eine uferseitige, mobile Messeinrichtung entwickelt, die automatisiert den kontinuierlichen Schalldruckpegel sowie das Frequenzspektrum bei Vorbeifahrt eines Schiffes sowie alle für eine spätere Auswertung notwendigen Parameter inklusive meteorologischer Daten erfasst. Durch das neue Messsystem kann die personalintensive manuelle - und damit zeitlich beschränkte - Erfassung ersetzt und der Umfang der Datengrundlage deutlich erweitert werden. Dadurch wird die Analyse vieler Schiffspassagen unter unterschiedlichen Bedingungen sowie hinsichtlich Schiffsklassen und gefahrenen Geschwindigkeiten ermöglicht. Durch die Aufzeichnung der Frequenzspektren wird zudem eine systematische Analyse des tieffrequenten Schalls möglich. Es werden erste Ergebnisse zur Untersuchung der Abhängigkeit des Schallleistungspegels von der gefahrenen Geschwindigkeit im Wasser und/oder der Schiffsgröße sowie der tieffrequenten Anteile des Schiffsschalls präsentiert.

Sontacchi, Alois

• A voice directivity measurement system with facial tracking and augmented acoustics
  M. Brandner, M. Frank und A. Sontacchi
[Abstract]

Voice directivity has an influence on the perceived acoustics for both the singer/speaker and the audience. One of the most important aspects of voice directivity in a room is the direct-to-reverberant energy ratio (D/R ratio) at the listening position. The more focused the voice directivity is, the higher the D/R ratio. This is why voice directivity is becoming more and more important in virtual or augmented acoustic reality. Another field of interest is the performance analysis of professional voices as part of the education. Previous studies showed that a change in mouth opening has an effect on the directivity characteristics, i.e., the main direction and the beam width. Acquiring detailed voice directivity data from human speakers or singers is no easy undertaking due to head movements or mouth changes during measurements. Therefore, we propose an acoustic measurement system enhanced by a facial tracking system to build a ground truth for different mouth opening configurations in speaking and singing. Furthermore, to support natural usage of the voice while actually being in an anechoic measurement room, the system provides augmented acoustics to simulate a more comfortable acoustic environment.

Sottek, Roland

• Numerisches Vorstudientool zur Planung der experimentellen Modalanalyse
  H. Brücher, M. Wegerhoff und R. Sottek
[Abstract]

Numerical models for components that consist of homogeneous materials enable a quick statement to be made about the vibration behavior. The numerical models are often able to predict the vibration behavior qualitatively correctly, even if the validation has not yet been completed. Experimental modal analysis is usually used for validation. In experimental modal analysis, the challenge is to choose the reference points in such a way that many, if not all, mode shapes can be found in the relevant frequency range. Furthermore, the user would like to avoid selecting too many reference points, as they slow the assessment and add complexity. Within the scope of this work, the potential of the non-validated numerical model is used to minimize the risk of inadequate experimental modal analysis. This is made possible based on numerical modal analysis and an algorithm that automatically finds the best reference points while specifying the geometric area that is available. The success of the method is shown using examples.

• Beamforming vs. Near-Field Acoustic Holography
  T. Lobato, R. Sottek und M. Vorländer
[Abstract]

Both beamforming and near-field acoustic holography (NAH) are microphone array-based techniques that are used to estimate source locations and their strengths in various application areas. Although some of their acoustical fundamentals are the same, the ways the two methods and their variations approach the problem of source identification and quantification are unique. Hence, in practical applications it is necessary to have a very clear understanding of what to expect from each method. This paper describes the main variations of both approaches: the delay-and-sum beamforming and the Fourier-based planar acoustic holography, highlighting the differences and similarities between the two approaches and recommending their use for different situations. To illustrate their difference, known results from analytical equations of a baffled piston and a vibrating plate are used.

• Perception of Fluctuating Sounds
  R. Sottek, S. Anisovich, J. Becker und T. Lobato
[Abstract]

Fluctuating sounds easily attract the listener’s attention and can therefore have a profound impact on sound quality. To better understand the human perception of fluctuating sounds and to model it for automatic quantification, it is necessary to evaluate this sensation through jury tests. The stationary perception of fluctuating sounds was examined in detail for synthetic sounds depending on various modulation parameters (e.g.: modulation rate, modulation type AM/FM, degree of modulation, modulation index). Several jury test results can be found in the literature for this type of signal. However, these existing studies are insufficient to provide an accurate model that takes temporal effects into account and can be applied for technical sounds. This paper therefore describes jury tests that were carried out to obtain the necessary information about the fluctuation perception of less-investigated phenomena such as temporal effects, as well as the fluctuation perception for technical sounds.

Späh, Moritz

• Berechnung der Nachhallzeit in Rechteckräumen mit ungleichmäßiger Absorberverteilung
  M. Späh, X. Zhou, K. Hengst und T. Zhang
[Abstract]

In Räumen mit einer nicht gleichmäßigen Verteilung der Schallabsorption, z.B. einem Raum mit hochabsorbierender Unterdecke und schallharten Wänden, werden oftmals deutlich längere Nachhallzeiten gemessen, als sie durch die Berechnung nach Sabine oder Eyring prognostiziert werden. Dabei wird oft beobachtet, dass die Nachhallkurven keinen geraden, sondern einen durchhängenden Verlauf haben. Dieses Problem ist schon lange bekannt, so dass hierfür Berechnungsverfahren entwickelt wurden, zum Beispiel von Fitzroy und Arau-Puchades und DIN EN 12354-6. Diese Verfahren basieren auf einer besonderen Art der Mittelung der in den verschiedenen Raumrichtungen vorhandenen Absorptionsgrade oder Nachhallzeiten. Ein Vergleich dieser Verfahren mit Messungen wurde auf der DAGA 2018 vorgestellt. In diesem Beitrag wird ein neues Berechnungsverfahren für Rechteckräume vorgestellt, das auf der Mittelung von Abklingkurven in den drei Raumrichtungen und dem Diffusfeld basiert. Es kann damit durchhängende Nachhallkurven aufweisen, aus denen die Nachhallzeit berechnet werden. Beispielhaft werden Vergleiche von Messungen mit Rechenergebnissen gezeigt. Das Verfahren liefert eine gute Übereinstimmung, wie die statistische Auswertung für eine größere Anzahl an Räumen mit ungleichmäßiger Verteilung der Schallabsorption bestätigt.

• Berechnung der Nachhallzeit in Rechteckräumen mit ungleichmäßiger Absorberverteilung - Teil II Raumkonfigurationen und Beispielberechnungen
  K. Hengst, M. Späh und X. Zhou
[Abstract]

Während sich Teil 1 des Themas mit der Vorstellung einer neuen Berechnungsmethode der Nachhallzeit bei ungleichmäßiger Absorberverteilung beschäftigt, wird in Teil II Bezug auf konkrete akustische Raumsituationen bzw. unterschiedliche Ausstattungen mit Decken- und Wandabsorbern, sowie Mobiliar genommen. Die Messdaten werden sowohl mit der neu entwickelten Berechnungsmethode, als auch mit bekannten Methoden wie beispielsweise der nach Sabine oder der Berechnungsmethode nach DIN EN 12354-6 verglichen. Es zeigt sich, dass die resultierenden Nachhallzeiten stark von der Diffusität des Schallfeldes bzw. von der Verteilung der äquivalenten Absorptionsfläche im Raum abhängen. Somit wird festgestellt, dass die neue Berechnungsmethode bei der akustischen Konditionierung von Räumen zur Planungssicherheit beitragen und als zusätzliches Hilfsmittel den raumakustischen Planungsprozess unterstützen kann.

Spielhofer, Roland

• Reduktion des Reifen/Fahrbahngeräusches durch Grinding-Texturen
  R. Wehr, B. Baumgartner und R. Spielhofer
[Abstract]

Zur Reduktion von Straßenverkehrslärm werden in Deutschland und Österreich in den letzten Jahren vermehrt Beton-Fahrbahndecken mittels Grinding bearbeitet. Dabei werden feine Längsrillen in die Fahrbahndecke im Abstand von typischerweise 2-3 mm gefräst. Dadurch soll eine ebene Reifenauflagefläche sowie ein relevanter Hohlraumgehalt am Reifen/Fahrbahnkontakt hergestellt werden, um sowohl die Reifenvibrationen als auch das Air-Pumping zu reduzieren. Im vorliegenden Paper werden erste Untersuchungen zum Langzeitverhalten der existierenden Teststrecken vorgestellt. Ebenfalls werden Analysen der 3D-Oberflächentextur sowie deren zeitlicher Entwicklung präsentiert. Schlussendlich wird versucht, verschiedene Parameter der Oberflächentextur mit dem Alterungsverhalten der Teststrecken in Zusammenhang zu bringen.

Spiess, Denis

• Simulation des Klöppelanschlags – Einfluss der Klöppelgestaltung auf die Beanspruchung und den Klang der Glocke
  A. Rupp, D. Spiess und M. Plitzner
[Abstract]

Für einen als angenehm und lebendig empfundenen Klang einer Glocke ist eine ausgewogene Anregung der verschiedenen Teiltöne erforderlich, was durch eine ausgeprägte Anregung der niederfrequenten Teiltöne und eine in Maßen abgeschwächte Anregung der höheren Töne erreicht wird. Hierfür ist unter anderem die Dauer des Klöppelanschlags entscheidend. In diesem Beitrag wird über die Untersuchungen zu den Einflussgrößen auf den Glockenklang berichtet. Neben der Einstufung von Untersuchungsergebnissen an läutenden Glocken mit je zwei verschiedenen Klöppeln wurde eine systematische Untersuchung der Einflussparameter anhand von Finite Element-Modellen mit dem Programm LS-Dyna vorgenommen. Ein Gesamtmodell von Klöppel und Glocke, wurde anhand von Messergebnissen örtlicher Verformungen verifiziert. Das Belastungs- und Verformungsgeschehen sowie der Frequenzgehalt von bis zu 100msec inklusive Anschlag wurden simuliert und im Hinblick auf Kontaktdauer, Anschlagintensität sowie der Teiltonzusammensetzung ausgewertet. Die wesentlichen Parameter wurden realitätsnah variiert, um deren Einfluss geeignet zu bewerten. Auf Basis dieser Analysen wurden die Klöppelparameter identifiziert, die den Klöppelanschlag verlängern und verkürzen. Der Zusammenhang zwischen Anschlagdauer und Teiltonanregung konnte nachgewiesen werden. Da der Glockenklang ein zutiefst subjektives Klangempfinden auslöst, wurde das Potenzial von Psychoakustischen Kennwerte zur Beschreibung der wesentlichen Zusammenhänge betrachtet. Insbesondere konnten die in der Praxis beobachtete vorteilhafte Klanggestaltung durch einen Klöppel mit gedrungenen Vorschwung bestätigt werden.

Spilski, Jan

• Generation of audiovisual immersive virtual environments to evaluate cognitive performance in classroom type scenarios
  S. Fremerey, C. Reimers, L. Leist, J. Spilski, M. Klatte, J. Fels und A. Raake
[Abstract]

In the project ECoClass-VR, which is part of the AUDICTIVE priority programme, we investigate the suitability of audio-visual Immersive Virtual Environments (IVEs) for a ”real-world” assessment of cognitive performance of adults and children in classroom-type environments under different visuospatial and acoustic conditions. Existing knowledge in this area comes predominantly from auditory experimental paradigms with typically simple acoustic replications. So far, only limited attention has been paid to visual processing, without considering relevant audiovisual aspects. In the project ECoClass-VR it is planned to successively increase the realism of three existing psychological test paradigms that are first translated into audiovisual tasks and subsequently increased in terms of their realism with regard to cognitive tasks and IVEs.

To do so, we use two different types of scene visualization: immersive 360^∘ video, hence captured 360^∘ video scenes and Computer Generated Imagery (CGI) based scenes generated by a software such as e.g. Unity3D. Within this paper, we present some first results and explain how we captured and generated the corresponding IVEs. We describe the challenges as well as the technical solutions to achieve close-to-photorealism for two virtual representations of a classroom-type scene, and to enable the flexibility required for conducting the targeted cognitive performance tests.

Spitzbart, Johannes

• A Quantitative Comparison of Traffic Noise During, Before and Long Before the Pandemic Using A-Posteriori Heuristic Calibration
  R. Abbasi, P. Balazs, J. Spitzbart, B. Graf und N. Wallaszkovits
[Abstract]

One of the prominent effects of lockdown periods is the restrictions on human movement and activity and likely reduced noise levels. The aim of this study is to quantify the possible changes in noise in Vienna (Austria) in two lockdown periods (in March and December 2020) compared to normal conditions (recorded in 1980, 1981, 1983, 2011, and 2012) at two traffic stations (Freyung and Schottentor) and a walking area (Graben). In order to calibrate the data collected by three different microphones, an a-posteriori heuristic calibration was used. The results show that the noise level in lockdown II is lower than all periods at all stations (except in one traffic station in 1980). At both traffic stations, the noise level in 2011 is almost equal to and higher than that of lockdown I and the early 80’s noise level, respectively.

Spors, Sascha

• Spatio-temporal Properties of Simulated Impulse Responses on a Rigid Sphere
  N. Hahn, F. Schultz und S. Spors
[Abstract]

Rigid spherical microphone arrays are widely used for sound field analysis due to its compact size, uniform spatial resolution and numerical stability. Simulating the microphone signals is a useful tool to evaluate analysis techniques in different scenarios. The simulations are typically performed in the frequency domain by exploiting the analytic expression of the spatial transfer functions which is described in terms of the derivative of the spherical Hankel functions. Despite its accuracy in the frequency domain, the simulation is computationally demanding and the resulting impulse responses exhibit pre-echos and temporal aliasing. In this paper, an alternative approach is presented where the spatial impulse responses are modeled as infinite impulse response (IIR) filters. It not only enables a more efficient simulation but also avoids the above-mentioned temporal artifacts. The polynomial expressions of the spherical Hankel functions are converted either into factorized second-order sections or partial fraction expansions. A digital filter corresponding to each harmonic order is built by mapping the parameters from the Laplace domain to the z domain. The spatio-temporal structure of the simulated impulse responses are examined, where the influence of different mapping methods (bilinear transform, matched-z transform, and the corrected impulse invariant method) are investigated.

• Data-driven analysis of structure borne sound for the detection of hip-stem implant loosening
  S. Spors, K. Völzer, R. Bader und D. Klüß
[Abstract]

One major reason for required revision of total hip replacements is loosening of the hip-stem. This is often detected late due to low sensitivity and specificity of current diagnostic methods. As alternative it as has been suggested to analyze the structure borne sound in the hip-stem generated by a forced vibration excitation. For this purpose, an existing hip-stem implant was modified to house a mechanical oscillator which can be excited by an extracorporeal magnetic coil. The excitation system is directly located in the hip-stem implant thus allowing for in vivo monitoring of implant loosening. In previous studies using artificial bones is was shown that loosening states can be classified successfully by sensing the structure borne sound with vibration sensors. In order to investigate the inter-individual variability resulting from anatomy, experiments with four human femur bones from body donations have been conducted. The aim of this contribution is to use the experimental data in order to develop robust classifiers detecting the loosening of hip-stem using deep learning techniques. The development of the classifiers as well as their in-depth evaluation is discussed.

• Reproducibility of an ABX-Listening Test using Electronic Documentation and Automation: A case study
  M. Schröder, W. Hahne, F. Krüger und S. Spors
[Abstract]

Psychoacoustic experiments investigate the relation between a sound and its perception by humans. However, the experimental details are often insufficiently documented in scientific publications. Reproducing such investigations thus, often requires much effort due to missing details in the documentation of prerequisites and experimental set-up as well as unpublished research data and statistical analysis. By means of an ABX-listening test detecting the perceptual difference of correlated and uncorrelated measurement noise in binaural room impulse responses, we demonstrate how documentation and reproducibility of such experiments can be improved by technical approaches and methodological aspects. In particular, the documentation of the experiment including the hypothesis, the preparation, and the analysis is realized in an electronic laboratory notebook. Furthermore, the documentation can be used to create a documentation template for similar experiments in order to make them better comparable. Before the experiment, the statistical analysis is implemented and automated processes are set-up in order to evaluate new measurements. Finally, the data and the scripts with their documentation are published following the FAIR principles to ensure their re-usability.

• On the perceptual difference of correlated and uncorrelated measurement noise in binaural room impulse responses
  W. Hahne und S. Spors
[Abstract]

In practical measurements of binaural room impulse responses (BRIRs) the recorded response is superimposed by noise. This noise floor is caused either by background noise or the technical equipment. Both noise types result in a different interaural coherence. Background noise resulting from a single noise source is correlated, whereas the noise of technical equipment is considered to be uncorrelated. The noise floor in a BRIR might get perceptible when using it for auralization purposes. In this study we analyze whether a difference can be perceived between correlated and uncorrelated auralized noise floors. We artificially deteriorated a BRIR with additive noise in the measurement process. Hereby, the interaural coherence and the peak to noise ratio (PNR) of the BRIR was varied. The resulting BRIRs were then used for auralization in an ABX listening test.

Sreekumar, Harikrishnan K.

• Large-scale vibroacoustic simulations using parallel direct solvers for high-performance clusters
  H.K. Sreekumar, C. Blech und S.C. Langer
[Abstract]

The future scenario in computational sciences is the availability of abundant computational resources, thereby strengthening high-performance computing. Therefore, the finite element modeling of vibroacoustic problems with large number of degrees of freedom can be efficiently realized in high- performance clusters for solving using parallel sparse solvers. The contribution addresses the different capabilities of the in-house numerical tool, elPaSo (Elementary Parallel Solver), to solve large-scale finite element models. Parallelization is performed with the distribution of workload among different computing nodes and their threads with MPI (Message Passing Interface) and OMP (Open Multi-Processing). An investigation is performed on a generic model with fluid-structure interaction, where the complexity of the system matrix represents a wide range of practical vibroacoustic models. The model is subjected to various parallel LU factorization routines using an interface from PETSc (Portable, Extensible Toolkit for Scientific Computation) suite. Finally, the performances are evaluated in terms of solver clock, parallel speedup and the number of floating-point operations performed.

• Pole-Matching Technique for Parametric Model Order Reduction of Second Order Vibroacoustic Systems
  Y. Hüpel, H.K. Sreekumar und S.C. Langer
[Abstract]

The field of vibroacoustics entailing simulation of large-scale models has seen numerous applications of model order reduction techniques to reduce the computational effort. However, regular reduction approaches are unable to contain parameter variations, deeming parametric model order reduction methods necessary. To further decrease the computation time for fast-paced parameter changes, parametric reduced-order models (pROMs) spanning the desired parameter space are built. A popular approach is to first produce reduced-order models interpolating the frequency domain (fROMs) at different parameter values and then using an appropriate technique to combine the different fROMs to yield the final pROM or surrogates in the parameter space. A promising technique to perform interpolation of fROMs for vibroacoustic systems to yield a pROM is the pole-matching technique. Using the pole-residue depiction, the fROMs are rearranged so their respective poles match. Pole-matching approaches are widely applied to first-order systems. However, for second-order vibroacoustic systems, the technique can be efficiently applied by preserving the second-order characteristics for interpolation in the parameter domain. Therefore, the contribution aims to adapt a pole-matching technique so as to yield faster computation of second-order system responses in the parameter domain. Finally, the effectiveness of the technique is evaluated with application to typical vibroacoustic problems.

• Ein adaptives hybrides Verfahren zur Modellordnungsreduktion von dynamischen Systemen im Frequenzbereich
  C. Blech, H.K. Sreekumar, U. Römer, M. Bollhöfer und S.C. Langer
[Abstract]

Mechanische Modelle von abgeschlossenen vibroakustischen Systemen werden häufig im Frequenzbereich formuliert und mit Hilfe der Finite Elemente Methode diskretisiert. Insbesondere für Parameterstudien im Rahmen von Unsicherheitsanalysen, Sensitivitätsstudien oder Optimierungen müssen mit steigender Frequenz große lineare Gleichungssysteme wiederholt gelöst werden. In diesem Beitrag wird ein hybrides Verfahren zur parametrischen Modellordnungsreduktion vorgestellt, welches eine rationale Arnoldi Methode im Frequenzbereich mit einer Polynominterpolation auf dünnbesetzten Gittern im Parameterraum verbindet. Adaptivität ist dabei sowohl im rationalen Krylov-Unterraum als auch im Parametergitter implementiert und wird durch duale Fehlerindikatoren gesteuert. Zur Steigerung der Effizienz werden die Fehler über den zufallsverteilten Parametern und den Frequenzschritten balanciert. Die Ordnung der gekoppelten Methoden wird dabei so lange erhöht, bis eine geforderte Genauigkeit in den statistischen Größen erreicht wird. Anhand eines numerischen vibroakustischen Demonstrators wird die Effizienz des hybriden Verfahrens gegenüber einer Monte Carlo Simulation gezeigt. Durch die integrierte Adaptivität, die eine Parameter-Anisotropie automatisch berücksichtigt, können relevante statistische Ergebnisse in einem Bruchteil der sonst üblichen Zeit erzeugt werden, was anhand einer gekoppelten Kavität-Plattenstruktur gezeigt wird. Die Effizienz des Verfahrens ergibt sich dabei aus einer gezielten Parametergewichtung innerhalb der Polynominterpolation und der Nutzung der rationalen Arnoldi Methode mit adaptiver Stützpunktwahl zur Modellreduktion im Frequenzbereich.

Stampka, Katja

• Die Beeinflussung des Rollgeräusches durch Fehlstellen an der Schiene
  K. Proschitzki, K. Stampka, B. Baasch und E. Sarradj
[Abstract]

Um die Wirkung von Fehlstellen an Schienen auf das Rollgeräusch zu untersuchen, wird eine Methodik vorgestellt, die es ermöglicht simultan durchgeführte schienen- und fahrzeugseitige Messungen miteinander zu vergleichen. Der Einfluss der Fehlstellen auf das Rollgeräusch wurde über Referenzmessungen an einem weitestgehend homogenen Gleisabschnitt sowie Messungen an ausgewählten Fehlstellen, wie z. B. Schweißnähten an der Schiene, ermittelt. Es wurden Vorbeifahrtsmessungen mit einer Lok und einem Zweiwegefahrzeug bei Geschwindigkeiten von bis zu 30km/h durchgeführt. An der Schiene wurde mit Beschleunigungsaufnehmern und an der Zugachse mittels Achslagerbeschleunigungssensoren gemessen. Zusätzlich wurde die Luftschallabstrahlung neben dem Gleis bestimmt. Ein Vergleich dieser drei Messungen konnte durch eine zeitliche Synchronisierung der schienen- und fahrzeugseitigen Messungen realisiert werden. Außerdem wurde die Gleisbeschaffenheit durch Messungen der Schwellenabstände, des Schienenabriebs, der Schienenrauheiten, der Steifigkeit des Oberbaus sowie des Abklingverhaltens der Schiene erfasst. So kann gezeigt werden, dass die untersuchten Fehlstellen nicht ohne Weiteres in den Messungen der Luftschallabstrahlung und der Achslagerbeschleunigungen erkennbar sind. Die schienenseitigen Messungen weisen jedoch Unterschiede zum Referenzgleis auf, da die Fehlstellen die Steifigkeit der Schiene beeinflussen, was hochfrequente Peaks in den Mobilitäten und Beschleunigungsdichtespektren der Schiene zur Folge hat.

• Auswirkung von unscharfen Parametern auf die Rollgeräuschsimulation bei Schienenfahrzeugen
  V. Radmann, K. Stampka und E. Sarradj
[Abstract]

Der durch Schienenfahrzeuge verursachte Lärm ist ein wichtiger Aspekt in der stetig wachsenden Verkehrsinfrastruktur. Dabei ist das Rollgeräusch bei mittleren Fahrgeschwindigkeiten der dominierende Quellmechanismus. Um das Schwingungsverhalten durch Zugvorbeifahrten berechnen zu können, werden in dieser Arbeit die Modelle von Nordborg, Thompson und Stampka verwendet. Einige der von den Modellen verwendeten Parameter, wie zum Beispiel die Steifigkeiten von Schotter und Gleiszwischenlagen, sind jedoch nicht genau bekannt. Um die Auswirkungen dieser Eingangsparameter auf die Rollgeräuschsimulationen systematisch zu untersuchen, wird die General Transformation Method angewandt. Diese ermöglicht es, die interessierenden Größen als unscharfe Eingangsparameter der Modelle zu verwenden. Die Folge sind ebenfalls unscharfe Ergebnisse. Des Weiteren wird eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt, um den Einfluss der einzelnen unscharfen Eingangsparameter auf die Rollgeräuschsimulationen quantisieren zu können. Die berechneten Mobilitäten, Gleisabklingraten (TDR) und Beschleunigungsdichtespektren (BDS) werden mit Messwerten verglichen. Es zeigt sich, dass mit dieser Methode Vertrauensintervalle für die Ergebnisse bestimmt werden können. Dadurch können die Resultate der Rollgeräuschsimulationen besser mit Messdaten verglichen werden, ohne eine nicht vorhandene Genauigkeit zu suggerieren. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass die Steifigkeiten von Schotter und Gleiszwischenlagen stärkere Auswirkungen auf die unscharfen Ergebnisse haben als die Verlustfaktoren. Auch konnte der Einfluss der verschiedenen Gleisbestandteile auf unterschiedliche Frequenzbereiche bestätigt werden.

• Messtechnische Untersuchung der Aussagekraft von Transferrezeptanzen an Gleisanlagen im Vergleich mit analytischen Gleismodellen
  I. Richter, K. Proschitzki, K. Stampka und E. Sarradj
[Abstract]

Im Rahmen der Untersuchung von Gleisschwingungen wurden Rezeptanzmessungen an unterschiedlichen Gleisen unter Variation des Abstands zwischen Ort der Krafteinleitung und der Position der Beschleunigungsaufnehmer durchgeführt. Die berechneten Transferrezeptanzen ermöglichen eine Einschätzung der akustischen Gleischarakteristik, welche Grundlage für die Prognose von Rollgeräuschen bei Zugüberfahrten ist. Hierbei ist die Bestimmung der Track Decay Rate (TDR) als gewichtete Summe von Transferrezeptanzen üblich. Um die tatsächliche Aussagekraft von messtechnisch ermittelten Transferrezeptanzen auf die akustische Charakteristik von Gleisen zu untersuchen, werden Streuung und Kohärenz der Messwerte diskutiert. In diesem Zusammenhang soll auch die Bestimmung der TDR nach der DIN EN 15461 als Grundlage für Gleisbewertungen kritisch betrachtet werden. Analytische Gleismodelle nach Nordborg und Thompson werden herangezogen, um sie durch Vergleiche mit den Messdaten zu validieren. Bei der Diskussion von möglichen Gründen für Unterschiede zu den messtechnisch ermittelten Größen wird auch auf Unterschiede zwischen den beiden Modellen eingegangen.

Stange-Kölling, Sylvia

• Schallschutz-Vergleichsmessungen in der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt im Jahr 2019
  S. Stange-Kölling und V. Wittstock
[Abstract]

Im Jahr 2019 fanden turnusgemäß die Schallschutz-Vergleichsmessungen der anerkannten Stellen für die Erteilung allgemeiner bauaufsichtlicher Prüfzeugnisse in der Physikalisch-Technische Bundesanstalt statt. Für diese Prüfstellen ist die regelmäßige Teilnahme an den Vergleichsmessungen verpflichtend. Eine freiwillige Teilnahme weiterer Prüfstellen, bevorzugt mit eigenen Prüfständen, ist möglich. Die Vergleichs-messungen haben sich über einen weiten Zeitraum als wichtiger Baustein der Qualitätssicherung etabliert. Sie setzen sich zusammen aus drei Teilmessungen sowie der Überprüfung von Lautsprechern und Hammerwerken. Die Messergebnisse der Prüfstellen werden mit einem Referenzwert der PTB verglichen. Als Teilaufgaben waren in diesem Jahr die Luft- und Trittschalldämmung einer sanierten Holzbalkendecke zu messen. Als Zusatzaufgabe wurde der Absorptionsgrad einer Probe im schiefwinkligen Hallraum bestimmt. Bei diesen Messungen wurde für alle Teilnehmer dieselbe Probe eingesetzt. Bei einigen Terzen kam es dennoch zu unerwartet hohen Streuungen in den Ergebnissen, die weitere Untersuchungen notwendig machen. Die Ergebnisse der einzelnen Messungen werden in diesem Vortrag vorgestellt.

Starnberg, Maria

• Akustische Anerkennung neuer Bremssohlen für Güterwagen auf dem Bremsprüfstand
  M. Starnberg, H. Brick und S. Dörsch
[Abstract]

Im Zuge der Überarbeitung der TSI Lärm wurde vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) in Zusammenarbeit mit dem Eisenbahn-Bundesamt und dem Deutschen Zentrum für Schienenverkehrsforschung das Forschungsprojekt ”Akustische Anerkennung neuer Bremssohlen” initiiert. Ziel ist die Entwicklung eines Verfahrens für die Beurteilung akustischer Eigenschaften neuer Bremssohlen auf der Grundlage von Messungen der akustischen Radrauheit. Das Projekt unterstützt die Schließung des offenen Punktes im Anhang F der Revision der TSI Lärm (VO (EU) 2019/774) zur Beurteilung von Verbundstoff-Bremssohlen. Das Verfahren zur akustischen Anerkennung neuentwickelter Verbundstoff-Bremssohlen soll zuverlässig, benutzerfreundlich und zeit- und kosteneffizient sein. Die akustischen Eigenschaften der Sohlen werden nicht - wie bisher - durch Fahrtmessungen, sondern anhand der resultierenden Rauheit auf der Lauffläche des Testrades nach der Durchführung standardisierter Bremsprüfungen auf dem Reibungsprüfstand ermittelt. Die Beziehung der Radrauheit zum Vorbeifahrtgeräusch wird gemäß dem Rollgeräuschmodell hergestellt, so dass die resultierende Radrauheit mit einem gewichteten Einzahlwert akustisch beurteilt werden kann.

Im Projekt wurden Versuche mit bisher verfügbaren und zugelassenen Bremssohlen auf einem Bremsprüfstand durchgeführt. Messdaten aus Fahrtversuchen vorheriger Ent-wicklungsprojekte wie EuropeTrain und LZarG wurden herangezogen, um die Vergleichbarkeit der Prüfstandsergebnisse mit Feldversuchen zu analysieren und Referenzwerte für das Rollgeräuschmodell abzuleiten.

Die Ergebnisse der Untersuchungen werden im Vortrag dargestellt.

Stavric, Milena

• Raumakustik aus einem interdisziplinären Blickwinkel
  R. Hofer, J. Balint und M. Stavric
[Abstract]

W. C. Sabine, a pioneer in acoustics, made his first experiments in the field of architectural acoustics in the lecture hall of the Fogg Art Museum around 1897. He was asked to suggest improvements because the speech intelligibility was very poor and the hall too reverberant. Years of hard work led him to the derivation of the reverberation formula that we use today. Over 100 years later, together with students of Graz University of Technology we assessed the acoustic situation in 26 lecture halls to take a look how the acoustic situation in lecture halls evolved over the last decades. Acoustic measurements and subjective evaluations were carried out and a spider chart was designed for comparing subjective and objective measures for each lecture hall. The results suggest that the speech intelligibility in 14 out of the 26 halls is unsatisfactory. To improve the acoustic situation, a new approach is suggested which benefits from an interdisciplinary viewpoint between architecture and audio engineering. With the approach ”research through design”, collaborative student projects are implemented to improve the situations in lecture halls with innovative architectural designs and acoustic concepts.

Steffens, Oliver

• Bauphysikalische Grundlagenausbildung an der OTH Regensburg während der COVID-19-Pandemie
  C. Höller und O. Steffens
[Abstract]

An der OTH Regensburg wurden wegen der COVID-19-Pandemie mit Beginn des Sommersemesters 2020 alle Lehrveranstaltungen auf Online- Unterricht umgestellt. Auch die bauphysikalischen Grundlagenmodule für die Studiengänge Bauingenieurwesen sowie Gebäudeklimatik (Vorlesungen Wärme- und Feuchteschutz, Raum- und Bauakustik sowie Praktikum Bauphysik) mussten daher kurzfristig virtuell durchgeführt werden. Die Vorlesungen wurden zum großen Teil live via Zoom durchgeführt. Daneben wurden diverse technische Hilfsmittel verwendet, z.B. Moodle, OneNote, PhET, Padlet, Kahoot, FragJetzt. Die Umstellung des Praktikums stellte alle Beteiligten vor neue Herausforderungen. Trotz der fehlenden Laborzeiten bot aber auch das virtuelle Praktikum den Studierenden diverse Vorteile und wurde insgesamt positiv bewertet. In diesem Beitrag werden die gewählten Methoden für die Durchführung der virtuellen Lehrveranstaltungen vorgestellt und diskutiert. Insbesondere werden einige neu konzipierte oder angepasste Praktikumsversuche für die bauphysikalische Grundlagenausbildung vorgestellt. Auch auf die Erfahrungen mit virtuellen Prüfungsformen und die Herausforderungen der virtuellen Lehre in Bezug auf den zwischenmenschlichen Austausch zwischen den Studierenden und zwischen Studierenden und Lehrenden wird eingegangen.

Steijvers, Kristof

• Locally Resonant Vibro-Acoustic Metamaterials: Applications at KU Leuven
  E. Deckers, C. Claeys, S. Ahsani, F. Alves Pires, R. Boukadia, M. Clasing Villanueva, V. Cool, F. De Bie, F. Qu, N. Rocha De Melo Filho, L. Sangiuliano, K. Steijvers, L. Van Belle, Z. Zhang, B. Pluymers und W. Desmet
[Abstract]

Vibro-acoustic metamaterials have recently emerged as potential candidates to target low-frequency noise and vibration issues. These material structures are engineered to have properties that are not common in nature. By adding small resonant structures on a sub-wavelength scale with respect to the waves in the host structure that are targeted, so-called stopbands can be obtained. These are frequency zones in which free wave propagation is hampered. These material systems allow for the combination of excellent noise and vibration attenuation in a targeted low frequency band and being lightweight. While most research focuses on the validation and verification for academic concepts, it is clear that steps still need to be taken to bring this concept to industrial applications. Within this overview some successful industrial use cases from KU Leuven are shown and discussed: a metamaterial shock tower, a thermoformed metamaterial panel and the application of locally resonant metamaterials to a compressor unit.

Stein, Lewin

• Adjungierten-basierte Synthese und Bestimmung optimaler Treiberfunktionen von Lautsprechern mit komplexer Richtcharakteristik
  M. Lemke, L. Stein, A. Hölter und S. Weinzierl
[Abstract]

Die Synthese und Bestimmung optimaler Treiberfunktionen von Lautsprechern mit frequenzabhängiger Richtcharakteristik ist ein schlecht gestelltes Optimierungsproblem. Zu dessen Lösung haben die Autoren in vorangegangenen Beiträgen eine adjungierten-basierte Methode zur Optimierung von Lautsprecher-Arrays im Zeitbereich vorgestellt. Diese ermöglicht unter anderem die Berücksichtigung von Berandungen und Umgebungseffekten wie Wind, war jedoch bisher auf Monopol-artige Quellen beschränkt. Um diese Einschränkung zu beheben, haben die Autoren im direkt vorausgehenden Beitrag einen adjungierten-basierten Zeitbereichsansatz mit Finiten-Differenzen (FDTD) zur Synthese komplexer synthetischer Schallquellen durch diskrete, gitter-basierte Monopole vorgestellt. In diesem Beitrag demonstrieren die Autoren die Modellierung eines realen Zweiwege-Monitors. Zudem wird gezeigt, wie sich die Vielzahl der zur Synthese verwendeten Monopole zu einer Treiberfunktion für einen Lautsprecher überführen lässt.

Steinbäck, Monika

• SPL Monitoring Tool for Events on Campus: Improvement of the Methods to minimise Noise Exposure
  L. Kerle, M. Steinbäck und E. Kurz
[Abstract]

In recent years, the Inffeldgasse campus has become one of the most popular venues for open-air events for TU Graz students. The use of electro-acoustic sound systems at these very events often results in complaints from local residents. For this reason, a noise monitoring station was installed in cooperation with the Graz Environmental Office, which enables the event organisers to monitor the sound pressure levels and, if necessary, to control them in a targeted manner. In order to ensure the least possible noise exposure in accordance with the statutory guidelines, both A- and C-weighted sound pressure levels, as well as their difference should be kept below specified limit values.

This contribution investigates the sound propagation on campus and the sound immission in the neighbourhood. Furthermore, it is examined whether maintaining the specified limit values leads to compliance with the statutory guidelines.

Initially, a simulation of the sound propagation on campus is carried out. In a next step, the simulation results are verified by measurements under conditions close to the application. The comparison of measurement and simulation serves as a basis to investigate the suitability of the specified limit values and to develop alternative methods.

Steiner, Helfried

• Aeroacoustic sources in turbulent flow through a pipe with a sharp orifice predicted by Large-Eddy Simulation.
  J. Tieber, H. Steiner, P. Maurerlehner, S. Schoder, M. Kaltenbacher und G. Brenn
[Abstract]

The method of Large-Eddy Simulation (LES) has increasingly gained popularity, as it encompasses the direct resolution of a major part of the vortical motion in a turbulent flow field. The uncertaintyof turbulence modeling is thus limited to the unresolved sub-grid scales (SGS). This makesLES a highly attractive method for predicting flow-induced sound sources for use in Hybrid Computational Aeroacoustics (CAA). The possible sound emission generated by turbulent vortical motion is of growing importance in the design of flow-guiding components. This is especially the case in electric vehicles, where the masking noise of the combustion engine is absent and limited space in the engine compartment of the vehicle may lead to unfavorable flow-conditions. The present study performs incompressible LES to predict the turbulent flow field downstream of an orifice inside a circular pipe. The computational results are compared against experimental data from dedicated measurements. The predicted instantaneous flow field is used to evaluateaeroacoustic source terms for different acoustic equations, such as Lighthill’s acoustic analogy or the Perturbed Convective Wave Equation (PCWE).The contribution of the unresolved scales, which is supplied by the employed SGS-model to the acoustic sources, is specially investigated.

• Numerical Prediction of Sound Emission of Confined Flows based on a Hybrid Approach
  P. Maurerlehner, S. Schoder, J. Tieber, H. Steiner, G. Brenn und M. Kaltenbacher
[Abstract]

The absence of combustion noise in electric vehicles results in a dominance of other sources of sound, such as flow-induced sound in flow guiding components. The use of computational aeroacoustics (CAA) during the design phase is a promising way to fulfill the packaging requirements as well as the ambitious demand for passenger comfort. By coupling the computational fluid domain with the surrounding structural domain via coupling conditions on the interface, not only the sound generation and propagation within the fluid can be computed, but also the vibroacoustic sound emission of the flow-guiding structure can be simulated.

We propose such a numerical model based on a hybrid approach for the prediction of the sound emission of the confined flow. Thereby, different aeroacoustic formulations (Lighthill’s acoustic analogy, vortex sound theory, PCWE) are considered and the results are compared against measurements. First, the aeroacoustic source terms are computed by an incompressible Large-Eddy Simulation of the flow (Ma<0,3) based on the finite-volume method. The propagation of the aeroacoustic sources is then simulated by the in-house finite-element solver openCFS, which allows a coupling of the acoustic and the mechanic fields of the confining structure.

Stenitzer, Alexander

• Vereinfachte Prognose der Luftschalldämmung von Außenwänden in Holzrahmen- und Holzmassivbauweise
  A. Stenitzer, C. Lux und B. Nusser
[Abstract]

Aufgrund des häufig mehrschichtigen Aufbaus von Holzbauteilen ist die Prognose der Schalldämmung dieser Bauteile eine herausfordernde Aufgabe und noch nicht abschließend gelöst. Die in der aktuellen Forschung verwendeten simulationsbasierte Prognosemodelle sind im Planungsalltag im Allgemeinen nicht wirtschaftlich einsetzbar. Im Zuge des Forschungsprojekts Sound.Wood.Austria werden u.a. vereinfachte Prognosemodelle auf Ihre praktische Verwendbarkeit hin untersucht. Im gegenständlichen Beitrag werden drei vereinfachte Prognosemodelle für Außenwände in Holzrahmen- und Holzmassivbauweise betrachtet. Die Prognoseergebnisse werden dabei den gemessenen Werten von über 100 Außenwände mit WDVS und Holzfassade gegenübergestellt. Anhand der so gewonnenen Daten werden die Standardabweichungen der betrachteten Prognosemodelle und deren möglichen Modifikationen diskutiert.

Stephenson, Uwe

• Validierung von Schallteilchen-Raumakustik-Simulationen mit Beugung mittels Messungen an verschiedenen Schirmaufbauten im Halbfreifeldraum
  S. Weigand, U. Stephenson und J. Schaal
[Abstract]

Raumakustik-Simulationen sind ein etabliertes Werkzeug im planerischen Arbeitsalltag von Akustikern. Dabei haben sich verschiedene Verfahren seit mehreren Jahrzenten etabliert, eine davon das Schallteilchen-Simulationsverfahren. Es gehört in die Klasse der energetisch, geometrischen Raumakustiksimulationsverfahren. Im letzten Jahrzehnt ist es gelungen, dieses Verfahren um einen grundlegenden physikalischen Ausbreitungseffekt zu erweitern: Basierend auf der Unschärferelation wurde das Schallteilchenverfahren um Beugung (SPD) ergänzt, was den Anwendungsbereich zu tieferen Frequenzen und komplexeren Geometrien hin erweitert. In diesem Beitrag werden Ergebnisse von 3D-SPD-Simulationen mit Messungen an verschiedenen Schirmaufbauten im Halbfreifeldraum verglichen. Dabei werden die Ergebnisse einer Vielzahl von Schirmaufbauten, Quell- und Empfangspositionen und akustischen Randbedingungen (reflektierend und absorbierend) verglichen. Es kommen Einfach- sowie Mehrfach-Schirme, sowie verschiedene Schirmbreiten und -höhen und Kombinationen mit Reflektoren zum Einsatz. Dies erlaubt eine breite Validierung von Einfach- und Mehrfachbeugung vorzunehmen und den Algorithmus unter kontrollierten Bedingungen auch in Kombination mit Reflektionen zu validieren. Die zum Abgleich verwendete Zielgröße ist das Einfügedämmmaß (insertion loss) in Oktavbändern, welches aus Impulsantworten berechnet wird, die mit Sinus-Sweeps gemessen wurden. Die Ergebnisse zeigen sehr gute Übereinstimmung: Der mittlere Fehler ist unter 1dB. Dies zeigt, dass das neue Verfahren ein valides Verfahren zur Berechnung von Schallpegeln ist, auch in komplexeren Innenräumen wie Großraumbüros.

Stienen, Jonas

• An open-source outdoor sound propagation framework with an application to aircraft noise auralization
  P. Schäfer, J. Stienen und M. Vorländer
[Abstract]

Over the last years, the idea of open science has become more and more popular. In this context, open-source software is an important aspect as it allows reproducing and comprehending scientific results in more depth. At the Institute for Hearing Technology and Acoustics in Aachen, the open-source C++ project ITAGeometricalAcoustics for the simulation of outdoor sound propagation based on methods of geometrical acoustics is under constant development. Among other modules, it contains the Atmospheric Ray Tracing (ART) tool to determine curved propagation paths in a stratified atmosphere, which can be interfaced using a Matlab extension. Another application called pigeon allows to find sound paths in complex urban environments considering reflections and diffractions. Both simulation tools are designed for the purpose of physics-based auralization of complex scenes. They have been successfully integrated into our open-source auralization framework VA.

In this contribution, the open-source project is introduced. Focusing on the Atmospheric Ray Tracing tool, a practical example is given that shows the simulation and visualization capabilities of the framework with respect to sound propagation in the atmosphere. Finally, the toolchain is used to auralize an aircraft flyover using VA.

Stöver, Timo

• Messung von Klickgeräuschen an Cochlea-Implantaten
  C. Adams, U. Baumann, T. Stöver und T. Weißgerber
[Abstract]

Cochlea-Implantate (CI) werden eingesetzt, um Taubheit oder schweren bis hochgradigen Hörverlust zu behandeln. Das CI-System besteht aus dem eigentlichen Implantat sowie einer Sendespule, die außen am Kopf getragen wird und die mit Magneten gehalten wird. Der Magnet ist bei einigen CI-Modellen beweglich gelagert. Bei Magnetresonanztomographie (MRT)-Untersuchungen kann sich der Magnet drehen und am Magnetfeld des MRT-Geräts ausrichten. Dies verhindert schmerzhafte Nebenwirkungen oder eine Dislokation des Magneten während MRT-Untersuchungen. Das vorhandene Lagerspiel des CI-Magneten kann bei ruckartigen Bewegungen wie etwa Kopfschütteln zu Geräuschen führen, die als ”Klicken” beschrieben werden können. Diese Klickgeräusche können von Patienten mit einseitiger Taubheit im gesunden Gegenohr als Störgeräusch wahrgenommen werden. Dieser Beitrag beschreibt einen Versuchsaufbau zur Charakterisierung der Klickgeräusche von CI-Magneten. Es zeigt sich, dass das CI um mehrere Achsen wiederholgenau ”geschüttelt” werden muss, um die Klickgeräusche zu provozieren. Die Klickgeräusche können in Luftschallmessungen im Frequenzbereich oberhalb von 1,5 kHz identifiziert werden. Mithilfe von Beschleunigungssignalen kann die Bewegungstrajektorie des CI ermittelt werden. Anhand der Ergebnisse soll ein verbesserter Versuchsaufbau entwickelt werden, der neben der Anbringung des CI im menschlichen Schädel auch typische Bewegungsformen wie etwa Kopfschütteln realitätsnäher nachbilden kann. So sollen CI zukünftig auf Klickgeräusche untersucht und Maßnahmen zur Reduzierung von Klickgeräuschen abgeleitet werden.

Stoltenberg, Arne

• Untersuchungen zum Zielmaß skalierter resonanter Körper
  A. Stoltenberg und I. Schäfer
[Abstract]

Durch Wasserschall angeregte Körper schwingen frequenzabhängig in verschiedenen Moden. Diese werden durch ihre (inneren) Strukturen bestimmt. Manche dieser Moden sind abstrahlfähig und führen richtungsabhängig zu einem höheren monostatischem Zielmaß, nicht abstrahlfähige Moden dagegen nicht. Resonante Moden sorgen für eine Erhöhung der Zielmaßes, die bei bestimmten Anwendungen von Nutzen sein kann.

Die Abstrahlrichtung von resonanten Körpern wurde im Wassertank der WTD 71 experimentell breitbandig untersucht und mit den Ergebnissen von numerischen Simulationen verglichen. Durch Variation des Aspektwinkels der Körper können gerichtete Abstrahlungsmuster der Moden unterschieden werden.

Stolz, Georg

• Use of Position-Dynamic Binaural Synthesis in an Exemplary Auditory Augmented Reality Installation
  S. Werner, F. Klein, G. Stolz, S. Dietrich und M.F. Melzer
[Abstract]

In the context of augmented reality spatial audio using a position-dynamic binaural synthesis system is an appropriate approach to fuse virtual audio objects with the real listening environment. This contribution describes a possible technical realization of such a system. Several components are described which help to enable a plausible auditory simulation with a moving listener while keeping the computational effort in mind. The proposed system builds upon measured room impulse responses to avoid possible room divergence between the synthesized scene and real acoustic environment. Efficient approaches are presented to synthesize new BRIRs using very few measurements of the listening room and to realize a real-time convolution. These approaches are discussed on an exemplary installation for presenting audio information in the context of a museum exhibition with the aim to improve knowledge transfer.

Stolz, Michael

• Balanced MEMS loudspeaker: Coulomb forces vs. viscosity of air and squeeze film damping
  A. Melnikov, H.A.G. Schenk, M. Stolz, A. Mrosk, L. Ehrig, F. Wall, J.M. Monsalve Guaracao, M. Ahnert, S. Langa und B. Kaiser
[Abstract]

Miniaturized micro-electro-mechanical systems (MEMS) loudspeakers is a current developmental trend for in-ear audio applications. However, when a loudspeaker shrinks to a size of a microelectronic chip, the involved physics starts to differ from the macroscopic world. At one side, an electrostatic MEMS loudspeaker benefits from small electrode gaps leading to high driving forces. At the same time, the fluid dynamics of the air can cause strong damping forces inside the microscopic cavities of a µSpeaker chip. In our presentation, we discuss the influence of the fluid dynamics on the damping of a balanced nanoscopic electrostatic drive (NED) test loudspeaker design. We analyze simulation results and link them to experimental observations done with a high-speed camera. Understanding the various sources of fluid dynamic damping is of high importance for the design of high fidelity MEMS audio transducers.

Strangfeld, Christoph

• Influence of Operating Conditions on the Fluidic Ultrasonic Transducer Signal
  B. Bühling, T. Schweitzer, S. Maack und C. Strangfeld
[Abstract]

While contact and immersion ultrasonic testing are established methods in non-destructive testing (NDT), generating high power air-coupled ultrasound remains a challenging task. Solutions often involve setups that are restricted to lab environments. When field measurements are required, such as in NDT for civil engineering, a handy, robust and safe transducer is needed. For this purpose, an ultrasonic transducer based on a fluidic switch has been developed. A sonic air flow inside the device is switched rapidly so that an ultrasonic signal is generated. Both theory and previous flow simulations suggest that the control flow pressure ramp has only little influence on the switching time of the device. This publication gives an overview over the operating principle of the fluidic ultrasonic transducer and investigates the influence of control tube length and pulsing repetition rate on the ultrasonic pressure amplitude. High repetition rates are found to reduce the signal amplitude, while long tubing has only little negative influence on the amplitude while improving signal quality.

Strasser, Ewald

• Comparing a BMVDR with an IBM regarding SRT and subjective listening effort
  E. Strasser, J. Rennies und T. Brand
[Abstract]

Our study investigated the effects of a binaural minimum-variance distortionless response beamformer (BMVDR) and an ideal binary mask (IBM) on perceived listening effort and speech intelligibility in comparison to an unprocessed condition. Two different spatial listening situations were used by convolving stimuli with head-related impulse responses recorded in a cafeteria. The first condition consisted of two interfering speakers that were situated at +90^∘ and -90^∘ and the target at 0^∘. In the second condition all speakers were located at 0^∘. We measured the speech recognition thresholds (SRTs) and categorically scaled subjective listening effort in the same session. The date showed that, in general, collocated situations were rated as more difficult and the SRT was also worse. At 90^∘ the BMVDR had a clear advantage over the unprocessed condition at 90^∘ regarding both SRT and listening effort. In terms of SRT, the IBM way outperformed all other conditions. However, regarding listing effort we found no differences between IBM and BMDR processing at 90^∘, suggesting that the BMVDR algorithm is a well suited candidate to produce release from masking in moderately reverberant conditions in terms of perceived listening effort.

Strigari, Fabio

• Berücksichtigung meteorologischer Daten in der Schallausbreitungsrechnung und Abgleich mit Messergebnissen
  M. Liepert, V. Skowronek, M. Crljenkovic, A. Schady, K. Elsen, F. Strigari, W. Bartolomaeus und M. Chudalla
[Abstract]

Die Schallausbreitung zwischen Emissionsort und Immissionsorten wird u.a. von den atmosphärischen Bedingungen (Wetter), der Umgebung (Topografie) und den Eigenschaften des Bodens bestimmt. Die physikalischen Prozesse, die hierbei eine Rolle spielen (z.B. Absorption, Reflexion, Refraktion), sind komplex, frequenzabhängig und treten vielfach in Kombination auf. Der Einfluss der wechselnden atmosphärischen Bedingungen (Windprofil, Temperaturschichtung, Luftfeuchte) bewirkt Schwankungen der Pegeldämpfung im Ausbreitungsweg, die bei Entfernungen größer 500m bis zu 25 dB oder mehr betragen können. In einem Forschungsprojekt für die Bundesanstalt für Straßenwesen werden Einflüsse des Wetters auf die Schallausbreitung und deren Berücksichtigung in verschiedenen Berechnungsverfahren dargestellt und verglichen. Durch Langzeitmessungen an einem Autobahnabschnitt werden die Berechnungsergebnisse den Messungen bei den korrespondierenden meteorologischen Bedingungen gegenübergestellt. Diese Untersuchungen ermöglichen Aussagen über den Mehrwert der Berücksichtigung meteorologischer Informationen in der Ausbreitungsrechnung. Die Ergebnisse und Vorschläge für die praxisgerechte Berücksichtigung der Meteorologie in Rechenmodellen werden vorgestellt.

• SOPRANOISE – Inspektionsverfahren zur Bewertung der Luftschalldämmung bestehender Lärmschutzwände in situ
  F. Strigari, M. Chudalla, W. Bartolomaeus, M. Conter, A. Fuchs, M. Garai, C. Nicodeme und J.-P. Clairbois
[Abstract]

Im Rahmen des Projekts SOPRANOISE (gefördert von CEDR als Teil des ”Transnational Road Research Programme 2018”) war das Ziel des dritten Arbeitspakets, ein in-situ-Inspektionsverfahren zu entwickeln, das die Möglichkeiten visueller/auraler Untersuchungen (ohne Durchführung von Messungen) ausnutzt, um erste Hinweise auf die möglichen Auswirkungen von Schäden auf die Luftschalldämmung bestehender Lärmschutzwände zu erhalten. Auf der Grundlage eines Reviews - einschließlich einer Umfrage unter den CEDR-Mitgliedsstaaten - und eines vereinfachten theoretischen Modells, wurde ein Inspektionsprotokoll entworfen, das eine schnelle Bewertung möglicher akustischer Auswirkungen von Leckagen auf die Luftschalldämmung von Lärmschutzwänden ermöglicht. Nach dem Ausfüllen des Inspektionsprotokolls wird eine Abschätzung der Folgen der erfassten Leckagen - hinsichtlich der Schalldämmung - ausgegeben. Je nach Beschaffenheit und Position des Lecks wird eine akustische Bewertung vorgenommen und ein ”kritischer Einflussradius” berechnet, bis zu dem das Leck einen nicht vernachlässigbaren Effekt auf die Luftschalldämmung hat. Anhand dieser schnellen Bewertung kann beurteilt werden, wo es zweckmäßig ist, weitere Prüfungen vorzunehmen, d. h. entweder eine ”schnelle” Messmethode anzuwenden (die ebenfalls innerhalb von SOPRANOISE entwickelt wird) oder Messungen nach den Normen EN 1793 durchzuführen.

• Verfahren zum Umgang mit verkehrsträgerübergreifenden Lärmkumulationen
  M. Chudalla, F. Strigari, S. Eggers und F. Heidebrunn
[Abstract]

Ziel des Forschungsprojektes war, ein Verfahren für eine verkehrsträgerübergreifende Betrachtung der Lärmbelastung zu entwickeln. Die Auswertung von Lärmkumulationen in Modellgebieten hat dabei gezeigt, dass deren Auftreten von vielen Parametern abhängt und sich daher keine allgemeingültigen Aussagen zu effektiven Lärmschutzmaßnahmen ableiten lassen. Für den grundsätzlichen Umgang mit Lärmkumulationen wurde daher ein Verfahren entwickelt, welches eine transparente und praktikable Handlungsempfehlung zur Einzelfallprüfung liefert. Zwei Methoden werden vorgestellt: Zum einen kann anhand der Darstellung der Pegelverteilung eine Situation hinsichtlich der notwendigen Maßnahmen bzw. der Einhaltung eines Schutzziels untersucht werden. Zum anderen kann aber auch anhand einer Darstellung der Pegeländerungen eine Maßnahmenvariante in ihrer Wirkung eingeschätzt werden. Der entwickelte Methodenvorschlag in Form eines Leitfadens umfasst ein zweistufiges Verfahren: Zunächst werden das Vorliegen einer Lärmkumulation sowie die Voraussetzungen für eine Anwendung des Verfahrens geprüft. Liegen diese vor, wird dann im Anschluss ein Prüfverfahren für zwei relevante Quellen zur Maßnahmenfindung durchlaufen. Mit dem im Forschungsprojekt entwickelten Leitfaden steht ein transparentes und einfaches Werkzeug zur Verfügung, mit dem die Problematik der Gesamtlärmbetrachtung systematisch angegangen werden kann und eine einheitliche, verkehrsträgerübergreifende Betrachtung der Lärmbelastung definiert wird. In einem Folgeprojekt soll die praktische Anwendbarkeit dieses Verfahrens überprüft werden.

Struß, Adrian

• Design and validation of production-suited vibroacoustic metamaterials for application in a vehicle door
  M. Droste, D. Manushyna, S. Rieß, H. Atzrodt, T. Druwe, S. Melzer, A. Struß und A. Lühring
[Abstract]

In the presented work, vibroacoustic metamaterials are designed and validated for application in a vibroacoustic-optimized vehicle door, focusing on a design suitable for production. This requires an efficient vibration reduction in the frequency range around 500 Hz with an aim to overcome limitations of existing solutions. Thus, metamaterial designs suitable for a mass production and exhibiting strong stopband behaviour are needed. In this work, different concepts for the implementation of local resonant structures to compose vibroacoustic metamaterials are developed with respect to an economical and production- suited manufacturing. The proposed concepts and manufacturing techniques are initially tested on metallic plate demonstrators in different configurations. For an experimental validation, specific transfer functions are measured using a laser vibrometer. For the proposed concepts, stopbands are found in the intended frequency region. The gained knowledge will be used to develop a vibration-optimized vehicle door.

Stürenburg, Lara

• Mechanismen für die Detektion von granular-periodischen Wiederholungen
  L. Stürenburg, A. Oetjen und S. Van De Par
[Abstract]

Verschiedene Arten des Wiederholungsrauschen wurden in vorangehenden Studien untersucht. Die Spannweite geht dabei von kurzen Rauschsignalen, die mit einer längeren Pause dazwischen einmal wiederholt werden bis hin zu Motorboating-Geräuschen, wo ein Rauschsignal ohne Pause unzählig oft wiederholt wird. Bislang gab es jedoch kein Wiederholungsrauschen, bei dem mehrere kurze Rauschausschnitte hintereinander jeweils einmal wiederholt werden (“granulare Periodizität”). In einer Reihe von Hörexperimenten wurden Detektionsschwellen für die Anwesenheit der Wiederholungen in Abhängigkeit verschiedener zeitlicher und spektraler Signalparameter bestimmt. Diese Parameter fügen hierbei Störelemente in die Geräusche ein, wie z.B. ein die Wiederholungen unterbrechendes stochastisches Rauschen im Zeitbereich oder ein Wiederholungsmaskierer im spektralen Bereich. Bei der adaptiven Veränderung dieser Parameter zeigte sich eine sehr hohe Sensitivität der Proband:innen auf die verwendeten granularen Periodizitäten. Modellansätze, die eine Modulationsfilterbank beinhalten, waren nicht in der Lage die experimentellen Ergebnisse zu reproduzieren. Ein Modell, das die Interaktion mehrerer auditorischer Filter über eine Summenautokorrelationsfunktion berücksichtig ist jedoch in der Lage, experimentelle Daten qualitativ und quantitativ zu modellieren.

Sturdy, Christopher B.

• Using pitch discrimination tasks to tease apart the effects of pitch height and octave equivalence in our perception
  B. Wagner, C.B. Sturdy, R.G. Weisman und M. Hoeschele
[Abstract]

Notes separated by a doubling in frequency (or an ”octave”) sound similar, a phenomenon named ”octave equivalence”. While this relationship is used in musical cultures around the world, it has been remarkably difficult to demonstrate experimentally, with many past studies finding contradictory results. Hoeschele et al. (2012) were perhaps most successful in demonstrating octave equivalence in adults, using a three-range discrimination task. There, participants were trained to respond only to one of three ranges of notes of octave four. A subsequent testing phase showed that participants generalized the discrimination from octave four to octave five. Here we explored why and how this task worked, to better understand the roots and potential cross-cultural significance of octave equivalence. We show that three ranges were crucial to demonstrating octave equivalence: Participants completing analogous two-range tasks do not show octave equivalence and rely solely on pitch height information. We also show that octave equivalence may be limited to neighbouring octaves and that speaking a tonal language does not influence octave equivalence abilities. These results support current hypotheses on the biological origins of music suggesting that octave equivalence is a universal human phenomenon that occurs primarily because the harmonic structure of vocalizations contain octave information.

Stutz, Regine

• Schallexposition und -wirkung auf einer neonatologischen Intensivstation
  C. Adams, R. Stutz, E. Kaiser, M. Bous, S. Goedicke-Fritz, F. Hornberger und M. Zemlin
[Abstract]

Eine erhöhte Schallexposition von Neugeborenen, die auf neonatologischen Intensivstationen behandelt werden, wirkt sich akut auf Vitalfunktionen wie Herzschlag, Blutdruck oder Atmung aus und scheint das Risiko von Hörverlusten sowie von neurologischen Entwicklungsstörungen zu erhöhen. In diesem Beitrag werden die medizinischen Implikationen einer erhöhten Schallexposition diskutiert und das Potenzial einer akustikgerechten Gestaltung beschrieben. Anhand von akustischen Messungen an einem Inkubator auf einer neonatologischen Intensivstation wird die akustische Umgebung im Klinikalltag untersucht. Dazu werden mehrere typische Situationen im Klinikalltag simuliert und Akustikmessungen durchgeführt. Inkubatoren bieten einerseits geeignete Umgebungsbedingungen für Frühgeborene und ermöglichen therapeutische Eingriffe und Überwachung von Vitalfunktionen. Andererseits erzeugen die Systemkomponenten des Inkubators Geräusche z. B. Überwachungsalarme, Geräusche der Atemunterstützung oder Geräusche durch das Öffnen und Schließen von Klappen während der Behandlung. Basierend auf den Messergebnissen werden typische Geräusche analysiert und hinsichtlich ihrer Schallexposition im Inkubator bewertet. Dies legt die Grundlage für eine akustikgerechte Gestaltung von Inkubatoren sowie neonatologischen Intensivstationen.

Sukowski, Helga

• Unerwünschte Geräusche in der Arbeitsumgebung: Erlebte Belastung in Abhängigkeit von der Tätigkeit
  H. Sukowski und L. Hünefeld
[Abstract]

In der ASR A3.7 ”Lärm” werden drei unterschiedliche Tätigkeitskategorien definiert, und zwar in Abhängigkeit davon, in welchem Ausmaß zur Erfüllung der Arbeitsaufgabe ”Konzentration” und ”Sprachverständlichkeit” erforderlich sind. Die BIBB/BAuA-Erwerbstätigenbefragung 2018 enthält Variablen, deren Stufung den in der ASR A3.7 definierten Tätigkeitskategorien nahekommt. Dies trifft vor allem auf das ”Anforderungsniveau” zu, das laut KldB 2010 (Klassifikation der Berufe) vier Kategorien umfasst und die Komplexität der jeweiligen Tätigkeit abbildet.

In diesem Beitrag wird u. a. der Frage nachgegangen, inwieweit sich die Angaben zum häufigen Arbeiten unter Lärm und einer damit verbundenen Belastung in den verschiedenen Kategorien des Anforderungsniveaus unterscheiden.

Ein Ergebnis ist, dass in der Kategorie ”hoch komplexe Tätigkeiten” mit 13 Prozent zwar ein verhältnismäßig geringer Teil der Vollzeitbeschäftigten angibt, häufig unter Lärm zu arbeiten, innerhalb dieser Gruppe jedoch mit 67 Prozent ein vergleichsweise hoher Anteil an Personen angibt, dies als Belastung zu erleben. Auch in allen anderen Kategorien des Anforderungsniveaus erleben ca. 50 Prozent der Betroffenen das häufige Arbeiten unter Lärm als belastend.

Die ASR A3.7 und die BIBB/BAuA-Erwerbstätigenbefragung verwenden zwar keine Kategorien, die sich exakt überschneiden, dennoch kann die Auswertung der empirischen Daten wichtige Hinweise liefern, inwieweit bei welchen Tätigkeiten oder Anforderungen aufgrund der akustischen Arbeitsumgebung eine Belastung erlebt wird.

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

 

Taghipour, Armin

• Akustische Vorhangsysteme als flexible Raumtrennelemente in Bürolandschaften
  T. Graf, P. Jund, A. Taghipour, C. Hächler, P. Baumann und O. Schälli
[Abstract]

Akustische Vorhangsysteme sind flexible Lösungen zur visuellen und auditiven Raumtrennung in Grossraumbüros. Da es sich dabei um Textilien handelt, ist die visuelle Abschottung viel leichter zu erreichen als die akustische Trennung. Für die akustische Trennung braucht es mehrschichtige Vorhangstoffe mit spezifischen Eigenschaften. Vorhangsysteme mit mehreren Vorhanglagen hintereinander / in Serie wurden mit Finiter-Element- Simulation (FEM) modelliert und optimiert. Die Simulationen wurden im akustischen Vorhangprüfstand der Hochschule Luzern – Technik & Architektur experimentell validiert. Dabei wurden der Dämmungsgrad, der Sprachübertragungsindex (STI) und der Sprachverständlichkeitsindex (SII) in unterschiedlichen Szenarien bestimmt. Die Ergebnisse zeigen, dass das Vorhangsystem die Schallübertragung partiell dämmt, sowie die Sprachverständlichkeit reduziert. Eine geringe Schallübertragung fand statt, in Folge deren die Sprache nur in Anwesenheit von zusätzlichen Geräuschen (im Büro) ganz unverständlich gemacht werden konnte. Eine Nutzerumfrage hat gezeigt, dass der Einsatz des Vorhangsystems in Büroräumlichkeiten das akustische Wohlbefinden, sowie die akustische Privatsphäre erhöht hat. Ferner wurde die Installation des Vorhangsystems mit einer Reduktion der subjektiv empfundenen Störung durch Umgebungsgeräusche assoziiert.

• Raumakustische Untersuchung der Mensa der Hochschule Luzern - Technik & Architektur: Ein Fallbeispiel
  A. Taghipour, A. Odermatt, S. Abbasion, P. Walczak und T. Graf
[Abstract]

Wegen Beschwerden seitens der Studierenden und der Mitarbeitenden der Hochschule Luzern - Technik & Architektur bezüglich der Lautstärke / Lärmkulisse in der Mensa wurde deren raumakustische Qualität durch akustische Messungen und Simulationen untersucht. Nach einer qualitativen Analyse der Situation (inkl. Vergleich mit der Literatur) wurden folgende Messungen an mehreren Orten im Raum durchgeführt: Hintergrundgeräuschpegel, Noise-Kurven-Vergleichswerte, Nachhallzeit und Schallausbreitung (Schalldruckpegel-Abnahme) im leeren Raum, sowie Schalldruckpegel-Messungen bei typischer Besetzung vor und während der Corona-Pandemie (d.h. im reduzierten Betrieb). Der Median- Schalldruckpegel der Hintergrundgeräusche lag bei 45.1 dBA, Median Noise-Rating-Kurve bei RNC-40 bzw. NR-40, d.h. verträglich. Der typische Schalldruckpegel (LAeq) betrug 72.6 dBA vor und 66.4 dBA während der Corona-Pandemie (Median-Werte), was darauf schliessen lässt, dass der Essbereich für eine niedrigere Gästeanzahl geeigneter wäre als für die Normalbesetzung. Die Nachhallzeit betrug 0.82 Sekunden, was für multiple Sprachkommunikationen in einem engen Raum nicht ganz geeignet ist. Die Messergebnisse zur Schallausbreitung zeigen ein Potential, durch Intervention mit z.B. zusätzlichen Hochfrequenz-Absorbern die Raumakustik zu verbessern. Parallel zu den Messungen wurde der Raum in der Software-Umgebung COMSOL Multiphysics raumakustisch simuliert. Der Einfluss zusätzlicher absorbierender Materialien an der Decke und den Wänden auf die Qualität der Sprachkommunikation wurde anhand mehrerer simulierten Szenarien untersucht.

Tapken, Ulf

• Validierung von Übertragungsmodellen für ortsfeste und rotierende Schallquellen in Strömungskanälen durch drucksensitive Farbe
  M. Behn, M. Hilfer, C. Klein, T. Ahlefeldt, L. Enghardt und U. Tapken
[Abstract]

Die Anwendung von drucksensitiver Farbe (Pressure Sensitive Paint, PSP) ermöglicht generell die Visualisierung von dynamischen Strömungsvorgängen. In dieser Arbeit soll sie zur Sichtbarmachung der von ortsfesten und rotierenden Schallquellen in einem Strömungskanal angeregten Moden eingesetzt werden. Analytische Quell- und Ausbreitungsmodelle kommen häufig bei der Untersuchung der Schallanregung von Turbomaschinen in Strömungskanälen zum Einsatz, als Beispiele seien die physikbasierte Vorhersageverfahren zur Lokalisierung von Schallquellen auf Rotor- und Statorschaufeln oder die aeroakustische Vorauslegung von Fanstufen genannt. Neben der vereinfachenden Annahme eines konstanten axialen Strömungsprofils werden dabei meist eine verlustfreie Schallausbreitung im Kanal und von der Kanalimpedanz unabhängige, ideale Punktschallquellen angenommen. Hier werden die Grenzen des analytischen Übertragungsmodells für ortsfeste und rotierende Quellen im Vergleich mit der Visualisierung durch PSP mittels Messungen an einem speziell entwickelten Versuchsstand untersucht, indem eine mit Lautsprechern besetzte Scheibe mittels einer Antriebswelle in Rotation versetzt werden kann. Der experimentelle Aufbau umfasst ein Mikrofonarray zur Durchführung von Radialmodenanalysen des akustischen Fernfeldes und der Einsatz von PSP ermöglicht die Visualisierung des Nahfeldes auf der Lautsprecherscheibe. Die Validierung der Übertragungsmodelle erfolgt jeweils durch Gegenüberstellung der modellierten und gemessenen Modenamplituden und Druckverteilung im Nahfeld. Im finalen Paper werden eine Auswahl der Ergebnisse vorgestellt und Möglichkeiten zur Verbesserung der analytischen Übertragungsmodelle diskutiert.

• Interpretation von Breitbandgeräusch-Messungen am Fan-Prüfstand CRAFT mithilfe analytischer Modelle
  L. Klähn, A. Moreau, L. Caldas, R. Meyer und U. Tapken
[Abstract]

Ein neuer Fan-Prüfstand wurde entwickelt und kürzlich in Betrieb genommen. Der Co-/Contra Rotating Akustik Fan Teststand - CRAFT. Der Prüfstand verfügt über umfangreiche aerodynamische und akustische Messtechnik sowie ein Inflow Control Device zur Gewährleistung einer ungestörten Zuströmung. Eine erste Studie konzentriert sich auf die Anregungsmechanismen der breitbandigen Schallfeldkomponenten, mit dem Ziel, die Ursachen der verschiedenen Schallquellen von Axial-Fans hoch aufgelöst zu analysieren und besser zu verstehen. Hierfür werden die in den Eintritts- und Austrittskanal abgestrahlten Schallfelder mittels kombinierter axialer und azimutaler Mikrofon-Arrays abgetastet. Die rotorinkohärenten Schallfeldkomponenten werden in die Kanalmoden zerlegt, was eine Berechnung der breitbandigen modalen Schallleistungen ermöglicht. Zusätzlich wird das stationäre Geschwindigkeitsfeld mit Totaldruckrechen und das instationäre Geschwindigkeitsfeld mit traversierbaren Hitzdrahtsonden abgetastet. Die gemessenen Strömungsgrößen werden als Eingangsdaten für das Fan Schall Vorhersagetool PropNoise verwendet, um basierend auf physikalischen Modellen die Leistung der verschiedenen Schallquellen an den Vorder- und Hinterkanten von Rotor und Stator zu berechnen. Im vorliegenden Artikel werden die gemessenen und berechneten Schallleistungen bei mehreren Betriebspunkten gegenübergestellt, um die wesentlichen Fan Schallquellen zu bewerten.

Tavoosi, Nasim

• Einfluss lokaler Wetterschwankungen auf die psychoakustische Wahrnehmung von Fluglärm
  C. Dreier, N. Tavoosi und M. Vorländer
[Abstract]

Wetterabhängige Prognosen von Fluglärm berücksichtigen die akustischen Übertragungseigenschaften der Atmosphäre und werden üblicherweise durch Pegelrechnungen und Lärmkartierungen ausgewertet. Um die jahreszeit- und wetterabhängige Schwankung hörbar zu machen und hinsichtlich ihrer Auswirkung auf die menschliche Wahrnehmung untersuchen zu können, werden in dieser Studie Auralisierungen erstellt und mittels psychoakustischer Parameter bewertet. Dazu werden zunächst die akustisch relevanten Parameter aus Wetterdatenbanken extrahiert sowie mittels Copula statistisch modelliert. Anschließend werden, anhand der quantifizierten Schwankungen, Überflüge an standardisierten Fluglärm-Messpunkten auralisiert. Zur Referenzierung der psychoakustischen Metriken auf die üblichen Lärmmessungen, werden die simulierten Signale für verschiedene Empfänger - einem Messmikrofon und einem Kunstkopf - erzeugt.

Tchorz, Jürgen

• Untersuchung der relativen Lokalisationsfähigkeit in der Horizontalebene bei blinden und sehbehinderten Personen über Kopfhörer mittels virtueller Akustik
  S. Goicke, J. Tchorz und T. Jürgens
[Abstract]

Diese Studie untersucht die relative Lokalisationsfähigkeit in der Azimuthebene mittels virtueller Akustik über Kopfhörer bei früh- und späterblindeten, sowie bei sehbeeinträchtigten Personen im Vergleich zu Personen mit normaler Sehleistung.

Hierzu wurde ein 90ms langes bandbegrenztes weißes Rauschen mit Kunstkopf Head-Related-Impulse-Responses (HRIR) gefaltet und über Kopfhörer dargeboten. Die Versuchspersonen gaben an, ob zwei nacheinander dargebotene Rauschen aus derselben oder aus unterschiedlichen Richtungen wahrgenommen wurden. Die Messung wurde frontal (0^∘ Referenzton), lateral links (90^∘) und rechts (270^∘) durchgeführt.

Die Ergebnisse zeigen, dass alle Probandengruppen die Richtungsunterschiede mit hoher Genauigkeit lokalisieren können. Die Diskriminationsschwellen liegen frontal bei ±3^∘-5^∘ zur Referenz, lateral bei ±8^∘-17^∘. Im Vergleich zu Studien mit Darbietung im Freifeld zeigt diese Studie keine verbesserte Lokalisationsfähigkeit sehbeeinträchtigter Personen im Vergleich zu Personen mit normaler Sehleistung. Dies ist vor allem auf das Fehlen der individuellen Anatomie der Pinna zurückzuführen, deren spektrale Filterung bei der Nutzung von Kunstkopf-HRIRs und Kopfhörern nicht berücksichtigt wird.

• Extraaurale Kopfhörer für virtuelle Akustik
  J. Wermers, S. Goicke, T. Jürgens und J. Tchorz
[Abstract]

In der audiologischen Diagnostik erlauben Lokalisationstests Aussagen über die Fähigkeiten zur Ortung von Schallquellen. Auch kann der Nutzen einer Hörgeräteversorgung bei räumlich getrenntem Sprach- und Störsignal erfasst werden. Lokalisationstests mit Lautsprechern sind jedoch mit hohem technischen Aufwand verbunden, insbesondere für komplexe räumliche Situationen. Alternativ lassen sich mit virtueller Akustik bei Darbietung über Kopfhörer vergleichsweise einfach vielfältige räumliche Situationen generieren. Mit Hörgeräten sind übliche circum- und supraaurale Kopfhörer jedoch nicht einsetzbar. In diesem Beitrag wird der Prototyp eines extraauralen Kopfhörers vorgestellt, bei dem die Wandler (Durchmesser: 3,2 cm) in einem variablen Abstand zu den Ohrmuscheln positioniert sind, ohne diese zu berühren oder zu umschließen.

Bei einem Abstand von 4 cm zwischen Wandler und Tragus liegt die Übersprechdämpfung (am Kunstkopf im reflektionsarmen Raum) an der Position von HdO-Mikrofonen ab 60 Hz bei > 10 dB, und ab 1.100 Hz bei > 20 dB. Der entzerrte Frequenzgang liegt zwischen 75 - 20.000 Hz (+/- 2 dB).

In einer Pilotstudie mit 11 normalhörenden Probanden lag die Unterscheidungsschwelle für virtuelle Schallquellen in der Horizontalebene frontal bei 5,8^∘ und seitlich bei 13^∘. Die Schwellen liegen damit nur geringfügig höher als in einer Vergleichsstudie bei Präsentation über circumaurale Kopfhörer bei ansonsten identischem Ablauf (Goicke et al., DAGA2021).

• Influence of wearing hearing aids on speech intelligibility in spatial scenarios for normal-hearing listeners
  F. Denk, F. Miethling, J. Tchorz und H. Husstedt
[Abstract]

Hearing aids provide hearing-impaired people with many benefits, but they can also have negative effects on perception like an impaired ability to localize and discriminate sounds, as well as to understand speech in noise. This is especially detrimental in patients with a mild hearing impairment, or for normal-hearing users of similar devices like hearables. The origin and interplay between these ëside effects’ of hearing aids is not yet fully clear. To gain further understanding on the effect of hearing aids on spatial cognition and speech intelligibility, we equipped normal-hearing listeners with linear hearing aids providing no amplification or signal enhancement, and measured the speech reception thresholds in complex spatial listening scenarios. These scenarios included collocated speech and noise, speech spatially separated from four distributed noise sources, and a condition where the speech source randomly changed its position. Preliminary data verify a negative effect of wearing hearing aids on speech intelligibility both in general, as well as on spatial release from masking. Based on the data and acoustic directional cue analyses, we discuss the origin of reduced speech intelligibility in noise when wearing hearing aids, and possible interactions with spatial perception of sound.

Theyssen, Jannik

• The Low-Noise Potential of Low-Vibration Track
  J. Theyssen, A. Pieringer und W. Kropp
[Abstract]

High-speed railway lines worldwide are increasingly built using slab-track technology, in which a reinforced concrete slab replaces the supporting function of traditional ballast and sleepers. The increased use, no longer limited to tunnels and bridges, is partly due to their lower maintenance, compact construction, and potential for effective isolation against ground-borne vibrations. However, rolling noise on slab tracks typically shows higher levels of noise radiation compared to ballasted tracks. There is an apparent conflict between ground-borne vibration and noise: The stiffness of the rail support determines if the vibrational energy is transmitted into the ground, exciting ground-borne vibrations, or stays in the rail, leading to higher noise radiation. In this work, a slab track construction type called low-vibration track is adapted such that both low vibrations and low noise radiation can be achieved without compromising. This is made possible by tuning the inertia of this system’s booted sleeper and its surrounding elasticity to provide a low support stiffness at low frequencies and a high stiffness in the range where the rail has a high radiation efficiency. It is found that the track decay rate, an indicator for the radiated noise from the rail, can be increased significantly above 300 Hz.

Thilakan, Jithin

• Investigation of sound pressure near toneholes of a model pipe
  W. Buchholtzer, J. Thilakan, T. Jensch, D. Eddy und M. Kob
[Abstract]

Whereas sound radiation from geometrically simple instruments such as a flue organ pipe or trumpet can often be approximated by basic sound sources such as monopoles, dipoles, plane waves or pistons, more complicated musical instruments exhibit directivity patterns that are rather complex. However, a superposition of basic sources would create equally complex patterns and help to understand the sound generation and radiation process. This poster demonstrates some sound pressure measurements on basic tubes with tone holes that evaluate the validity of plane wave and point source approximations for sound propagation within and outside the tubes that were used for the development of a new model for musical instrument directivity. The measurements indicate frequency-dependent losses inside the tubes, as well as attenuation and interference effects outside of the tubes due to the position and orientation of openings.

• Evaluation of subjective impression of instrument blending in a string ensemble
  J. Thilakan und M. Kob
[Abstract]

The blending between the musical instruments is an important feature relevant in music composition, orchestration, virtual acoustics, etc, for a convincing impression of orchestral sound. Blending can be investigated in macroscopic, i.e. collective impact on listeners, and microscopic analysis in both spectral and temporal domains. As a joint work between ACTOR and VRACE projects, macroscopic analysis of blending is carried out using a live listening test conducted at Detmold concert house with a string ensemble consisting of 9 violins and 18 listeners. Variations in room acoustic conditions, listener’s locations, and source positions have diversified the test to understand the influence of these factors on the perception of blending. Initial analysis indicates that the listeners tend to lose the ability to estimate the number of players with an increase in the number of violins. An increased reverberation time and seating distance favor this effect. In addition, signal analysis of blending of the source signals is performed on the dry recordings from the spot microphones attached to the violins. Potential signal and musical features that can predict the blending impressions are estimated from the signal analysis and validated against a pilot listening test conducted on selected sound samples.

Thomas, Julia

• Tatort Sprachverständlichkeit – Wie schlimm ist es wirklich?
  R. Huber, H. Baumgartner, T. Bruns, J. Thomas, J.-E. Appell und J. Rennies
[Abstract]

Der ”Tatort” ist eine der meistgesehenen Sendungen der ARD mit rund 900.000 Fans, die wöchentlich zwischen 4.000 und 15.000 Kommentare zum aktuellen Fall auf Facebook posten. Das Thema Sprachverständlichkeit kommt in den Kommentaren oft zur Sprache, manchmal wird die Krimiserie sogar als ”Bösewicht der Sprachverständlichkeit” bezeichnet. Aber ist das objektiv? Ist die Sprachverständlichkeit des ”Tatorts” im Vergleich zu anderen deutschen Spielfilmen wirklich schlechter? Und ist es fair, alle ”Tatort”-Versionen (die in verschiedenen Städten spielen und mit unterschiedlichen Schauspielern besetzt sind) über einen Kamm zu scheren, oder sind es vielleicht nur spezifische ”Tatort”-Sendungen, die den Ruf (hinsichtlich der Sprachverständlichkeit) des gesamten Formats schmälern? Der vorliegende Beitrag geht diesen Fragen nach, indem er ein neu entwickeltes, auf automatischer Spracherkennung-basierendes Messverfahren einsetzt, um die Höranstrengung, die mit dem Verfolgen des Filmdialogs verbunden ist, instrumentell zu erfassen. Das als ”Listening Effort Meter” bezeichnete Verfahren, das zuvor in umfangreichen Hörtests validiert wurde, wird eingesetzt, um die Dialogverständlichkeit verschiedener ”Tatort”-Standorte zu vergleichen. Darüber hinaus werden Gründe für schlechte Verständlichkeit untersucht, darunter Nuscheln und Deutlichkeit der Aussprache sowie Hintergrundgeräusche, und ihr Einfluss auf die Verständlichkeit des Endergebnisses analysiert. Die Analysen des ”Tatorts” werden mit Beispielen anderer Spielfilmproduktionen verglichen.

Thomma, Luca Pablo

• Analyse-Tool zur indirekten Bestimmung von Rollgeräusch-Parametern im Schienenverkehr
  S.F.T. Hanisch, J. Lohbreier, L.P. Thomma und M. Hecht
[Abstract]

Das Rollgeräusch stellt eine von drei wesentlichen Geräuschquellen im Schienenverkehr dar und ist üblicherweise dominant in einem Geschwindigkeitsbereich von ca. 60 km/h bis ca. 300 km/h. Zu den wesentlichen Parametern im Entstehungsmechanismus des Rollgeräuschs zählen die Gleisabklingrate (TDR) und die kombinierte Rauheit aus Schienen- und Radrauheit. Diese Parameter sind zeitlichen Veränderungen unterworfen und können zwischen einzelnen Strecken und Fahrzeugen (stark) variieren. Daher sind sie u. a. bei der Bewertung von Schallminderungsmaßnahmen am Schienenfahrweg messtechnisch zu erfassen und auszuwerten. Hierbei ist die Anwendung der Verfahren des DIN CEN/TR 16891:2017 zur indirekten Bestimmung dieser Parameter anhand von Beschleunigungsmessungen am Gleis während Zugvorbeifahrten zweckdienlich.

In diesem Beitrag wird ein Analyse-Tool vorgestellt, welches auf den genannten Verfahren basiert und dazu dient, das auftretenden Rollgeräusch an verschiedenen Strecken zu verschiedenen Zeitpunkten zu vergleichen und zu bewerten. Angewendet wird das Analyse-Tool derzeit im Zusammenhang mit der messtechnischen Untersuchung von Lärmminderungsmaßnahmen an Eisenbahnbrücken im Zuge des Shift2Rail-Projekts ”Assets4Rail”. Hierfür sind im Abstand von einem Jahr vor und nach Einbau einer Lärmminderungsmaßnahme akustische Messungen durchgeführt worden. Veränderungen der wesentlichen Rollgeräusch-Parameter können anhand des Analyse-Tools untersucht und bei der Bewertung der Lärmminderungsmaßnahme herangezogen werden.

Tieber, Johannes

• Aeroacoustic sources in turbulent flow through a pipe with a sharp orifice predicted by Large-Eddy Simulation.
  J. Tieber, H. Steiner, P. Maurerlehner, S. Schoder, M. Kaltenbacher und G. Brenn
[Abstract]

The method of Large-Eddy Simulation (LES) has increasingly gained popularity, as it encompasses the direct resolution of a major part of the vortical motion in a turbulent flow field. The uncertaintyof turbulence modeling is thus limited to the unresolved sub-grid scales (SGS). This makesLES a highly attractive method for predicting flow-induced sound sources for use in Hybrid Computational Aeroacoustics (CAA). The possible sound emission generated by turbulent vortical motion is of growing importance in the design of flow-guiding components. This is especially the case in electric vehicles, where the masking noise of the combustion engine is absent and limited space in the engine compartment of the vehicle may lead to unfavorable flow-conditions. The present study performs incompressible LES to predict the turbulent flow field downstream of an orifice inside a circular pipe. The computational results are compared against experimental data from dedicated measurements. The predicted instantaneous flow field is used to evaluateaeroacoustic source terms for different acoustic equations, such as Lighthill’s acoustic analogy or the Perturbed Convective Wave Equation (PCWE).The contribution of the unresolved scales, which is supplied by the employed SGS-model to the acoustic sources, is specially investigated.

• Numerical Prediction of Sound Emission of Confined Flows based on a Hybrid Approach
  P. Maurerlehner, S. Schoder, J. Tieber, H. Steiner, G. Brenn und M. Kaltenbacher
[Abstract]

The absence of combustion noise in electric vehicles results in a dominance of other sources of sound, such as flow-induced sound in flow guiding components. The use of computational aeroacoustics (CAA) during the design phase is a promising way to fulfill the packaging requirements as well as the ambitious demand for passenger comfort. By coupling the computational fluid domain with the surrounding structural domain via coupling conditions on the interface, not only the sound generation and propagation within the fluid can be computed, but also the vibroacoustic sound emission of the flow-guiding structure can be simulated.

We propose such a numerical model based on a hybrid approach for the prediction of the sound emission of the confined flow. Thereby, different aeroacoustic formulations (Lighthill’s acoustic analogy, vortex sound theory, PCWE) are considered and the results are compared against measurements. First, the aeroacoustic source terms are computed by an incompressible Large-Eddy Simulation of the flow (Ma<0,3) based on the finite-volume method. The propagation of the aeroacoustic sources is then simulated by the in-house finite-element solver openCFS, which allows a coupling of the acoustic and the mechanic fields of the confining structure.

Tietze, Thomas

• Beurteilung des Testbetriebs von Notstromaggregaten - Stand der Technik
  T. Tietze und C. Holzleithner
[Abstract]

In Österreich gibt es unterschiedlichen Grundlagen hinsichtlich Beurteilung von Anlagen, Schienenverkehr, Straßenverkehr und Flugverkehr, sowie Veranstaltungen. Unklarheiten bestehen bei Anlagen, welche nur wenige Stunden pro Jahr aktiv sind, wie unter anderem Notstromaggregate. Diese werden einmal pro Monat einem Testbetrieb, welcher üblicherweise eine Stunde dauert, unterzogen. Notstromaggregate können bereits für kleine Einrichtungen sehr hohe Schallleistungspegel aufweisen. Auch mit diesen kurzen Betriebszeiten scheinen Regelungen hinsichtlich der Schalldruckpegel und Betriebszeiten unabdinglich und werden derzeitig häufig im Verfahren der zugehörigen Betriebsanlage behandelt. Im vorliegenden Beitrag werden unterschiedliche Beurteilungsmethoden verglichen und hinsichtlich Anwendbarkeit eingeordnet. Es wird sowohl die Akzeptanz als auch die rechtliche und technische Aufarbeitung hinsichtlich Beurteilungspegel oder energieäquivalenten Dauerschallpegel behandelt. Es erfolgt eine Vergleich der unterschiedlichen Herangehensweisen in den Bundesländern und im Ausland hinsichtlich der Berechnung und Beurteilung. Das Ergebnis ist eine technische und rechtliche Grundlage, welche oft mit unterschiedlichen Standards abgehandelt wird und somit nur aufwendig bearbeitet werden kann.

Tilkorn, Henrik

• Visualising and Explaining Deep Learning Models for Speech Quality Prediction
  H. Tilkorn, G. Mittag und S. Möller
[Abstract]

Estimating quality of transmitted speech is known to be a non-trivial task. While traditionally, test participants are asked to rate the quality of samples; nowadays, automated methods are available. These methods can be divided into: 1) intrusive models, which use both, the original and the degraded signals, and 2) non-intrusive models, which only require the degraded signal. Recently, non-intrusive models based on neural networks showed to outperform signal processing based models. However, the advantages of deep learning based models come with the cost of being more challenging to interpret. To get more insight into the prediction models, in this paper, the non-intrusive speech quality prediction model NISQA is examined. NISQA is composed of a convolutional neural network (CNN) and a recurrent neural network (RNN). The task of the CNN is to compute relevant features for the speech quality prediction on a frame level, while the RNN models time dependencies between the individual speech frames. To understand the automatically learned features of the CNN, different explanation algorithms are used. In this way, several interpretable features could be identified, such as the sensitivity to noise or strong interruptions. On the other hand, it was found that multiple features carry redundant information.

Timmermann, Johannes

• Aktive Reduzierung der Schallreflexion an Oberflächen in Wasser
  J. Timmermann, T. Avsic, D. Sachau und I. Martens
[Abstract]

Moderne Sonarsysteme sind in der Lage, die Position von Wasserfahrzeugen zu bestimmen. Ein aktives Sonarsystem sendet Schallwellen aus, die an Oberflächen reflektieren und wieder detektiert werden. Durch die Auswertung der reflektierten Signale lässt sich die Position von Fahrzeugen ermitteln. Um schwerer oder gar nicht detektiert werden zu können, muss die Reflexion an der Oberfläche des Fahrzeuges minimiert werden. In dieser Studie wird der Reflexionsfaktor am Übergang von Wasser zu Stahl reduziert. In einem mit Wasser gefüllten Impedanzrohr werden Drucksensoren und eine aktive Beschichtung implementiert. Die Beschichtung besteht aus einer dünnen Piezokeramik, die in einen Kunststoff eingebettet ist. Die Ansteuerung des Piezoaktors erfolgt zunächst durch manuelle Eingabe und anschließend durch einen Regler. Der Regler basiert auf einer Wellentrennung und einem digitalen adaptiven Filter. Der Nachweis der Funktionstüchtigkeit des neuen Systems erfolgt für stationären tonalen Schall im Impedanzrohr.

Töpken, Stephan

• Lautheits- und Entfernungswahrnehmung von Sprache in virtuellen Räumen
  S. Blank, S. Töpken und S. Van De Par
[Abstract]

Der Schalldruckpegel am Ohr wird häufig als der wichtigste bestimmende Faktor für die empfundene Lautheit angesehen. Möglicherweise könnten darüber hinaus aber auch kognitive Faktoren wie die angenommene Quellleistung und die Sprechanstrengung die Lautheitswahrnehmung beeinflussen. In dieser Studie wird daher untersucht, ob die wahrgenommene Lautheit vom Pegel nahe der Quelle oder vom Schalldruckpegel am Ohr, welcher mit steigender Distanz zur Quelle sinkt, abhängt. Es wird der Einfluss des Sprachpegels, der Sprecherentfernung und der Sprechanstrengung auf die Lautheits- und Entfernungswahrnehmung betrachtet. Von einer weiblichen Sprecherin wurde der gleiche Satz bei drei unterschiedlichen Sprechanstrengungen aufgenommenen und im Schallpegel sowie der Entfernung zwischen virtueller Schallquelle und Hörposition in zwei virtuellen Räumen variiert. In Hörexperimenten wurden diese Stimuli Probanden binaural über Kopfhörer dargeboten. In separaten Versuchen hatten sie die Aufgabe, die empfundene Lautheit der Sprachsignale gegenüber einer SSN-Referenz zu bewerten sowie die Entfernung zur Schallquelle absolut einzuschätzen. Die Ergebnisse zeigen einen Einfluss von Pegel, Entfernung und Sprechanstrengung. Der Pegel nahe der Quelle ist entsprechend nicht der ausschließliche Einflussfaktor. Es ist ein Abfall der Lautheits- und ein Anstieg der Entfernungsschätzung für Distanzen bis 4 m zu beobachten. Entferntere Stimuli wurden aber in der Distanz stark unterschätzt und in der Lautheit teilweise konstant bewertet.

• Lautheits- und präferenzäquivalente Pegel von Ventilatorgeräuschen bei verschiedenen Schalldruckpegeln
  E. Claaßen, S. Töpken und S. Van De Par
[Abstract]

Ventilatoren sind im täglichen Leben meist eine ungewollte Geräuschquelle. Zur Charakterisierung ihrer Unangenehmheit werden über den A- bewerteten Schalldruckpegel hinaus häufig Pegelzuschläge genutzt, um eine Prognose der Unangenehmheit zu ermöglichen. In dieser Studie wurden lautheits- und präferenzäquivalente Pegel für 19 unterschiedliche Ventilatorgeräusche in Abhängigkeit vom Referenzpegel in Hörversuchen ermittelt. Mittels eines adaptiven Messverfahrens wurde der Pegel dieser Stimuli so lange variiert, bis sie als gleich laut (lautheitsäquivalenter Pegel) oder gleich angenehm (präferenzäquivalente Pegel) gegenüber einem bandbegrenzten weißen Referenz-Rauschen wahrgenommen wurden. Die Differenz zwischen dem Referenzpegel und den Äquivalenzpegeln lässt sich als Pegelzuschlag interpretieren. Es wurde eine frühere Studie wiederholt, in der der gleiche Hörversuch bei einem festen Referenzpegel von 60 dB(A) durchgeführt wurde. Die neuen Ergebnisse bei einem Referenzpegel von 75 dB(A) stimmen sehr gut mit denen der früheren Studie überein, was die Stabilität des Matchingverfahrens mit einem Referenzgeräusch unterstreicht. Die für die Testgeräusche ermittelten Pegelabsenkungen scheinen sich trotz der Erhöhung des Referenzpegels um 15 dB kaum zu verändern. Anhand der neuen Ergebnisse wird ein bereits existierender Modellansatz für Referenzpegel von 60 dB(A) hin zu einem Pegelbereich bis 75 dB(A) erweitert. In weiteren Experimenten bei einem Referenzpegel von 45 dB(A) soll das Modell auch zu niedrigeren Referenzpegeln erweitert werden.

Toth, Florian

• Modeling Compressible Viscous Fluid-Solid Interaction Using a Nitsche-Based Finite Element Method
  H. Hassanpour Guilvaiee, F. Toth und M. Kaltenbacher
[Abstract]

Modeling the interaction between a flexible structure and a viscous compressible fluid has a wide range of applicability, for instance, in micro-electro-mechanical systems. Despite the importance of fluid compressibility in sound propagation, its impact has been seldom studied in modeling fluid-solid interactions. In this work, we propose and analyze a Nitsche-based finite element method for modeling the interaction between a compressible viscous fluid and an elastic solid. The Nitsche method enforces the coupling conditions in a weak sense, thus supporting the non-conforming mesh discretization at the interface. In our model, linearized balances of mass, momentum, and energy are used to capture the viscous and thermal behavior of the fluid, and the balance of momentum is used to model the elastic solid. We applied our formulation in multiple test case scenarios with combinations of various solid and fluid materials. In doing so, the results of our model agree with those estimated by other analytical and numerical models.

Trabesinger, Stefan

• Material-Dependent Sound and Vibration of a Harmonica Reed Block
  H. Pomberger, M. Frank, S. Trabesinger und R. Höldrich
[Abstract]

While traditional reed blocks of Styrian harmonicas are made of wood, 3D-printing offers new possibilities, but requires different materials. Our contribution investigates the influence of the material on the radiated sound of a reed block and its surface vibration. Therefore seven geometrically identical reed blocks made of different materials were made and equipped with structurally identical reeds. Each block was measured isolated, i. e. removed from the instrument, while being excited by a controlled air flow. In steady-state condition, the sound pressure was captured with a single microphone centered above the reed block and the acceleration was measured in three directions at several positions of surface. The results reveal that the radiated sound is similar for most of the materials, although the surface vibration shows a stronger material dependency. Hence the surface contributes marginally to the radiated sound of an isolated reed block. However, when integrated, the reed block will excite radiating surfaces of the instrument and the material of the block may have a larger influence on the resulting sound.

Troll, Agostino

• Investigations on working principles and design methods for metamaterial silencers
  A. Troll, J. Rohlfing, J. Küller, G. Fischer, D. Beer und A. Lühring
[Abstract]

Acoustic metamaterials (AMM) are a promising approach for the development of innovative, compact, fiber-free silencers with customized acoustic properties. The integration of active transducer systems in AMM provides further potential for significantly increasing the acoustic efficiency. For the development of commercially viable AMM silencer systems, practical design methods and economic manufacturing processes are required, which are currently not available.

In the Fraunhofer research project MetaVib passive and active AMM silencer concepts for duct and splitter silencers are investigated. The AMM silencers are designed, prototypically manufactured and experimentally validated. Besides the acoustic efficiency, the design also considers the manufacturability on an industrial scale.

This conference paper discusses the working principle of Bragg reflections and the modelling of a periodic waveguide using the transfer matrix method in combination with the Bloch-wave theory and the FEM. The simulations and experimental results for an arrangement of simple λ/4-resonators are in good agreement.

In addition, the paper presents first compact resonator concepts. To date these concept resonators are manufactured using 3D printing. However, they are designed to be mass producible using standard injection moulding processes. Concepts for the integration of active components into the concept resonators are also presented and discussed.

Trombetta Zannin, Paulo Henrique

• Akustisches Verhalten und Gestaltung großflächiger Gebäudelücken
  E. Veres, M. Brodbeck, X. Zhou, F. Do Valle und P.H. Trombetta Zannin
[Abstract]

Städtebauliche Konstellationen wie Quartiere oder Karrées enthalten großflächige Gebäudelücken als Zugang oder Zufahrt in von Gebäuden eingeschlossene Hofbereiche oder dergleichen. Auch zwischen parallel verlaufenden Gebäudekomplexen sind Öffnungen notwendig, um die einzelnen Freiflächen miteinander zu verbinden. Für die akustische Abschirmwirkung der eingeschlossenen oder abgetrennten Freiflächen bedeuten solche Lücken jeweils eine ”Schwachstelle”. Die Schallausbreitung durch derartige Öffnungen lässt sich theoretisch durch zwei Mündungen und einen verbindenden Kanal- oder Tunnelabschnitt beschreiben. Dementsprechend bieten diese Elemente spezifische Gestaltungsmöglichkeiten in Abhängigkeit von der Geometrie und der Materialwahl. Es wird über Untersuchungen an Gebäudelücken berichtet, die sich in Stuttgart an einer stark befahrenen Hauptverkehrsstraße befinden und wie ”Tunnel” bzw. ”Schluchten” ausgebildet sind. Nach einer messtechnischen Bestandsaufnahme der Lärmsituationen wurden die Gebäude in der Umgebung der Gebäudelücken rechnerisch modelliert und die Schallausbreitung durch Computersimulation nachgebildet. In weiteren Schritten wurden verschiedene bauliche Änderungen, wie Höhe, Breite und Tiefe des Tunnels und der ”Häuserschlucht” modelliert, um die Möglichkeiten zur Beeinflussung der akustischen Situationen zu zeigen und diese qualitativ und quantitativ zu beschreiben. Neben den konstruktiven Parametern wurde die abschätzbare Wirkung von stofflichen Änderungen, wie z.B. beim Einsatz von schallabsorbierenden Oberflächen untersucht.

Tschakert, Roman

• Resonante Schallentstehung bei Geländern und Zäunen
  R. Tschakert, D. Masovic und E. Sarradj
[Abstract]

Von einem Fluid umströmte Körper führen häufig zu periodischen Wirbelablösungen und einer Schallentstehung, dem sogenannten Hiebton, dessen Frequenz von der Strömungsgeschwindigkeit und der Form des Körpers abhängt. Werden regelmäßig angeordnete Plattenkaskaden durchströmt, können die Wirbelablösungen mit Luftschall Resonanzen, den sogenannten Parker Resonanzen, koppeln, deren Frequenz von der Geometrie der Struktur und der angeregten Ordnung abhängen. Bei bestimmten Geschwindigkeitsbereichen kann dadurch eine tonale Schallabstrahlung mit hohen Pegeln entstehen. Geländer oder Zäune aus Flachstangen stellen häufig eine solche regelmäßige Plattenkaskade dar. Abhängig vom Aufstellort und den Witterungsbedingungen können neben dem üblichen Heulen des Windes die kreischenden, monofrequenten Schallereignisse entstehen. Dieses Phänomen wurde an verschiedenen Zäunen und Geländern beobachtet. Bei einer Aussichtsplattform in Berlin führte dies zu so hohen Pegeln, dass die Plattform zeitweilig gesperrt werden musste. Auch Beschwerden aus der Nachbarschaft blieben nicht aus. Mit einem Element des Geländers wurden Versuche im Windkanal durchgeführt und Maßnahmen getestet. Der Schalldruckpegel neben dem Geländer konnte im Versuch von 110dB(A) im Resonanzfall um 25dB(A) gesenkt werden. Es zeigte sich, dass bei bestehenden Geländern durch das Anbringen von Turbulatoren die resonante Schallentstehung zuverlässig verhindert werden kann. Für das Design von neuen Geländern wurden weitere Modifikationen entwickelt, die wirksam sind, ohne dass das Erscheinungsbild merklich verändert wird.

Tsotras, Achillefs

• LIFE E-VIA: Electric Vehicle Noise Control by Assessment and Optimisation of Tyre/Road Interaction
  C. Hoever, A. Tsotras, R. Bellomini und A. Melloni
[Abstract]

Excessive road traffic noise is negatively impacting human health in many parts of Europe, especially in cities. The introduction of electric mobility has universally been recognized as one of the best solutions to reduce noise in urban areas. Importantly, this measure also helps with other environmental issues such as air quality and CO2 emissions. For electrical vehicles (EV), the lack of masking powertrain noise at low speeds emphasizes the increased importance of tyre/road noise for the overall traffic noise when compared to a classical internal combustion engine vehicle. It is the objective of the LIFE E-VIA EU project to reduce noise for roads inside very populated urban areas through the implementation of mitigation measures aimed at providing optimized road surfaces and tyres for modern EVs. For the tyres a holistic approach is used which aims to give an optimal balance between low exterior noise and other crucial key performances such as rolling resistance, wet safety, and wear. For the road, a noise-optimized pavement for the specific context of EVs will be developed. A final version of this will later be used for a road in Florence, Italy. An overview of LIFE E-VIA will be presented together with intermediate results.

Twiefel, Jens

• Die Spec-Radiation Methode zur Bestimmung beliebig geneigter Schallfeldebenen
  A.S. Schmelt und J. Twiefel
[Abstract]

In der zerstörungsfreien Prüfung mit luftgekoppelten Ultraschall werden die Schallwellen oft unter einem Winkel an ein oft plattenförmiges Werkstück gesendet. Dies dient zu Anregung spezieller Wellenarten im Werkstück, bzw. zur Vermeidung von stehenden Wellen zwischen dem Sender und dem Werkstück. Dabei wird meist das Werkstück geneigt. Im C-Scan Verfahren wird dann mit einem Empfänger eine Ebene parallel zum Sender vermessen. Ausgehend von dieser Messebene kann mit den bekannten Methoden der Ultraschallholographie (z. B. Rayleigh-Sommerfeld-Beugungsintegral, Re-Radiation Methode) das Schallfeld parallel zur Empfängerebene bestimmt werden. Die Neigung des Werkstückes führt bei Bestimmung einer parallelen Ebene zu ungenauen Ergebnissen. Durch die direkte Berechnung des Rayleigh-Sommerfeld-Beugungsintegrals oder der Berechnung vieler paralleler Ebenen und anschließenden Heraussuchen, können die Informationen der geneigten Ebene besser bestimmt werden, dies hat allerdings einen sehr hohen Zeitaufwand zur Folge. Die Spec-Radiation Methode, die wir hier präsentieren werden, ermöglicht die Bestimmung der geneigten Ebene durch Rotation des Schallfeldes im Fourier-Raum. Sie benötigt nur ca. 1,5% des Zeitaufwands der vergleichbaren Methoden. In diesem Beitrag zeigen wir den Einfluss der Rotation des Schallfeldes im Fourier-Raum auf der Ewald-Kugel am Beispiel eines Ultraschallsenders. Diese Methode ermöglicht auch das Lösen verschiedenster Probleme, bei denen die Schallfeldinformationen auf geneigten Ebenen interessieren.

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

 

Ueberle, Friedrich

• Lehre in Corona-Zeiten
  D. Rokita, F. Ueberle und S. Mellert
[Abstract]

Die Lehrveranstaltung ”Lärmanalyse und Lärmbekämpfung”, Studiengang Umwelttechnik der HAW-Hamburg, ist im 2. Semester verankert. Wegen der Corona-Einschränkungen fand die Veranstaltung online in einem asynchronen Format statt. Zusätzlich zu Lernvideos von 10 bis 45 Minuten Dauer haben sich Lehrende und Studierende regelmäßig online im ”Lärm-Talk” getroffen und dort Fragen zum Stoff geklärt sowie aktuelle Akustik-Themen diskutiert. Prüfungsleistung ist die Erstellung eines Portfolios, bei dem zu eigenständiger Recherchearbeit und kreativen Experimenten angeregt werden soll. Hierzu gab es zu Beginn der Veranstaltung eine Einführung und über das Semester verteilt immer wieder Hinweise und Schreibimpulse.

Die größte Herausforderung war es den Studierenden kalibrierte Messgeräte zur Verfügung zu stellen. In der Vergangenheit wurden studentische Smartphones mit der App phyphox im Akustiklabor der HAW-Hamburg durch Vergleich mit einem Klasse-1-Messgerät kalibriert. Da dies ab März 2020 durch die Corona Einschränkungen nicht mehr möglich war, mussten Alternativen zur Kalibrierung der Smartphones gesucht werden.

Im Sommersemester 2020 wurde ein Kalibrierverfahren mit einem leeren Joghurtbecher und Reis erprobt. Studierenden konnten sich daher eigenständig mit dem Thema Kalibrierung auseinandersetzen und anschließend Schallpegelmessungen in ihrer Wohnumgebung durchführen. Die Resultate wurden in den Portfolios dokumentiert. Trotz aller Einschränkungen ist es gelungen den Studierenden Messmethoden und Kenngrößen der Akustik zu vermitteln.

• Charakterisierung von gemessenen Geräuschen einer Windenergieanlage für die Auralisation in einem virtuellen Windpark
  S. Mellert, I. Petersen, D. Rokita, F. Ueberle und B. Wendholt
[Abstract]

Im Rahmen des Digitalisierungsprojekts Open Citizens Soundwalk (OCSW) der HAW Hamburg entsteht ein freizugänglicher, virtueller Soundwalk durch einen Windpark. Für die realistische Einbettung der Geräusche von Windenergieanlagen in den virtuellen Raum werden Messungen aus einem realen Windpark analysiert und an Hand äußerer Randbedingungen gruppiert und parametrisiert. Die so gewonnenen abhängigen Geräusch-Modelle werden anschließend in die Simulationsumgebung übertragen und über die spektralen Eigenschaften validiert. In diesem Beitrag werden die Messdaten und die Ergebnisse der Auswertung vorgestellt. Die Messungen der im Windpark Curslack erhobenen Daten einer Nordex N117 Delta mit einer Nabenhöhe von 120 m wurden in Anlehnung an die DIN EN 61400-11 und mit einer akustischen Kamera durchgeführt. Als Bezugsgrößen für die Geräusch-Modelle wurde die Richtcharakteristik und Drehzahl ausgewählt, da intakte, moderne Windenergieanlagen (WEA) hauptsächlich aerodynamische Geräusche emittieren. Die wahrnehmbare Intensität dieser Geräusche ist nach aktuellem Stand der Forschung sowohl vom Standort eines Beobachters zur WEA als auch von der Drehzahl der Anlage abhängig. Andere Effekte wie Bodendämpfung oder Absorption auf dem Ausbreitungsweg sind für die Modellierung nicht bedeutsam, da diese in der Simulationsumgebung abgebildet werden. Das Ergebnis dieser Untersuchung bilden vier Drehzahl-Klassen, in denen die spektralen Eigenschaften der Hinterkanten- und Blattspitzen-Geräusche in Abhängigkeit der Beobachtungsposition zusammengefasst sind.

• Immersive, audio-visuelle VR Umgebungen zur Akzeptanzförderung von Wind-Energie-Anlagen
  I. Petersen, S. Mellert, B. Wendholt, D. Rokita und F. Ueberle
[Abstract]

Eine realistische Nachbildung der visuellen und akustischen Eigenschaften eines existierenden Windparks für eine frei begehbare, immersive Virtual Reality (VR) Anwendung könnte das Potential bieten, potenzielle Auswirkungen geplanter Windparks direkter zu kommunizieren als pure Zahlen oder Schallpegelkarten. Neuartige Audio-Engines erlauben die Modellierung von Schallquellen an ihrem Emissionsort und berechnen das Audiosignal an einer räumlichen Position in Echtzeit durch die Simulation wellenbasierter Schallausbreitung. Durch eine systematische Analyse werden in einem existierenden Windpark distinkte Schallemissionsquellen identifiziert und charakterisiert. Diese Erkenntnisse werden benutzt, um ein akustisches Modell für die Echtzeit-Synthese der Emissionen der virtuellen Windenergieanlagen (WEA) zu erstellen. WEA Modelle werden in mittels Geodaten rekonstruierter Umgebung von 2x2km platziert und sind so von beliebiger Position aus erlebbar. Mittels eines Interaktionskonzeptes können verschiedene Betriebsbedingungen herbeigeführt werden und so verschiedene Emissionsszenarien erfahren werden. In diesem Beitrag wird das akustische Modell sowie erste Synthese Ergebnisse vorgestellt. Die Analyse der Messergebnisse ergab zwei Hauptverursacher für aerodynamische Geräuschemissionen an den Blattspitzen sowie den Blatt-Hinterkanten der WEA-Flügel. Die Basis-Charakteristik dieser Schallquellen wurde als Rauschsynthesizer nachgebildet und über Parameter wie Windgeschwindigkeit und -Richtung sowie geometrische Bedingungen des WEA-Typs gesteuert. Mit diesem Modell wurden die Umgebungsbedingungen der Messungen nachgestellt, um synthetisierte Messungen für einen Vergleich mit den realen Messungen zu erhalten.

Ujma, Andreas

• Messtechnische Ermittlung der Strukturintensität bei spritzgegossenen, faserverstärkten Kunststoffen
  D. Netzband, N. Kleinfeller, M. Fiolka, A. Nevoigt, A. Ujma, C. Adams und T. Melz
[Abstract]

Im Zuge der Produktentwicklung - beispielsweise bei Elektrofahrzeugen - kommt neben dem Leichtbauaspekt der Akustik im Interieur-Bereich eine immer bedeutendere Rolle zu. Zur Gewichtsreduktion werden die Komponenten im Innenraum in der Regel im Spritzgießprozess aus Thermoplasten hergestellt. Bei Bedarf können die Materialien mit Fasern oder Füllstoffen verstärkt werden. Durch die Verstärkung werden die Schwingungseigenschaften der Bauteile verändert und die Eigenfrequenzen werden in höhere Bereiche verschoben. Die Hörcharakteristik des menschlichen Ohres zeigt, dass die Hörschwelle bei zunehmender Frequenz sinkt und Geräusche somit eher wahrgenommen werden können. Um die Disziplinen Leichtbau und Akustik vereinen zu können, sollte das akustische Verhalten bereits in frühen Entwicklungsschritten des Produktes optimiert werden. Hierbei sollten idealerweise der geräuschverursachende Körperschall sowie seine Ausbreitungspfade im Bauteil optimiert werden. Eine Möglichkeit diese Pfade zu analysieren, ist die Ermittlung der Strukturintensität. In der Vergangenheit wurden die Pfade hauptsächlich simulativ und für isotrope Materialien analysiert. Erste Simulationsuntersuchungen für unidirektional verstärkte Laminate zeigten ein hohes Potential zur Körperschallbeeinflussung durch eine gezielt eingebrachte Anisotropie. In einem momentan laufenden Forschungsprojekt wurde eine Messmethode zur Bestimmung der Strukturintensität bei isotropen Materialien weiterentwickelt, sodass nun auch Bauteile mit einem anisotropen Materialverhalten getestet werden können. Im Rahmen des Vortrags wird die erarbeitete Methode vorgestellt und mit Simulationsergebnissen verglichen.

Ungnad, Steffen

• Untersuchungen zur gezielten Beeinflussung der akustischen Signatur an einem Schiffsmodell
  S. Ungnad, H. Brüggemann, A. Müller, C. Zerbs, D. Sachau und A. Homm
[Abstract]

Die akustische Signatur eines Schiffes kann mittels passiver Sonare oder Sensoren zur Detektion und Identifikation verwendet werden. Die Fragestellung, inwieweit diese Signatur mit Hilfe weiterer Geräuschquellen geeignet modifiziert und verfremdet werden kann, soll zunächst an einem Schiffsmodell (Maßstab 1:8) untersucht werden. Der Zusammenhang von Eigenschaften und Parametern der Großausführung und des Modells (beispielsweise Wellenlänge, Frequenz, Plattendicken für beide Konfigurationen) in Abhängigkeit vom Maßstab wird durch modelltheoretische Betrachtungen und dimensionslose Kennzahlen ermittelt. Das akustische Übertragungsverhalten von den Schallquellen an Bord wird mit Inertial-Schwingerregern und Beschleunigungssensoren auf der Schiffsstruktur und mit Mikrofonen/Hydrofonen in der Umgebung des Modells charakterisiert. Es werden aktive Verfahren angepasst und auf ihre Eignung zur Beeinflussung der akustischen Unterwassersignatur geprüft. Die akustische Signatur wird mit Hilfe von zusätzlichen Körperschallquellen modifiziert, wobei sich Anforderungen an die Eigenschaften der Signaturanteile aus dem Verhalten realer Signaturanteile und deren zugrundeliegenden Anregungsmechanismen ergeben. Das verwendete aktive Regelsystem wird zusammen mit ersten Ergebnissen vorgestellt.

Urbaniak, Margareta

• Untersuchung der Wirksamkeit von Acoustic Vehicle Alerting System (AVAS) Sounds mit Hilfe von virtueller Simulation
  M. Urbaniak, A. Yesildag und J. Becker-Schweitzer
[Abstract]

Aufgrund der leisen Motorgeräusche von Elektro- und Hybridfahrzeugen fordert die Gesetzgebung der EU die Einführung eines akustischen Warnsystems (Acoustic-Vehicle-Alerting-System, AVAS) zum Schutz der übrigen Verkehrsteilnehmer. Infolge der Elektromobilität haben sich insbesondere innerstädtisch zahlreiche neue Fortbewegungsmittel etabliert (bsp. E-Bikes, Scooter). Vor diesem Hintergrund hat an der Hochschule Düsseldorf eine Untersuchung zur Wirksamkeit der AVAS-Sounds bei der Kollisionsverhütung mit neuen Fortbewegungsmitteln stattgefunden. Ein am Institute of Sound and Vibration Engineering (ISAVE) konstruierter Segway-Simulator gekoppelt mit zugehörigem VR-System bildet dabei ein maßgebliches Hilfsmittel zur Durchführung der Versuchsreihe. In einer visuell wie akustisch gestalteten virtuell-modellierten Umgebung wird eine Segway-Fahrt simuliert und durch eine multimodale Interaktion auf Gefahrensituationen untersucht. Der Proband steuert im Zuge der Fahrt die virtuelle Szene über eine Lenk- und Kippvorrichtung am Segway-Simulator. Mit Hilfe einer Virtual-Reality(VR)-Brille samt Echtzeit-Headtracking-Funktion und Binauralton über Kopfhörer wird er so vollständig in eine VR-Welt eingebunden. Die akustische Modellierung der Sounds für die Versuchssimulation wird dabei mittels eines softwarebasierten synthetischen Klangerzeugers realisiert. Da das System für die Bewertung und Optimierung von innerstädtischen Geräuschkulissen konzipiert wurde, können diese bei der Untersuchung der Wirksamkeit der AVAS-Sounds mit einbezogen werden. Neben dem Systemkonzept und verschiedenen Simulationsparametern werden erste Versuchsergebnisse präsentiert.

Utzig, Lukas

• Prognose von Knarzgeräuschen am Beispiel einer Türverkleidung
  L. Utzig, A. Fuchs, K. Weisheit und S. Marburg
[Abstract]

Störgeräusche im Fahrzeuginnenraum -wie z.B. Klappern oder Knarzen- stellen einen erheblichen Qualitätsmangel dar und führen häufig zu Kundenreklamationen. Daher müssen sämtliche Störgeräusche vor Auslieferung an den Kunden eliminiert werden. Das oberste Ziel in einem modernen Entwicklungsprozess ist, Störgeräusche bereits vor der ersten Hardware zu prognostizieren und deren Ursache zu identifizieren. Dadurch lassen sich Designänderungen in frühen Produktentwicklungsphasen meist kostenneutral durchführen und Störgeräusche vermeiden. Dies setzt eine hohe Prognosegüte der entsprechenden Simulationsmethode voraus. Im Rahmen dieser Arbeit werden am Beispiel einer Türverkleidung Schwingungsuntersuchungen für knarzende und nicht-knarzende Konfigurationen durchgeführt. Mit Hilfe der Methode der Harmonischen Balance wird die nichtlineare Systemantwort berechnet und durch die entsprechende Messung validiert. Eine gute Übereinstimmung zwischen Simulation und Messung zeigt, dass die Methode der Harmonischen Balance geeignet ist knarzende von nicht-knarzenden Konfigurationen zu unterscheiden und somit zur Vorhersage von Knarzgeräuschen einsetzbar ist.

Uziel, Sebastian

• Schallpegel im Ultraschallbereich
  P. Holstein, N. Bader, H.-J. Münch, M. Domke, U. Wagner, T. Hutschenreuther und S. Uziel
[Abstract]

Um die Auswirkungen der Belastung durch Ultraschall bewerten zu können, braucht man verlässliche Messdaten und geeignete Messtechnik. Es ist sicher zunehmend von Bedeutung, verlässliche Aussagen darüber erhalten zu können, welcher Ultra-Schallpegel mit bestimmten Ursachen in Verbindung gebracht werden kann oder welche Gesamtexposition damit verbunden ist. Geeignete Messtechnik, die auch vom betroffenen Personenkreis komfortabel genutzt werden kann, ist eine der Voraussetzung dafür, dass eine ausreichende Menge von Daten zur Verfügung stehen kann.

Lärm in Umwelt und industrieller Umgebung enthält auch Ultraschallanteile. Diese können sowohl rauschartig sein als auch ausgeprägte tonale Komponenten enthalten. Der Anteil am gesamten Schallpegel kann erheblich sein. Aktiv erzeugter Leistungsultraschall ist in der Industrie nicht mehr wegzudenken. Druckluftlecks können sehr laute Ultraschall erzeugen. Im Haushalt gibt es neue Ultraschallquellen, die die u. U. ständig ungewollt präsent sind. Die Vertreibung von bestimmten ultraschallsensitiven Tieren ist inzwischen extrem verbreitet und belästigt möglicherweise die übrige Fauna. Natürlich gibt es noch jede Menge natürliche Ursachen für hochfrequenten Schall.

Im Beitrag wird ein diesbezüglicher Ansatz für die Messung des Ultra-Schallpegels mit mobiler Messtechnik vorgestellt.

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

 

Van Belle, Lucas

• Locally Resonant Vibro-Acoustic Metamaterials: Applications at KU Leuven
  E. Deckers, C. Claeys, S. Ahsani, F. Alves Pires, R. Boukadia, M. Clasing Villanueva, V. Cool, F. De Bie, F. Qu, N. Rocha De Melo Filho, L. Sangiuliano, K. Steijvers, L. Van Belle, Z. Zhang, B. Pluymers und W. Desmet
[Abstract]

Vibro-acoustic metamaterials have recently emerged as potential candidates to target low-frequency noise and vibration issues. These material structures are engineered to have properties that are not common in nature. By adding small resonant structures on a sub-wavelength scale with respect to the waves in the host structure that are targeted, so-called stopbands can be obtained. These are frequency zones in which free wave propagation is hampered. These material systems allow for the combination of excellent noise and vibration attenuation in a targeted low frequency band and being lightweight. While most research focuses on the validation and verification for academic concepts, it is clear that steps still need to be taken to bring this concept to industrial applications. Within this overview some successful industrial use cases from KU Leuven are shown and discussed: a metamaterial shock tower, a thermoformed metamaterial panel and the application of locally resonant metamaterials to a compressor unit.

Van Buul, Wouter

• BURNSi ORCA class acoustic and vibration characteristics
  H. Hasenpflug, W. Van Buul, L. Gilroy, E. Cintosun, J. Dupuis, S. Schäl und A. Homm
[Abstract]

The objective of the intended international workshop on Benchmark Underwater Radiated Noise Simulations is to contribute to the knowledge and understanding of underwater radiated noise of naval platforms generated by machinery and hydrodynamic noise. The workshops will be a cooperative effort of the Defence organizations of Canada (DRDC²), Germany (WTD71³) and the Netherlands (DMO-). This workshop will involve the prediction of radiated underwater noise of a ship using numerical methods and an available data set of onboard vibration measurements. Information and technical data of an ORCA-class training vessel of the Royal Canadian Navy can be made available for this purpose. The necessary acoustic and vibration data for the workshop were gathered during two measurement trials with PCT (Patrol Craft Training) MOOSE at the Patricia Bay (Pat Bay) sound range near Victoria, Canada. Preliminary analysis shows that the overall underwater radiated noise signature is caused by noise generated by the propulsion diesels, the gearboxes, the diesel generator sets and both propellers. In the light of the measurement results, the objective for the workshop is to predict the individual contributions of the main machinery and hydrodynamic sources to the total underwater radiated noise levels.

Van De Par, Steven

• Lautheits- und Entfernungswahrnehmung von Sprache in virtuellen Räumen
  S. Blank, S. Töpken und S. Van De Par
[Abstract]

Der Schalldruckpegel am Ohr wird häufig als der wichtigste bestimmende Faktor für die empfundene Lautheit angesehen. Möglicherweise könnten darüber hinaus aber auch kognitive Faktoren wie die angenommene Quellleistung und die Sprechanstrengung die Lautheitswahrnehmung beeinflussen. In dieser Studie wird daher untersucht, ob die wahrgenommene Lautheit vom Pegel nahe der Quelle oder vom Schalldruckpegel am Ohr, welcher mit steigender Distanz zur Quelle sinkt, abhängt. Es wird der Einfluss des Sprachpegels, der Sprecherentfernung und der Sprechanstrengung auf die Lautheits- und Entfernungswahrnehmung betrachtet. Von einer weiblichen Sprecherin wurde der gleiche Satz bei drei unterschiedlichen Sprechanstrengungen aufgenommenen und im Schallpegel sowie der Entfernung zwischen virtueller Schallquelle und Hörposition in zwei virtuellen Räumen variiert. In Hörexperimenten wurden diese Stimuli Probanden binaural über Kopfhörer dargeboten. In separaten Versuchen hatten sie die Aufgabe, die empfundene Lautheit der Sprachsignale gegenüber einer SSN-Referenz zu bewerten sowie die Entfernung zur Schallquelle absolut einzuschätzen. Die Ergebnisse zeigen einen Einfluss von Pegel, Entfernung und Sprechanstrengung. Der Pegel nahe der Quelle ist entsprechend nicht der ausschließliche Einflussfaktor. Es ist ein Abfall der Lautheits- und ein Anstieg der Entfernungsschätzung für Distanzen bis 4 m zu beobachten. Entferntere Stimuli wurden aber in der Distanz stark unterschätzt und in der Lautheit teilweise konstant bewertet.

• Mechanismen für die Detektion von granular-periodischen Wiederholungen
  L. Stürenburg, A. Oetjen und S. Van De Par
[Abstract]

Verschiedene Arten des Wiederholungsrauschen wurden in vorangehenden Studien untersucht. Die Spannweite geht dabei von kurzen Rauschsignalen, die mit einer längeren Pause dazwischen einmal wiederholt werden bis hin zu Motorboating-Geräuschen, wo ein Rauschsignal ohne Pause unzählig oft wiederholt wird. Bislang gab es jedoch kein Wiederholungsrauschen, bei dem mehrere kurze Rauschausschnitte hintereinander jeweils einmal wiederholt werden (“granulare Periodizität”). In einer Reihe von Hörexperimenten wurden Detektionsschwellen für die Anwesenheit der Wiederholungen in Abhängigkeit verschiedener zeitlicher und spektraler Signalparameter bestimmt. Diese Parameter fügen hierbei Störelemente in die Geräusche ein, wie z.B. ein die Wiederholungen unterbrechendes stochastisches Rauschen im Zeitbereich oder ein Wiederholungsmaskierer im spektralen Bereich. Bei der adaptiven Veränderung dieser Parameter zeigte sich eine sehr hohe Sensitivität der Proband:innen auf die verwendeten granularen Periodizitäten. Modellansätze, die eine Modulationsfilterbank beinhalten, waren nicht in der Lage die experimentellen Ergebnisse zu reproduzieren. Ein Modell, das die Interaktion mehrerer auditorischer Filter über eine Summenautokorrelationsfunktion berücksichtig ist jedoch in der Lage, experimentelle Daten qualitativ und quantitativ zu modellieren.

• The Effect of Overtones on Dissonance Perception
  S. Nakamura, A. Oetjen und S. Van De Par
[Abstract]

In Western music theory, different musical intervals are connected with perceived consonance or dissonance. Applying this concept to a psychoacoustics analysis of environmental sounds, however, demands a description of consonance and dissonance which is not limited to distinct musical intervals and equal level ratios. In a previous study, an auditory modelling approach based on envelope fluctuations showed promising results by predicting both known relations from musical theory and findings from a new experiment. The aim of this series of psychoacoustics experiments is to investigate how components of the harmonic overtones influence the human consonance and dissonance perception because an effect was expected based on the previous modelling approach. The perceived dissonance of 18 different sounds with varying overtone content, interval and decay of the overtone components were adjusted to the same dissonance as a comparison signal by altering the level of one of the two tones in an adaptive procedure. It showed that for some combinations of overtone content and musical interval, a significantly lower reduction of the second tone was needed to reach the dissonance of the comparison signal. This finding supports a modelling using envelope fluctuations as a measure for perceived dissonance.

• Entwicklung eines Verfahrens zur Berechnung der R-Rauigkeit
  A. Oetjen und S. Van De Par
[Abstract]

In der jüngeren Vergangenheit gab es große Fortschritte bei der Entwicklung von Rauigkeitsmodellen. Die Empfindungsgröße Rauigkeit beschreibt jedoch nur unzulänglich das Phänomen der R-Rauigkeit, deren charakteristischer Modulationsfrequenzbereich zwischen ca. 15 und 35Hz liegt, ähnlich wie bei dem rollend ausgesprochenen Buchstaben ”R”. Stark R-raue Geräusche treten unter anderem bei mit niedrigen Drehzahlen betriebenen Verbrennungsmotoren auf. Bei diesen, im Vergleich zur Rauigkeit, eher niedrigen Modulationsfrequenzen spielt die modulierende Wellenform eine noch größere Rolle, da eine größere Anzahl der resultierenden Seitenbänder innerhalb eines auditorischen Filters liegen. Diese Geräuscheigenschaft wird von einem Modell, das nur den Pegel innerhalb einzelner Modulationsfilter betrachtet, nicht abgebildet. Basierend auf Modulationsmaskierungsversuchen für nicht-sinusförmige Einhüllende wurde eine on- und offset verstärkende Modellstufe entwickelt, durch die eine bessere Reproduktion der Hörversuchsdaten möglich wird. Das auf diese Weise modifizierte Modell zur Detektion von Modulationen wurde in einem weiteren Schritt durch das Einführen von audio- und modulatiosfrequenzabhängigen Gewichten für die Berechnung der R-Rauigkeit erweitert. Die Modellvorhersagen dieses Verfahrens zeigen eine gute Übereinstimmung mit für Fahrzeuggeräusche erhobenen Subjektivurteilen.

• Gehörbezogene Modellierung der Dissonanz
  A. Rieger, A. Oetjen, S. Van De Par und H.-P. Rabl
[Abstract]

In der (westlichen) Musiktheorie werden verschiedenen Tonintervallen unterschiedliche Grade der Dissonanz zugeschrieben. Dabei wird eine Unterscheidung zwischen entweder konsonanten oder dissonanten Intervallen getroffen, eine kontinuierliche Betrachtung der Dissonanz für beliebige Frequenzintervalle ist nicht gegeben, weswegen das Konzept nicht direkt auf technische Problemstellungen, beispielsweise der Geräuschbewertung von Elektrofahrzeugen, angewendet werden kann. Darüber hinaus werden unterschiedliche Pegelverhältnisse zweier Komponenten nicht berücksichtigt, da zur musikalischen Beurteilung der Dissonanz nur das spezifische Frequenzverhältnis zur Interpretation herangezogen wird. Generell ist bisher nicht eindeutig geklärt, ob die Dissonanzwahrnehmung auf erlernten Prinzipien beruht oder auch ausschließlich mithilfe grundlegender Hörmechanismen erklärt werden kann. In einem Hörversuch wurde untersucht, ob sich Paare gleicher Dissonanz für grundlegend verschiedene Tonintervalle durch adaptives Einstellen der Pegelverhältnisse bilden lassen. Durch diese Variation des Pegelverhältnisses war es möglich, die wahrgenommene Dissonanz von sehr dissonanten Intervallen an Intervalle mit gering ausgeprägter Dissonanz anzugleichen. Dieser Umstand deutet darauf hin, dass ein solcher perzeptiver Ansatz bestimmte Aspekte der Dissonanzwahrnehmung abbilden könnte. Ein gehörbezogener Modellansatz auf Basis der Summenautokorrelationsfunktion für die Einhüllendenschwankungen zeigt, dass sich nicht nur der Einfluss des spezifischen Pegelverhältnisses sondern auch die wahrgenommene Dissonanz verschiedener musikalischer Intervalle über die reinen Signaleigenschaften quantitativ vorhersagen lassen.

• Rauigkeitswahrnehmung für schmalbandig modulierte Geräusche
  M. Schaffert, A. Oetjen und S. Van De Par
[Abstract]

Eine Vorangegangene Studie hat gezeigt, dass Breitbandrauschen, das nur in bestimmten Frequenzbändern moduliert ist, von Versuchspersonen als rauer empfunden wird, als die Vorhersage aktueller Rauigkeitsmodelle. Zudem interpretieren diese Modelle schmalbandige Stimuli rauer als die Versuchspersonen. Somit scheint es möglich zu sein, die wahrgenommene Rauigkeit eines Geräuschs durch Hinzufügen unmodulierter Rauschanteile zu erhöhen. Dieses Phänomen steht im Widerspruch zu bisherigen Vorstellungen zur Rauigkeitswahrnehmung, hat aber bei der Analyse komplexerer Umweltgeräusche eine hohe Relevanz. In einem Größenschätzungsexperiment wurde die Rauigkeit verschiedener Stimulus-Typen ausgehend vom 1 Asper Definitions-Ton bestimmt. Andere Studien haben gezeigt, dass die Präsentationsreihenfolge einen Einfluss auf die Entscheidung der Versuchspersonen haben kann. Aus diesem Grund wird in dieser Studie ein Paarvergleich zwischen unterschiedlichen, ausgewählten Stimuli der vorangegangenen Studie durchgeführt. Hierbei wurde darauf geachtet, dass jeder Stimulus etwa gleich oft als erstes bzw. zweites Geräusch dargeboten wurde. Ein Vergleich mit den Ergebnissen aus der Größenschätzung bestätigt eine gute Übereinstimmung. Dies zeigt, dass gewisse Mechanismen der Rauigkeitswahrnehmung in Modellen noch nicht ausreichend beachtet werden. Ausgehend von den Subjektivurteilen kann ein Ansatz erarbeitet werden, der eine Optimierung vorhandener Berechnungsmodelle hinsichtlich der untersuchten Signaleigenschaften ermöglicht.

• Lautheits- und präferenzäquivalente Pegel von Ventilatorgeräuschen bei verschiedenen Schalldruckpegeln
  E. Claaßen, S. Töpken und S. Van De Par
[Abstract]

Ventilatoren sind im täglichen Leben meist eine ungewollte Geräuschquelle. Zur Charakterisierung ihrer Unangenehmheit werden über den A- bewerteten Schalldruckpegel hinaus häufig Pegelzuschläge genutzt, um eine Prognose der Unangenehmheit zu ermöglichen. In dieser Studie wurden lautheits- und präferenzäquivalente Pegel für 19 unterschiedliche Ventilatorgeräusche in Abhängigkeit vom Referenzpegel in Hörversuchen ermittelt. Mittels eines adaptiven Messverfahrens wurde der Pegel dieser Stimuli so lange variiert, bis sie als gleich laut (lautheitsäquivalenter Pegel) oder gleich angenehm (präferenzäquivalente Pegel) gegenüber einem bandbegrenzten weißen Referenz-Rauschen wahrgenommen wurden. Die Differenz zwischen dem Referenzpegel und den Äquivalenzpegeln lässt sich als Pegelzuschlag interpretieren. Es wurde eine frühere Studie wiederholt, in der der gleiche Hörversuch bei einem festen Referenzpegel von 60 dB(A) durchgeführt wurde. Die neuen Ergebnisse bei einem Referenzpegel von 75 dB(A) stimmen sehr gut mit denen der früheren Studie überein, was die Stabilität des Matchingverfahrens mit einem Referenzgeräusch unterstreicht. Die für die Testgeräusche ermittelten Pegelabsenkungen scheinen sich trotz der Erhöhung des Referenzpegels um 15 dB kaum zu verändern. Anhand der neuen Ergebnisse wird ein bereits existierender Modellansatz für Referenzpegel von 60 dB(A) hin zu einem Pegelbereich bis 75 dB(A) erweitert. In weiteren Experimenten bei einem Referenzpegel von 45 dB(A) soll das Modell auch zu niedrigeren Referenzpegeln erweitert werden.

• Deep Learning-based Speech Source Localization using Binaural and Monaural Microphone Arrays
  P. Goli und S. Van De Par
[Abstract]

This study proposes a deep learning-based method for speech source localization (SSL) by using binaural and monaural microphone arrays in hearing aids (HA). During the last few years, several deep models based on binaural or non-coplanar microphone channels (i.e. the microphone arrays used in environment-robot interaction) have been proposed for SSL by using short-time Fourier transform as a pre-processing stage. In our study, in addition to a binaural method, a monaural model that is more applicable in HAs is proposed for SSL. Two behind-the-ear HAs with a total of eight microphone channels is used to capture the signals of sound sources in a noisy and reverberant environment. Six microphone channels behind the two ears and four microphone channels behind and in the right ear are employed in the binaural and monaural methods, respectively. Motivated by the human auditory system, an auditory peripheral pre-processing stage is used to prepare the interaural signals for input to the deep models. Although the trained monaural model shows acceptable performance at higher signal to noise ratios in the test stage, the trained binaural model accurately estimates the azimuth angles of speech sources at much more noisy conditions.

• Perceptual compensation of Eigenmike recordings to reproduce a spatial sound-field in a reverberant room
  A. Fallah und S. Van De Par
[Abstract]

Ambisonics is a well-known approach for recording and rendering of a sound-field and in theory it creates an ideal reproduction of an original sound in a free-field playback. However, the acoustics of playback room may cause a noticeable reduction of sound quality. By preserving certain perceptual aspects of the recorded sound-field, the effect of the playback room on the sound quality can be compensated. In this study, energies of direct and reverb sounds and also interaural coherence (IC) of the original recorded sound are preserved by a perceptually-based optimization. The room-impulse- response (RIR) in the presence of a sound source is recorded by an Eigenmike microphone array. After obtaining Eigenbeams and beamformed-RIR, direct and reverb parts of RIR are separated. Based on the recorded direct and reverb RIRs and knowing the BRIRs of the reproduction and playback room, an analysis and synthesis framework based on filtering of the auditory transfer function (ATF) is implemented to compensate the direct and reverb sounds separately and optimizing the spatial diffuseness. Quality assessments show that by using this compensation approach, the timbre and spatial properties of the original recorded sound are improved considerably compared to using no perceptual compensation.

Van Ophem, Sjoerd

• Camera based Measurement of the Acoustic Radiation of Plates
  F.S. Egner, S. Van Ophem, W. Desmet und E. Deckers
[Abstract]

In this paper we study the application of high-speed cameras for the measurement of the acoustic radiation of (baffled) plates and plate-like structures, independent of their mechanical boundary conditions. High-speed cameras offer contact-less, transient and spatially dense displacement measurements. We use the measured displacement as boundary condition in an acoustic model (Rayleigh integral/ finite element model) to predict the radiated acoustic field. In case of a weakly coupled structure, the measurement is essentially independent of the acoustic environment. Potential applications consist of sound power measurements and vibro-acoustic virtual sensing. We conduct simulation based parametric studies to assess the influence of noise in the camera measurement onto the evaluated sound pressure. Furthermore, we show results from a comparison of the measured and simulated radiation (sound pressure/ sound power) of a steel plate up to 250 Hz.

• Evaluation of the accuracy of photogrammetry for head-related transfer functions acquisition using numerical methods
  F. Di Giusto, S. Van Ophem, E. Deckers und W. Desmet
[Abstract]

The use of photogrammetry to create meshes suitable for deterministic numerical methods is thought to be a promising approach for individual Head-Related Transfer Functions (HRTFs) acquisition. The validity of this HRTFs extraction technique is discussed in this paper. Photogrammetric methods are employed to reconstruct the shape of a Neumann KU100 dummy head from a set of pictures captured with a consumer-grade digital camera. The accuracy of the resulting surface information is analyzed by comparing it with a precise reconstruction obtained through laser scanning. Numerical HRTFs computed on these geometries are compared to a set of acoustic HRTFs measured on the same dummy head. The validity of the computed transfer functions is further assessed by means of a virtual perceptual model focusing on elevation perception on the sagittal plane. The results indicate that the adopted method is capable of providing accurate HRTFs in terms of binaural cues related to horizontal plane localization. However, the use of HRTFs derived from photogrammetry tends to hinder the elevation perception which relates to perceived realism in a complex virtual scene. This suggests that the photogrammetric method used in this paper lacks the precision needed for the acquisition of accurate HRTFs.

Varnet, Léo

• Consonant-in-noise discrimination using an auditory model with different speech- based decision devices
  A. Osses und L. Varnet
[Abstract]

This study presents insights into the discrimination of two consonants presented in vowel-consonant-vowel (VCV) words embedded in speech-shaped noise by adopting an auditory model that uses a modulation filter bank front-end followed by either of two speech back-end decision modules from the literature. These decision modules have been validated in the past for the discrimination of: (1) closed-sets of CVC and VCV words (back-end 1), and (2) open-set sentences (back-end 2). Our analysis is focused on the discrimination cues available to the model, evaluating whether these cues might be further used to simulate listener-dependent performance. For that purpose we will rely on a reverse-correlation approach by comparing the noise representations that lead to the choice of one or the other consonant.

Vavrik-Kirchsteiger, Selina

• Schalldämmung von Trennwänden in Brettsperrholz-Bauweise - Einfluss von Konstruktionsdetails
  H. Ferk, C. Leh, M. Mosing, S. Vavrik-Kirchsteiger und B. Nusser
[Abstract]

Bauweisen in Brettsperrholz finden zunehmend weltweit Verbreitung. Der Bedarf an Berechnungsmethoden für diese Bauweisen steigt. Eine wesentliche Grundlage für valide Berechnungsmodelle stellen entsprechend valide gemessene Daten von Bauteilen und Stoßstellenverhalten dar. Im Projekt Sound.Wood.Austria wird systematisch die Schalldämmung üblicher Bauteile in BSP im Prüfstand im erweiterten Frequenzbereich von 50 Hz bis 5kHz mit aktuellen Brettsperrholzaufbauten bestimmt und Besonderheiten der Bauweise untersucht. Die Ergebnisse werden als Terzbandwerte künftig in die Datenbank dataholz.com aufgenommen und stehen für künftige Berechnungsmodelle zur Verfügung. Im Vortrag wird auf Ergebnisse dieses Projektes und aufgetretene Besonderheiten näher eingegangen sowie Optimierungspotenzial für die Konzeption von Trennwandkonstruktionen aufgezeigt.

Veinbergs, Andris

• Multifunctional acoustic unit and its acoustic potentials dependence on material structure
  A. Veinbergs, M. Vilnitis und S. Rubene
[Abstract]

The following research relates to an acoustic unit used to construct acoustic building walls for improving the acoustic environment in music schools, concert halls, home cinemas, recording studios, offices, restaurants and alike. In order to have an optimal acoustical environment it is necessary to have two acoustical elements namely: the sound diffusion property and sound absorption property, particularly in a balanced manner. Therefore, it is an object of the research to suggest an acoustic unit which overcomes or at least greatly reduces the disadvantages known from the mentioned type that is to say an inexpensive acoustic unit which exhibits both: sound diffusion, sound insulation and absorption properties and furthermore has excellent fire resistance performance. A further object is to provide an acoustic unit particularly capable of adjusting the sound absorption property after the installation.

Venghaus, Helmut

• Der Squeal Indicator als Kenngröße zur Systematisierung von Kurvengeräuschen im Eisenbahnverkehr
  H. Venghaus
[Abstract]

In umfangreichen schalltechnischen Untersuchungen im Rahmen des von der DB AG geförderten Forschungsprojekts I-LENA sollten Maßnahmen zur Reduktion der Quietschgeräuschen bei Kurvenfahrten getestet werden. In dieser Forschungsreihe wurden über 1700 Kurvenfahrten an insgesamt 46 Messtagen in 6 unterschiedlichen Kurvensektionen aufgezeichnet und ausgewertet. Im Rahmen dieser Untersuchungen wurde eine Kenngröße ”Squeal Indicator” entwickelt, mit dessen Hilfe eine objektive Beurteilung von Maßnahmen an den Gleisen gegen das Kurvenquietschen ermöglicht wird. Gleichzeitig scheint dieser Squeal Indicator dafür nützlich zu sein, die Schallemission einer Kurvenfahrt im Gesamtkontext der Schallemission eines Zuges während einer Kurvenfahrt abbilden zu können. Es wurden Zusammenhänge erkannt, die die Größe des Squeal Indicators mit einer eindeutigen Frequenzzusammensetzung und deren Schallpegel verbinden. Es werden die bislang erfassten Zusammenhänge präsentiert und zur Diskussion gestellt.

Veres, Eva

• Akustisches Verhalten und Gestaltung großflächiger Gebäudelücken
  E. Veres, M. Brodbeck, X. Zhou, F. Do Valle und P.H. Trombetta Zannin
[Abstract]

Städtebauliche Konstellationen wie Quartiere oder Karrées enthalten großflächige Gebäudelücken als Zugang oder Zufahrt in von Gebäuden eingeschlossene Hofbereiche oder dergleichen. Auch zwischen parallel verlaufenden Gebäudekomplexen sind Öffnungen notwendig, um die einzelnen Freiflächen miteinander zu verbinden. Für die akustische Abschirmwirkung der eingeschlossenen oder abgetrennten Freiflächen bedeuten solche Lücken jeweils eine ”Schwachstelle”. Die Schallausbreitung durch derartige Öffnungen lässt sich theoretisch durch zwei Mündungen und einen verbindenden Kanal- oder Tunnelabschnitt beschreiben. Dementsprechend bieten diese Elemente spezifische Gestaltungsmöglichkeiten in Abhängigkeit von der Geometrie und der Materialwahl. Es wird über Untersuchungen an Gebäudelücken berichtet, die sich in Stuttgart an einer stark befahrenen Hauptverkehrsstraße befinden und wie ”Tunnel” bzw. ”Schluchten” ausgebildet sind. Nach einer messtechnischen Bestandsaufnahme der Lärmsituationen wurden die Gebäude in der Umgebung der Gebäudelücken rechnerisch modelliert und die Schallausbreitung durch Computersimulation nachgebildet. In weiteren Schritten wurden verschiedene bauliche Änderungen, wie Höhe, Breite und Tiefe des Tunnels und der ”Häuserschlucht” modelliert, um die Möglichkeiten zur Beeinflussung der akustischen Situationen zu zeigen und diese qualitativ und quantitativ zu beschreiben. Neben den konstruktiven Parametern wurde die abschätzbare Wirkung von stofflichen Änderungen, wie z.B. beim Einsatz von schallabsorbierenden Oberflächen untersucht.

Verhey, Jesko

• Modellierung der Empfindung „Dröhnen“ im Fahrzeuginnengeräusch
  J. Verhey, G.-T. Badel und F. Doleschal
[Abstract]

Ein dröhnendes Motorgeräusch im Fahrzeuginneren wird häufig als störend empfunden und kann so die empfundene Geräuschqualität deutlich mindern. Der vorliegende Beitrag hat zum Ziel, die Empfindung ”Dröhnen” zu modellieren. Als Basis dienen eigene Messergebnisse zum Dröhnen von realen Fahrzeuginnengeräuschen. Darüber hinaus werden eigene Daten eines Versuchs mit künstlich veränderten Fahrzeuggeräuschen verwendet, bei denen die Empfindung ”Dröhnen” parametrisch variiert wurde. Die Empfindung ”Dröhnen” tritt üblicherweise bei Geräuschen auf, die neben hörbaren tieffrequenten tonalen Anteilen auch hochfrequente tonale Anteile aufweisen, deren Amplitudenmodulationsfrequenz der Frequenz eines tieffrequenten tonalen Anteils entspricht. Daher wurde für die Modellierung eine Kombination eines Lautheitsmodells mit einem Modulationsfilteransatz verwendet. Das Lautheitsmodell gewährleistet eine gehörgerechte Zerlegung in Frequenzgruppen sowie eine realistische nichtlineare periphere Verarbeitung. Die Modulationsfilterbank wurde zur physiologisch und psychoakustisch motivierten spektralen Analyse der zeitlichen Amplitudenmodulationen in jeder Frequenzgruppe herangezogen. Die optimale Kombination der einzelnen Informationskanäle zur Vorhersage des Dröhnens wurde mit einem maschinellen Lernverfahren ermittelt. Das entwickelte Modell zeigte eine hohe Güte der Vorhersage der Empfindung ”Dröhnen” für den betrachten Kontext von Fahrzeuginnengeräuschen.

• „Je tonhaltiger, desto unangenehmer?!“ – Aktive Verbesserung des Fahrzeuginnengeräuschs mittels Subharmonischen und Rauschen
  F. Doleschal und J. Verhey
[Abstract]

Der Geräuschpegel im Innenraum von Elektrofahrzeugen ist bedeutend niedriger als im Innenraum von Verbrennerfahrzeugen. Durch den Wegfall des Verbrennungsmotors als breitbandig verdeckende Geräuschkomponente treten hochfrequente tonale Komponenten des Elektromotors in den Vordergrund, die die Tonhaltigkeit des Innengeräuschs erhöhen und so dessen Angenehmheit negativ beeinflussen können. Im Rahmen dieser Studie wird die aktive Geräuschverbesserung anhand von synthetisierten Geräuschen verschiedener Fahrsituationen mit Hilfe der folgenden Ansätze untersucht: 1) Hinzufügung von Subharmonischen, die die Tonhöhe vermindern. 2) Hinzufügung von Rauschen zur Verdeckung tonaler Komponenten. Es werden der Einfluss der Subharmonischen und des Rauschens sowie weiterer Geräuschparameter (z. B. Fahrsituation, Anzahl der hörbaren Motorordnungen) auf die Angenehmheit und die Tonhaltigkeit sowie deren wechselseitige Abhängigkeiten untersucht. Die Studie erörtert anhand von psychoakustischen Messergebnissen die Fragestellung, ob trotz der potenziell negativen Auswirkungen der erhöhten Lautheit durch diese Ansätze die Herabsetzung der Tonhöhe mittels Subharmonischen sowie die Verdeckung tonaler Komponenten mittels Rauschen zu einem angenehmeren Innengeräusch führen kann.

• Ein Modell zur Zeitintegration akustischer Reize im Infraschallbereich
  B. Friedrich, H. Joost, T. Fedtke und J. Verhey
[Abstract]

Ein Merkmal der zeitlichen Integration akustischer Reize, sowohl im Hörschall- als auch im Infraschallbereich, ist die Verringerung der Detektionsschwelle mit zunehmender Dauer. Dabei spielt die Form der Einhüllenden eine wesentliche Rolle. Für den Hörschallbereich gibt es zahlreiche Modelle, die die Zeitintegration hinreichend gut beschreiben. Bei den meisten Modellen wird angenommen, dass die Integration neuronaler Aktivität direkt proportional zur Reizamplitude oder zur Reizintensität wäre. Beim HMN-Modell von Heil, Matysiak und Neubauer (2017, Hearing Research 353, S. 135-161) wird die Amplitude der Einhüllenden mit einem Exponenten von 3 potenziert. Für Hörschallreize mit unterschiedlichen Einhüllenden konnte nachgewiesen werden, dass das HMN-Modell Detektionsschwellen besser beschreibt als die Amplituden- oder Intensitäts-basierten Modelle. In diesem Beitrag wird untersucht, inwieweit das HMN-Modell auch zur Beschreibung der Zeitintegration von Infraschallreizen geeignet ist. Hierbei sind Anpassungen für hohe Pegel notwendig. Es wird darüber hinaus der Frage nachgegangen, ob das Modell sich auch zur Vorhersage von Detektionsschwellen von Infraschall-Tonkomplexen anwenden lässt, die nicht nur von der Reizdauer, sondern auch von der Anzahl der vorhandenen Frequenzkomponenten abhängig sind.

• Schutz des Gehörs bei Infraschall-Hörversuchen
  H. Joost, M. Bug, B. Friedrich, J. Verhey und T. Fedtke
[Abstract]

Infraschall wird zunehmend als gesellschaftliches Problem wahrgenommen und erhält dadurch einen neuen Stellenwert in der Lärmbekämpfung. Jedoch gibt es derzeit weder etablierte, praxistaugliche Verfahren zu seiner Messung und Beurteilung noch hinreichende Untersuchungen über die Mechanismen seiner Wahrnehmung. Was die auditive Wahrnehmung betrifft, werden nichtlineare Prozesse des Gehörs diskutiert, über die Infraschall ”hörbar” wird. Für die Untersuchung solcher Prozesse wird von uns ein Wiedergabesystem eingesetzt, das selbst bei den zum Erreichen der Hörschwelle im Infraschall-Bereich erforderlichen hohen Schalldruckpegeln sehr verzerrungsarm ist. Diese Pegel würden im Hörschallbereich jedoch weit über der Sicherheitsgrenze liegen. Aus ethischen Gründen wird daher zum Schutz des Gehörs von Versuchspersonen vor eventuell auftretenden zu hohen Pegeln im Hörfrequenzbereich ein Tiefpassfilter eingesetzt, das die Übertragung von Hörfrequenzen ausreichend dämpft. Es fügt jedoch aufgrund eigener Nichtlinearitäten weitere, unerwünschte Frequenzkomponenten hinzu, die dann zur Wahrnehmung des Infraschall-Signals beitragen könnten. Um dieses Problem zu lösen, wurde ein Schnellabschalter entwickelt, der bei Überschreitung von frequenzabhängigen, voreingestellten Pegelwerten das Signal abschaltet und damit Versuchspersonen vor zu starken akustischen Signalen schützt. Er ersetzt das Tiefpassfilter, ohne einem Signal weitere Komponenten hinzuzufügen. Wir stellen die Verzerrungsreduktion vor, die durch Ersetzen des Tiefpassfilters durch den Schnellabschalter erreicht wird.

• Modellierung des Beitrag cochleärer Nichtlinearitäten auf die Verarbeitung von Komodulation
  M. Gottschalk und J. Verhey
[Abstract]

Kohärente Pegelschwankungen zeichnen viele natürliche Schalle aus. Der vorliegende Beitrag untersucht, inwieweit diese sogenannten Komodulationen bereits durch nichtlineare Prozesse auf der Ebene der Cochlea beschrieben werden können. Zur Simulation dieser nichtlinearen Prozesse wird das sogenannte Dual-resonance Non-linear (DRNL) Filter herangezogen. Ein Effekt der auf die auditorische Sensitivität für Komodulationen hinweist ist Comodulation Masking Release (CMR), d.h., eine geringere Mithörschwelle eines Sinustons, wenn das verdeckende Geräusch komoduliert ist. Für diesen Effekt wurde bereits gezeigt, dass ein Teil des CMR mit einer Version des DRNL Filters simuliert werden konnte. Der zugrundeliegende Mechanismus ist cochleäre Suppression. Allerdings hängt diese Vorhersagekraft von den verwendeten DRNL-Filter-Versionen ab, die sich jeweils durch verschiedene Parametersätze auszeichnen. In diesem Beitrag wird untersucht, (i) wie sich verschiedene bestehende Parametersätze auf die Modellvorhersagen psychoakustischer Daten zu Suppression auswirken, (ii) welche Änderungen an den Modellparametern und der Modellstruktur zu einer verbesserten Vorhersage von Suppression führen und (iii) wie sich diese Änderungen auf die Vorhersage von CMR auswirken.

Vietor, Thomas

• Design und Analyse generischer poröser Materialien mittels Machine-Learning Methoden
  T.P. Ring, S. Kuschmitz, T. Vietor und S.C. Langer
[Abstract]

Die numerische Berechnung komplexer akustischer Felder erreicht heute eine hohe Prognosequalität, selbst dann, wenn beispielsweise poröse Absorber das Feld beeinflussen. Die Berücksichtigung poröser Materialien, beispielsweise in einer FEM-Berechnung, erfordert ein detailliertes Materialmodell. Eine wesentliche Herausforderung liegt dabei in der Ermittlung der für die Materialmodelle erforderlichen Materialparameter. Während der Strömungswiderstand noch vergleichsweise einfach zu messen ist, sind beispielsweise für die Porosität oder die Tortuosität nur wenige und aufwände Messverfahren verfügbar. Überhaupt setzt die messtechnische Bestimmung von Materialparametern ganz allgemein eine vorhandene Materialprobe voraus.

Die additive Fertigung (auch: 3D-Druck) bietet die Möglichkeit, generische poröse Materialien direkt herzustellen. Anhand solcher Materialproben können dann wiederum Messungen durchgeführt werden. Die Fertigung von porösen Materialien erfordert eine geometrische Beschreibung derselben. Die Geometrie allerdings hängt mit den akustischen Materialparametern nicht direkt zusammen, eine Bestimmung der zu fertigenden Geometrie aus akustischen Materialparametern ist nur näherungsweise für Spezialfälle möglich. In diesem Beitrag werden daher mittels Machine-Learning Modelle erzeugt, die zwischen geometrischen und akustischen Parametern abbilden. So wird Materialdesign, also die Bestimmung der für ein gewünschtes akustisches Verhalten erforderlichen Geometrie ermöglicht, rückwärts kann aus einer bekannten Geometrie das akustische Verhalten prognostiziert werden. Weiterhin können die Modelle genutzt werden, um den Zusammenhang zwischen Geometrie und akustischem Verhalten genauer zu analysieren.

Vilnitis, Martins

• Multifunctional acoustic unit and its acoustic potentials dependence on material structure
  A. Veinbergs, M. Vilnitis und S. Rubene
[Abstract]

The following research relates to an acoustic unit used to construct acoustic building walls for improving the acoustic environment in music schools, concert halls, home cinemas, recording studios, offices, restaurants and alike. In order to have an optimal acoustical environment it is necessary to have two acoustical elements namely: the sound diffusion property and sound absorption property, particularly in a balanced manner. Therefore, it is an object of the research to suggest an acoustic unit which overcomes or at least greatly reduces the disadvantages known from the mentioned type that is to say an inexpensive acoustic unit which exhibits both: sound diffusion, sound insulation and absorption properties and furthermore has excellent fire resistance performance. A further object is to provide an acoustic unit particularly capable of adjusting the sound absorption property after the installation.

Völzer, Karl

• Data-driven analysis of structure borne sound for the detection of hip-stem implant loosening
  S. Spors, K. Völzer, R. Bader und D. Klüß
[Abstract]

One major reason for required revision of total hip replacements is loosening of the hip-stem. This is often detected late due to low sensitivity and specificity of current diagnostic methods. As alternative it as has been suggested to analyze the structure borne sound in the hip-stem generated by a forced vibration excitation. For this purpose, an existing hip-stem implant was modified to house a mechanical oscillator which can be excited by an extracorporeal magnetic coil. The excitation system is directly located in the hip-stem implant thus allowing for in vivo monitoring of implant loosening. In previous studies using artificial bones is was shown that loosening states can be classified successfully by sensing the structure borne sound with vibration sensors. In order to investigate the inter-individual variability resulting from anatomy, experiments with four human femur bones from body donations have been conducted. The aim of this contribution is to use the experimental data in order to develop robust classifiers detecting the loosening of hip-stem using deep learning techniques. The development of the classifiers as well as their in-depth evaluation is discussed.

Vöpel, Pascal

• Aerogels as innovative insulation materials – a range of acoustic properties
  C. Gillner, H. Marckmann, B. Dilba, O. Zaleski, P. Vöpel, A. Dzierbinski, E. Okomus und B. Milow
[Abstract]

Aerogels are highly porous solids that are manufactured in a sol-gel process with subsequent supercritical drying. In this process materials with a porosity of more than 95 percent can be created, which have a very low density due to the high proportion of air. They also have good sound absorption properties and a very low thermal conductivity. This makes them a promising basis for solutions with a diverse and consistently high level of insulation. Because of the extraordinary properties described above, aerogels offer solutions for various industries, for example aviation. In addition, the acoustic properties of these materials can be tailored to fulfil the specific requirements of the application for example the absorption in different frequency ranges. The material properties can be influenced by different ingredients or variations in the manufacturing process. The focus of this work is an examination of different samples which will give an insight in the possible range of acoustic and physical properties.

Vogelsang, Berthold

• Zum Einwirkungsbereich der TA Lärm
  K.-W. Hirsch und B. Vogelsang
[Abstract]

Die TA Lärm als Verwaltungsvorschrift ist die Grundlage und der Rechtsrahmen für die Verwaltungsbehörden, die darüber entscheiden müssen, ob schädlichen Umwelteinwirkungen durch Geräusche von Anlagen im Sinne des BImSchG ausgehen. Diese Vorschrift definiert Begriffe und legt verbindlich fest, wie eine Geräuschbeurteilung durchzuführen ist. Ausgangspunkt der Beurteilung ist der Beurteilungspegel in ,maßgeblichen Immissionsortenë. Für das Auffinden dieser maßgeblichen Immissionsorte gibt die TA Lärm eindeutige Kriterien vor. Es ist also schwerlich angezeigt, von einer Wahl der maßgeblichen Immissionsorte zu sprechen. Es gibt keinen Ermessensspielraum. Dabei spielt der so genannte ,Einwirkungsbereichë der Anlage eine entscheidungsrelevante Rolle. Die Bestimmung des Einwirkungsbereichs sollte Ausgangspunkt jeder Beurteilung nach TA Lärm sein und ist eigentlich als Kapitel in jeder rechtssicheren Stellungnahme unabdingbar. Häufig findet man jedoch nur eine durch gutachtliches oder behördliches Vorwissen und Erfahrung geprägte, aber dennoch willkürliche Festlegung von Immissionsorten. Der Beitrag stellt eine stringente Vorgehensweise zur Bestimmung des Einwirkungsbereichs und damit der maßgeblichen Immissionsorte vor, das den Vorgaben der TA Lärm folgt. An Beispielen wird verdeutlicht, dass daraus durchaus unerwartete ,maßgebliche Immissionsorteë folgen. Zum Schluss wird die reziproke Frage gestellt, wie für einen Immissionsort die ”maßgeblichen” Anlagen nach einer ähnlichen Vorgehensweise bestimmt werden können. Dies ist eine häufige Aufgabe zur Bearbeitung von Lärmbeschwerden kommt.

Volgenandt, Andreas

• Dynamische Klangindividualisierung im Fahrzeug unter Berücksichtigung von Geräuschen in unterschiedlichen Fahrsituationen
  S. Buchholz, J.-E. Appell, J. Hübelt, J. Rennies und A. Volgenandt
[Abstract]

Bevorzugte Klangeinstellungen bei der Wiedergabe von Musik, wie z.B. Lautstärke, Equalizer oder Dynamikbereich, unterscheiden sich individuell sehr stark, selbst zwischen Menschen mit einem nach audiologischen Maßstäben sehr ähnlichen Gehör. Wie Musik und Sprache individuell am besten verarbeitet werden sollten, hängt zudem von den Geräuschen in der Umgebung ab. Besonders während Autofahrten liegt eine sich häufig ändernde Geräuschkulisse vor, die neben unterschiedlichen Gesamtschalldruckpegeln auch variierende Frequenzverteilungen aufweist. In dieser Studie wurde geprüft, ob und wie sich die Klangpräferenzen von normalhörenden Versuchspersonen bei unterschiedlichen Störgeräuschkulissen verändern. Unter Verwendung eines bereits bestehenden Klangpersonalisierungssystems stellten die Bedienenden für Musik die bevorzugten Klangparameter, wie u.a. die angenehmste Verstärkung für hohe und mittlere Frequenzen sowie deren Balance bei normaler und leiser Abhörlautstärke ein. Die Wiedergabe erfolgte über Kopfhörer unter Verwendung von mit einem Kunstkopf aufgenommen Geräuschen in unterschiedlichen Fahrsituationen und Impulsantworten der Wiedergabesysteme. Durch die Einbindung dieser Komponenten in das bestehende Klangpersonalisierungssystem wurden die Klangpräferenzen der Versuchspersonen bei verschiedenen Fahrsituationen untersucht und verglichen. Anhand der Ergebnisse ließen sich Aussagen über die Notwendigkeit der Berücksichtigung der veränderlichen Fahrgeräusche in Klangpersonalisierungssystemen im Fahrzeug treffen.

• Improving face-to-face communication in loud environments by means of blind source separation
  M. Berdau, A. Volgenandt, R. Huber, C. Rollwage, J. Bitzer und J. Rennies
[Abstract]

In this study a Deep Neural Network-based blind source separation, which had previously been used successfully for enhancing speech in tv broadcasting, was used in a hearing protection device with the intention to improve speech intelligibility in noisy environments. The employed long short-term memory (LSTM) network predicts masks in the frequency domain for speech as well as background noise. In order to keep situational awareness, speech was not isolated completely, but rather mixed back with the separated noise at a better SNR. Offline evaluations with speech quality and listening effort measures using noises common to industrial work environments yielded promising results. The algorithm was then implemented in ”real-time” in an electronic earpiece functioning as a hearing protection device. Testing with speech in diffuse field noise using dummy head recordings were conducted to compare the device to other hearing protection devices. These evaluations also included a possible negative impact of state-of- the-art level-adaptive damping on binaural cues, which may potentially decrease localization abilities and orientation. Results indicate that, while the LSTM approach can potentially improve speech communication in noisy environment, care has to be taken regarding processing delay in relation to the direct sound in order to avoid disturbing echoes.

Vollmer, Lukas

• The Ventriloquist Illusion in Audiovisual Virtual Reality
  L. Vollmer und J. Fels
[Abstract]

The ventriloquism effect is a well-studied example demonstrating how vision can affect sound perception. Although this effect can be demonstrated by simple means in laboratory environments real world implementations of more complex scenarios may suffer from trial-to-trial variability and a lack of reproducibility. Using virtual reality technology these issues can be circumvented by decoupling auditory from visual stimulation allowing to introduce inconsistencies between both sensory modalities. However, the limitations of head mounted displays and spatial sound reproduction may affect audiovisual perception resulting in, for example, an overestimation of ventriloquism due to the spatial blur of spatial sound reproduction. Therefore, an experiment is carried out utilizing various (loudspeaker-based) spatial sound reproduction methods and a head-mounted display. Participants are presented with synchronous audiovisual stimuli exhibiting a range of azimuth offsets in the horizontal plane while fixating a visual marker. The location of the acoustic stimulus is reported without the constraint of fixation.

• An Assessment of Spatial Fidelity of Higher-Order Ambisonics Reproduction Using the SCaLAr System
  T. Deutsch, L. Vollmer und J. Fels
[Abstract]

Surrounding spherical loudspeaker arrays enable the reproduction of virtual acoustic environments by employing a variety of spatial sound reproduction methods. The design and implementation of such a system requires careful consideration of the practical limitations, such as spatial dimensions and placement accuracy. A 68-channel system covering a spherical cap was constructed at the Institute for Hearing Technology and Acoustics and objectively evaluated based on extensive measurements before and after mounting (Pausch et al. 2020). Furthermore, a two-step subjective evaluation by means of a localization and a spatial release from masking experiment was performed focusing on the effect of increasing order of Ambisonics reproduction. Multiple real and virtual sound source positions are tested in terms of localization accuracy and the speech reception benefit of spatially separated target and distractor sources.

Pausch, Behler & Fels. 2020. SCaLAr - A surrounding spherical cap loudspeaker array for flexible generation and evaluation of virtual acoustic environments. Acta Acustica, 4, 19.

Volz, Rudi

• Simulation der Ausbreitung von Schallsignalen bewegter Quellen unter Berücksichtigung von Abstandsänderung, Doppler-Effekt und frequenzunabhängiger Bodenreflexion am Beispiel von Windkraftanlagen
  A. Jakob, M. Radny und R. Volz
[Abstract]

Es wurde ein Verfahren entworfen, das es erlaubt, ein beliebiges zeit-diskretes Signal, das von einer sich auf einer beliebig vorgebbaren Raumkurve bewegenden Quelle abgestrahlt wird, am Ort eines feststehenden Empfängers zu simulieren. Dabei wird sowohl die entfernungsabhängige Pegelabnahme berücksichtigt als auch Frequenzverschiebungen aufgrund des Doppler-Effektes der sich relativ zum Empfänger bewegenden Quelle. Zusätzlich wurde die Bodenreflexion mit reell und über der Frequenz konstant vorgebbarem Reflexionsfaktor berücksichtigt. Es konnte gezeigt werden, dass das Verfahren mit einer Modifikation auch für sich mit Überschallgeschwindigkeit bewegende Quellen verwendet werden kann. Im Vortrag wird anhand des Verfahrens erläutert, wie sich die drei Phänomene Abstandsänderung, Doppler-Effekt und Bodenreflexion auf die empfangenen Geräusche auswirken. Als Beispiel wurden drei um ein gemeinsames Zentrum kreisende Monopolquellen im Maßstab einer Windkraftanlage simuliert, um die Auswirkungen der Quellenbewegung und der Bodenreflexion im Hinblick auf Amplituden- und Frequenzmodulation sowie Klangfärbung am Empfängerort zu untersuchen. Weitere Einflüsse durch Windprofile und Temperaturschichtungen auf dem Ausbreitungsweg und Richtcharakteristiken der Quellen wurden zunächst nicht berücksichtigt.

Von Elling, Marc

• Robust Active Noise Reduction in Off-Highway Machines Using Remote Quiet Zones
  S. Höber, B. Zimmermann und M. Von Elling
[Abstract]

In recent years, the technology of active noise control (ANC) has found its way into various applications and thereby evolved to a well-known feature by now, e.g., in headphones or cars. While rather targeting comfort in these examples, it is also a potential solution to reduce noise exposure in terms of occupational safety. Particularly, operators of off-highway machines are exposed to the permanent machine-related noise. The probability of a hearing loss in their profession is 60 %. This contribution presents an active noise cancelling system to reduce the noise level inside the cabin of off-highway vehicles, without requiring headphones or other devices to be carried along. Being designed as an active headrest, it consists of two loudspeakers mounted to the headrest of the operator’s seat, which emit the sound to interfere destructively with the noise at the operator’s ears. To create the resulting quiet zones at those very points, a dual-channel feedforward design is combined with virtual sensing, consequently expanding the frequency bandwidth and thus the perceivable noise reduction. Due to uncertainties in the control environment, incorporating virtual sensing in practice is a challenging task, though. Hence, particularly solutions for a robust control approach are being investigated.

Von Estorff, Otto

• Meta-Modelle für komplexe Akustiksimulationen im Frequenzbereich
  T. Kohlsche, S. Lippert und O. Von Estorff
[Abstract]

Das Ersetzen von rechenintensiven numerischen Simulationen durch günstigere Meta- oder Surrogate-Modelle ist bei Anwendungen mit vielen Simulationsdurchläufen, wie bei einer Optimierung oder bei einer Unschärfequantifizierung, gängige Praxis. Das Surrogate dient als ein mathematisches Ersatzmodell, welches aus einer verhältnismäßig geringen Datenmenge eine Approximation der komplexen Simulation bildet. Neben weit verbreiteten simplen Ansätzen wie linearer Regression oder Interpolation existieren auch weitaus komplexere Techniken aus dem Bereich des Machine Learnings. Hierbei zeigen vor allem probabilistische Modellierungsansätze großes Potential. Stochastikbasierte Techniken wie Gaussprozesse (Kriging) bieten, neben einer großen Flexibilität und Dateneffizienz, die Möglichkeit, verschiedene Datenquellen und individuelles Wissen des Modellierenden zu berücksichtigen. Numerische Modelle in der Akustik sind in der Regel recht rechenintensiv, was den Einsatz von Surrogates motiviert. Gleichzeitig sind die modellierten Systeme jedoch hoch komplex und das Generieren von Daten zum Trainieren des Surrogates ist kostspielig, was eine besondere Herausforderung darstellt. Der vorliegende Beitrag zeigt den Einsatz von Gaussprozessen als Surrogate für komplexe akustische Simulationen. Insbesondere die Integration verschiedener Datenquellen, wie z.B. vereinfachten Modellen oder Messdaten (multi-fidelity), und der Umgang mit möglichen Unstetigkeiten durch Resonanz- oder Interferenzphänomene für Modelle im Frequenzbereich wird diskutiert und an einem akustischen Innenraumproblem demonstriert.

• Primäre Schallminderung bei Offshore-Pfahlrammungen: Zusammenspiel von Pfahl und Hammer.
  E. Klages, S. Lippert und O. Von Estorff
[Abstract]

Die Zahl der Offshore-Windparks ist im letzten Jahrzehnt weltweit rasant gestiegen. Zur Installation der Windenergieanlagen werden häufig gerammte Pfähle verwendet. Die Rammung kann zu sehr hohen, möglicherweise für Meeressäuger und Fische schädlichen Schallemissionen im umliegenden Wasser führen, so dass oftmals entsprechende Grenzwerte einzuhalten sind.

Die Höhe der Schallemissionen hängt dabei unter anderem vom verwendeten Rammhammer und der Pfahlgeometrie ab. Kenntnisse der zugrundeliegenden Effekte können zur Reduktion der Schallemissionen genutzt werden. Dieser Beitrag diskutiert, welchen Einfluss die Eigenschaften des Hammers und des Pfahls sowie deren Zusammenspiel auf die Schallemission haben, und zeigt Möglichkeiten auf, den Schalleintrag in das Wasser durch ein gezieltes Design zu reduzieren.

• Isogeometrische Analyse von getrimmten CAD-Geometrien mit der Boundary-Elemente-Methode
  K.M. Beiroth, S. Keuchel und O. Von Estorff
[Abstract]

Die Boundary-Elemente-Methode (BEM) ist ein sehr effizientes Verfahren zur numerischen Simulation akustischer Fragestellungen. Die Genauigkeit hängt dabei unter anderem von der Diskretisierung der Geometrie ab. Isogeometrische Analysen (IGA) verwenden CAD-Modelle direkt als Basis für die numerischen Berechnungen und gewährleisten somit eine exakte Darstellung der Geometrie. Dafür nutzen sie die den CAD-Modellen zugrundeliegenden Nicht-Uniformen Rationalen B-Splines (NURBS) zur Geometriebeschreibung. Die oberflächenbasierte BEM ermöglicht dabei die direkte Verknüpfung zwischen CAD- und Berechnungsmodell. Dadurch reduziert sich neben dem Diskretisierungsfehler auch der mit der Vernetzung verbundene Aufwand erheblich.

CAD-Modelle enthalten zur effizienten Geometriedarstellung häufig getrimmte Flächen. Dabei werden NURBS-Flächen mithilfe von Trimmkurven in aktive und inaktive Bereiche aufgeteilt. Auf diese Weise können komplexe Geometrien mit überschaubarem Aufwand erstellt werden. Für die numerische Simulation getrimmter Geometrien ergeben sich jedoch einige Schwierigkeiten, wie degenerierte Ansatzfunktionen, die nur zum Teil in das Rechengebiet hineinragen, was zu Stabilitätsproblemen führen kann. Außerdem stellt die numerische Integration getrimmter Elemente eine Herausforderung dar. Im vorliegenden Beitrag wird eine Methode zur numerischen Behandlung getrimmter CAD-Geometrien mit der IGA-BEM vorgestellt und anhand akustischer Anwendungsbeispiele verifiziert.

• Vergleich von Formulierungen der Energie-Boundary-Elemente-Methode und der zugrundeliegenden Annahmen
  M. Ram und O. Von Estorff
[Abstract]

Die Energie-Boundary-Elemente-Methode (EBEM) ist ein Verfahren zur Vorhersage der akustischen Schallabstrahlung bei hohen Frequenzen. Anders als im Fall der klassischen Boundary-Elemente-Methode (BEM) zur Lösung der Helmholtz-Gleichung ist die in einem EBEM-Modell erforderliche Netzauflösung unabhängig von der Frequenz. Die Zahl der zur Modellierung erforderlichen Freiheitsgrade und der damit einhergehende numerische Aufwand können somit recht gering gehalten werden. Um die der EBEM zugrundeliegenden Energieflussgleichung aufstellen zu können, sind vereinfachende Annahmen hinsichtlich der Wellenausbreitung erforderlich. Zu den grundlegenden Annahmen zählen dabei inkohärente Schallquellen sowie die zeitliche und örtliche Mittelung von Feldgrößen. Darüber hinaus werden beispielsweise Dissipationseinflüsse im Feld vernachlässigt, Fernfeldapproximationen getroffen und Wellenfelder als Überlagerung reiner Kugelwellen oder ebener Wellen betrachtet. Resultierend aus den jeweils getroffenen Annahmen wurden von verschiedenen Autoren unterschiedliche Kernelfunktionen beziehungsweise Randintegralgleichungen hergeleitet. Eine Auswahl dieser Formulierungen sollen im vorliegenden Beitrag diskutiert und anhand numerischer Beispiele untersucht werden.

Von Puttkamer, Nelly

• ILD and ITD Extraction with a Bio-Inspired Model Based on LSO and MSO
  L. Driendl, J. Encke, N. Von Puttkamer, S. Schiele, T. Lüth und W. Hemmert
[Abstract]

Most sound localization algorithms rely on correlation methods. They are inspired by a neuronal coincidence detection model with delay lines as postulated by Jeffress, which was actually found in barn owls later. However, recent research has shown that in mammals the decoding of interaural time differences (ITDs) in the medial superior olive (MSO) is based on excitation and contralateral inhibition. As shown in the PhD thesis of Encke, this neuronal circuit decodes the phase difference between left and right ear signals along the tonotopic axis provided by the cochlear filters. In this paper we have developed and implemented a physical bio-inspired model of the detection of interaural level differences (ILDs) and ITDs. The system consists of a three- dimensional printed human head with pinnae. We fixed electret microphones in both ear canals from the inside of the head and recorded signals in a room and outdoors. We used a complex gamma tone filterbank to extract both magnitude and phase of the ear signals. We calculated the magnitude difference (ILD in dB) between left and right ear to mimic processing in the left and right lateral superior olive (LSO) and the phase differences (MSO) to extract ITDs and evaluated the system.

Vorländer, Michael

• Beamforming vs. Near-Field Acoustic Holography
  T. Lobato, R. Sottek und M. Vorländer
[Abstract]

Both beamforming and near-field acoustic holography (NAH) are microphone array-based techniques that are used to estimate source locations and their strengths in various application areas. Although some of their acoustical fundamentals are the same, the ways the two methods and their variations approach the problem of source identification and quantification are unique. Hence, in practical applications it is necessary to have a very clear understanding of what to expect from each method. This paper describes the main variations of both approaches: the delay-and-sum beamforming and the Fourier-based planar acoustic holography, highlighting the differences and similarities between the two approaches and recommending their use for different situations. To illustrate their difference, known results from analytical equations of a baffled piston and a vibrating plate are used.

• Transfer function analysis of welding stage models in Ultrasonic Metal Welding
  E. Abi Raad, T. Joyeux-Alcindor und M. Vorländer
[Abstract]

Ultrasonic Metal Welding (USMW) is a welding process in which two thin metal ”workpieces” are welded together. The concept is simple: the workpieces - in our case, sheets of copper- are placed on the anvil, and compressed against each other by the sonotrode. The sonotrode then vibrates horizontally at 20 kHz, leading to friction at the interfaces between the workpieces, anvil and sonotrode. Under the effect of heat and compression, a bond forms between the workpieces. However, the bond strength fluctuates between otherwise similar welds, and these fluctuations are still not understood. In an effort to control these fluctuations, the literature has analysed USMW and described it as happening in stages. The exact stages, and the mechanical models they suggest, differ from one source to another.

In this project, the mechanical models suggested in the literature are investigated experimentally: the vibrations of the sonotrode and anvil are measured along the direction of welding. The measurement data is divided into welding stages, and different transfer functions were fitted to the data. The results are then analysed to track the development of the weld, and compared to the literature models.

• Comparison of loudness perception mismatch with visual presentation of two anechoic rooms
  M. Lamba, S. Kersten, S.D. Ewert, M. Vorländer und B. Kollmeier
[Abstract]

A loudness mismatch between loudspeaker and headphone presentation may occur even if the same acoustical stimulus at the eardrums is presented. A preceding investigation reported an unexplainable discrepancy in mismatch across anechoic room conditions in Oldenburg and Aachen. This study tested differences in room acoustics and in other non-acoustic influences as the potential causes for the observed discrepancy.

A headphone-only condition was employed where the visual presentation was varied using a head mounted display. To systematically separate potential acoustic difference between the rooms from the influence of the visually perceived room information, the headphone-equalized stimuli recorded with a head and torso simulator in the two anechoic rooms or diotic signals were presented acoustically while the visual presentation included both rooms or darkness. The level difference found in the comparisons including a diotic playback tests the dependence of the mismatch on the visually perceived rooms. Conversely, differences found in acoustical room comparisons for the same visual input allow to pinpoint the influence of the acoustic room perception. The consequences of the findings for presentation techniques in virtual acoustics (e.g., a ”virtual loudspeaker”) using headphone presentations will be discussed.

• FEM-Simulation of Bone Conduction in the Human Head: Influence of Geometrical and Material Parameters
  S. Kersten und M. Vorländer
[Abstract]

Bone conduction describes the transmission of vibrations via osseous, cartilage and soft tissue pathways that contribute to the hearing sensation. The use of the finite-element method to model bone conduction inevitably requires substantial simplifications of the human head properties due to the assignment and definition of volumetric domains and the corresponding materials.

This study investigates the influence of the simplifications on the simulation of the wave propagation in the head by varying geometrical and material parameters of a base model, which consists of an ellipsoidal head geometry containing fluid and solid domains. The motion is examined in terms of occurring wave patterns and by evaluating point measures at specific positions, such as at the actuator and the inner ear. The variability of the model predictions is related to the inter-subject variability observed in measurements with real human heads. Finally, parameter ranges are proposed, which allow to simulate the transmission of vibrations in the human head within a suitable accuracy.

• Perceptional Differences between Transaural, Ambisonics and Amplitude Panning
  M. Kohnen und M. Vorländer
[Abstract]

Plausible or even authentic auralizations of virtual acoustic scenes demand a wide scope of qualities in a reproduction method. It should provide sufficient accuracy regarding source localization, low coloration, a good impression of the environment in terms of reverberation and room size and should overall provide a good robustness regarding listener movement. It is therefore difficult to define a ëbest’ method for all situations. As Guastavino et al. (2007) already showed for a 2-D setup: different methods employ different strengths and weaknesses for different perceptual aspects. This study presents a comparison between the above-mentioned methods utilizing a 12 loudspeaker, 3-D setup as basis for a proposed technique to combine reproduction methods for room-acoustical auralizations.

• Hearing Architecture and Seeing Soundscapes: Methodological Approach of Individual Vocabulary Profiling to Evaluate Audiovisual Perception
  J. Heck, J. Llorca-Bofí und M. Vorländer
[Abstract]

Architectural and urban environments are exposed to a variety of judgements: from those who draw the plans to those actually using the space. Despite the diversity of perceivers of such environments, there is a lack of agreement on which reproducible methods can be used for its representation as well as evaluation. Our aim is to present a method ready to evaluate architectural design and space focusing on the person. Based on the work performed by Lokki and colleagues (2011-2016), we propose a method that uses individual vocabulary to describe the subjective perception of a space. We expect this to be a great advantage, as perception varies greatly from individual to individual, yet it promises to extract a ”common sense” vocabulary. This vocabulary is needed as descriptor for human perception. We plan to use it as the basis for future studies that build upon participants’ judgements and ratings. The presented methodology describes techniques for capturing and presenting architectural spaces, as well as explanations of how collection of individual data can be performed. This approach is proposed as a reproducible method across urban and architectural environments, various locations, and diverse groups of people.

• Einfluss lokaler Wetterschwankungen auf die psychoakustische Wahrnehmung von Fluglärm
  C. Dreier, N. Tavoosi und M. Vorländer
[Abstract]

Wetterabhängige Prognosen von Fluglärm berücksichtigen die akustischen Übertragungseigenschaften der Atmosphäre und werden üblicherweise durch Pegelrechnungen und Lärmkartierungen ausgewertet. Um die jahreszeit- und wetterabhängige Schwankung hörbar zu machen und hinsichtlich ihrer Auswirkung auf die menschliche Wahrnehmung untersuchen zu können, werden in dieser Studie Auralisierungen erstellt und mittels psychoakustischer Parameter bewertet. Dazu werden zunächst die akustisch relevanten Parameter aus Wetterdatenbanken extrahiert sowie mittels Copula statistisch modelliert. Anschließend werden, anhand der quantifizierten Schwankungen, Überflüge an standardisierten Fluglärm-Messpunkten auralisiert. Zur Referenzierung der psychoakustischen Metriken auf die üblichen Lärmmessungen, werden die simulierten Signale für verschiedene Empfänger - einem Messmikrofon und einem Kunstkopf - erzeugt.

• A framework to conduct psychoacoustic experiments in virtual reality
  A. Heimes und M. Vorländer
[Abstract]

Listening experiments in virtual reality (VR) become more crucial during the last years. Therefore it is important that researcher have an easy possibility to design virtual listening experiments. In this work, a Framework is introduced where the user can design his own listening experiment without much background knowledge in VR. Due to its support of virtual acoustics (VA) from the Institute for Hearing Technology and Acoustics, RWTH Aachen University, a flexible real-time auralization and reproduction for scientific research is possible.

• An open-source outdoor sound propagation framework with an application to aircraft noise auralization
  P. Schäfer, J. Stienen und M. Vorländer
[Abstract]

Over the last years, the idea of open science has become more and more popular. In this context, open-source software is an important aspect as it allows reproducing and comprehending scientific results in more depth. At the Institute for Hearing Technology and Acoustics in Aachen, the open-source C++ project ITAGeometricalAcoustics for the simulation of outdoor sound propagation based on methods of geometrical acoustics is under constant development. Among other modules, it contains the Atmospheric Ray Tracing (ART) tool to determine curved propagation paths in a stratified atmosphere, which can be interfaced using a Matlab extension. Another application called pigeon allows to find sound paths in complex urban environments considering reflections and diffractions. Both simulation tools are designed for the purpose of physics-based auralization of complex scenes. They have been successfully integrated into our open-source auralization framework VA.

In this contribution, the open-source project is introduced. Focusing on the Atmospheric Ray Tracing tool, a practical example is given that shows the simulation and visualization capabilities of the framework with respect to sound propagation in the atmosphere. Finally, the toolchain is used to auralize an aircraft flyover using VA.

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

 

Wachter, Felix

• Schallpegelmessungen mit Drohnen – Ein Widerspruch?
  F. Wachter, A. Rupp und M. Plitzner
[Abstract]

Im Europäischen Kompetenzzentrum für Glocken werden immer wieder Fragestellungen zu Geräuschemission aus Kirchtürmen behandelt. Als Basis für eine zuverlässige Bewertung möglicher Maßnahmen können Lärmpegelmessungen im direkten Außenbereich von Kirchtürmen dienen. Im vorliegenden Beitrag wird eine Studie zu Potenzialen und Schwierigkeiten vorgestellt, bei der mit einer Drohne fliegende Schallpegelmessungen um den Kirchturm vorgenommen wurden. Zunächst wurde ein geeignetes Messsystem konzipiert, dass Tonaufnahmen auf der Drohne erlaubt. Um die Störung der Klangaufnahmen durch die Drohnengeräusche zu mindern, fand ein Mikrofon mit vorgeschaltetem Interferenzrohr und einer starken Richtwirkung Verwendung. Ein geeignetes Messprogramm wurde entwickelt das eine zuverlässige Geräuschpegelmessung unter den besonderen Bedingungen des Glockenläutens erlaubt. Störgeräusche der Drohne weisen eine Breitband-Rauschcharakteristik sowie Tonhaltigkeit auf. Anteile mit Klangcharakteristik können mit den Rotor-Drehzahlen in Verbindung gebracht werden. Um die Grundfrequenz der Rotor-Drehzahlen bilden sich weitere Harmonische aus. Ein Verfahren zur Korrektur des Geräuschpegels von den Drohnengeräuschen wurde erarbeitet und mit Messungen im Labor verifiziert. Messungen um Kirchtürme wurden mit diesem Verfahren analysiert und die Vorgehensweise bewertet. Dabei zeigte sich, dass Schallpegel externer Quellen ab etwa 80dB an der Drohne zuverlässig bewertet werden können. Im Beitrag wird die Vorgehensweise, die Messtechnik und Korrekturverfahren beschrieben. Einflussgrößen werden behandelt, um Randbedingungen für derartige Messungen zu definieren.

Wachter, Florian

• Apriori grid cut-off frequency estimation for hybrid Aeroacoustic simulations
  E. Bagheri, F. Wachter, J. Riedel und S. Becker
[Abstract]

Aeroacoustic simulations require instationary flow field data. In most cases, flow simulations are significantly more expensive than sound propagation simulations. In general, the maximum frequency of interest in the sound spectra is known prior to the simulation. Thus, the flow field is often modelled by scale-resolving simulations whereby turbulence is only partially captured by the grid depending on the local cell-size. On one hand, the highest resolvable frequency and the simulation accuracy is inversely related to the cell-size, on the other hand, the computational cost scales at least linearly with the number of grid-cells. This trade-off between the accuracy and the computational complexity calls for a systematic approach for determining the local grid-resolution of the flow domain. Therefore, the motivation of this work is to establish a clear relation between the maximum resolved frequency in the sound spectra and the required local grid-resolution. For this purpose, we investigate common approaches in the literature for estimating the grid cut-off frequency in flow simulations. Besides, we propose a new approach based on the eddy turnover time and Kolmogov’s energy law for the inertial subrange. Lastly, we compare the results of different approaches in our test-cases.

Wack, Roman

• Schallabsorption pilzbasierter Materialien mit 3D-gedruckter Doppelporosität
  R. Wack und I. Sögüt
[Abstract]

Bei der Herstellung pilzbasierter Materialien durchwächst ein Myzel ein pflanzliches Substrat und bildet ein feines Geflecht fadenförmiger Hyphen aus. Nach einem abschließenden Trocknungsprozess liegt ein gebrauchsfertiger Werkstoff mit hoher offenzelliger Porosität vor. Das ressourcenschonende und kreislaufgerechte Materialsystem eignet sich insbesondere für doppelporöse Schallabsorber, da der Strömungswiderstand des Grundmaterials hoch ist, keine Verhautung der Oberflächen auftritt und das Substratgemisch für einen 3D-Pastendruck geeignet ist. Kennzeichnend für doppelporöse Materialien sind zwei miteinander verbundene Netzwerke mit deutlich unterschiedlichen Porengrößen, einer feinporigen Phase, die hier das Material selbst bildet und einer grobporigen Phase, die im 3D-Druck entsteht. Vorgestellt werden Porenmorphologien mit Gradienten über der Schichtdicke, welche die Möglichkeiten des 3D-Drucks nutzen. Darüber hinaus sind die Durchmesser der gedruckten groben Poren bei gleichbleibender Gesamtporosität variiert, um die Geometrie auf die Druckdüsen abstimmen zu können. Die Messungen im Impedanzrohr an 3D-gedruckten Proben und einem Ersatzmaterial werden mit Berechnungen abgeglichen. Ein analytisches Modell soll die Gradienten im Material mit Hilfe der Transfermatrix-Methode abbilden. Darüber hinaus zeigen Finite-Elemente-Simulationen den Effekt der Druckdiffusion, der für die Verschiebung des Absorptionsspektrums zu tieferen Frequenzen verantwortlich ist.

Wagner, Bernhard

• Using pitch discrimination tasks to tease apart the effects of pitch height and octave equivalence in our perception
  B. Wagner, C.B. Sturdy, R.G. Weisman und M. Hoeschele
[Abstract]

Notes separated by a doubling in frequency (or an ”octave”) sound similar, a phenomenon named ”octave equivalence”. While this relationship is used in musical cultures around the world, it has been remarkably difficult to demonstrate experimentally, with many past studies finding contradictory results. Hoeschele et al. (2012) were perhaps most successful in demonstrating octave equivalence in adults, using a three-range discrimination task. There, participants were trained to respond only to one of three ranges of notes of octave four. A subsequent testing phase showed that participants generalized the discrimination from octave four to octave five. Here we explored why and how this task worked, to better understand the roots and potential cross-cultural significance of octave equivalence. We show that three ranges were crucial to demonstrating octave equivalence: Participants completing analogous two-range tasks do not show octave equivalence and rely solely on pitch height information. We also show that octave equivalence may be limited to neighbouring octaves and that speaking a tonal language does not influence octave equivalence abilities. These results support current hypotheses on the biological origins of music suggesting that octave equivalence is a universal human phenomenon that occurs primarily because the harmonic structure of vocalizations contain octave information.

Wagner, Patrick

• Schallemissionen der Binnenschifffahrt
  S. Sommer und P. Wagner
[Abstract]

Für die rechnerische Ermittlung von Schallimmissionen an Binnenwasserstraßen, z. B. im Rahmen von Planfeststellungsverfahren, wird an der Bundesanstalt für Gewässerkunde die ”Anleitung zur Berechnung der Luftschallausbreitung an Bundeswasserstraßen”, kurz ABSAW, fortgeschrieben. Die Datengrundlage für Schallleistungspegel von fahrenden Binnenschiffen soll dafür zunächst aktualisiert und anschließend kontinuierlich erweitert werden (z. B. Schallemissionsdaten für Sportboote). Dazu wurde eine uferseitige, mobile Messeinrichtung entwickelt, die automatisiert den kontinuierlichen Schalldruckpegel sowie das Frequenzspektrum bei Vorbeifahrt eines Schiffes sowie alle für eine spätere Auswertung notwendigen Parameter inklusive meteorologischer Daten erfasst. Durch das neue Messsystem kann die personalintensive manuelle - und damit zeitlich beschränkte - Erfassung ersetzt und der Umfang der Datengrundlage deutlich erweitert werden. Dadurch wird die Analyse vieler Schiffspassagen unter unterschiedlichen Bedingungen sowie hinsichtlich Schiffsklassen und gefahrenen Geschwindigkeiten ermöglicht. Durch die Aufzeichnung der Frequenzspektren wird zudem eine systematische Analyse des tieffrequenten Schalls möglich. Es werden erste Ergebnisse zur Untersuchung der Abhängigkeit des Schallleistungspegels von der gefahrenen Geschwindigkeit im Wasser und/oder der Schiffsgröße sowie der tieffrequenten Anteile des Schiffsschalls präsentiert.

Wagner, Sebastian

• Vibroakustische und aeroakustische Untersuchungen an Wärmepumpen
  S. Wagner, J. Rohlfing, T. Gindre und T. Oltersdorf
[Abstract]

Moderne, elektrisch betriebene Wärmepumpen zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad aus und stellen eine attraktive Alternative zu herkömmlichen Heizungssystemen dar. Die Geräuschemissionen von Wärmepumpen können allerdings zu steigenden Lärmbelastungen führen, was eine Hürde für eine flächendeckende Nutzung von Wärmepumpen in dicht besiedelten urbanen Räumen darstellt. Im Projekt WAMS betrachten die Fraunhofer Institute ISE und IBP Messmethoden zur Charakterisierung der vibroakustischen und aeroakustischen Quellen von Luft/Wasser-Wärmepumpen. Ziel ist die Ableitung von Maßnahmen zur akustischen Optimierung von diesen Wärmepumpen in der frühen Entwicklungsphase. Die dominierenden akustischen Quellen von solchen Wärmepumpen sind der Verdichter und der Ventilator. Verdichter emittieren sowohl Schwingungen, die über den Rahmen und den Kühlkreislauf übertragen werden, als auch Direktschall. Beide werden dann von dem Gehäuse als Luftschall abgestrahlt. Zur akustischen Charakterisierung dieser Schallanteile wurde eine Messmethode entwickelt. Damit wurden strukturdynamische und akustische Messungen mit baulichen Veränderungen an vier unterschiedlichen Wärmepumpen durchgeführt. Untersuchungen zu den aeroakustischen Emissionen von Ventilatoren wurden an einem Wärmepumpen-Mockup durchgeführt. Insbesondere wurde dabei die Interaktion zwischen Ventilator und verschiedenen Wärmetauschern betrachtet. Ergänzend zu den experimentellen aeroakustischen Untersuchungen wurden CDF/CAA Simulationen durchgeführt. Dieser Beitrag fasst die im Projekt WAMS verwendeten strukturdynamischen und akustischen Messmethoden zusammen und präsentiert ausgewählte Ergebnisse aus den Messreihen und Simulationen.

Wagner, Udo

• Der Klang alter (2-Takt-)Motorräder
  U. Wagner, P. Holstein, M. Domke, J. Neugärtner, J. Kleemann und S. Günther
[Abstract]

Zum 50. Jubiläum der DAGA hatten wir (leider nur virtuell) mit Klängen von Zwei- und Viertakt-Motorradklängen gratuliert. Die damit verbundenen Arbeiten wollen wir in einem 2. Teil fortsetzen. Verschiedene teils historische Modelle wurden unter vergleichbaren Situationen vermessen und analysiert. Gerade um die Diskussion zu Motorradfahrverboten gewinnt die rationale Bewertung der akustischen Emission und den Klangbildern von Motorrädern an Bedeutung. Ein weiterer wichtiger Aspekt der Überlegungen zielt darauf, die Klänge historischer Technik geeignet zu archivieren und die ”Einzigartigkeit & Schönheit” des Zusammenhangs zwischen Verbrennungskraftmaschine und Klang zu demonstrieren.

• Schallpegel im Ultraschallbereich
  P. Holstein, N. Bader, H.-J. Münch, M. Domke, U. Wagner, T. Hutschenreuther und S. Uziel
[Abstract]

Um die Auswirkungen der Belastung durch Ultraschall bewerten zu können, braucht man verlässliche Messdaten und geeignete Messtechnik. Es ist sicher zunehmend von Bedeutung, verlässliche Aussagen darüber erhalten zu können, welcher Ultra-Schallpegel mit bestimmten Ursachen in Verbindung gebracht werden kann oder welche Gesamtexposition damit verbunden ist. Geeignete Messtechnik, die auch vom betroffenen Personenkreis komfortabel genutzt werden kann, ist eine der Voraussetzung dafür, dass eine ausreichende Menge von Daten zur Verfügung stehen kann.

Lärm in Umwelt und industrieller Umgebung enthält auch Ultraschallanteile. Diese können sowohl rauschartig sein als auch ausgeprägte tonale Komponenten enthalten. Der Anteil am gesamten Schallpegel kann erheblich sein. Aktiv erzeugter Leistungsultraschall ist in der Industrie nicht mehr wegzudenken. Druckluftlecks können sehr laute Ultraschall erzeugen. Im Haushalt gibt es neue Ultraschallquellen, die die u. U. ständig ungewollt präsent sind. Die Vertreibung von bestimmten ultraschallsensitiven Tieren ist inzwischen extrem verbreitet und belästigt möglicherweise die übrige Fauna. Natürlich gibt es noch jede Menge natürliche Ursachen für hochfrequenten Schall.

Im Beitrag wird ein diesbezüglicher Ansatz für die Messung des Ultra-Schallpegels mit mobiler Messtechnik vorgestellt.

Walczak, Patrick

• Raumakustische Untersuchung der Mensa der Hochschule Luzern - Technik & Architektur: Ein Fallbeispiel
  A. Taghipour, A. Odermatt, S. Abbasion, P. Walczak und T. Graf
[Abstract]

Wegen Beschwerden seitens der Studierenden und der Mitarbeitenden der Hochschule Luzern - Technik & Architektur bezüglich der Lautstärke / Lärmkulisse in der Mensa wurde deren raumakustische Qualität durch akustische Messungen und Simulationen untersucht. Nach einer qualitativen Analyse der Situation (inkl. Vergleich mit der Literatur) wurden folgende Messungen an mehreren Orten im Raum durchgeführt: Hintergrundgeräuschpegel, Noise-Kurven-Vergleichswerte, Nachhallzeit und Schallausbreitung (Schalldruckpegel-Abnahme) im leeren Raum, sowie Schalldruckpegel-Messungen bei typischer Besetzung vor und während der Corona-Pandemie (d.h. im reduzierten Betrieb). Der Median- Schalldruckpegel der Hintergrundgeräusche lag bei 45.1 dBA, Median Noise-Rating-Kurve bei RNC-40 bzw. NR-40, d.h. verträglich. Der typische Schalldruckpegel (LAeq) betrug 72.6 dBA vor und 66.4 dBA während der Corona-Pandemie (Median-Werte), was darauf schliessen lässt, dass der Essbereich für eine niedrigere Gästeanzahl geeigneter wäre als für die Normalbesetzung. Die Nachhallzeit betrug 0.82 Sekunden, was für multiple Sprachkommunikationen in einem engen Raum nicht ganz geeignet ist. Die Messergebnisse zur Schallausbreitung zeigen ein Potential, durch Intervention mit z.B. zusätzlichen Hochfrequenz-Absorbern die Raumakustik zu verbessern. Parallel zu den Messungen wurde der Raum in der Software-Umgebung COMSOL Multiphysics raumakustisch simuliert. Der Einfluss zusätzlicher absorbierender Materialien an der Decke und den Wänden auf die Qualität der Sprachkommunikation wurde anhand mehrerer simulierten Szenarien untersucht.

Wall, Franziska

• Balanced MEMS loudspeaker: Coulomb forces vs. viscosity of air and squeeze film damping
  A. Melnikov, H.A.G. Schenk, M. Stolz, A. Mrosk, L. Ehrig, F. Wall, J.M. Monsalve Guaracao, M. Ahnert, S. Langa und B. Kaiser
[Abstract]

Miniaturized micro-electro-mechanical systems (MEMS) loudspeakers is a current developmental trend for in-ear audio applications. However, when a loudspeaker shrinks to a size of a microelectronic chip, the involved physics starts to differ from the macroscopic world. At one side, an electrostatic MEMS loudspeaker benefits from small electrode gaps leading to high driving forces. At the same time, the fluid dynamics of the air can cause strong damping forces inside the microscopic cavities of a µSpeaker chip. In our presentation, we discuss the influence of the fluid dynamics on the damping of a balanced nanoscopic electrostatic drive (NED) test loudspeaker design. We analyze simulation results and link them to experimental observations done with a high-speed camera. Understanding the various sources of fluid dynamic damping is of high importance for the design of high fidelity MEMS audio transducers.

Wallaszkovits, Nadja

• A Quantitative Comparison of Traffic Noise During, Before and Long Before the Pandemic Using A-Posteriori Heuristic Calibration
  R. Abbasi, P. Balazs, J. Spitzbart, B. Graf und N. Wallaszkovits
[Abstract]

One of the prominent effects of lockdown periods is the restrictions on human movement and activity and likely reduced noise levels. The aim of this study is to quantify the possible changes in noise in Vienna (Austria) in two lockdown periods (in March and December 2020) compared to normal conditions (recorded in 1980, 1981, 1983, 2011, and 2012) at two traffic stations (Freyung and Schottentor) and a walking area (Graben). In order to calibrate the data collected by three different microphones, an a-posteriori heuristic calibration was used. The results show that the noise level in lockdown II is lower than all periods at all stations (except in one traffic station in 1980). At both traffic stations, the noise level in 2011 is almost equal to and higher than that of lockdown I and the early 80’s noise level, respectively.

Walter, Cord

• Geräuschkonflikte durch Geothermie-Tiefbohrungen im städtischen Umfeld - Lösungsansätze
  W. Heitkämper und C. Walter
[Abstract]

Die Nutzung von Erdwärme kann zur Versorgung von Wohngebieten mit erneuerbarer Heizenergie in bestimmten Gebieten einen besonderen Beitrag leisten. Die Landeshauptstadt München hat sich zum Ziel gesetzt, das Fernwärmenetz der Stadtwerke München zu einem wesentlichen Anteil durch geothermische Energie zu versorgen. Um diese in geologischen Schichten in einer Tiefe von ca. 4.000 m (München) vorhandene Energie fördern zu können, sind Tiefbohrungen möglichst in der Nähe des Fernwärmenetzes wünschenswert. Tiefbohranlagen arbeiten in der Regel durchgehend tags und nachts, was in Wohngebietsnähe während der Nachtzeit zu erheblichen Geräuschkonflikten führen kann. Für Tiefbohranlagen ohne besondere Schallschutzmaßnahmen sollte ein Abstand von ca. 500 m zu allgemeinen Wohngebieten nicht unterschritten werden. In diesem Vortrag sollen die derzeit untersuchten und diskutierten Möglichkeiten für den Betrieb dieser Anlagen im städtischen Umfeld vorgestellt werden. Ohne auf untersuchte und erprobte Schallschutzmaßnahmen an konkreten Tiefbohranlagen bestimmter Hersteller und Betreiber eingehen zu können, sind doch die grundsätzlichen Ansätze hinsichtlich der dominierenden Schallquellen und ihrer besonderen schalltechnischen Eigenschaften, der Maßnahmen auf dem Ausbreitungsweg sowie der spezifischen Überlegungen zum Management der Betriebsphasen einer Tiefbohrung zur Diskussion zu stellen.

Walther, Andrea

• Ein inverses Verfahren zur Schadensrekonstruktion mittels geführter Wellen
  J. Bulling, B. Jurgelucks, J. Prager und A. Walther
[Abstract]

Eine zentrale Aufgabe der zerstörungsfreien Prüfung und der Strukturüberwachung (engl. Structural Health Monitoring - SHM) mit Ultraschallwellen ist die Bewertung von Schäden in Bauteilen. In vielen Bauteilen, wie zum Beispiel platten- und schalenförmigen Strukturen, Rohrleitungen oder Laminaten, breitet sich der Ultraschall in Form geführter Wellen aus. Zwar haben geführte Wellen eine relativ große Reichweite innerhalb des Bauteils und ermöglichen so eine großflächige Prüfung, ihre multimodalen und dispersiven Eigenschaften erschweren jedoch die Analyse der vom Schaden kommenden Reflexionen. Eine Möglichkeit, die Messsignale zu interpretieren und die Schäden zu charakterisieren, ist deren Vergleich mit der Wellenausbreitung in einem digitalen Modell. Hierbei stellt sich die Aufgabe, den Schaden im digitalen Modell anhand der Messdaten zu rekonstruieren. Diese Rekonstruktion beschreibt ein inverses Problem, das mehrere Vorwärtsrechnungen braucht, um das Schadensmodell an die Messdaten anzupassen. Durch die kleine Wellenlänge von Ultraschallwellen sind klassische Vorwärtsmethoden wie die Finte Elemente Methode rechenintensiv, weshalb die Autoren die semi-analytische Scaled Boundary Finite Element Method (SBFEM) benutzen, um den Rechenaufwand zu verringern. Im Beitrag wird ein inverses Verfahren basierend auf dem Automatischen Differenzieren in Kombination mit der SBFEM vorgestellt und an verschiedenen Schadenstypen in 2D-Querschnittmodellen von Wellenleitern getestet. In der präsentierten Vorstudie werden dafür ”Messdaten” aus unabhängigen Simulationen verwendet.

Wang, Junzhe

• Exploring MEMR and natural sounds with a connection with hyperacusis
  C. Casolani, B. Epp, A. Norena, J. Wang, P. Hinze und F. Enzler
[Abstract]

The Middle Ear Muscle Reflex (MEMR) is the mechanism through which the stapedius muscle stiffens the tympanic membrane protecting the inner ear from sound trauma. In clinical practice, the sounds used to test the MEMR are artificial (pure tones, wide-band noise). However, natural sounds also elicit a MEMR. Hyperacusis refer to an abnormal sensitivity to sounds, often diagnosed in connection with a hearing impairment. In this study, we tested the efficacy of natural sounds with varying spectral and emotional content (e.g. pleasantness, fear). It is hypothesized that some natural sounds elicit a MEMR response at lower levels than artificial sounds. It is also hypothesized that the loudness/annoyance perceived for natural sounds could be lower than for artificial sounds for equally strong MEMR. The individual MEMR thresholds were compared with the results of two questionnaires, hyperacusis (HQ) and noise sensitivity. The results showed that some sounds are more efficient than others at the same stimulus intensity. Moreover, natural sounds were mainly rated as less loud/annoying than the artificial ones. However, the variability across subjects revealed the need for a more subject-specific analysis considering the presence or not of an hyperacusis trend.

Warzybok, Anna

• Spatio-temporal integration of speech reflections in listeners with sensorineural hearing loss
  J. Rennies, A. Warzybok, B. Kollmeier und T. Brand
[Abstract]

For speech intelligibility in rooms early reflections are typically assumed to be beneficial for speech intelligibility while late reflections are considered to be detrimental. This concept was challenged in a recent study employing binaural room impulse responses (RIRs) with systematically varied interaural phase differences (IPDs) of the direct sound and a variable number of reflections delayed by up to 200 ms. Speech recognition thresholds (SRTs) in stationary noise measured in normal-hearing listeners showed that, when IPD favored late RIR components, listeners appeared to be capable of focusing on these components rather than on the precedent direct sound, which is at odds with common room acoustical measures. This contribution extends these results to listeners with sensorineural hearing loss. Stimuli were individually amplified by a linear prescription rule to minimize the influence of audibility. The data indicated that all listeners had (close-to-)normal SRTs in the reflection-free diotic reference condition (S0N0) and at least a residual binaural benefit in SπN0 condition. However, in conditions including one or more late reflections, most listeners struggled heavily, suggesting that spatio-temporal integration of speech information represents a significant challenge even for listeners with normal aided performance in simpler speech recognition tasks.

Waubke, Holger

• PanDeNoise: Traffic Noise During the First Lock-Down
  H. Waubke, C.H. Kasess und R. Ruthofer
[Abstract]

The aim of the PanDeNoise project is to quantify effects of the COVID-19 shutdown on the noise level. Unfortunately, there were hardly any noise measurements during the lockdown, so the analysis is based on permanent measuring points to record the noise or traffic data. The the measuring points at Vienna Airport and Innsbruck Airport are evaluated. Additionally, traffic counts at five measuring points in Graz are investigated. The road noise is reduced during the first shutdown by about 3-4 dB that traffic is reduced by more than 50%. At the airports the reduction is much higher but the results depend strongly on the measurement point.

• PanDeNoise: Measurements before and during the lockdown at Zederhaus
  H. Waubke, P. Balazs, L. Köhldorfer und A. Kranabetter
[Abstract]

The first lock-down caused by the COVID-19 pandemic in April 2020 lead to large reduction in traffic. A permanent mesaurement point at Zederhaus at the Austrian motorway A10 showed that the traffic has been reduced by 50% during the lock-down. The measuement device recorded the noise level in 1/2 hour intervals. From the weekly travel it was found that the reduction is the same during working days and weekends only the amount has changed. From the noise exposure the traffic reduction was estimated assuming that the velocity of the cars was the same and that the mixture between cars and trucks did not change.

Weber, Veronika

• How Anatomy Influences the Sound of a Voice
  M. Roos, V. Weber und C. Reuter
[Abstract]

Each vocal tract is unique and so is the sound of a voice. The perception not only of personality traits and emotional states in speech, but also of the speakerës gender can be predicted more accurately by timbre rather than fundamental frequency. Also, voices that are either perceived as male or female show significant differences in timbre features such as formant structures and Mel Frequency Cepstral Coefficients. The aim of this study is to gain a better understanding of the underlying connections between the vocal anatomy and the sound it produces. N=40 (and counting) recordings of patients who underwent so called ”Voice Feminization Surgery” (vocal fold webbing, cricothyroidale approximation, and/or laryngoplasty) are being analyzed using music information retrieval software. The data show significant differences not only for the fundamental frequencies, but more importantly between the timbre features before and after surgery. To reliably state which changes in timbre can be predicted by which type of anatomic alteration, more data are currently being collected. For example, it will be analyzed whether the shortening of the vocal tract will have a greater influence on shifting formants and other timbre features rather than the shortening of the vocal folds, which mainly influences frequency.

• Charts pro toto - Analyse von prototypischen Sounds in Hits der letzten 10 Jahre
  V. Weber und M. Roos
[Abstract]

Das Geheimnis des Erfolgs von Popsongs zu ergründen fasziniert Musikwissenschaftler*innen seit der Aufzeichnung der Charts. Prototypikalität von Popsongs auf formaler und harmonischer Ebene erwies sich bereits als zuverlässiger Prädiktor für deren Gefallen, jedoch ist die Varianzaufklärung allein durch diese beiden Parameter nicht zufriedenstellend. Darum soll in dieser Studie das Sounddesign, expliziter also die Klangfarbe analysiert werden, um zunächst Gemeinsamkeiten in der Entwicklung von Charterfolgen über die letzten 10 Jahre zu finden. In einer Folgestudie sollen dann Bewertungen über die prototypischsten Elemente vorgenommen werden. Aus den Top20 der Jahresendcharts von 2011 bis 2020 in Deutschland und den USA wurden mittels MIRToolbox jeweils klangfarbliche Parameter extrahiert, unter anderem Brightness, Tempo, Rauhigkeit und verschiedene spektrale Parameter. Diese wurden mittels Cluster- und Regressionsanalysen auf Gemeinsamkeiten geprüft, um die prototypischsten Klangeigenschaften der erfolgreichsten Hits zu extrahieren sowie bezüglich ihrer Eignung als Prädiktoren für Jahr, Genre und kommerziellen Erfolg zu prüfen. Die so errechneten prototypischen Eigenschaften sollen in der Folgestudie als Ausgangspunkt zur Erhebung klingender Präferenzen dienen, unter anderem auch mit anhand der extrahierten Parameter als prototypisch für einen kürzlichen Charterfolg determinierten Klangfarbenparametern als Kompositionsgrundlage für unbekannte Stimuli.

Weger, Marian

• Klangsynthese und akustische Erkennung rechteckiger Platten
  M. Czuka, M. Weger und R. Höldrich
[Abstract]

Im Alltag ist es oft möglich, physikalische Objekte anhand des Klangs, der durch Tasten, Klopfen oder Kratzen hervorgerufen wird, zu unterscheiden. Die Wahrnehmbarkeit von Objekteigenschaften wie Material, Form, Größe durch dieses akustische Feedback wurde bereits eingehend untersucht. Ziel im durchführten Projekt war es deshalb, ein Verfahren zu entwickeln, um - ähnlich dem menschlichen Gehör - aus dem Klang einer Platte auf dessen physikalische Eigenschaften rückzuschließen. Dazu wurde im ersten Teil der Arbeit ein physikalisches Modell implementiert, welches das Schwingungs- und Abstrahlverhalten von Biegewellen in rechteckigen Platten mittels Modalsynthese simuliert. Die Beschreibung des Abklingverhaltens einzelner Moden erfolgt dabei unter der Berücksichtigung der inhärenten thermo- und viskoelastischen Dämpfung, sowie der Wechselwirkung zwischen der Platte und der umgebenden Luft. Im zweiten Teil wurden Tonaufnahmen von angeschlagenen Platten analysiert. Die Eigenfrequenzen der angeregten Platten wurden mittels Pitch-Tracking extrahiert, um in weiterer Folge die Modellparameter zu ermitteln. Auf Basis dieser Informationen erfolgte eine Schätzung der Materialeigenschaften sowie der geometrischen Abmessungen der Platten.

Wegerhoff, Matthias

• Numerisches Vorstudientool zur Planung der experimentellen Modalanalyse
  H. Brücher, M. Wegerhoff und R. Sottek
[Abstract]

Numerical models for components that consist of homogeneous materials enable a quick statement to be made about the vibration behavior. The numerical models are often able to predict the vibration behavior qualitatively correctly, even if the validation has not yet been completed. Experimental modal analysis is usually used for validation. In experimental modal analysis, the challenge is to choose the reference points in such a way that many, if not all, mode shapes can be found in the relevant frequency range. Furthermore, the user would like to avoid selecting too many reference points, as they slow the assessment and add complexity. Within the scope of this work, the potential of the non-validated numerical model is used to minimize the risk of inadequate experimental modal analysis. This is made possible based on numerical modal analysis and an algorithm that automatically finds the best reference points while specifying the geometric area that is available. The success of the method is shown using examples.

Wehr, Reinhard

• Reduktion des Reifen/Fahrbahngeräusches durch Grinding-Texturen
  R. Wehr, B. Baumgartner und R. Spielhofer
[Abstract]

Zur Reduktion von Straßenverkehrslärm werden in Deutschland und Österreich in den letzten Jahren vermehrt Beton-Fahrbahndecken mittels Grinding bearbeitet. Dabei werden feine Längsrillen in die Fahrbahndecke im Abstand von typischerweise 2-3 mm gefräst. Dadurch soll eine ebene Reifenauflagefläche sowie ein relevanter Hohlraumgehalt am Reifen/Fahrbahnkontakt hergestellt werden, um sowohl die Reifenvibrationen als auch das Air-Pumping zu reduzieren. Im vorliegenden Paper werden erste Untersuchungen zum Langzeitverhalten der existierenden Teststrecken vorgestellt. Ebenfalls werden Analysen der 3D-Oberflächentextur sowie deren zeitlicher Entwicklung präsentiert. Schlussendlich wird versucht, verschiedene Parameter der Oberflächentextur mit dem Alterungsverhalten der Teststrecken in Zusammenhang zu bringen.

• Evaluierung der Datenbasis für die Schallemissionsparameter der österreichischen RVS 04.02.11 unter Berücksichtigung des Langzeitverhaltens von Fahrbahndecken
  M. Haider und R. Wehr
[Abstract]

In der RVS 04.02.11 (Stand 2009) sind 7 verschiedene Gruppen von akustischen Emissionsparametern für die 7 dort angeführten Typen von Fahrbahndecken angeführt, die wesentlich für die Ermittlung von Schallimmissionen aus dem Straßenverkehr in Österreich sind. Diese Emissionsparameter wurden in der Vergangenheit in unregelmäßigen Abständen und in verschiedenen Projekten ermittelt, sodass der Umfang und die Tiefe der jeweils zugrunde liegenden Messungen und Untersuchungen unterschiedlich ist, und in Bezug auf das akustische Langzeitverhalten dieser Deckschichten keine grundlagenbasierten Aussagen getroffen werden konnten. Überdies zeigen sich bei genauer Betrachtung auch Unterschiede zwischen den bautechnischen und akustischen Definitionen der Fahrbahndecken. Daher wurde im Zuge der Vorbereitungen für die Aufbereitung der Emissionsparameter für das Rechenverfahren der EU- Richtlinie 2015/996 (CNOSSOS-EU) durch AIT eine Erhebung und Bewertung der ursprünglichen Datenbasis sowie inzwischen durchgeführter weiterer Messungen für die Emissionswerte durchgeführt. In diesem Konferenzbetrag sollen die daraus ableitbaren Folgerungen bezüglich der Datenqualität und des Langzeitverhaltens der Emissionsparameter dargestellt werden.

• Akustische Abnahmeprüfung von Lärmschutzwänden im hochrangigen Straßennetz in Österreich
  A. Fuchs, H. Bötscher, K. Zeilinger, R. Wehr und M. Conter
[Abstract]

Entlang von österreichischen Autobahnen und Schnellstraßen sind insgesamt über eine Länge von 1.358 Kilometer Lärmschutzwände verbaut. Die Normenreihe EN 1793 definiert Prüfverfahren zur Bestimmung der akustischen, produktspezifischen Eigenschaften von Lärmschutzwänden, wobei für den überwiegenden Anteil der verbauten Lärmschutzwände die Normen EN 1793-5 betreffend die Schallreflexion in gerichteten Schallfeldern und EN 1793-6 betreffend die Luftschalldämmung in gerichteten Schallfeldern anzuwenden sind. Diese Verfahren erlauben überdies die Anwendung vor Ort und eignen sich prinzipiell zur Überprüfung sowohl der Einbauqualität von neu errichteten Lärmschutzwänden als auch der Langzeitwirksamkeit von bereits bestehenden Lärmschutzwänden, beschränken sich aber auf die ”punktuelle” Beurteilung eines Lärmschutzwandfeldes. Das Prüfhandbuch zur akustischen Abnahmeprüfung von Lärmschutzwänden an Straßen und Autobahnen der ASFINAG regelt daher die Anwendung der Normen EN 1793-5 und -6 für diese Einsatzzwecke, um die Qualität einer gesamten Lärmschutzwand akustisch zu beurteilen. Im Rahmen dieses Beitrags werden einerseits der aktuelle Stand des Prüfhandbuchs und andererseits die bisherigen Erfahrungen der entwickelten Prozedur, die derzeit sowohl für Abnahmeprüfungen von neu errichten Lärmschutzwänden sowie zur Beurteilung von Altbeständen eingesetzt wird, präsentiert.

Weigand, Stefan

• Validierung von Schallteilchen-Raumakustik-Simulationen mit Beugung mittels Messungen an verschiedenen Schirmaufbauten im Halbfreifeldraum
  S. Weigand, U. Stephenson und J. Schaal
[Abstract]

Raumakustik-Simulationen sind ein etabliertes Werkzeug im planerischen Arbeitsalltag von Akustikern. Dabei haben sich verschiedene Verfahren seit mehreren Jahrzenten etabliert, eine davon das Schallteilchen-Simulationsverfahren. Es gehört in die Klasse der energetisch, geometrischen Raumakustiksimulationsverfahren. Im letzten Jahrzehnt ist es gelungen, dieses Verfahren um einen grundlegenden physikalischen Ausbreitungseffekt zu erweitern: Basierend auf der Unschärferelation wurde das Schallteilchenverfahren um Beugung (SPD) ergänzt, was den Anwendungsbereich zu tieferen Frequenzen und komplexeren Geometrien hin erweitert. In diesem Beitrag werden Ergebnisse von 3D-SPD-Simulationen mit Messungen an verschiedenen Schirmaufbauten im Halbfreifeldraum verglichen. Dabei werden die Ergebnisse einer Vielzahl von Schirmaufbauten, Quell- und Empfangspositionen und akustischen Randbedingungen (reflektierend und absorbierend) verglichen. Es kommen Einfach- sowie Mehrfach-Schirme, sowie verschiedene Schirmbreiten und -höhen und Kombinationen mit Reflektoren zum Einsatz. Dies erlaubt eine breite Validierung von Einfach- und Mehrfachbeugung vorzunehmen und den Algorithmus unter kontrollierten Bedingungen auch in Kombination mit Reflektionen zu validieren. Die zum Abgleich verwendete Zielgröße ist das Einfügedämmmaß (insertion loss) in Oktavbändern, welches aus Impulsantworten berechnet wird, die mit Sinus-Sweeps gemessen wurden. Die Ergebnisse zeigen sehr gute Übereinstimmung: Der mittlere Fehler ist unter 1dB. Dies zeigt, dass das neue Verfahren ein valides Verfahren zur Berechnung von Schallpegeln ist, auch in komplexeren Innenräumen wie Großraumbüros.

Weihnacht, Manfred

• Complex Surface Acoustic Wave Fields used for Microfluidic Applications
  R. Weser, A. Darinskii, M. Weihnacht, A. Winkler und H. Schmidt
[Abstract]

Surface acoustic waves (SAW) are predestined for the active manipulation of fluids as well as of immersed particles or cells in microfluidic lab-on-a-chip systems. The generation of driving forces in the fluid originally rests upon the lateral distribution of the complex displacement amplitude, i.e. the surface acoustic wave field. Here, we present numerical and experimental results of complex wave field analysis and discuss underlying effects of SAW excitation and propagation on anisotropic, piezoelectric substrates. Furthermore, a novel mechanism for the active manipulation of the polarization of surface acoustic waves is demonstrated that is of particular interest for SAW-driven microfluidics because it enables a more precise control of fluid actuation and also shows the potential to efficiently reduce losses due to undesirable dissipation of acoustic energy. In general, the combination of theoretical and experimental investigations provides a deeper insight into fundamental effects of acoustofluidic coupling and allows for the realization of tailored SAW-based microfluidic actuators.

Weinzierl, Stefan

• Adjungierten-basierte Synthese und Bestimmung optimaler Treiberfunktionen von Lautsprechern mit komplexer Richtcharakteristik
  M. Lemke, L. Stein, A. Hölter und S. Weinzierl
[Abstract]

Die Synthese und Bestimmung optimaler Treiberfunktionen von Lautsprechern mit frequenzabhängiger Richtcharakteristik ist ein schlecht gestelltes Optimierungsproblem. Zu dessen Lösung haben die Autoren in vorangegangenen Beiträgen eine adjungierten-basierte Methode zur Optimierung von Lautsprecher-Arrays im Zeitbereich vorgestellt. Diese ermöglicht unter anderem die Berücksichtigung von Berandungen und Umgebungseffekten wie Wind, war jedoch bisher auf Monopol-artige Quellen beschränkt. Um diese Einschränkung zu beheben, haben die Autoren im direkt vorausgehenden Beitrag einen adjungierten-basierten Zeitbereichsansatz mit Finiten-Differenzen (FDTD) zur Synthese komplexer synthetischer Schallquellen durch diskrete, gitter-basierte Monopole vorgestellt. In diesem Beitrag demonstrieren die Autoren die Modellierung eines realen Zweiwege-Monitors. Zudem wird gezeigt, wie sich die Vielzahl der zur Synthese verwendeten Monopole zu einer Treiberfunktion für einen Lautsprecher überführen lässt.

• Adjungierten-basierte Schallfelderzeugung im Zeitbereich mit Zielfunktion im Frequenzraum
  P. Seeler, A. Hölter, S. Weinzierl und M. Lemke
[Abstract]

In vorangegangenen Beiträgen haben die Autoren eine Methode zur Adjungierten-basierten Optimierung von Lautsprecher-Arrays im Zeitbereich vorgestellt. Mit dieser Methode lassen sich grundsätzlich nicht nur der optimale Ort, sondern auch optimale Treiberfunktionen für beliebige Anordnungen von Lautsprechern finden.

In dem vorliegenden Beitrag stellen die Autoren eine Erweiterung der Methode vor, die die Vorgabe von gewünschten Schalldruckamplituden oder gewünschten Schalldruckpegeln im Frequenzbereich ermöglicht. Die Methode erlaubt es, die typischerweise Frequenz-basiert definierten akustischen Anforderungen an ein Beschallungsszenario mit den Vorteilen eines Zeitbereichsverfahrens, etwa die Einbeziehung von Randbedingungen und Umgebungsbedingungen wie Wind zu kombinieren.

Die Validierung des Verfahrens erfolgt am Beispiel eines in der Beschallungstechnik typischen Szenarios, in dem räumlich verschiedene Werte für den Schalldruckpegel angestrebt werden.

Weisheit, Konrad

• Prognose von Knarzgeräuschen am Beispiel einer Türverkleidung
  L. Utzig, A. Fuchs, K. Weisheit und S. Marburg
[Abstract]

Störgeräusche im Fahrzeuginnenraum -wie z.B. Klappern oder Knarzen- stellen einen erheblichen Qualitätsmangel dar und führen häufig zu Kundenreklamationen. Daher müssen sämtliche Störgeräusche vor Auslieferung an den Kunden eliminiert werden. Das oberste Ziel in einem modernen Entwicklungsprozess ist, Störgeräusche bereits vor der ersten Hardware zu prognostizieren und deren Ursache zu identifizieren. Dadurch lassen sich Designänderungen in frühen Produktentwicklungsphasen meist kostenneutral durchführen und Störgeräusche vermeiden. Dies setzt eine hohe Prognosegüte der entsprechenden Simulationsmethode voraus. Im Rahmen dieser Arbeit werden am Beispiel einer Türverkleidung Schwingungsuntersuchungen für knarzende und nicht-knarzende Konfigurationen durchgeführt. Mit Hilfe der Methode der Harmonischen Balance wird die nichtlineare Systemantwort berechnet und durch die entsprechende Messung validiert. Eine gute Übereinstimmung zwischen Simulation und Messung zeigt, dass die Methode der Harmonischen Balance geeignet ist knarzende von nicht-knarzenden Konfigurationen zu unterscheiden und somit zur Vorhersage von Knarzgeräuschen einsetzbar ist.

Weisman, Ronald G

• Using pitch discrimination tasks to tease apart the effects of pitch height and octave equivalence in our perception
  B. Wagner, C.B. Sturdy, R.G. Weisman und M. Hoeschele
[Abstract]

Notes separated by a doubling in frequency (or an ”octave”) sound similar, a phenomenon named ”octave equivalence”. While this relationship is used in musical cultures around the world, it has been remarkably difficult to demonstrate experimentally, with many past studies finding contradictory results. Hoeschele et al. (2012) were perhaps most successful in demonstrating octave equivalence in adults, using a three-range discrimination task. There, participants were trained to respond only to one of three ranges of notes of octave four. A subsequent testing phase showed that participants generalized the discrimination from octave four to octave five. Here we explored why and how this task worked, to better understand the roots and potential cross-cultural significance of octave equivalence. We show that three ranges were crucial to demonstrating octave equivalence: Participants completing analogous two-range tasks do not show octave equivalence and rely solely on pitch height information. We also show that octave equivalence may be limited to neighbouring octaves and that speaking a tonal language does not influence octave equivalence abilities. These results support current hypotheses on the biological origins of music suggesting that octave equivalence is a universal human phenomenon that occurs primarily because the harmonic structure of vocalizations contain octave information.

Weißgerber, Tobias

• Messung von Klickgeräuschen an Cochlea-Implantaten
  C. Adams, U. Baumann, T. Stöver und T. Weißgerber
[Abstract]

Cochlea-Implantate (CI) werden eingesetzt, um Taubheit oder schweren bis hochgradigen Hörverlust zu behandeln. Das CI-System besteht aus dem eigentlichen Implantat sowie einer Sendespule, die außen am Kopf getragen wird und die mit Magneten gehalten wird. Der Magnet ist bei einigen CI-Modellen beweglich gelagert. Bei Magnetresonanztomographie (MRT)-Untersuchungen kann sich der Magnet drehen und am Magnetfeld des MRT-Geräts ausrichten. Dies verhindert schmerzhafte Nebenwirkungen oder eine Dislokation des Magneten während MRT-Untersuchungen. Das vorhandene Lagerspiel des CI-Magneten kann bei ruckartigen Bewegungen wie etwa Kopfschütteln zu Geräuschen führen, die als ”Klicken” beschrieben werden können. Diese Klickgeräusche können von Patienten mit einseitiger Taubheit im gesunden Gegenohr als Störgeräusch wahrgenommen werden. Dieser Beitrag beschreibt einen Versuchsaufbau zur Charakterisierung der Klickgeräusche von CI-Magneten. Es zeigt sich, dass das CI um mehrere Achsen wiederholgenau ”geschüttelt” werden muss, um die Klickgeräusche zu provozieren. Die Klickgeräusche können in Luftschallmessungen im Frequenzbereich oberhalb von 1,5 kHz identifiziert werden. Mithilfe von Beschleunigungssignalen kann die Bewegungstrajektorie des CI ermittelt werden. Anhand der Ergebnisse soll ein verbesserter Versuchsaufbau entwickelt werden, der neben der Anbringung des CI im menschlichen Schädel auch typische Bewegungsformen wie etwa Kopfschütteln realitätsnäher nachbilden kann. So sollen CI zukünftig auf Klickgeräusche untersucht und Maßnahmen zur Reduzierung von Klickgeräuschen abgeleitet werden.

Wellner, Frohmut

• Zerstörungsfreies Messverfahren zur Bestimmung des Elastizitätsmoduls von Betonplatten in situ
  P. Lindner, C. Schulze, J. Hübelt, P. Bolz und F. Wellner
[Abstract]

Beton unterliegt als Baustoff in zahlreichen Anwendungsbereichen nicht nur statischen, sondern auch zeitlich veränderlichen bzw. sich wiederholenden Belastungen, die im Laufe der Zeit zu einer Materialermüdung führen. In einem ersten Schritt wurde nachgewiesen, dass der dynamische Elastizitätsmodul als Materialparameter geeignet ist, um Aussagen über den Degradationszustand von Straßenbeton zu treffen, der sich im Zuge der Materialermüdung einstellt. Darum erfolgte im zweiten Schritt die Erarbeitung eines zerstörungsfreien Messverfahrens zur Bestimmung des dynamischen Elastizitätsmoduls von Betonplatten in situ. Hierzu findet die auf der Multichannel Analysis of Surface Waves (MASW) basierende Phase-Shift-Methode Anwendung, mithilfe derer die Phasengeschwindigkeit der Lamb-Welle ermittelt wird. Das vorgestellte Verfahren wird exemplarisch auf die Betonplatte einer Autobahn angewendet und der Elastizitätsmodul in Abhängigkeit von Frequenz und Plattentiefe bestimmt. Zudem werden vier weitere Verfahren zur Bestimmung des Elastizitätsmoduls der Betonplatte angewendet, die eine Entnahme von Bohrkernen aus der Platte erforderlich machen. Die Messergebnisse aus den verschiedenen Verfahren werden vergleichend gegenübergestellt. Es zeigt sich eine gute Übereinstimmung der Ergebnisse des neuen zerstörungsfreien Verfahrens mit den Ergebnissen der bestehenden Messmethoden. Das neue Verfahren stellt somit die Grundlage für eine zerstörungsfreie Bestimmung des Elastizitätsmoduls von Betonplatten in situ dar.

Wendholt, Birgit

• Charakterisierung von gemessenen Geräuschen einer Windenergieanlage für die Auralisation in einem virtuellen Windpark
  S. Mellert, I. Petersen, D. Rokita, F. Ueberle und B. Wendholt
[Abstract]

Im Rahmen des Digitalisierungsprojekts Open Citizens Soundwalk (OCSW) der HAW Hamburg entsteht ein freizugänglicher, virtueller Soundwalk durch einen Windpark. Für die realistische Einbettung der Geräusche von Windenergieanlagen in den virtuellen Raum werden Messungen aus einem realen Windpark analysiert und an Hand äußerer Randbedingungen gruppiert und parametrisiert. Die so gewonnenen abhängigen Geräusch-Modelle werden anschließend in die Simulationsumgebung übertragen und über die spektralen Eigenschaften validiert. In diesem Beitrag werden die Messdaten und die Ergebnisse der Auswertung vorgestellt. Die Messungen der im Windpark Curslack erhobenen Daten einer Nordex N117 Delta mit einer Nabenhöhe von 120 m wurden in Anlehnung an die DIN EN 61400-11 und mit einer akustischen Kamera durchgeführt. Als Bezugsgrößen für die Geräusch-Modelle wurde die Richtcharakteristik und Drehzahl ausgewählt, da intakte, moderne Windenergieanlagen (WEA) hauptsächlich aerodynamische Geräusche emittieren. Die wahrnehmbare Intensität dieser Geräusche ist nach aktuellem Stand der Forschung sowohl vom Standort eines Beobachters zur WEA als auch von der Drehzahl der Anlage abhängig. Andere Effekte wie Bodendämpfung oder Absorption auf dem Ausbreitungsweg sind für die Modellierung nicht bedeutsam, da diese in der Simulationsumgebung abgebildet werden. Das Ergebnis dieser Untersuchung bilden vier Drehzahl-Klassen, in denen die spektralen Eigenschaften der Hinterkanten- und Blattspitzen-Geräusche in Abhängigkeit der Beobachtungsposition zusammengefasst sind.

• Immersive, audio-visuelle VR Umgebungen zur Akzeptanzförderung von Wind-Energie-Anlagen
  I. Petersen, S. Mellert, B. Wendholt, D. Rokita und F. Ueberle
[Abstract]

Eine realistische Nachbildung der visuellen und akustischen Eigenschaften eines existierenden Windparks für eine frei begehbare, immersive Virtual Reality (VR) Anwendung könnte das Potential bieten, potenzielle Auswirkungen geplanter Windparks direkter zu kommunizieren als pure Zahlen oder Schallpegelkarten. Neuartige Audio-Engines erlauben die Modellierung von Schallquellen an ihrem Emissionsort und berechnen das Audiosignal an einer räumlichen Position in Echtzeit durch die Simulation wellenbasierter Schallausbreitung. Durch eine systematische Analyse werden in einem existierenden Windpark distinkte Schallemissionsquellen identifiziert und charakterisiert. Diese Erkenntnisse werden benutzt, um ein akustisches Modell für die Echtzeit-Synthese der Emissionen der virtuellen Windenergieanlagen (WEA) zu erstellen. WEA Modelle werden in mittels Geodaten rekonstruierter Umgebung von 2x2km platziert und sind so von beliebiger Position aus erlebbar. Mittels eines Interaktionskonzeptes können verschiedene Betriebsbedingungen herbeigeführt werden und so verschiedene Emissionsszenarien erfahren werden. In diesem Beitrag wird das akustische Modell sowie erste Synthese Ergebnisse vorgestellt. Die Analyse der Messergebnisse ergab zwei Hauptverursacher für aerodynamische Geräuschemissionen an den Blattspitzen sowie den Blatt-Hinterkanten der WEA-Flügel. Die Basis-Charakteristik dieser Schallquellen wurde als Rauschsynthesizer nachgebildet und über Parameter wie Windgeschwindigkeit und -Richtung sowie geometrische Bedingungen des WEA-Typs gesteuert. Mit diesem Modell wurden die Umgebungsbedingungen der Messungen nachgestellt, um synthetisierte Messungen für einen Vergleich mit den realen Messungen zu erhalten.

Wermers, Joshua

• Extraaurale Kopfhörer für virtuelle Akustik
  J. Wermers, S. Goicke, T. Jürgens und J. Tchorz
[Abstract]

In der audiologischen Diagnostik erlauben Lokalisationstests Aussagen über die Fähigkeiten zur Ortung von Schallquellen. Auch kann der Nutzen einer Hörgeräteversorgung bei räumlich getrenntem Sprach- und Störsignal erfasst werden. Lokalisationstests mit Lautsprechern sind jedoch mit hohem technischen Aufwand verbunden, insbesondere für komplexe räumliche Situationen. Alternativ lassen sich mit virtueller Akustik bei Darbietung über Kopfhörer vergleichsweise einfach vielfältige räumliche Situationen generieren. Mit Hörgeräten sind übliche circum- und supraaurale Kopfhörer jedoch nicht einsetzbar. In diesem Beitrag wird der Prototyp eines extraauralen Kopfhörers vorgestellt, bei dem die Wandler (Durchmesser: 3,2 cm) in einem variablen Abstand zu den Ohrmuscheln positioniert sind, ohne diese zu berühren oder zu umschließen.

Bei einem Abstand von 4 cm zwischen Wandler und Tragus liegt die Übersprechdämpfung (am Kunstkopf im reflektionsarmen Raum) an der Position von HdO-Mikrofonen ab 60 Hz bei > 10 dB, und ab 1.100 Hz bei > 20 dB. Der entzerrte Frequenzgang liegt zwischen 75 - 20.000 Hz (+/- 2 dB).

In einer Pilotstudie mit 11 normalhörenden Probanden lag die Unterscheidungsschwelle für virtuelle Schallquellen in der Horizontalebene frontal bei 5,8^∘ und seitlich bei 13^∘. Die Schwellen liegen damit nur geringfügig höher als in einer Vergleichsstudie bei Präsentation über circumaurale Kopfhörer bei ansonsten identischem Ablauf (Goicke et al., DAGA2021).

Werner, Sara

• The Sounds of Partial Discharge
  S. Gourishetti, S. Werner, A. Kátai und J. Liebetrau
[Abstract]

Partial discharge (PD) is a critical phenomenon that often occurs in medium and high voltage electrical equipment due to insulation faults and generates various types of acoustic emissions. The characteristics of the PD signal depend on the type of equipment, physical condition, operating voltage, and insulating substances used (e.g., gases, oils, nonmetallic solids). Corona, arcing, and surface discharges are the most common PD faults. Usually, these faults are quantified by electrical and acoustic detection methods. Acoustic methods gained popularity over electrical methods due to their insensitivity to electrical noise and localization capabilities. PD signals have different levels of acoustic emission, represented by time-frequency characteristics. Currently, the analysis of PD data, detection and classification of faults is done manually or semi-automatically by experts. This paper provides the current state of the literature on acoustic condition monitoring of partial electrical discharges in various high voltage equipment (e.g., transformers, cables, switchgears). The typical approaches used in the acoustic measurement and feature representation of signals for PD defect recognition are presented in detail. Expanding the possibilities for automated detection of PDs using signal processing and neural networks is also discussed for future research.

Werner, Stephan

• Use of Position-Dynamic Binaural Synthesis in an Exemplary Auditory Augmented Reality Installation
  S. Werner, F. Klein, G. Stolz, S. Dietrich und M.F. Melzer
[Abstract]

In the context of augmented reality spatial audio using a position-dynamic binaural synthesis system is an appropriate approach to fuse virtual audio objects with the real listening environment. This contribution describes a possible technical realization of such a system. Several components are described which help to enable a plausible auditory simulation with a moving listener while keeping the computational effort in mind. The proposed system builds upon measured room impulse responses to avoid possible room divergence between the synthesized scene and real acoustic environment. Efficient approaches are presented to synthesize new BRIRs using very few measurements of the listening room and to realize a real-time convolution. These approaches are discussed on an exemplary installation for presenting audio information in the context of a museum exhibition with the aim to improve knowledge transfer.

Weselak, Werner

• Messung und Berechnung von Kantenabsorbern
  C. Santer, G. Graber, E. Kurz und W. Weselak
[Abstract]

Die gute Absorptionswirkung von Kantenabsorbern bei tiefen Frequenzen ist empirisch umfangreich belegt und liefert wohl den Grund dafür, dass dieser Absorbertyp auch weitläufig als Bassfalle bekannt ist. Aufgrund eines fehlenden einfachen Berechnungsmodells für Kantenabsorber, kommen diese in der raumakustischen Planung allerdings relativ selten zum Einsatz. In diesem Beitrag wird das Absorptionsverhalten eines eigens angefertigten Kantenabsorbers untersucht und ein Berechnungsmodell für Kantenabsorber in Quaderräumen vorgeschlagen.

Hierfür wurden modulare Kantenabsorber entwickelt, mit welchen eine umfangreiche Messkampagne in einem Hallraum und in Seminarräumen durchgeführt wurde. Die Analyse der Messdaten ergibt, dass die Modenstruktur des Raumes einen wesentlichen Einfluss auf die tieffrequente Absorptionswirkung hat. Es tritt eine starke Wechselwirkung von Raummoden und Absorptionsverhalten auf, sodass der Kantenabsorber wie eine Art Modenbremse wirkt.

Um die gemessenen Absorptionswerte der Kantenabsorber mit den akustischen Raumeigenschaften, den Raummoden, in Beziehung zu bringen, werden Optimierungsalgorithmen verwendet. Die dabei erhaltenen Ergebnisse dienen als Grundlage für ein Berechnungsmodell, welches im Edge Absorber Calculation Tool (EACT) zum Einsatz kommt. Das EACT ermöglicht eine grobe Abschätzung der Wirksamkeit des Kantenabsorbers bei tiefen Frequenzen in Abhängigkeit von den Abmessungen eines Quaderraumes.

Abschließend wird die Verwendbarkeit der Ergebnisse des EACT anhand der Sanierung eines Hörsaals mit Kantenabsorbern evaluiert.

Weser, Robert

• Complex Surface Acoustic Wave Fields used for Microfluidic Applications
  R. Weser, A. Darinskii, M. Weihnacht, A. Winkler und H. Schmidt
[Abstract]

Surface acoustic waves (SAW) are predestined for the active manipulation of fluids as well as of immersed particles or cells in microfluidic lab-on-a-chip systems. The generation of driving forces in the fluid originally rests upon the lateral distribution of the complex displacement amplitude, i.e. the surface acoustic wave field. Here, we present numerical and experimental results of complex wave field analysis and discuss underlying effects of SAW excitation and propagation on anisotropic, piezoelectric substrates. Furthermore, a novel mechanism for the active manipulation of the polarization of surface acoustic waves is demonstrated that is of particular interest for SAW-driven microfluidics because it enables a more precise control of fluid actuation and also shows the potential to efficiently reduce losses due to undesirable dissipation of acoustic energy. In general, the combination of theoretical and experimental investigations provides a deeper insight into fundamental effects of acoustofluidic coupling and allows for the realization of tailored SAW-based microfluidic actuators.

Wexberg, Paul

• Anwendung eines Dosis-Wirkungs-Modells für Straßenlärm und ischämische Herzerkrankungen in einer österreichischen Population
  P. Wexberg, C. Kirisits, K. Eglau und C. Lechner
[Abstract]

Der Anhang III zur europäischen Umgebungslärmrichtlinie (2002/49/EG) präsentiert ein Verfahren zur Bewertung der gesundheitsschädlichen Wirkung von Umgebungslärm im Hinblick auf ischämische Herzerkrankungen (IHD). Die wesentlichen Eingangsdaten sind die Betroffenenzahlen in den einzelnen Pegelbereichen von Straßenlärm sowie die Gesamtinzidenz von IHD in dem untersuchten Gebiet, die aus Gesundheitsstatistiken für die Region oder das Land abgeleitet werden kann, in der/dem das Gebiet liegt. Die Betroffenenzahlen stammen aus Aktionsplänen der Kartierung 2017. Die Recherche zur Inzidenz umfasste die Diagnosen I20 bis I25 (u.a. Myokardinfarkt, chronische ischämische Herzerkrankung) des ICD-10 aus den Jahren 2015 bis 2019 entsprechend der Statistik der GÖG über Hauptdiagnosen stationärer Krankenhausaufenthalte. Ein eindeutiger Zeitpunkt des erstmaligen Auftretens einer chronisch verlaufenden Erkrankung und somit eine echte Inzidenz ist kaum festzumachen. Die Werte für IHD schwanken von 0,5 bis 0,9 für die einzelnen Bundesländer aber auch zwischen den Jahren von 2015 bis 2019. Beispielsweise ergeben sich Erkrankungsraten von 5 Fällen für Burgenland oder 15 Fällen für den Ballungsraum Innsbruck. In Burgenland sind nur 3% > 55 dB Lden betroffen, in Innsbruck 60%. In die Genese von IHD spielen andere kardiovaskuläre Risikofaktoren zu einem nicht unbeträchtlichen Ausmaß hinein, so dass im Vergleich ein dominanter Einfluss von Lärm nicht eindeutig belegt werden kann.

Widholm, Gregor

• Repetitionsverhalten beim Pianino: Spielbarkeit nach Einbau unterstützender Federmechanik
  M. Pŕmies-Vilŕ, A. Mayer, W. Goebl und G. Widholm
[Abstract]

Sehr schnelle Triller und Tonwiederholungen, wie sie in der Klavier Solo-Literatur üblicherweise gefordert werden, konnten bisher nur auf Flügeln mit Doppelrepetitionsmechanik realisiert werden, nicht aber auf Mechaniken von Klavieren (Pianinos, upright pianos). Für eine schnelle Repetition ist es notwendig, dass ein weiterer Anschlag durchgeführt werden kann, noch bevor die Taste vollständig in ihre Ausgangsposition zurückgekehrt ist. Die in Wien beheimatete Firma Feurich hat mit ihrer patentierten ”High Speed KAMM Action” eine Möglichkeit gefunden, solch schnelle Repetitionen auch am Klavier zu ermöglichen. Um die Auswirkung der neuen Federmechanik auf Spielbarkeit und Klang in der Praxis zu analysieren, wurden je zwei baugleiche Klaviere der Firmen Feurich und Bechstein eingesetzt, wovon jeweils eines -von außen nicht erkennbar- die neue Federmechanik enthielt. Die mit einem neu entwickelten, digital gesteuerten und sensorgestützten Anregungsmechanismus durchgeführten optischen und akustischen Spielanalysen zeigten, dass der wesentliche Unterschied in jener Tastentiefe liegt, bei der ein neuerlicher Anschlag ausgeführt werden kann. Darüber hinaus beurteilten neunzehn international renommierte Pianist/innen anhand von vorgegebenen und frei wählbaren Stücken die vier Instrumente. Eine systematische Auswertung ergab, dass die Instrumente mit der neuen Federmechanik als klanglich gleichwertig, aber in ihrer Repetitionsfähigkeit als eindeutig besser beurteilt wurden, besonders was die Tonwiederholungen im Pianissimo betrifft.

Widjaja, Marinus P.

• Modalanalyse als Werkzeug zur Lebensdauerabschätzung bei Composite-Druckbehältern
  S. John, M.P. Widjaja und G. Mair
[Abstract]

Hochbeanspruchte Bauteile wie Druckbehälter bergen im Falle eines Versagens ein erhebliches Gefährdungspotential für Mensch und Umgebung. Trotz der Auslegung mit hohen Sicherheitsfaktoren kommt es durch die hauptsächlich bei mobilen Anwendungen eingesetzten Leichtbauwerkstoffe und Materialkombinationen zu komplexen Degradationsvorgängen, welche unter ungünstigen Umständen zu einem frühzeitigen Versagen führen können. Am Beispiel eines hybriden Typ III-Behälters, bestehend aus Metall und Faser-Verbund-Kunststoffen, wird demonstriert, wie sich Änderungen des lebensdauerbestimmenden Eigenspannungszustandes auf eine sichere Gebrauchsdauer auswirken. Zur Erfassung dieser Eigenspannungsänderungen wird ein zerstörungsfreier Ansatz auf Grundlage einer experimentellen Modalanalyse vorgestellt. Die daraus gewonnen Daten fließen unmittelbar in ein erarbeitetes Betriebsfestigkeitsmodell ein. Abschließend werden die generierten Modellergebnisse mit experimentell ermittelten Lebensdauern verglichen und bewertet.

Wieczorek, Florian

• Kinderleicht greifen – angepasste haptische Eingabe für Kinder und Jugendliche
  A. Schwendicke, H. Winger, F. Wieczorek, L. Lüneburg, T. Bobbe und M.E. Altinsoy
[Abstract]

Die aktuelle Weiterentwicklung des bestehenden Internets sowie der technischen Möglichkeiten dieses zu Nutzen und zu Erleben ebnen den Weg in Richtung eines Taktilen Internet. Der Tastsinn wird zunehmend in die Mensch-Computer-Schnittstelle integriert. Mit Hilfe eines Handschuhs mit direkt eingestrickten Sensoren kann z.B. ein Roboterarm gesteuert und so - auch über große Distanzen hinweg - mit dem Roboter interagiert und kooperiert werden. Da derartige, intuitive Mensch-Maschine-Schnittstellen von unterschiedlichsten Nutzergruppen eingesetzt werden sollen, muss ein breites Spektrum der Ausprägung physiologischer Merkmale abgedeckt werden können. Soll diese Technologie für verschiedene Altersgruppen nutzbar gemacht werden, ist ein abgestuftes Größensystem notwendig, um die optimale Passform der Handschuhe und damit eine gute Gestenerkennung zu gewährleisten. Vergleichsmessungen der unterschiedlichen Größen stellen sicher, dass auch mit kleinen Handschuhe mit integrierten Sensoren die Gesten zuverlässig erkannt werden. So kann auch bei kleinen Handgrößen auf externe Sensoren verzichtet werden. Ein spielerisches Beispiel für den Einsatz unterschiedlicher Handschuhgrößen ist beispielsweise das interaktive ”Schere, Stein, Papier” Exponat, das von einem interdisziplinären Team des Exzellenzcluster CeTI entwickelt wurde. Es soll Kinder und Jugendliche für diesen Bereich der Forschung begeistern, indem diese direkt mit einem Sensorhandschuh einen Roboterarm steuern und mit ihm spielen können, insbesondere hier sind große Unterschiede der Hände zu berücksichtigen.

Wimmer, Richard

• Dämpfung von Luftschall unter Verwendung von Knochenschall
  R. Wimmer
[Abstract]

In dieser Arbeit wurde die prinzipielle Machbarkeit der Dämpfung von Luftschall durch Knochenschall untersucht, um akustische Belastungen durch Lärmquellen wie den Straßenlärm zu minimieren.

Die Umsetzung der Schallenergie in Nervenimpulse erfolgt durch Haarzellen auf der Basilarmembran in der Cochlea. Überlagerungen von mechanischen Schwingungen eingeleitet über den Knochen - Knochenschall - bei unterschiedlichen Phasenlagen führt zu destruktiven Interferenzen in der Cochlea und damit zu einer Reduktion der empfundenen Lautstärke.

In dieser Untersuchung wurde der Effekt der Dämpfung mit psychoakustischen Kenngrößen in Probandenversuchen ermittelt. Das verwendete Verfahren, der Versuchsaufbau und die Auswertemethoden werden vorgestellt.

Es wird dargestellt, dass sowohl Phasenlage und Frequenz des Knochenschallstimulus zum Luftschallstimulus für die quantitative Dämpfungswirkung entscheidend sind.

Die Ergebnisse dieser Untersuchungen zeigen, dass quantitative Aussagen über die Lautheitsreduktion möglich und weitere Untersuchungen die Grundlage für die Entwicklung eines Knochenschallgehörschutzes bilden können.

Windtner, Simon

• Augmented Acoustics for Ensembles
  M. Frank, S. Windtner und M. Brandner
[Abstract]

Augmented acoustics can create the acoustic impression of concert halls in small rooms by adding artificial reverberation to the direct sound. At the previous DAGA, we presented a stand-alone software tool that achieves this by simple hardware means for a single musician. Practical application of the tool revealed that headphones and even smallest microphones on the instrument sometimes impede the natural movement of the musician. In contrast, our further development works with loudspeakers and microphones surrounding the musician at a larger distance, e.g. close to the walls of the real room. This setup is particularly applicable to ensembles of musicians. Thus, our tool can be used to study the influence of the room on the interaction between musicians. Our contribution presents the hardware setup and signal processing of the ensemble tool, its level coverage in dependence of the number of microphones based on simulations and measurements, and simple strategies to reduce feedback.

Winger, Hans

• Kinderleicht greifen – angepasste haptische Eingabe für Kinder und Jugendliche
  A. Schwendicke, H. Winger, F. Wieczorek, L. Lüneburg, T. Bobbe und M.E. Altinsoy
[Abstract]

Die aktuelle Weiterentwicklung des bestehenden Internets sowie der technischen Möglichkeiten dieses zu Nutzen und zu Erleben ebnen den Weg in Richtung eines Taktilen Internet. Der Tastsinn wird zunehmend in die Mensch-Computer-Schnittstelle integriert. Mit Hilfe eines Handschuhs mit direkt eingestrickten Sensoren kann z.B. ein Roboterarm gesteuert und so - auch über große Distanzen hinweg - mit dem Roboter interagiert und kooperiert werden. Da derartige, intuitive Mensch-Maschine-Schnittstellen von unterschiedlichsten Nutzergruppen eingesetzt werden sollen, muss ein breites Spektrum der Ausprägung physiologischer Merkmale abgedeckt werden können. Soll diese Technologie für verschiedene Altersgruppen nutzbar gemacht werden, ist ein abgestuftes Größensystem notwendig, um die optimale Passform der Handschuhe und damit eine gute Gestenerkennung zu gewährleisten. Vergleichsmessungen der unterschiedlichen Größen stellen sicher, dass auch mit kleinen Handschuhe mit integrierten Sensoren die Gesten zuverlässig erkannt werden. So kann auch bei kleinen Handgrößen auf externe Sensoren verzichtet werden. Ein spielerisches Beispiel für den Einsatz unterschiedlicher Handschuhgrößen ist beispielsweise das interaktive ”Schere, Stein, Papier” Exponat, das von einem interdisziplinären Team des Exzellenzcluster CeTI entwickelt wurde. Es soll Kinder und Jugendliche für diesen Bereich der Forschung begeistern, indem diese direkt mit einem Sensorhandschuh einen Roboterarm steuern und mit ihm spielen können, insbesondere hier sind große Unterschiede der Hände zu berücksichtigen.

Winkler, Andreas

• Complex Surface Acoustic Wave Fields used for Microfluidic Applications
  R. Weser, A. Darinskii, M. Weihnacht, A. Winkler und H. Schmidt
[Abstract]

Surface acoustic waves (SAW) are predestined for the active manipulation of fluids as well as of immersed particles or cells in microfluidic lab-on-a-chip systems. The generation of driving forces in the fluid originally rests upon the lateral distribution of the complex displacement amplitude, i.e. the surface acoustic wave field. Here, we present numerical and experimental results of complex wave field analysis and discuss underlying effects of SAW excitation and propagation on anisotropic, piezoelectric substrates. Furthermore, a novel mechanism for the active manipulation of the polarization of surface acoustic waves is demonstrated that is of particular interest for SAW-driven microfluidics because it enables a more precise control of fluid actuation and also shows the potential to efficiently reduce losses due to undesirable dissipation of acoustic energy. In general, the combination of theoretical and experimental investigations provides a deeper insight into fundamental effects of acoustofluidic coupling and allows for the realization of tailored SAW-based microfluidic actuators.

• Characterization of Surface Acoustic Waves Diffraction Driven Mechanisms in Microfluidic Systems
  A. Fakhfouri, C. Devendran, D. Collins, A. Winkler, H. Schmidt und A. Neild
[Abstract]

The use of surface acoustic wave (SAW) underpins promising possibilities for a versatile, yet non-contact manipulation of particles and cells in a microfluidic system. Despite their increasing significance, the physical phenomena underlying SAW-driven systems are yet to be fully elucidated. The combination of experimental characterization and numerical simulation can provide a better understanding of the fundamental mechanisms arisen upon incidence of a propagating SAW within a microchannel-enclosed fluid. Considering the influence of acoustic diffraction, we identify five general distinct mechanisms within an individual system. These cause spatially periodic patterning of particles (i) orthogonal and (ii) parallel to the SAW-propagation direction, fluid swirling in two orthogonal planes (iii) within the extent of the SAW beam, here termed lobe streaming, and (iv) at the peripheral region of the SAW beam, here termed peripheral streaming, and finally, (v) unidirectional translation of particles along the SAW-propagation direction, the most reported effect in such systems (1). The dominance of these mechanisms, however, depends on the particles’ size and their spatial location in the channel.

REFERENCE: [1] Fakhfouri, A, et al. (2018) Lab Chip 18 (15), 2214 - 2224.

Winkler, Tim

• Akustische Bestimmung der Werkstoffparameter faserverstärkter Kunststoffe durch Auswertung der Dispersionseigenschaften geführter Wellen
  J. Prager, Y. Lugovtsova, J. Bulling, M. Held, M. Klärner, T. Winkler und L. Kroll
[Abstract]

Akustische Verfahren eignen sich hervorragend zur Bestimmung der Werkstoffeigenschaften. Die Verfügbarkeit derartiger Verfahren ist vor allem für Kunststoffe wichtig, da deren Eigenschaften stark abhängig vom jeweiligen Herstellungsprozess und vom Alterungszustand sind. Exakte und vollständige Werte sind daher in Datenbanken oder von Herstellern nur begrenzt zu finden. Insbesondere die Entwicklung von Methoden zur Charakterisierung faserverstärkter Kunststoffe (FKV) ist nach wie vor Gegenstand der Forschung. Hier müssen anisotropiebedingt mehrere Kennwerte bestimmt werden. Da FKV zumeist als dünnwandige Bauteile zum Einsatz kommen, können die Werkstoffparameter aus den Dispersionseigenschaften der Lamb-Wellen, die sich in diesen Strukturen ausbreiten, abgeleitet werden. Dazu ist eine räumliche Abtastung des sich ausbreitenden Schallfelds erforderlich.

In der vorliegenden Untersuchung wird dieser Ansatz für die relativ neue Werkstoffklasse der faserverstärkten Thermoplaste angewendet. Diese zeichnet ein ausgeprägtes Dämpfungsverhalten und eine Anisotropie der Materialparameter aus. Dazu wurde das Schallfeld im Ultraschallbereich mit einem Laser-Doppler-Vibrometers vermessen. Rechnerisch bestimmte Dispersionskurven wurden dann an die gemessenen Werte angepasst, womit die richtungsabhängigen Materialparameter bestimmt werden konnten. Im Vortrag wird das Messverfahren vorgestellt und auf spezielle Probleme, die sich z.B. aus dem Dämpfungsverhalten des Werkstoffs ergeben, eingegangen. Ausgewählte gemessene Werte werden mit den Ergebnissen von Referenzverfahren verglichen.

Wirtz, Michael

• Messung der A-bewerteten Dauerschallpegel von Fahrgeräuschen und verschiedener Standgeräusch-Schallleistungspegel nach der Richtlinie 70/157/EWG von Lieferwagen im Vergleich mit Pkw
  D. Kliesch, M. Wirtz und A. Hübel
[Abstract]

Die im März 2021 rechtskräftig gewordene RLS19 unterteilt Fahrzeuge allgemein in drei Kategorien. Fahrzeuge der Kategorie 1 umfassen neben Pkw auch den Typ Lieferwagen bzw. Vans mit einem zulässigen Gesamtgewicht von 3,5 Tonnen. Im Vergleich hierzu zählten bei der veralteten RLS90 Lkw und Lieferwagen mit einem Gesamtgewicht von mehr als 2,8 Tonnen zu der Kategorie der Lkw mit einem höheren Schallleistungspegel für Fahrbewegungen. Die Wahrnehmung zeigt, dass die Schallemissionen der Vans zwischen denen der Pkw und Lkw liegen. Mit Ausnahme von Verkehrslärmprognosen sollten bei sonstigen schalltechnischen Untersuchungen wie z.B. Gewerbelärm, höhere und sicherere als die von der RLS19 geforderten Schallleistungspegel für Fahrbewegungen von Vans gewählt werden. Ziel des Beitrages ist es zu zeigen, dass bei einer hinreichenden Anzahl von Messungen ein Schallleistungspegel der Fahrbewegungen eines Vans bezogen auf einen Fahrweg pro Meter und Stunde zwischen dem des typischen Pkws und Lkws angenommen werden kann. Der auf Grundlage der Messungen ermittelte Emissionsansatz kann für schalltechnische Untersuchungen wie z.B. Logistikzentren angesetzt werden. Nach statistischer Auswertung ergibt sich ein im Vergleich zu Pkw um etwa 4 dB höherer Schallleistungspegel.

Wißmann, Alexander

• On Least-squares-based Auditory Attention Decoding with Individual Neural Latency Compensation
  D. Neudek, A. Nagathil, A. Wißmann, S. Getzmann und R. Martin
[Abstract]

Auditory attention decoding is a technique to distinguish between attended and unattended speakers in a cocktail-party scenario based on signals recorded from the brain. It has been demonstrated that a simple but effective decoder can be trained with least- squares (LS) regression using recorded electro-encephalogram (EEG) signals and the corresponding envelopes of the speech stimuli (O’Sullivan et al., Cereb. Cortex 25, 2015). The decoder is typically implemented as a filter, which estimates the speech envelopes by convolving the decoder weights with the EEG signals. The convolution length defines the filter order in this system. A crucial parameter for accurate decoding appears to be the latency between stimulus onset and neural response. In this work, we investigate the performance of LS-based decoders with respect to a subject-specific tuning of the latency and the convolution length. We train and evaluate several LS-based decoders for a publicly available dataset (Das et al., 2020, http://doi.org/10.5281/zenodo.3997352), using stimuli with a duration of 30 seconds.

Wittekind, Dietrich

• Low frequency underwater radiated noise from shipboard machinery
  D. Wittekind, M. Schuster und J. Daniel
[Abstract]

Underwater noise of ships is becoming of increasing interest not only for naval ships but also cruise ships and cargo vessels with respect to disturbance of life in the sea. One of the contributors to underwater radiated noise is the propulsion machinery of ships.

Traditional methods to predict noise from machinery in particular the structure-borne noise part consider propagation in the hull and finally radiation into the sea depending on vibration velocity and radiation efficiency. In an attempt to improve the unsatisfactory performance of these models the traditional analytical description of radiation of a force on an infinite plate is evaluated and empirically adjusted to the particularities of ship structures. Finite element analysis is shown to perfectly match with analytical results. Application of numerical calculations of full-scale ships and comparison with radiated noise measurements show that under certain conditions very precise predictions are possible.

Wittstock, Volker

• Schallschutz-Vergleichsmessungen in der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt im Jahr 2019
  S. Stange-Kölling und V. Wittstock
[Abstract]

Im Jahr 2019 fanden turnusgemäß die Schallschutz-Vergleichsmessungen der anerkannten Stellen für die Erteilung allgemeiner bauaufsichtlicher Prüfzeugnisse in der Physikalisch-Technische Bundesanstalt statt. Für diese Prüfstellen ist die regelmäßige Teilnahme an den Vergleichsmessungen verpflichtend. Eine freiwillige Teilnahme weiterer Prüfstellen, bevorzugt mit eigenen Prüfständen, ist möglich. Die Vergleichs-messungen haben sich über einen weiten Zeitraum als wichtiger Baustein der Qualitätssicherung etabliert. Sie setzen sich zusammen aus drei Teilmessungen sowie der Überprüfung von Lautsprechern und Hammerwerken. Die Messergebnisse der Prüfstellen werden mit einem Referenzwert der PTB verglichen. Als Teilaufgaben waren in diesem Jahr die Luft- und Trittschalldämmung einer sanierten Holzbalkendecke zu messen. Als Zusatzaufgabe wurde der Absorptionsgrad einer Probe im schiefwinkligen Hallraum bestimmt. Bei diesen Messungen wurde für alle Teilnehmer dieselbe Probe eingesetzt. Bei einigen Terzen kam es dennoch zu unerwartet hohen Streuungen in den Ergebnissen, die weitere Untersuchungen notwendig machen. Die Ergebnisse der einzelnen Messungen werden in diesem Vortrag vorgestellt.

• Einfluss der Dämpfung auf die Messung der dynamischen Steifigkeit von Fußbodenunterlagen
  M. Schmelzer und V. Wittstock
[Abstract]

Die Normen ISO 9052-1 (1989) und DIN EN 29052-1 (1992) beschreiben die Messung der dynamischen Steifigkeit einer Unterlage unter schwimmendem Estrich. Dabei wird nach Auslesen der Resonanzfrequenz die dynamische Steifigkeit durch verschiedene Auswerteformeln berechnet - abhängig vom lateralen Strömungswiderstand der Unterlage. Kraak (1959) hatte ein Modell der Messanordnung aufgestellt und so die physikalischen Grundlagen der Auswertung in obigen Normen gelegt. Dieser Beitrag stellt die verschiedenen Auswertealgorithmen gegenüber und untersucht die Ursachen der verbliebenen Abweichungen gegenüber dem Sollwert.

• Untersuchungen zur Anwendbarkeit eines Referenzabsorbers für Absorptionsgradmessungen nach dem Hallraumverfahren
  V. Wittstock und H. Bietz
[Abstract]

Die Unsicherheit von Absorptionsgradmessungen nach dem Hallraumverfahren wird für viele Anwendungen als inakzeptabel hoch angesehen. Seit langem werden Möglichkeiten diskutiert, einen Referenzabsorber mit bekanntem oder bestimmbarem Absorptionsgrad einzusetzen, um die Vergleichbarkeit der Messergebnisse zu erhöhen. In jüngerer Zeit ist im Rahmen der Überarbeitung der Messnorm ISO 354 die Verwendung eines im aktuellen Normentwurf definierten Referenzabsorbers vorgeschlagen worden. Bei den in der PTB stattfindenden Schallschutz-Vergleichsmessungen wurden die Teilnehmer gebeten, als Zusatzaufgabe den Absorptionsgrad des Referenzabsorbers in einem Hallraum der PTB zu bestimmen, um Erfahrungen mit der praktischen Anwendbarkeit zu sammeln und Erkenntnisse über verschiedene Eigenschaften (Einbauwiederholbarkeit, zeitliche Konstanz, Klimaeinflüsse etc.) zu gewinnen. Bei der Auswertung der Ergebnisse wurde bei zwei Terzbändern eine außergewöhnlich hohe Streuung der Ergebnisse festgestellt, hierzu wurden einige zusätzliche Untersuchungen durchgeführt. Weiterhin wurden seitens der PTB verschiedene Konfigurationen von Absorbern, die einen weiten Bereich von Absorptionsgraden abdecken, in beiden Hallräumen der PTB gemessen. Es wurde untersucht, ob sich die Differenzen zwischen den gemessenen Absorptionsgraden durch die Verwendung des Referenzabsorbers signifikant verringern lassen. Im Beitrag werden die gewonnenen Erkenntnisse im Lichte der aktuellen Vorschläge zur Überarbeitung der ISO 354 diskutiert.

Wöckel, Sebastian

• Simulationsstudie zur Generierung von orts- und zeitdiskreten Druckfeldern auf Basis der Zeitumkehrtechnik für die Akustophorese
  P. Hörnlein, S. Wöckel, H. Arndt und J. Auge
[Abstract]

Die Akustophorese ist in der Biotechnologie eine etablierte Methode zur Trennung, Sortierung und Positionierung von Zellen und Partikeln in kleinen Volumen. Auf Basis der Acoustic Radiation Force (ARF) lassen sich speziell mit fokussierten akustischen Feldern gezielt Kraftwirkungen auf einzelne Objekte erreichen. Bisherige Realisierungen mit Ultraschall-Gruppenstrahlern (Phased-Arrays), stationären Schallfeldern (sog. passive Systeme) oder speziellen Wandlergeometrien weisen jedoch u. a. aufgrund von Reflexionseffekten wesentliche Einschränkungen auf, wenn in geschlossenen Volumen (Kavitäten) in 3D fokussiert werden soll. In einer aktuellen Simulationsstudie wurde untersucht, inwieweit ein fokussiertes Schallfeld auf Basis der Zeitumkehrtechnik realisierbar ist, um gezielt die vorher einschränkenden Mehrfachreflexionen zugunsten der Fokussierung auszunutzen. Dabei hat sich gezeigt, dass sich mit dieser Technik grundsätzlich variable Schallfeldgeometrien in geschlossenen Kavitäten umsetzen lassen. Die besten Ergebnisse hinsichtlich des Druckfeldes, der Reproduzierbarkeit und des Kraftvektors auf ein Partikel liefert dabei die sog. Bottle-Trap. Bei dieser Schallfeldgeometrie werden simultan sechs Fokuspunkte erzeugt, wovon sich in jeder Achse eines kartesischen Koordinatensystems zwei in einem Abstand von λ/2 gegenüber stehen. Werden diese gegenüberliegenden Fokuspunkte so angeregt, dass sich eine inverse Phasenlage ausbildet, ergibt sich eine lokal begrenzte stehende Welle in drei Dimensionen. Innerhalb der Simulation wurden Kraftwirkungen erreicht, die ein sicheres Partikel-Trapping in drei Dimensionen erlauben.

Wolters, Maren

• Psychoakustische Beurteilung der Trittschallübertragung einer Massivtreppe
  M. Wolters, J. Scheck, A. Drechsler und U. Schanda
[Abstract]

Ziel einer Bachelorarbeit war es, die Entkopplung einer Massivtreppe durch psychoakusti-sche Kenngrößen zu beurteilen und der bauakustischen Beurteilung durch Norm-Trittschallpegel und Spektrum-Anpassungswerte gegenüberzustellen. Dazu wurde in einem schalltechnischen Treppenprüfstand ein Aufbau nach DIN 7396 mit einem entkoppelten Treppenlauf und einem starr verbundenen Podest realisiert und Messungen bei Anregung durch gehende und hüpfende Personen mit unterschiedlichem Schuhwerk, sowie mit Norm-Hammerwerk und Gummiball nach DIN EN ISO 10140-5 durchgeführt. Die vorgenommenen Auswertungen deuten darauf hin, dass der für die Wahrnehmung problematische Frequenzbereich bei entkoppelten Massivtreppen unter 100 Hz liegt.

Woschke, Elmar

• Rückwirkungsbehaftete gekoppelte Analyse der Elektrodynamik, vibroakustischen Strukturschwingungen und Rotordynamik des elektrischen Antriebsstranges eines Gleitbootes
  F. Duvigneau, S. Koch, C. Daniel, E. Woschke und D. Juhre
[Abstract]

Im Kontext der aktuellen Mobilitätswende steht das Verhalten von Elektromotoren und ganzen Elektroantriebssträngen zunehmend im Fokus. In diesem Beitrag wird ein ganzheitlicher Simulationsansatz vorgestellt, der in der Lage ist, die Elektrodynamik, Vibroakustik und Rotordynamik gekoppelt zu betrachten. Dabei ist es möglich, alle Wechselwirkungen rückwirkungsbehaftet zu berücksichtigen. Dies ist insbesondere bezüglich möglicher Änderungen des Luftspaltes des Magnetkreises aufgrund der Rotordynamik und vibroakustischen Schwingungen von hoher Bedeutung, die in der Folge wiederum eine signifikante Beeinflussung der Anregung, also der resultierenden elektrodynamischen Kräfte, bewirken können, welche das Schwingungsverhalten des Gesamtsystems maßgeblich bestimmen. Im Rahmen der ganzheitlichen Simulationsmethodik werden sowohl die Finite-Elemente-Methode als auch Mehrkörpersimulationen eingesetzt. Im vorliegenden Beitrag werden die entwickelten Methoden für die Analyse des Antriebsstranges eines elektrischen Gleitbootes eingesetzt. Ziel ist neben der Validierung der Simulationsansätze und der detaillierten Analyse auch die Verbesserung des elektrischen Antriebsstranges hinsichtlich seines Schwingungsverhaltens sowie der auftretenden Schallemissionen. Die Validierung erfolgt mit Hilfe verschiedener Messmethoden sowohl bezüglich der elektrischen Größen und auftretenden Drehmomente als auch der resultierenden Schwingungen sowie der Schallabstrahlung.

• Einsatz granularer Materialien zur passiven Schwingungsreduktion eines Generators einer Windenergieanlage
  B.B. Prasad, F. Duvigneau, E. Woschke und D. Juhre
[Abstract]

Die Schallemissionen einer Windkraftanlage stellen eines der Haupthindernisse für den weiteren Ausbau von Onshore-Windenergieanlagen dar. Eine mögliche Ursache der Schallemissionen sind Vibrationen, die sich als Resultat der Energiewandlung über die Trägerstruktur in die gesamte Windenergieanlage ausbreiten und schließlich als Schall abgestrahlt werden können. Im vorliegenden Beitrag wird ein Konzept zur passiven Schwingungsdämpfung vorgestellt, das im Wesentlichen die hohe innere Reibung granularer Medien als Dissipationsquelle nutzt. Im Rahmen experimenteller Studien werden verschiedene granulare Materialien und Materialmengen sowie unterschiedliche Positionierungen von Partikeldämpfern untersucht. Für die experimentelle Schwingungsanalyse der partikelgefüllten sowie ungefüllten Probekörper wird ein Laser-Scanning-Doppler-Vibrometer verwendet. Das entwickelte Konzept zur passiven Schwingungsreduktion soll anschließend auf reale Windenergieanlagen übertragen und hinsichtlich einer möglichen Industrialisierbarkeit bewertet werden. Die Untersuchungen beschränken sich zunächst auf Probekörper, die den realen Großkomponenten nachempfunden, aber zugunsten der Handhabbarkeit im Labor deutlich kleiner skaliert sind. Im modular gestalteten Prüfstand sind die Partikeldämpfer als Funktionselemente integriert, welche aus einer metallischen Honigwabenstruktur bestehen, die gefüllt und anschließend mit verklebten Deckblechen verschlossen wird. Neben diversen Positionierungen wird auch die Kombination mehrerer Partikeldämpferplatten hinsichtlich der erzielbaren Dämpfungswirkung analysiert. Abschließend wird zusätzlich ein alternatives partikelbasiertes Dämpfungskonzept vorgestellt, das einige Nachteile der Dämpferplatten überwindet.

• Gekoppelter Simulationsansatz zur Schwingungsanalyse einer Zentrifuge
  P. Marter, C. Daniel, F. Duvigneau, E. Woschke und D. Juhre
[Abstract]

Schwingungsisolatoren zur passiven Schwingungsreduktion, hergestellt aus Elastomermaterialien mit stark nichtlinearen Materialeigenschaften, werden in einer Vielzahl technischer Anwendungen unter dynamischer Belastung in unterschiedlichsten Bauformen eingesetzt. Die Auslegung solcher dynamischen Systeme in einer frühen Phase der Produktentwicklung erfolgt mit Hilfe numerischer Methoden, häufig in Form einer Mehrkörpersimulation (MKS). Dabei werden die charakteristischen Systemeigenschaften im Wesentlichen durch die im System enthaltenen Massen, Steifigkeiten und Dämpfungen und deren gegenseitige Wechselwirkung determiniert. Um eine zuverlässige Vorhersage des Systemverhaltens (z. B. hinsichtlich der Resonanzfrequenzen und der maximalen Schwingungsamplituden) treffen zu können, ist daher eine detaillierte Modellierung der Elastomerbauteile unabdingbar. Die stark nichtlinearen Materialeigenschaften der Schwingungsisolatoren lassen sich jedoch nicht adäquat durch standardmäßige Materialgesetze abbilden. Zudem ist die multiaxiale Belastungshistorie in dynamischen Systemen für die komplexe Materialcharakteristik relevant, weshalb eindimensionale Ersatzmodelle nur bis zu einem gewissen Grad anwendbar sind. Um das Materialverhalten unter den verschiedenen Einflussfaktoren hinreichend genau beschreiben zu können, ist daher die Einbindung detaillierter FE-Modelle notwendig. Im vorliegenden Beitrag wird die notwendige Solverkopplung zwischen MKS und FEM beschrieben. Zusätzlich wird auf Aspekte der Parametrisierung einfacher FE-Modelle zur Beschreibung von Elastomermaterialien eingegangen. Abschließend werden die erzielten Berechnungsergebnisse am Beispiel einer Laborzentrifuge diskutiert und mit experimentellen Daten validiert.

Wüthrich, Hannes

• Investigating Higher Order Spatial Impulse Response Rendering for the evaluation of hearing devices
  L. Simon, H. Wüthrich und N. Dillier
[Abstract]

One of the advantages of higher order ambisonics (HOA) is the possibility to record auditory scenes in real environments, and reproduce them over loudspeaker arrays or over headphones. This is particularly important for hearing research, where using real environment recordings ensures a more ecologically valid evaluation of hearing devices. However, HOA produces spatial aliasing at high frequencies, making it difficult to test these devices outside of the sweet spot, especially when testing high frequencies-based algorithms.

In this paper, we investigate the use of spatial decomposition of impulse responses and rendering via a mix of HOA, vector-base amplitude panning (VBAP), and nearest speaker (NSP), as a way to to ensure realistic beamformer outputs and interaural level differences outside of the sweet spot. The main spatial decomposition algorithm tested in this study was the higher order spatial impulse response rendering (HO-SIRR). An alternative that replaces VBAP with NSP was also tested, AHO-SIRR.

Impulse responses were recorded with a KEMAR manikin wearing hearing aid cases containing microphones, as well as with an Eigenmike microphone. Recordings were made in two different rooms and HOA, HO-SIRR, AHO-SIRR, and the KEMAR reference were evaluated on two different reproduction systems.

Wurzinger, Andreas

• Analysis of aeroacoustic sources in a hybrid simulation of human phonation using perturbed convective wave equation
  A. Wurzinger, S. Schoder, P. Maurerlehner, S. Falk, S. Kniesburges, M. Döllinger und M. Kaltenbacher
[Abstract]

The sources of human voice production are investigated based on a validated voice model. This analysis is performed using a hybrid aeroacoustic workflow: 3D incompressible, turbulent flow simulation using STARCCM+, source term computation and interpolation, and 3D acoustic wave propagation simulation based on the perturbed convective wave equation using openCFS. During the detailed effect analysis, the far-field sound spectra are compared quantitatively, and the flow-induced sound sources are visualized within the larynx. The source visualization shows that if the vocal folds (VFs) are not fully closing (as it is the case for several types of voice disorders), the VFs motion provides reduced source energy to the flow-induced sound and the source energy during one cycle is not cut-off entirely. Therefore, turbulent and vortical structures are permanently present increasing the broadband component of the voice signal. Furthermore, comparison of the source field in time- and frequency-domain shows that although the convective part of the source dominates a source visualization locally near the vocal folds, it is negligible in its contribution to the radiated sound. Neglecting the convective part of the source term reduces the validation error by only 0.6 % in the far field in comparison to the full formulation.

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

 

Yesildag, Aydin

• Untersuchung der Wirksamkeit von Acoustic Vehicle Alerting System (AVAS) Sounds mit Hilfe von virtueller Simulation
  M. Urbaniak, A. Yesildag und J. Becker-Schweitzer
[Abstract]

Aufgrund der leisen Motorgeräusche von Elektro- und Hybridfahrzeugen fordert die Gesetzgebung der EU die Einführung eines akustischen Warnsystems (Acoustic-Vehicle-Alerting-System, AVAS) zum Schutz der übrigen Verkehrsteilnehmer. Infolge der Elektromobilität haben sich insbesondere innerstädtisch zahlreiche neue Fortbewegungsmittel etabliert (bsp. E-Bikes, Scooter). Vor diesem Hintergrund hat an der Hochschule Düsseldorf eine Untersuchung zur Wirksamkeit der AVAS-Sounds bei der Kollisionsverhütung mit neuen Fortbewegungsmitteln stattgefunden. Ein am Institute of Sound and Vibration Engineering (ISAVE) konstruierter Segway-Simulator gekoppelt mit zugehörigem VR-System bildet dabei ein maßgebliches Hilfsmittel zur Durchführung der Versuchsreihe. In einer visuell wie akustisch gestalteten virtuell-modellierten Umgebung wird eine Segway-Fahrt simuliert und durch eine multimodale Interaktion auf Gefahrensituationen untersucht. Der Proband steuert im Zuge der Fahrt die virtuelle Szene über eine Lenk- und Kippvorrichtung am Segway-Simulator. Mit Hilfe einer Virtual-Reality(VR)-Brille samt Echtzeit-Headtracking-Funktion und Binauralton über Kopfhörer wird er so vollständig in eine VR-Welt eingebunden. Die akustische Modellierung der Sounds für die Versuchssimulation wird dabei mittels eines softwarebasierten synthetischen Klangerzeugers realisiert. Da das System für die Bewertung und Optimierung von innerstädtischen Geräuschkulissen konzipiert wurde, können diese bei der Untersuchung der Wirksamkeit der AVAS-Sounds mit einbezogen werden. Neben dem Systemkonzept und verschiedenen Simulationsparametern werden erste Versuchsergebnisse präsentiert.

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Zachos, Georgios

• Investigating low frequency sound from traffic in a living room lab
  L. Müller, W. Kropp, G. Zachos und J. Forssén
[Abstract]

Building new houses in urban areas is often hindered by the presence of road traffic noise. To build in these areas demands façades with sufficient sound insulation which can be difficult at low frequencies. This means that low frequency sound (LFS) from road traffic might be disturbing especially in the case of heavy vehicles. An important factor for the disturbance is the occurrence of audible passages depending partly on the traffic itself (distance, proportion of heavy vehicles, driving speed), the sound insulation of the façade, and the background noise inside the dwelling. Regulations are mostly based on A-weighted equivalent or maximum levels in the frequency range above 100 Hz. However, the audible events might be dominated by low frequencies including below 100 Hz. To investigate this an auralisation model including sound emission from heavy vehicles is combined with a propagation model. A loudspeaker array exposes the window of the Chalmers Living Room Lab to create realistic indoor sound environments. The paper presents the approach together with first results from a listening study focusing on the influence of source distance and façade sound insulation on the subjective response of listeners.

Zagar, Bernhard G.

• Tomographische Rekonstruktionsalgorithmen für einen Ultraschall-Scanner
  D. Eder, M. Schwarz und B.G. Zagar
[Abstract]

Aus den empfangenen Signalen von durch ein Objekt transmittierten Ultraschalls kann mit geeigneten Algorithmen die innere Struktur dieses Objekts zerstörungsfrei rekonstruiert werden. In diesem Beitrag zeigen wir die Realisierung eines für die Aufnahme der dafür benötigten Daten geeigneten Ultraschall-Scanners. Die Geometrie des Scanners ist angelehnt an die moderner Computertomographen. Einem Sendetransducer gegenüber sind auf einem Kreisbogen 15 Transducer für den Empfang positioniert, sodass sich ein fächerförmiger Messbereich ergibt. Wegen der stark gerichteten Abstrahlcharakteristik des zum Senden verwendeten piezoelektrischen Ultraschallwandlers mit einer Resonanzfrequenz von 1 MHz, ist dieser mit einer 3D-gedruckten akustischen Streulinse versehen, um ein breiteres Schallfeld zu erhalten. Es wurden verschiedene Linsengeometrien untersucht und Schallfeldkartierungen durchgeführt, um ein für den Ultraschall-Scanner optimiertes Schallfeld zu erreichen. Die gesamte Anordnung aus Sende- und Empfangswandler wird in einem wassergefüllten Becken mittels eines Schrittmotors schrittweise um das Testobjekt gedreht. Bei jeder Winkelposition werden die Messdaten der 15 Empfangswandler aufgenommen. Aus den in der Schalllaufzeit und der Amplitude der Empfangssignale enthaltenen Informationen kann durch die Verwendung tomographischer Rekonstruktionsverfahren die Struktur des Messobjekts rekonstruiert werden. Wir betrachten und diskutieren dafür sowohl strahlen- als auch wellenbasierte Rekonstruktionsalgorithmen und präsentieren damit erhaltene Ergebnisse.

• Rekonstruktion von Temperaturverteilungen aus Ultraschall-Laufzeitmessungen
  M. Schwarz und B.G. Zagar
[Abstract]

Wegen der Temperaturabhängigkeit der Schallgeschwindigkeit kann aus der Laufzeit von Ultraschall bei bekannter Pfadlänge die mittlere Temperatur entlang dieses Pfads ermittelt werden. Bei Messungen entlang mehrerer Pfade in einer Ebene kann aus den jeweiligen mittleren Temperaturen die Verteilung der Temperatur in dieser Ebene rekonstruiert werden. Dazu muss ein schlecht gestelltes inverses Problem gelöst werden. Das kreisförmige Rekonstruktionsgebiet wird dafür in Zellen gleichen Flächeninhalts unterteilt, wodurch sich ein diskretes inverses Problem ergibt. Dieses kann mittels der bekannten Tikhonov-Regularisierung gelöst werden. Daneben diskutieren wir in diesem Beitrag eine weitere Rekonstruktionsmethode, die unter der Annahme angewendet werden kann, dass die Temperaturverteilung nur einzelne Hotspots aufweist und sonst annähernd konstant ist. Betrachtet man den Gradienten einer solchen Verteilung, so ist dieser wegen der überwiegend konstanten Bereiche dünn besetzt bzw. komprimierbar. Somit können als Compressed Sensing bekannte Verfahren zur Rekonstruktion Verwendung finden. Dabei wird die l1-Norm des Ergebnisvektors unter der Nebenbedingung der Erfüllung des inversen Problems minimiert. Wir präsentieren einen Aufbau zur ultraschallbasierten Messung der für die Rekonstruktion nötigen mittleren Schallgeschwindigkeiten mit kostengünstigen 1 MHz-Transducern und gehen auch auf sich ergebende Einschränkungen ein. Des Weiteren zeigen wir Simulations- und Messergebnisse und stellen die Rekonstruktionsergebnisse mit den beiden genannten Methoden einander gegenüber.

Zaglauer, Maria

• Subjektive Bewertung der Schalldämmung
  T. Rauscher, R. Neubauer, M. Zaglauer und P. Leistner
[Abstract]

Die Aussagekraft von Einzahlwerten zum baulichen Schallschutz ist nach wie vor ein Diskussionsthema mit Bedarf an konkreten Untersuchungen und Erkenntnissen. Dieser Beitrag widmet sich daher der Fragestellung, welche Einzahl-Kenngröße der Schalldämmung - das bewertete Bau-Schalldämm- Maß (R’w) oder die bewertete Standard-Schallpegeldifferenz (DnT,w) - mit der subjektiven Bewertung der Schalldämmung stärker korreliert. Dazu wurde ein Hörversuch mit Kombinationen aus Schalldämmwerten und Geräuschbeispielen konzipiert und durchgeführt.

Grundlage für die Auswahl der frequenzabhängigen Schalldämmwerte bildeten Daten aus Messungen der Schalldämmung von massiven Trennbauteilen im Wohnungsbau. Mit Hilfe eines Dominanzpaarvergleiches bewerteten 16 Probanden via Kopfhörerwiedergabe das Merkmal der subjektiven Lautstaörke von gefilterten Signalen. Die Filtereigenschaften wurden aus den Messdaten von sechs Trennbauteilen generiert. Als Geräusche dienten ein Musik- und ein Sprachbeispiel sowie Rosa Rauschen. Aus den getrennt nach Signalart getroffenen Urteilen der Probanden konnte mittels ”Law of Comparative Judgement” eine Rangfolge der Signale in Bezug auf die subjektive Lautstaörke gebildet werden. Diese Rangfolge wurde anschließend mit der Rangfolge der Kenngrößen der Schalldaömmung R’w und DnT,w der entsprechenden Trennbauteile gegenübergestellt. Es konnte gezeigt werden, dass unabhaöngig von der Signalart die Kenngröße DnT,w staörker mit der subjektiv bewerteten Schalldaömmung korreliert als die Kenngröße Rëw. Die Ergebnisse aus diesem Hörversuch dienen als Grundlage für weitere subjektive Evaluierungen.

Zala, Sarah M.

• Pitfalls of Using Feature-Based Classification for Mouse Ultrasonic Vocalizations
  R. Abbasi, P. Balazs, D.J. Penn und S.M. Zala
[Abstract]

House mice communicate through ultrasonic vocalizations (USVs), which are above the range of human hearing (>20 kHz), and have been classified into >10 syllable types. Feature-based classifiers are mainly used to study USVs, and yet these have been shown to be outperformed by image-based models in studies of other types of acoustic signals. In this study, we focused on the pitfalls of feature-based classification of USVs comparing them with a state-of-the-art image-based classification method (CNNs). Results show that the limitation of feature-based methods can be attributed to two main reasons: 1) features are defined by the frequency track (FT) of USVs, and as a result, any error in determining the FT has a profound impact on the extracted features and thus the performance of the classifier. 2) The features are based on human-determined thresholds which may not be met in case of any trivial variations in calculated FTs. We will show the exact results of the numerical experiments.

Zaleski, Olgierd

• Aerogels as innovative insulation materials – a range of acoustic properties
  C. Gillner, H. Marckmann, B. Dilba, O. Zaleski, P. Vöpel, A. Dzierbinski, E. Okomus und B. Milow
[Abstract]

Aerogels are highly porous solids that are manufactured in a sol-gel process with subsequent supercritical drying. In this process materials with a porosity of more than 95 percent can be created, which have a very low density due to the high proportion of air. They also have good sound absorption properties and a very low thermal conductivity. This makes them a promising basis for solutions with a diverse and consistently high level of insulation. Because of the extraordinary properties described above, aerogels offer solutions for various industries, for example aviation. In addition, the acoustic properties of these materials can be tailored to fulfil the specific requirements of the application for example the absorption in different frequency ranges. The material properties can be influenced by different ingredients or variations in the manufacturing process. The focus of this work is an examination of different samples which will give an insight in the possible range of acoustic and physical properties.

• Numerische Vorhersage hochfrequenter Schallemissionen von Schiffen basierend auf der Energie-Finite-Elemente-Methode und der Energie-Boundary-Elemente-Methode
  H. Lohmann, A. Homm, B. Dilba und O. Zaleski
[Abstract]

Die Anwendbarkeit deterministischer numerischer Verfahren wie der Finite-Elemente-Methode (FEM) oder der Boundary-Elemente-Methode (BEM) ist für große Schiffsstrukturen auf den unteren Frequenzbereich beschränkt. Für hochfrequente Probleme führt die frequenzabhängige Netzauflösung schnell zu Problemgrößen, die nicht mehr effizient behandelbar sind. Ein effektiver Ansatz für die Behandlung hochfrequenter Probleme ist durch die energetische Betrachtung der Strukturantwort sowie der akustischen Feldgrößen gegeben. Die daraus resultierenden Differentialgleichungen sind mithilfe der energiebasierten FEM (EFEM) und BEM (EBEM) effizient lösbar. Die Unbekannten der EFEM sind Energiedichten, während durch die Unbekannten der EBEM Dichten einer Quellstärke beschrieben werden. Da die Energiedichten und die Dichten der Quellstärke nicht oszillatorisch sind, sind die Diskretisierungen der Lösungsgebiete für beide Verfahren weitestgehend unabhängig von der Frequenz. Im Vergleich zu den deterministischen Verfahren sind die resultierenden Gleichungssysteme deutlich kleiner und schneller lösbar. In diesem Beitrag wir die Anwendung der EFEM und EBEM für die Vorhersage hochfrequenter Schallemissionen von Schiffen vorgestellt. Nach einer kurzen Einführung in die EFEM und EBEM wird die Kopplung der beiden Verfahren beschrieben. Dabei wird die EFEM für die Bestimmung der Strukturantwort und die EBEM für die Bestimmung des abgestrahlten Schallfelds verwendet. Die Anwendung des gekoppelten EFEM-EBEM- Vibroakustiklösers wird am Beispiel eines Schiffs ausführlich erläutert.

Zeilinger, Karl

• Akustische Abnahmeprüfung von Lärmschutzwänden im hochrangigen Straßennetz in Österreich
  A. Fuchs, H. Bötscher, K. Zeilinger, R. Wehr und M. Conter
[Abstract]

Entlang von österreichischen Autobahnen und Schnellstraßen sind insgesamt über eine Länge von 1.358 Kilometer Lärmschutzwände verbaut. Die Normenreihe EN 1793 definiert Prüfverfahren zur Bestimmung der akustischen, produktspezifischen Eigenschaften von Lärmschutzwänden, wobei für den überwiegenden Anteil der verbauten Lärmschutzwände die Normen EN 1793-5 betreffend die Schallreflexion in gerichteten Schallfeldern und EN 1793-6 betreffend die Luftschalldämmung in gerichteten Schallfeldern anzuwenden sind. Diese Verfahren erlauben überdies die Anwendung vor Ort und eignen sich prinzipiell zur Überprüfung sowohl der Einbauqualität von neu errichteten Lärmschutzwänden als auch der Langzeitwirksamkeit von bereits bestehenden Lärmschutzwänden, beschränken sich aber auf die ”punktuelle” Beurteilung eines Lärmschutzwandfeldes. Das Prüfhandbuch zur akustischen Abnahmeprüfung von Lärmschutzwänden an Straßen und Autobahnen der ASFINAG regelt daher die Anwendung der Normen EN 1793-5 und -6 für diese Einsatzzwecke, um die Qualität einer gesamten Lärmschutzwand akustisch zu beurteilen. Im Rahmen dieses Beitrags werden einerseits der aktuelle Stand des Prüfhandbuchs und andererseits die bisherigen Erfahrungen der entwickelten Prozedur, die derzeit sowohl für Abnahmeprüfungen von neu errichten Lärmschutzwänden sowie zur Beurteilung von Altbeständen eingesetzt wird, präsentiert.

Zeipert, Henning

• Quantifying the coupling strength of adhesivly bonded materials by investigating mode repulsion regions
  H. Zeipert, S. Johannesmann, M. Nicolai, Y. Lugovtsova, J. Prager und B. Henning
[Abstract]

In the field of non-destructive testing, Lamb waves are often used for material characterisation. The increasing computational capabilities further enables complex and detailed simulations to predict the material behaviour in reality. Since adhesive bonding of different materials is a widely used method in modern applications, a reliable measurement system to determine the quality of these adhesive bonds is needed.

Investigations of the dispersive behaviour of acoustic waves in adhesively bonded multi-layered waveguides show mode repulsions in the dispersion diagrams in regions where the modes of the single materials would otherwise intersect. In previous works, changes of the distance between those modes in respect to the bonding quality are observed.

The experimental data for this investigation is generated using a pulsed laser radiation exciting broadband acoustic waves in plate like specimens which are detected by a piezoelectric ultrasonic transducer. Numerical data is generated using simulations via a semi-analytic finite element method. Using a combination of experimental and numerical data, the present work introduces an approach to determine a parameter which indicates the bonding quality in respect to an ideal material coupling.

Zeitler, Berndt

• Schallschutz im Hybridbau am Beispiel eines MFH mit Massivholzwänden und Stahlbetondecken
  M. Schneider, B. Zeitler und A. Blödt
[Abstract]

Die Berechnung der Luft- und Trittschalldämmung ist sowohl für Massiv- als auch für Leichtbau in DIN 4109-2 geregelt. Allerdings stellen sich immer wieder Fragen bezüglich der Berechnungsgrundlagen bei Mischbauweisen, wie beispielsweise einer Hybridbauweise mit tragenden Massivholzwänden und Stahlbetondecken. Mit dieser Bauweise können beispielsweise Mehrfamilienhäuser (MFH) aufgrund des hohen Vorfertigungsgrades besonders schnell errichtet werden. In dem Beitrag werden Messergebnisse zur Luft- und Trittschalldämmung aber auch zur Stoßstellen- und zur Flankendämmung von solchen Hybridkonstruktionen ermittelt in einem MFH in Würzburg vorgestellt. Diese Messwerte werden mittels unterschiedlicher Rechenansätzen überprüft und es werden Vorschläge zur zukünftigen Berechnung des Luft- und Trittschallschutzes zwischen Räumen mit solchen Hybrid-Konstruktionen gegeben.

• Schallübertragung von Hochlochziegelmauerwerk bei leichten mehrschaligen Trennwänden
  K. Naumann, M. Schneider und B. Zeitler
[Abstract]

Die flankierende Schallübertragung von Mauerwerk aus Hochlochziegeln (HLz) wird durch die Direktdämmung der HLz und das Stoßstellendämm-Maß bestimmt. Bei Trennwänden aus mehrschaligen Trockenbaukonstruktionen ist die Stoßstellendämmung entlang der durchlaufenden AW gegenüber massiven Trennwänden deutlich vermindert. In DIN 4109-32 ist dieser Schallübertragungsweg nicht direkt abgebildet, allerdings kann bei der Berechnung nach DIN 4109-2 für die flankierende Schallübertragung der Mindestwert des Stoßstellendämm-Maßes berücksichtigt werden. Im Rahmen eines vom Bundesverbandes der Deutschen Ziegelindustrie beauftragten Projektes wurden im Flankenprüfstand der HFT Stuttgart unterschiedliche Knotenpunktausführungen im Bereich der Stoßstelle untersucht und geeignete Eingangsparameter zur Berechnung der flankierenden Schallübertragung ermittelt. Hierbei konnten auch verbesserte Konstruktionen zur Erhöhung der Stoßstellendämmung überprüft und entsprechende Lösungen quantitativ erfasst werden.

• Simulation der Trittschalldämmung von Balkonen
  L. Heidemann, J. Scheck und B. Zeitler
[Abstract]

Tragende Isolationselemente sind Stand der Technik zur thermischen Trennung von Balkonen und Laubengängen. Die DIN 4109 beinhaltet seit der Revision 2018 Anforderungen, die bisher schwer prognostizierbar sind. Um ein verlässliches Prognosemodell zu schaffen wurden Messungen an Testaufbauten durchgeführt, die aus einem Balkon, einem tragenden Isolationselement sowie einer Deckenplatte bestehen. Die Deckenplatte ist zweiseitig aufgelegt, die Balkonplatte ist lediglich über das tragende Element einseitig angeschlossen. Balkon und Decke bestehen aus Stahlbeton mit der Dicke des Entkopplungselements. Um die tragenden Isolationselemente akustisch verbessern zu können wurden muss der Einfluss der verschiedenen konstruktiven Bestandteile verstanden werden. Hierfür wurde ein FE-Modell erstellt, welches mithilfe der Prüfstandsmessungen validiert wurde. Zusätzliche Messungen wurden durchgeführt, um die einzelnen Materialien korrekt zu charakterisieren.

• Vergleich der Trittschallpegelminderung von Deckenauflagen auf einer Massivdecke und einem Treppenpodest
  R. Hehl, J. Scheck, C. Fichtel und B. Zeitler
[Abstract]

Im Rahmen einer Bachelorarbeit wurde die Trittschallpegelminderung von lokal reagierenden Deckenauflagen und eines schwimmenden Estrichs im Deckenauflagenprüfstand nach DIN EN ISO 10140 und im Treppenprüfstand nach DIN 7396 gemessen und verglichen. Die Motivation hierfür war, die Verwendung von im Deckenauflagenprüfstand ermittelten Trittschallpegelminderungen für den schalltechnischen Nachweis für Treppenpodeste mit Deckenauflagen am Bau zu prüfen. Während die Trittschallpegelminderungen mit lokal reagierenden Deckenauflagen gut übereinstimmen, ergibt sich für den schwimmenden Estrich ein deutlicher Unterschied. Als potentielle Ursachen wurden u.a. das unterschiedliche Schwingungsverhalten der Bezugsdecke und des Treppenpodestes sowie die Luftschallanregung näher betrachtet.

Zemlin, Michael

• Schallexposition und -wirkung auf einer neonatologischen Intensivstation
  C. Adams, R. Stutz, E. Kaiser, M. Bous, S. Goedicke-Fritz, F. Hornberger und M. Zemlin
[Abstract]

Eine erhöhte Schallexposition von Neugeborenen, die auf neonatologischen Intensivstationen behandelt werden, wirkt sich akut auf Vitalfunktionen wie Herzschlag, Blutdruck oder Atmung aus und scheint das Risiko von Hörverlusten sowie von neurologischen Entwicklungsstörungen zu erhöhen. In diesem Beitrag werden die medizinischen Implikationen einer erhöhten Schallexposition diskutiert und das Potenzial einer akustikgerechten Gestaltung beschrieben. Anhand von akustischen Messungen an einem Inkubator auf einer neonatologischen Intensivstation wird die akustische Umgebung im Klinikalltag untersucht. Dazu werden mehrere typische Situationen im Klinikalltag simuliert und Akustikmessungen durchgeführt. Inkubatoren bieten einerseits geeignete Umgebungsbedingungen für Frühgeborene und ermöglichen therapeutische Eingriffe und Überwachung von Vitalfunktionen. Andererseits erzeugen die Systemkomponenten des Inkubators Geräusche z. B. Überwachungsalarme, Geräusche der Atemunterstützung oder Geräusche durch das Öffnen und Schließen von Klappen während der Behandlung. Basierend auf den Messergebnissen werden typische Geräusche analysiert und hinsichtlich ihrer Schallexposition im Inkubator bewertet. Dies legt die Grundlage für eine akustikgerechte Gestaltung von Inkubatoren sowie neonatologischen Intensivstationen.

Zerbs, Carsten

• Untersuchungen zur gezielten Beeinflussung der akustischen Signatur an einem Schiffsmodell
  S. Ungnad, H. Brüggemann, A. Müller, C. Zerbs, D. Sachau und A. Homm
[Abstract]

Die akustische Signatur eines Schiffes kann mittels passiver Sonare oder Sensoren zur Detektion und Identifikation verwendet werden. Die Fragestellung, inwieweit diese Signatur mit Hilfe weiterer Geräuschquellen geeignet modifiziert und verfremdet werden kann, soll zunächst an einem Schiffsmodell (Maßstab 1:8) untersucht werden. Der Zusammenhang von Eigenschaften und Parametern der Großausführung und des Modells (beispielsweise Wellenlänge, Frequenz, Plattendicken für beide Konfigurationen) in Abhängigkeit vom Maßstab wird durch modelltheoretische Betrachtungen und dimensionslose Kennzahlen ermittelt. Das akustische Übertragungsverhalten von den Schallquellen an Bord wird mit Inertial-Schwingerregern und Beschleunigungssensoren auf der Schiffsstruktur und mit Mikrofonen/Hydrofonen in der Umgebung des Modells charakterisiert. Es werden aktive Verfahren angepasst und auf ihre Eignung zur Beeinflussung der akustischen Unterwassersignatur geprüft. Die akustische Signatur wird mit Hilfe von zusätzlichen Körperschallquellen modifiziert, wobei sich Anforderungen an die Eigenschaften der Signaturanteile aus dem Verhalten realer Signaturanteile und deren zugrundeliegenden Anregungsmechanismen ergeben. Das verwendete aktive Regelsystem wird zusammen mit ersten Ergebnissen vorgestellt.

Zhang, Ting

• Berechnung der Nachhallzeit in Rechteckräumen mit ungleichmäßiger Absorberverteilung
  M. Späh, X. Zhou, K. Hengst und T. Zhang
[Abstract]

In Räumen mit einer nicht gleichmäßigen Verteilung der Schallabsorption, z.B. einem Raum mit hochabsorbierender Unterdecke und schallharten Wänden, werden oftmals deutlich längere Nachhallzeiten gemessen, als sie durch die Berechnung nach Sabine oder Eyring prognostiziert werden. Dabei wird oft beobachtet, dass die Nachhallkurven keinen geraden, sondern einen durchhängenden Verlauf haben. Dieses Problem ist schon lange bekannt, so dass hierfür Berechnungsverfahren entwickelt wurden, zum Beispiel von Fitzroy und Arau-Puchades und DIN EN 12354-6. Diese Verfahren basieren auf einer besonderen Art der Mittelung der in den verschiedenen Raumrichtungen vorhandenen Absorptionsgrade oder Nachhallzeiten. Ein Vergleich dieser Verfahren mit Messungen wurde auf der DAGA 2018 vorgestellt. In diesem Beitrag wird ein neues Berechnungsverfahren für Rechteckräume vorgestellt, das auf der Mittelung von Abklingkurven in den drei Raumrichtungen und dem Diffusfeld basiert. Es kann damit durchhängende Nachhallkurven aufweisen, aus denen die Nachhallzeit berechnet werden. Beispielhaft werden Vergleiche von Messungen mit Rechenergebnissen gezeigt. Das Verfahren liefert eine gute Übereinstimmung, wie die statistische Auswertung für eine größere Anzahl an Räumen mit ungleichmäßiger Verteilung der Schallabsorption bestätigt.

Zhang, Yue

• Advantages and Challenges of Online Listening Tests for Sound Quality Studies
  S. Atamer, M.E. Altinsoy und Y. Zhang
[Abstract]

Ever since the outbreak of Covid-19 pandemic and its wide-ranging impact on the scientific community, conducting listening experiments in the closed rooms are becoming more problematic. At this point, importance of online perceptual experiments are growing. In this study, former ëoffline’ sound quality experiments conducted within the Chair of Acoustic and Haptics are repeated online to investigate the reliability and reproducibility of online auditory experiments. Both results are going to be compared in each other for different testing methods and different psychoacoustical investigations. Available online auditory experimenting methods and further challenges in terms of equalization problems, data handling and subject recruiting are also discussed.

Zhang, Ze

• Locally Resonant Vibro-Acoustic Metamaterials: Applications at KU Leuven
  E. Deckers, C. Claeys, S. Ahsani, F. Alves Pires, R. Boukadia, M. Clasing Villanueva, V. Cool, F. De Bie, F. Qu, N. Rocha De Melo Filho, L. Sangiuliano, K. Steijvers, L. Van Belle, Z. Zhang, B. Pluymers und W. Desmet
[Abstract]

Vibro-acoustic metamaterials have recently emerged as potential candidates to target low-frequency noise and vibration issues. These material structures are engineered to have properties that are not common in nature. By adding small resonant structures on a sub-wavelength scale with respect to the waves in the host structure that are targeted, so-called stopbands can be obtained. These are frequency zones in which free wave propagation is hampered. These material systems allow for the combination of excellent noise and vibration attenuation in a targeted low frequency band and being lightweight. While most research focuses on the validation and verification for academic concepts, it is clear that steps still need to be taken to bring this concept to industrial applications. Within this overview some successful industrial use cases from KU Leuven are shown and discussed: a metamaterial shock tower, a thermoformed metamaterial panel and the application of locally resonant metamaterials to a compressor unit.

• Optimized metamaterial using quarter-wavelength resonators for broadband acoustic absorption
  Z. Zhang, F. De Bie, H. Denayer, C. Claeys, W. Desmet und E. Deckers
[Abstract]

This paper discusses the design and validation of an optimized acoustic metamaterial targeting broadband sound absorption. The design is based on a parallel assembly of different quarter-wavelength resonators. The metamaterial’s absorption coefficient is predicted using an efficient analytical model, that is based on an equivalent fluid description and accounts for the radiation impedance of the different resonators. The accuracy of this model is verified using a detailed Finite Element Analysis. Subsequently, the model is combined with a gradient-based optimization method to design a topology realizing a broadband high sound absorption in the low-frequency range between 500 Hz and 1000 Hz considering the volumetric constraints. To this purpose, the number of unique resonators is predefined whereas the porosity, channel length, width and thickness of each resonator type are optimized. Multiple samples of the resulting design are produced using additive manufacturing and tested in an in-house test rig to verify the reproducibility of the samples and to study the effect of production tolerances and the applied volumetric constraints on the acoustic performance of the absorber.

Zhao, Xiaojing

• Psychoacoustic Assessment of Noise under a Motorcycle Helmet
  K. Ganesan, J. Bienert und X. Zhao
[Abstract]

Psychoacoustics is a dicipline that has been applied to many products of real life. Especially psychoacoustic metrics are uses in the automotive industry. In opposite psychoacoustics have not been applied to motorcycle helmet noise, yet. After first approaches to quantify the sound pressure level for helmets in the last years, the psychoacoustic investigation is a consequent step. For evaluating the product sound quality of motorcycle helmets and to increase the acoustic comfort for the motorcyclists thereof, a series of on-road trials using a combination of different helmets, vehicle speeds, and riding positions were performed. An arbitrary magnitude digital filter to equalize was used for the frequency-varying calibration response of the in-ear microphones. After this technical necessary step the accurate objective psychoacoustic quantification was possible. In parallel the subjective perception of the helmet has been determined by an jury test. The main effect plots reveal that all the three predictor variables used in the measurement contributes significantly to the overall sound pressure level and other psychoacoustic metrics. An analytical association between the objective and subjective psychoacoustic assessments using a statistical linear regression analysis model correlated the metrics loudness, sharpness, roughness and articulation index at 75%, 85%, 48% and 68% respectively.

Zhou, Xiaoru

• Berechnung der Nachhallzeit in Rechteckräumen mit ungleichmäßiger Absorberverteilung
  M. Späh, X. Zhou, K. Hengst und T. Zhang
[Abstract]

In Räumen mit einer nicht gleichmäßigen Verteilung der Schallabsorption, z.B. einem Raum mit hochabsorbierender Unterdecke und schallharten Wänden, werden oftmals deutlich längere Nachhallzeiten gemessen, als sie durch die Berechnung nach Sabine oder Eyring prognostiziert werden. Dabei wird oft beobachtet, dass die Nachhallkurven keinen geraden, sondern einen durchhängenden Verlauf haben. Dieses Problem ist schon lange bekannt, so dass hierfür Berechnungsverfahren entwickelt wurden, zum Beispiel von Fitzroy und Arau-Puchades und DIN EN 12354-6. Diese Verfahren basieren auf einer besonderen Art der Mittelung der in den verschiedenen Raumrichtungen vorhandenen Absorptionsgrade oder Nachhallzeiten. Ein Vergleich dieser Verfahren mit Messungen wurde auf der DAGA 2018 vorgestellt. In diesem Beitrag wird ein neues Berechnungsverfahren für Rechteckräume vorgestellt, das auf der Mittelung von Abklingkurven in den drei Raumrichtungen und dem Diffusfeld basiert. Es kann damit durchhängende Nachhallkurven aufweisen, aus denen die Nachhallzeit berechnet werden. Beispielhaft werden Vergleiche von Messungen mit Rechenergebnissen gezeigt. Das Verfahren liefert eine gute Übereinstimmung, wie die statistische Auswertung für eine größere Anzahl an Räumen mit ungleichmäßiger Verteilung der Schallabsorption bestätigt.

• Berechnung der Nachhallzeit in Rechteckräumen mit ungleichmäßiger Absorberverteilung - Teil II Raumkonfigurationen und Beispielberechnungen
  K. Hengst, M. Späh und X. Zhou
[Abstract]

Während sich Teil 1 des Themas mit der Vorstellung einer neuen Berechnungsmethode der Nachhallzeit bei ungleichmäßiger Absorberverteilung beschäftigt, wird in Teil II Bezug auf konkrete akustische Raumsituationen bzw. unterschiedliche Ausstattungen mit Decken- und Wandabsorbern, sowie Mobiliar genommen. Die Messdaten werden sowohl mit der neu entwickelten Berechnungsmethode, als auch mit bekannten Methoden wie beispielsweise der nach Sabine oder der Berechnungsmethode nach DIN EN 12354-6 verglichen. Es zeigt sich, dass die resultierenden Nachhallzeiten stark von der Diffusität des Schallfeldes bzw. von der Verteilung der äquivalenten Absorptionsfläche im Raum abhängen. Somit wird festgestellt, dass die neue Berechnungsmethode bei der akustischen Konditionierung von Räumen zur Planungssicherheit beitragen und als zusätzliches Hilfsmittel den raumakustischen Planungsprozess unterstützen kann.

• Akustisches Verhalten und Gestaltung großflächiger Gebäudelücken
  E. Veres, M. Brodbeck, X. Zhou, F. Do Valle und P.H. Trombetta Zannin
[Abstract]

Städtebauliche Konstellationen wie Quartiere oder Karrées enthalten großflächige Gebäudelücken als Zugang oder Zufahrt in von Gebäuden eingeschlossene Hofbereiche oder dergleichen. Auch zwischen parallel verlaufenden Gebäudekomplexen sind Öffnungen notwendig, um die einzelnen Freiflächen miteinander zu verbinden. Für die akustische Abschirmwirkung der eingeschlossenen oder abgetrennten Freiflächen bedeuten solche Lücken jeweils eine ”Schwachstelle”. Die Schallausbreitung durch derartige Öffnungen lässt sich theoretisch durch zwei Mündungen und einen verbindenden Kanal- oder Tunnelabschnitt beschreiben. Dementsprechend bieten diese Elemente spezifische Gestaltungsmöglichkeiten in Abhängigkeit von der Geometrie und der Materialwahl. Es wird über Untersuchungen an Gebäudelücken berichtet, die sich in Stuttgart an einer stark befahrenen Hauptverkehrsstraße befinden und wie ”Tunnel” bzw. ”Schluchten” ausgebildet sind. Nach einer messtechnischen Bestandsaufnahme der Lärmsituationen wurden die Gebäude in der Umgebung der Gebäudelücken rechnerisch modelliert und die Schallausbreitung durch Computersimulation nachgebildet. In weiteren Schritten wurden verschiedene bauliche Änderungen, wie Höhe, Breite und Tiefe des Tunnels und der ”Häuserschlucht” modelliert, um die Möglichkeiten zur Beeinflussung der akustischen Situationen zu zeigen und diese qualitativ und quantitativ zu beschreiben. Neben den konstruktiven Parametern wurde die abschätzbare Wirkung von stofflichen Änderungen, wie z.B. beim Einsatz von schallabsorbierenden Oberflächen untersucht.

Ziebarth, Johannes

• Infrastructure for Manufacturing and Testing of Megahertz Ultrasound Metamaterials
  S. Köble, S. Schweiger, A. Melnikov, J. Ziebarth und S.G. Koch
[Abstract]

Recent developments in acoustic metamaterials demonstrate promising properties for the manipulation of sound waves. Precise control of sound is of high interest in many applications (e.g. high intensity focused ultrasound and acoustic levitation). However, effective metamaterial structures for ultrasound in the megahertz range have microscopic dimensions and are difficult to manufacture with macroscopic methods generally utilized for acoustic metamaterial fabrication. Another challenge is the characterization of corresponding ultrasound fields at these frequencies in air verifying numerical simulations. These issues hamper the technology transfer of ultrasound metamaterials from fundamental to applied research areas and to industrial applications. To conquer these challenges, an innovative manufacturing approach to fabricate prototype samples consisting of structures with typical dimensions in the micrometer range is necessary. For high frequency sound field measurements, the use of special microphones based on refractive index changes or piezoelectric foils is required. We combine additive manufacturing of metamaterials based on two-photon-lithography with in-house capacitive ultrasound transducers and a test bench for the high frequency domain. This unique setup allows for the first time a consolidated fabrication and characterization of acoustic metamaterials for ultrasound in the megahertz range.

Ziegenhals, Gunter

• Akustische Untersuchungen studentischer Arbeiten – Violinen
  G. Ziegenhals
[Abstract]

Im Rahmen des achtsemestrigen Studienganges Musikinstrumentenbau mit den Studienrichtungen Streich- und Zupfinstrumentenbau der Westsächsischen Hochschule Zwickau (WHZ) müssen die Studenten pro Semester (mit Ausnahme des Praktikumssemesters) ein selbst gefertigtes Instrument vorlegen. Während für das erste Semester ein Modell vorgegeben wird (Stradivarimodell bzw. klassische spanische Gitarre), herrscht in den Folgesemestern im Wesentlichen freie Modellwahl. Hinzu kommen weitere Instrumente, die im Rahmen von zwei Projektarbeiten (fünftes und siebentes Semester) entstehen. Der Beitrag befasst sich mit den Ergebnissen akustischer Untersuchungen auf der Basis von Frequenzkurvenmessungen an in diesem Zusammenhang im Zeitraum FS 2013 bis HS 2019/2020 eingereichten Violinen. Es handelt sich um 55 Instrumente. Die Untersuchung der aufgenommenen Frequenzkurven erfolgte vorwiegend in Form einer statistischen Bewertung unter Verwendung der Faktorenanalyse. Dabei werden die einzelnen Frequenzkurven als die Variablen angesehen und die jeweiligen, für alle Kurven gleichen Frequenzstützstellen als deren Realisierungen. Anhand der Korrelation der Faktorladungen mit akustischen Merkmalen der Frequenzkurven sind Rückschlüsse auf die durch die Faktoren beschriebenen grundsätzlichen Tendenzen des Übertragungsverhaltens der Instrumente möglich. Die Untersuchungen zielten neben sich abzeichnenden Entwicklungstendenzen der studentischen Arbeiten in Abhängigkeit vom Semester auf die akustische Ähnlichkeit zu traditionellen und modernen Vorbildinstrumenten.

Ziegler, Pascal

• Modeling the Body of a Classical Guitar Using the Finite Element Method and Experimental Modal Analysis
  A. Brauchler, P. Ziegler und P. Eberhard
[Abstract]

The classical guitar is not only fascinating musicians and audiences worldwide but also scientists are interested in the interplay of the coupled oscillatory systems that make up the instrument. A numerical finite element model of a classical guitar body enhanced by experimental data is presented in this contribution. The very detailed model includes all necessary physical influences, and the guitar’s geometry is reverse-engineered from computed tomography scans. Five different wooden materials used in the guitar are modeled with their corresponding orthotropic material properties. Furthermore, the fluid-structure interaction between the guitar body and the enclosed air volume is taken into account in the coupled finite element model. Moreover, a setup for an experimental modal analysis employing a scanning laser Doppler vibrometer is proposed, and modal parameters are identified utilizing the complex mode indicator function and enhanced frequency response functions. Finally, the experimentally identified modal parameters are used to improve the numerical model via a model updating procedure in which the properties of the wooden materials are identified. The results substantiate the numerical model and, in addition, enhance the knowledge about the instrument by delivering the beforehand only coarsely known material properties.

Ziesemer, Stefan

• High resolution sound field analysis with directional room impulse responses
  S. Ziesemer und E. Kurz
[Abstract]

Conventional room acoustic investigations are mostly based on spatially sparse sampled measurements of single-channel room impulse responses, measured with omnidirectional microphones. Furthermore, these investigations are usually performed under the assumption of a diffuse sound field with isotropic energy distribution. However, to carry out a more detailed investigation of the acoustic measures of a listening plane a high-resolution sound field analysis, both in terms of spatial resolution and directionality, is required. In this contribution, a directional sound field analysis with high spatial resolution is presented. First, a room acoustic simulation of a lecture hall is performed using the software CATT-Acoustic to generate a set of ambisonic B-format room impulse responses. In a next step, a high-resolution acoustic measurement of this very lecture hall is performed using first-order ambisonic microphone arrays. Besides conventional room acoustic measures, diffuseness and directional measures are calculated using data from both simulation and measurement. By means of these measures, results of simulation and measurement are analysed and compared to each other.

Zimmermann, Benedikt

• Robust Active Noise Reduction in Off-Highway Machines Using Remote Quiet Zones
  S. Höber, B. Zimmermann und M. Von Elling
[Abstract]

In recent years, the technology of active noise control (ANC) has found its way into various applications and thereby evolved to a well-known feature by now, e.g., in headphones or cars. While rather targeting comfort in these examples, it is also a potential solution to reduce noise exposure in terms of occupational safety. Particularly, operators of off-highway machines are exposed to the permanent machine-related noise. The probability of a hearing loss in their profession is 60 %. This contribution presents an active noise cancelling system to reduce the noise level inside the cabin of off-highway vehicles, without requiring headphones or other devices to be carried along. Being designed as an active headrest, it consists of two loudspeakers mounted to the headrest of the operator’s seat, which emit the sound to interfere destructively with the noise at the operator’s ears. To create the resulting quiet zones at those very points, a dual-channel feedforward design is combined with virtual sensing, consequently expanding the frequency bandwidth and thus the perceivable noise reduction. Due to uncertainties in the control environment, incorporating virtual sensing in practice is a challenging task, though. Hence, particularly solutions for a robust control approach are being investigated.

Zirn, Stefan

• Cue Dependent Spatial Release from Masking in the Presence of Large Interaural Delays
  J. Angermeier, W. Hemmert und S. Zirn
[Abstract]

When trying to understand factors that determine spatial release from masking (SRM) in subjects using hearing aids (HA) or cochlear implants (CI), processing latencies of these devices are often overlooked. In asymmetric treatment of hearing loss these latencies can lead to a change of the reference ITD (i.e. the interaural time difference at 0^∘ azimuth) of several milliseconds. To understand the influence of these changes in reference ITD on SRM we measured SRM in normal hearing subjects with reference ITD of 0, 1.75, 3.5, 5.25 and 7 ms using the Oldenburg Sentence Test (OlSa). Further the available cues for spatial separation of target and masker were manipulated to measure the effect of reference ITD on SRM with only interaural level differences (ILD), interaural time differences (ITD) or both cues available. A rising reference ITD shows significant detrimental impact on SRM measured with ITD present and with ITD and ILD present. When only ILD are present a rising reference ITD does not lead to a significant reduction in SRM. To further understand this phenomenon a binaural model for speech understanding was applied to the data.

• Adjustment of the interaural stimulation timing leads to improved sound localization in bimodal listeners
  S. Zirn, W. Hemmert und J. Angermeier
[Abstract]

In bimodal cochlear implant (CI) / hearing aid (HA) users a constant interaural time delay in the order of several milliseconds occurs due to differences in signal processing of the devices. For MED-EL CI systems in combination with different HA types, we have quantified the respective device delay mismatch (Zirn et al. 2015). In the current study, we investigate the effect of the device delay mismatch in actual bimodal listeners on sound localization accuracy. To deal with the device delay mismatch we delayed the CI stimulation according to the measured HA processing delay and two other values. To determine potential effects of procedural learning, we applied an A-B-B-A testing paradigm. With all delay values highly significant improvements of the rms error were observed compared to the test without the delay (14.7^∘ improvement in average). Also the signed bias of sound localization improved significantly from 25.2^∘ to 10.5^∘ averaged across listeners. The results reveal that bimodal listeners benefit from a reduction of the device delay mismatch between CI and HA. With this form of temporal adjustment of modalities, spatial re-centering seems possible.

Zotter, Franz

• The PerspectiveLiberator – An Upmixing 6DoF Rendering Plugin for Single-Perspective Ambisonic Room Impulse Responses
  K. Müller und F. Zotter
[Abstract]

Nowadays, virtual reality interfaces allow the user to change perspectives in six degrees of freedom (6DoF) virtually, and consistently with the visual part, the acoustic perspective needs to be updated interactively. Single-perspective rendering with dynamic head rotation already works quite reliably with upmixed first-order Ambisonic room impulse responses (ASDM, SIRR, etc.). This contribution presents a plugin to free the virtual perspective from the measured one by real-time perspective extrapolation: The PerspectiveLiberator. The plugin permits selecting between two different algorithms for directional resolution enhancement (ASDM, 4DE). And for its main task of convolution-based 6DoF rendering, the plugin detects and localizes prominent directional sound events in the early Ambisonic room impulse response and re-encodes them with direction, time of arrival, and level adapted to the variable perspective of the virtual listener. The diffuse residual is enhanced in directional resolution but remains unaffected by translatory movement to preserve as much of the original room impression as possible.

• Radiation Lobe Decomposition for Directivity Patterns
  T. Deppisch und F. Zotter
[Abstract]

We propose a decomposition of sound source directivity patterns into a set of radiation lobes. The radiation lobes are described parametrically by their orientation, peak magnitude and two-dimensional curvature and provide valuable information for the analysis of directivities of musical instruments. Moreover, each radiation lobe can be re-synthesized as minimum-norm spherical harmonic directivity. The decomposition into radiation lobes permits a simplification of the directivity pattern for reproduction by neglecting low-magnitude lobes and by reducing the spherical harmonics order. Hereby, the decomposition approach facilitates practical trade-offs in storage and rendering of directivity patterns.

• Optimally Curved Arc Source for Sound Reinforcement
  L. Gölles und F. Zotter
[Abstract]

Sound reinforcement typically requires the capacity to supply large audience areas uniformly with amplified direct sound. It is state of the art to employ progressively curved line-source arrays adapted to satisfy this requirement. Adaptation to the listening area is done by adjusting the angles between individual elements in the chain of line-source loudspeakers. Our contribution suggests formalizing the optimal progression of the source curvature in terms of a differential equation resulting from stationary-phase approximation. We introduce the formalism that is directly applicable to shaping line-source arrays, and we show a new compact prototype of the resulting optimally curved arc source (OCAS). Our prototype is designed for frequencies above 1kHz, fed by a compression driver, and built as a 3D-printed waveguide. The phase-equalized waves arriving at its orifice essentially constitute the optimally curved arc source. We prove the effectiveness of the formalism by simulations and measurements of our prototype.