Tagungsband

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J. Verhey, OvG-Universität Magdeburg, Abteilung Experimentelle Audiologie P. Balazs, Institut für Schallforschung, ÖAW

10:45

Von mp3 zu PARty: Wie digitale Signalverarbeitung, Psychoakustik und maschinelles Lernen zusammenfinden Karlheinz 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.

11:30

Tierstimmen und die Biologie der Musik Marisa Hoeschele [Abstract] Klänge spielen eine wichtige Rolle in der menschlichen Erfahrung. Wir kommunizieren und drücken Emotionen durch Sprache, Musik und emotionale Vokalisierungen wie Lachen oder Schreien aus. Lange Zeit galten die Klangarten, die wir sowohl in der Sprache als auch in der Musik erzeugten, als kulturelle Phänomene. In den letzten Jahrzehnten wurde jedoch immer deutlicher, dass die Biologie eine wichtige Rolle bei der Wahrnehmung und Erzeugung von Klängen spielt. Viele andere Spezies produzieren auch Klänge, die Parallelen zu natürlichen menschlichen Klängen haben. Durch den Vergleich von Menschen mit anderen Spezies können wir beginnen, die Triebkräfte und biologischen Grundlagen der natürlichen menschlichen Klänge zu verstehen. Ich gebe einen Überblick und präsentiere beispielhaft wie wir durch das Studium anderer Spezies Einsichten über Musik und Sprache gewinnen.

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H. Waubke, Institut für Schallforschung, ÖAW

11:45

Akustikgerechtes Design statt Lärmbekämpfung – Zukunft der Akustikforschung? Sabine 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.

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S.C. Langer, TU Braunschweig, Institut für Akustik

11:45

Einfluss des Impulstransfers auf die akustische Randbedingung überströmter Absorberwände Anita Schulz, Dirk 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.

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P. Majdak, Institut für Schallforschung, ÖAW

15:15	Spatial hearing in the horizontal plane: The binaural system and its models Jörg Encke, Jonas Klug, Bernhard Eurich, Hongmei Hu, Mathias Dietz [Abstract] Humans, like most other animals with airborne hearing, have developed a striking ability to localize sound sources in space. Unlike in the visual system where two dimensions are encoded on the sensory level - the auditory system has the additional challenge to generate this space from the signals at the two ears. It is thus unsurprising that neurons in the auditory brainstem are highly specialized for encoding the features necessary for this task. This contribution shortly reviews the underlying physiology but only for introducing an ”engineering approach” to describe their implications on sound localization and other binaural perception phenomena. Subsequently, phenomenological as well as physiological modeling approaches are discussed aiming to provide an overview of binaural modeling at the intersection of acoustics, physiology, and perception.
15:40	Spatial Hearing and Its Disruption Due to Impoverished Auditory Cues Robert Baumgartner [Abstract] Spatial hearing allows to localize and selectively attend to sources of interest. It constitutes an important warning mechanism and enables communication in complex environments. Listeners infer the spatial location of a source based on multiple acoustic cues and naturally perceive those sounds as externalized auditory objects. While interaural disparity cues are evaluated early in the auditory brainstem and gradually determine perceived laterality, monaural spectral cues require a more complex recognition of learned patterns. In this talk, I will summarize recent advances in understanding the nature and interplay of the multitude of auditory cues in spatial hearing. Particular focus will be given to perceptual externalization as well as spatial selective attention and I will highlight the detrimental effects of impoverished cue representations on those cognitive abilities.
16:05	Spatial hearing and perceptual inference in dynamic natural environments Wiktor Mlynarski [Abstract] To successfully locate targets and sources of danger in natural environments, the brain must perform a complex inference, often relying on noisy and unreliable inputs such as natural sounds. To solve these inferential tasks efficiently, sensory systems must be adapted to the statistics of natural signals. In the first part of the talk, I will demonstrate how population codes for sound location in the mammalian auditory cortex can be interpreted as an implementation of such inference. I will then describe more general computational principles which may underlie sensory coding for perceptual inferences in dynamic environments which are constantly in flux.
16:45	Applications in binaural sound reproduction Markus Noisternig [Abstract] Audition is a key modality to understand our spatial environment, and convincing immersive virtual reality experiences rely on 3D sound that is as close to real life as possible. Whereas not many people have access to facilities that allow for experiencing spatial audio over high-density loudspeaker arrays (HDLA) the adoption of headphones for personal listening is growing due to the ubiquity of mobile devices. People wear headphones always and everywhere like never before and binaural audio has become more widespread. Binaural techniques simulate the natural hearing cues to sound source localization created by interaction between the human body and the acoustic environment, providing the listener with the illusion of physical acoustic surroundings. This talk reviews and discusses the challenges employing this technique in different applications including entertainment, gaming, virtual and augmented reality.
17:10	How to support audience with convincing 3D audio reproduction? A review and perspective on applications in loudspeaker-based spatial sound reproduction. Alois Sontacchi, Matthias Frank [Abstract] Reviewing literature one will discover serveral approaches for 3D audio reproduction via loudspeakers. If we examine them more closely we will retrieve that eighter their development is related to the continuation of the stereo reproduction paradigma for a certain sound source direction or it is related to a more general holistic paradigma to reprocude the whole sound field in a certain restricted area. Another perspective will subdivide these approaches into channel-, object- and scene-based audio formats. Furthermore, we can identify that several approaches just mimic or cause certain perceptual cues that will be evoked by natural sound sources under real conditions. This might lead to a classification from functional towards a pure physical reproduction of real sound field scenarios. In practise, as self-awareness shows, the secret recipe seems to lie somewhere in between - try to meet the physical challenges and stay as functional as long as it sounds better. Optimal perceptual or at least subjective convincing results for various practical applications will be achieved with different approaches causing different effort. Nevertheless, this contribution reviews the basics of Ambisonics, outlines some successful examples and will address recent achievements.

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M. Kaltenbacher, TU Graz, Institute of Fundamentals and Theory in Electrical Engineering

15:10	Different formulations for computational aeroacoustics Manfred Kaltenbacher, Clemens Freidhager, Paul Maurerlehner, Stefan Schoder [Abstract] Since the beginning of computational aeroacoustics, several numerical methodologies have been proposed, each of these trying to overcome the challenges that the specific problems under investigation pose for effective and accurate computation of the radiated sound. The difficulties which have to be considered for the simulation of flow noise problems include the energy disparity and acoustic inefficiency, length scale disparity, numerical dispersion, and dissipation to name just a few. In doing so, we will discuss the physics and challenges by its numerical computation of the following three methods. Firstly, Lighthill’s analogy, its extension by Curle as well as Ffowcs Williams and Hawkings are presented. Secondly, formulations based on a perturbation ansatz, e.g. acoustics perturbation equations (APE) or its reformulation of the perturbed convective wave equation (PCWE) are highlighted. Thirdly, direct numerical simulation solving the compressible flow equations and resolving both the transversal (vortical) and longitudinal (wave) structures are discussed.
15:35	Definition of the acoustic potential by Helmholtz decomposition Stefan Schoder, Manfred Kaltenbacher [Abstract] The definition of the acoustic quantities inside the fluid dynamic near field poses an open question in aeroacoustics. M.S. Howe addressed this issue by using the Helmholtz decomposition of the compressible velocity field by the curl of a vector potential and a gradient of the scalar potential. Based on this idea, we will present and verify Helmholtz decomposition to define the acoustic particle velocity for flows up to Mach 0.8. In doing so, the overflowed cavity example considers non-linear wave propagation effects based on a pre-computed compressible flow field by a direct numerical simulation resolving both the vertical and longitudinal structures. To conclude, we provide a detailed systematic analysis of Howe’s definition of the near-field acoustic potential. The outcome of this study may help to derive future acoustic wave propagation models.
16:20	Uncertainty Quantification in Direct Noise Computations of Cavity Feedback Thomas Kuhn, Claus-Dieter Munz [Abstract] The underlying physical mechanisms of aeroacoustic cavity feedback originate from a highly non-linear and multi-scale interaction between the turbulent hydrodynamics and acoustics. This multi-scale nature causes a strong sensitivity of the noise generation process with respect to small perturbations of the incoming flow or the cavity geometry. In consequence, small uncertainties of boundary conditions may have a large influence on the resulting acoustics. This may lead to unreliable numerical predictions and to discrepancies between experimental and numerical results. The research area of uncertainty quantification provides mathematical tools to quantify the effect of such uncertainties on the numerical solution and derived quantities. This talk is devoted to introduce a framework of different uncertainty quantification methods and their application in cavity noise simulations. We present two polynomial-based methods, the stochastic Galerkin method and the non-intrusive spectral projection method, and an improved sampling-based method, the multilevel Monte Carlo method. All three methods are compared and discussed in terms of applicability in turbulent aeroacoustic simulations. Subsequently, the most promising method, the non-intrusive spectral projection method, is used in combination with a zonal LES framework. We conduct turbulent aeroacoustic cavity simulations with uncertain boundary conditions to investigate the resulting stochastic moments of the aeroacoustic signal.
16:45	Experimentelle Untersuchungen der Hydroschallabstrahlung von nabenlosen Propellern Matthias Witte, Artur Paszkiewichz, Frank-Hendrik Wurm [Abstract] Gegenstand des Beitrags ist die Vorstellung experimenteller Untersuchungen und Ergebnisse zur Hydroschallabstrahlung eines nabenlosen Propellers. Die experimentellen Untersuchungen wurden hierfür an einem nabenlosen Propeller im Realmaßstab in der Rostocker Warnow auf einem Schwimmponton durchgeführt. Neben den Messungen von Wanddruckpulsationen und Strukturschwingungen, wurde der abgestrahlte Hydroschall dabei durch Hydrophone erfasst und durch Hochgeschwindigkeitsfilmaufnahmen ergänzt. Die gewählte Anordnung der Hydrophone erlaubt dabei nicht nur die Erfassungen der Schalldrucksignale sondern darüber hinaus auch die Bestimmung des vollständigen dreidimensionalen Hydroschallintensitätsvektors. Im Beitrag werden verschieden Strategien bezüglich der Signalauswertung zur Quantifizierung der Schallabstrahlung dargestellt, diskutiert sowie auf die Herausforderungen im Rahmen solcher Messungen eingegangen. Ein weiterer Punkt auf den im Rahmen des Beitrags eingegangen wird, sind Ansätze zur räumlichen Lokalisierung von Schallquellen an Propellern.
17:10	[Abstract] Testfälle für strömungsakustische Validierungen, aber auch Grundlagenexperimente können nach der akustischen Wahrnehmung klassifiziert werden. Hier ist zu unterscheiden zwischen strömungsakustischen Quellen, die vorrangig einen Breitbandschall oder dominierende tonale Frequenzen in der akustischen Abstrahlung generieren. Hinsichtlich dem Ort der Schallentstehung selbst kann zwischen örtlich gebundenen und bewegten Quellen getrennt werden. In dem Vortrag werden verschiedene Testfälle aufgezeigt, die es erlauben, durch den gezielten Einsatz von strömungsmechanischen und akustischen Messverfahren ein besseres Verständnis der Schallentstehung und Ausbreitung zu erzielen. Sie bilden zugleich eine sehr gute Validierungsbasis für strömungsakustische Berechnungen. Ein entscheidender Punkt bildet die genaue Spezifizierung der strömungsmechanischen Randbedingungen. Die Beispiele umfassen den tonalen Schall eines wandgebundenen Zylinders, den Breitbandschall einer vorwärtsspringenden Stufe, aber auch Ventilatoren und komplexe HVAC Systeme.

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P. Balazs, Institut für Schallforschung, ÖAW

14:40	Einführung in die Zeit-Frequenz Analyse Markus Faulhuber [Abstract] Wir lernen die grundlegenden mathematischen Methoden, wie z.B. die Kurzzeit Fourier Transformation, der Zeit-Frequenz Analyse kennen. Die Methoden werden durch anschauliche Beispiele illustriert.
15:05	Redundante Darstellung mit Rahmen Peter Balazs, Lukas Köhldorfer [Abstract] In wichtiger Teil der Signalverarbeitung sind Zeit-Frequenz-Darstellungen. Für praktische Zwecke ist es notwendig, diskrete Darstellungen zu betrachten, um Implementierungen zu ermöglichen. Ein Beispiel einer solchen Darstellung ist jene mittels einer Orthonormalbasis, wie zum Beispiel bei den Fourier-Koeffizienten. Obwohl Basen in vielen Situationen herangezogen werden, sind diese oft nicht optimal, da sie empfindlich gegenüber Störungen sind, weil sie keine Redundanz aufweisen, sodass im Falle eines auftretenden Informationsverlusts das ursprüngliche Signal nicht mehr rekonstruiert werden kann. Daher wird oft eine Zeit-Frequenz-Darstellung verwendet, die mehr Datenpunkte besitzt als die Originaldaten (Überlappung). Eine solche Darstellung beruht somit nicht mehr auf der Theorie der orthonormalen Basen, sondern auf jener der Rahmen (engl. Frames). In diesem Vortrag gehen wir auf die oben genannte Idee näher ein und zeigen, warum Redundanz auf ganz natürliche Weise in der Signalverarbeitung auftritt. Damit einhergehend wird das Konzept der Rahmen motiviert, welches den Begriff der Orthonormalbasis erweitert. Wir fassen die grundlegenden Eigenschaften von Rahmen zusammen und gehen insbesondere auch auf die für Anwendungen wichtigen Aspekte Stabilität und garantierte, perfekte Rekonstruktion ein. Wir zeigen die Vorteile von Redundanz und der damit einhergehenden Theorie der Rahmen und demonstrieren, wie dieser allgemeine Überbau in der Toolbox LTFAT abgebildet ist.
15:30	The Large Time Frequency Analysis Toolbox Clara Hollomey, Nicki 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.
15:55	Filterbanks (LTFAT, Wavelets, CQT, AUDlets) Michael Speckbacher, Nicki Holighaus [Abstract] Obwohl die Kurzzeit-Fourier-Transformation (STFT) nach wie vor die meistverwendete Zeit-Frequenz-Darstellung in der akustischen Signalverarbeitung ist, führt die Verwendung eines fixierten Fensters zu einer einheitlichen Auflösung in der ganzen Zeit-Frequenz-Ebene. Wir demonstrieren, wie es mit Hilfe mathematischer Rahmentheorie (engl. frame theory) leicht möglich ist Zeit-Frequenz-Darstellungen zu konstruieren, die trotz zeitveränderlicher Fensterung oder frequenzadaptierter Filterung perfekte Rekonstruktion erlauben. Während zeitvariante Transformationen eine Anpassung an die zeitliche Dynamik eines Signals ermöglichen, können frequenzadaptierte Darstellungen an die spektralen Eigenschaften einer Signalklasse, oder die Bedürfnisse bestimmer Anwendungen angepasst werden. Insbesondere stellen wir eine invertierbare Transformation vor, deren Zeit-Frequenz Auflösung dem menschlichen Gehör nachempfunden wurde, sowie eine invertierbare constant-Q Transformation, in welcher die Bandbreite der Filter proportional zur zentralen Frequenz ihres Durchlassbands ist. Ähnlich der STFT erlauben diese Darstellungen eine flexible Wahl der Transformationsparameter wie Dezimierungsfaktoren und Anzahl der Frequenzbänder. Wir illustrieren zudem, wie diese Darstellungen in der LTFAT-Toolbox zur Signalanalyse und Modifikation genutzt werden können.
16:35	Die Wichtigkeit der Phase in der Zeit-Frequenzdarstellung Günther Koliander, Nicki Holighaus [Abstract] Redundante Zeit-Frequenz Filterbänke wie die Kurzzeit-Fouriertransformation oder die Constant-Q Transformation liefern üblicherweise komplexwertige Koeffizienten. Es ist üblich, und oft von großem Nutzen, diese Koeffizienten in Amplitude und Phase aufzuteilen, wobei sich viele Analyse- und Verarbeitungsmethoden darauf beschränken, mit der Amplitude zu arbeiten. Andererseits ist bekannt, dass die Phase der Zeit-Frequenz Koeffizienten essentielle und auch perzeptiv relevante Information über das Eingangssignal beinhaltet. Tatsächlich haben Experimente gezeigt, dass Amplitudeninformation in der Audiosynthese aus Zeit-Frequenz Koeffizienten von Phaseninformation dominiert wird. Wir erläutern die Zusammenhänge von Amplitude und Phase in redundanten Zeit-Frequenz-Darstellungen, wie diese in Anwendungen genutzt werden können und worauf man dabei achtgeben muss. Anhand einiger Beispielverfahren und deren Anwendung im Audiobereich erläutern wir, wie die Phase genutzt werden kann, um hochauflösende Zeit-Frequenz-Darstellungen zu erhalten, oder wie man aus gegebener Amplitude effizient und akkurat eine geeignete Phase konstruieren kann.
17:00	Quadratic Time-Frequency Representations Franz Luef [Abstract] We present basic ideas underlying quadratic time-frequency representations as for example the Wigner distribution and its smoothed variants, aka Cohen’s class. There is going to be a focus on examples and the features of the different quadratic time-frequency representations.
17:25	Zeit-Frequenz Darstellungen und Deep Learning Daniel Haider, Peter Balazs, Nicki Holighaus, Lorenz 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.

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C. Häusler, bauphysik.at C. Nocke, Akustikbüro Oldenburg

14:20	On the Directional Distribution of Decay Constants in a Reverberation Room Marco Berzborn, Jamilla Balint, Michael Vorländer [Abstract] The measurement of absorption coefficients in a reverberation chamber according to ISO 354 requires a uniform damping of the modes of vibration composing the sound field. This requirement is violated when an absorbing specimen is mounted inside the room, resulting in decay curves with characteristic multi-exponential slopes when measured with an omni-directional microphone. In this contribution we investigate the directional distribution of decay times of corresponding modes with respect to their direction of propagation. The sound field is decomposed into its two-dimensional wave number spectrum implicitly approximating the modes of vibrations as superposition of plane waves, followed by Schroeder integration for each direction. Decay times are estimated from the respective directionally dependent Schroeder integral and their distribution is compared to individual reverberation times of the multi-exponential decay process extracted from the omni-directional decay curve using a Bayesian framework.
14:40	Unsicherheiten bei der Messung der Nachhallzeit - In situ-Ringversuch für bauakustische Messungen 2018 Christoph Lechner, Robert 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.
15:20	How to deal with reference absorbers Clemens 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.
15:40	Round robin testing in reverberation chambers - a virtual affair? Christian Nocke, Tiedo Meyer [Abstract] The most common measurement procedure for planning practice of so-called sound absorption coefficients is described in the international standard ISO 354. The present revision of the standard only focuses on the conditioning of the sound field and further applying Sabine equation. As it is well-known that a diffuse sound field is atheoretical approach there are other methods to model sound fields. Geometrical acoustics as the basis of sound field simulation has been applied to measurements in a virtual reverberation chamber on absorber baffle set-ups (see Probst, 2015) and showed good agreement between measured and calculated values. This method is now applied to investigate the effects of sample size and position. Measurement results for a material with different sample sizes of one material and different positions are compared with different simulations with varying assumptions on the simplified acoustic properties of reverberation chamber and sample.

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T.P. Ring, TU Braunschweig, Institut für Akustik C. Blech, TU Braunschweig, Institut für Akustik

10:20	Numerische Simulation von Active Noise Control Systemen in Anwendungsumgebungen mit stationären Lärmquellen Matthias Ospel, Matthias Witte [Abstract] Wenn Active Noise Control (ANC) Systeme für spezifische Anwendungsumgebungen entwickelt werden, ist es meist aufgrund der komplexen geometrischen Bedingungen und damit einhergehenden Streuung nicht mehr möglich diese Systeme analytisch bewerten zu können. Wir möchten einen numerischen Ansatz aufzeigen, der die inhomogene Helmholtz Gleichung mit modernen transformationsbasierten iterativen Algorithmen koppelt. Die Methode soll dem Wissenschaftler und Ingenieur bei der Entwicklung von Multichannel ANC Systemen für spezifische Anwendungsumgebungen helfen. Die grundlegende Idee ist hierbei, dass der adaptive Algorithmus im Transformationsbereich die Aktuator-Quellterme der inhomogenen Helmholtz- Gleichung iterativ modifiziert um eine Schallfeldgröße an den Mikrofonpositionen zu reduzieren. Zur Lösung der inhomogenen Helmholtz-Gleichung mit Randbedingungen wird die Randelementmethode herangezogen. Die Vorgehensweise erlaubt es die Performance von modernen Transformationsbereich-ANC-Systemen im Sinne von zu erwartender Konvergenz und Schalldruckreduktion in streuenden Anwendungsumgebungen numerisch zu untersuchen. Es werden Ergebnisse für Feedback-ANC-Arraysysteme im Freifeld und streuenden Umgebungen präsentiert.
10:40	Theoretical Analysis of Semi-active Noise Control and First Experiments Thomas 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.
11:00	Einfluss einer Gegenschallquelle in einem Spalt auf die transmittierte Schallleistung Michael Sandner, Delf 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.
11:20	Headset mit aktiver Schallreduktion für Hubschrauberpiloten Florian Ernst, Sten Boehme, Delf 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.

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G. Tauböck, Institut für Schallforschung, ÖAW N. Holighaus, Institut für Schallforschung, ÖAW

11:00	Influence of Operating Conditions on the Fluidic Ultrasonic Transducer Signal Benjamin Bühling, Thorge Schweitzer, Stefan Maack, Christoph 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.
11:02	Charakterisierung von optischen Mikrofonen Sonja Walther, Christoph Kling [Abstract] Als Alternative zu den klassischen Mikrofonen können auch optische Prinzipien zur Erfassung des Schalldrucks eingesetzt werden. Theoretisch verspricht die neue Technik glatte Frequenzgänge vom Hörschall bis in den GHz-Bereich. Praktisch sind die Systeme am Markt jedoch noch wenig verbreitet; Erfahrungen im praktischen Einsatz, insbesondere vermessene Frequenzgänge sind kaum veröffentlicht. Daher wurde beispielhaft ein System näher untersucht. Das Poster zeigt Ergebnisse von akustischen Kalibrierungen im Freifeld bei Frequenzen bis 100 kHz.
11:04	Akustische Bestimmung der Werkstoffparameter faserverstärkter Kunststoffe durch Auswertung der Dispersionseigenschaften geführter Wellen Jens Prager, Yevgeniya Lugovtsova, Jannis Bulling, Mathias Held, Matthias Klärner, Tim Winkler, Lothar 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.

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G. Tauböck, Institut für Schallforschung, ÖAW N. Holighaus, Institut für Schallforschung, ÖAW

8:40	Zerstörungsfreies Messverfahren zur Bestimmung des Elastizitätsmoduls von Betonplatten in situ Paul Lindner, Christian Schulze, Jörn Hübelt, Paul Bolz, Frohmut 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.
9:00	Fertigungsintegrierte In-Prozess Werkzeugverschleiß- und Materialanalyse an 42CrMo4 mittels hochfrequentem akustischem Körperschall David Böttger, Benjamin Straß, Bernd Wolter, Ute Rabe [Abstract] Die zunehmende Komplexität bei der Herstellung von Bauteilen, bedingt durch gestiegene sicherheitstechnische und ökonomische Anforderungen erfordert leistungsfähige Prüf- und Überwachungssysteme zur Qualitätssicherung und Ausschussvermeidung. In diesem Beitrag wird ein Konzept für ein multimodales, echtzeitfähiges Prüfsystem für den Fertigungsprozess Außenlängsdrehen vorgestellt. Neben hochfrequenten akustischen Emissionen werden mikromagnetische Prüfdaten erfasst und in einen digitalen Zwilling der gefertigten Wellen aus legiertem Vergütungsstahl 42CrMo4 eingespeist. Dieser digitale Zwilling ermöglicht es, die akustischen Emissionen dem tatsächlich aufgetretenen Ursprung ortsbezogen auf dem Bauteil zuzuordnen. Das akustische Prüfsystem wird detailliert vorgestellt. Es wird gezeigt, wie trotz Stör- und Umgebungsgeräuschen während der Fertigung auftretende unerwünschte Werkzeugverschleißzustände und Randschichtveränderungen des Materials mittels akustischer Emissionen zerstörungsfrei detektiert werden können. Mit Hilfe geeigneter Auswertealgorithmen und in Kombination mit Daten, die mit dem mikromagnetischen Verfahren gewonnen wurden, kann ein Softsensorsystem realisiert werden, welches eine In-Prozess-Qualitätsüberwachung ermöglicht und damit Ansätze für eine echtzeitfähige Steuerung und Regelung zur Optimierung des Fertigungsprozesses liefert.
9:20	Varianzfreie Bestimmung der Unsicherheit des Leq (dB) bei sehr kleinem Stichprobenumfang Alois 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.
10:00	Schallpegelmessungen mit Drohnen – Ein Widerspruch? Felix Wachter, Andreas Rupp, Michael 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.
10:20	Sekundärkalibrierung von Messmikrofonen und Schallpegelmessern im Infraschall-Frequenzbereich Marvin Rust, Christoph 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.
10:40	A voice directivity measurement system with facial tracking and augmented acoustics Manuel Brandner, Matthias Frank, Alois 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.

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G. Tauböck, Institut für Schallforschung, ÖAW N. Holighaus, Institut für Schallforschung, ÖAW

14:00	Evolution of human hearing simulation Lars Birger 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.
14:20	Towards a vibroacoustic coupler for eardrum contact transducers Philipp Kohlhauer, Volker Steenhoff, Florian Strobl, Jonathan Schächtele, Florian Denk, Hendrik Husstedt [Abstract] Despite technological advancements of hearing aids, acceptance can still be improved. To make hearing aids more comfortable and effective, the direct excitation of the eardrum through a vibroacoustic transducer has been proposed. An advantage of direct excitation is a broadband frequency transmission with an open ear canal, which can improve comfort and sound quality compared to conventional hearing aids that excite the eardrum acoustically via a miniature loudspeaker. We present first work towards the development of a coupler that enables repeatable and robust testing of eardrum contact transducers on the bench. The measurement principle is based on a small volume enclosed by a flexible membrane to which the transducer is coupled. A vibratory excitation by the transducer causes pressure changes inside the volume that can be measured using a microphone, with a high sensitivity potentially down to the picometer regime. Furthermore, the mechanical impedance of the eardrum with the coupled middle ear can be emulated by modifying the membrane and adding additional mechanical loads. First results with a Vibrosonic eardrum contact transducer verify the functionality of the principle. We present a characterization of the vibroacoustic coupler prototype and compare the performance to previous methods for testing eardrum contact transducers.
14:40	Camera based Measurement of the Acoustic Radiation of Plates Felix Simeon Egner, Sjoerd Van Ophem, Wim Desmet, Elke 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.
15:00	Application and modelling of ultrasonic transducers using 1-3 piezoelectric composites with structured electrodes Dmitrij Dreiling, Dominik Thor Itner, Nadine Feldmann, Claus Scheidemann, Hauke Gravenkamp, Bernd 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.
15:20	Vergleich von Kanaldifferenzen und nichtlinearen Verzerrungen mit dem Verkaufspreis von Kopfhörern Roman Schlieper, Benjamin Pries, Jürgen 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.

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J. Bös, Fraunhofer IDMT

13:40	Locally Resonant Vibro-Acoustic Metamaterials: Applications at KU Leuven Elke Deckers, Claus Claeys, Sepide Ahsani, Felipe Alves Pires, Régis Boukadia, Matias Clasing Villanueva, Vanessa Cool, Femke De Bie, Fei Qu, Noé Rocha De Melo Filho, Luca Sangiuliano, Kristof Steijvers, Lucas Van Belle, Ze Zhang, Bert Pluymers, Wim 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.
14:00	Low-Frequency Broadband Vibration Damping Using the Nonlinear Damper with Metamaterial Properties Sifa Gul Demiryurek, Anton 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.
14:20	Application of vibroacoustic metamaterials for broadband vibration reduction on space structures Daria Manushyna, Marvin Droste, Heiko 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.
14:40	Optimized metamaterial using quarter-wavelength resonators for broadband acoustic absorption Ze Zhang, Femke De Bie, Hervé Denayer, Claus Claeys, Wim Desmet, Elke 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.
15:00	Investigations on working principles and design methods for metamaterial silencers Agostino Troll, Jens Rohlfing, Jan Küller, Georg Fischer, Daniel Beer, Andreas 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.
15:20	Analyse akustischer Metamaterialien mit Hilfe der Finiten Zellen Methode Márton Petö, Fabian Duvigneau, Sascha Eisenträger, Daniel 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.
15:40	Modal Analysis of Multi-Material Resonator Elements for Acoustic Metamaterials Manuel Bopp, Matthias 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.

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J. Bös, Fraunhofer IDMT

16:40	Complex fluid properties of additively manufactured periodic lattice structures Benedikt Berchtenbreiter, Stefan 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.
17:00	Aerogels as innovative insulation materials – a range of acoustic properties Christiane Gillner, Hannes Marckmann, Boris Dilba, Olgierd Zaleski, Pascal Vöpel, Adam Dzierbinski, Emrah Okomus, Barbara 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.
17:20	Infrastructure for Manufacturing and Testing of Megahertz Ultrasound Metamaterials Sören Köble, Severin Schweiger, Anton Melnikov, Johannes Ziebarth, Sandro 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.
17:40	A numerical study of 3D Kelvin cell arrangements as a basis for locally resonant acoustic metamaterials Lukas Kleine-Wächter, Huina Mao, Romain Rumpler, Matthias Miksch, Quirin Aumann, Gerhard 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.
18:00	Design and validation of production-suited vibroacoustic metamaterials for application in a vehicle door Marvin Droste, Daria Manushyna, Sebastian Rieß, Heiko Atzrodt, Thomas Druwe, Sebastian Melzer, Adrian Struß, Andreas 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.

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B. Seeber, TU München, Audio Information Processing

15:00	Psychoacoustics linked to Plomp’s attenuation and distortion components: Why are simple concepts so complex to predict? David Hülsmeier, Marc René Schädler, Birger Kollmeier [Abstract] According to Plomp (1978), speech recognition thresholds (SRTs) in quiet and in noise can simply be described with the Attenuation component A (linked to—and predicted by—the audiogram), and the distortion component D (related to supra-threshold processing deficits). While no clear prediction method of D was available for decades, the FADE model (Framework for Auditory Discrimination Experiments) was used as late as 2018 to successfully infer supra-threshold model parameters predicting D from tone-in-noise detection thresholds. To confirm the feasibility of this approach for a clinical population, we predicted D from tone-in-noise detection thresholds of 93 subjects with normal and impaired hearing, while fits of measured SRTs provided empirical individual A and D-values. Unsurprisingly, multiple linear regressions identify the average audiogram as the best predictor for A. However, no simple relation between D and the psychoacoustic thresholds were found, indicating that a more complex estimation method of D has to be applied, i.e., non- linear regression methods or a model-driven separation of the two components such as FADE. Hence, threshold-based prediction models (like, e.g., SII, STOI or HASPI) cannot support Plomps simple A+D description. This explains why Plomps simple concept was not backed up by appropriate models for decades.
15:20	Preservation of Spectral Modulations and Restoration of Binaural Loudness Perception to Improve Speech Intelligibility and Loudness Perception for Listeners with Hearing Loss Merle Gerken, Dirk Oetting, Marc René 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.
15:40	Untersuchung der relativen Lokalisationsfähigkeit in der Horizontalebene bei blinden und sehbehinderten Personen über Kopfhörer mittels virtueller Akustik Stefanie Goicke, Jürgen Tchorz, Tim 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.
16:00	A real-time hearing impairment simulator based on BELA Bastian Epp, Tobias Zanchetta Kock [Abstract] Hearing impairment is a dominant and increasing worldwide challenge, affecting up to 10% of the global population. Hearing impairment leads to deficits in communication in noisy environments, and thereby to social isolation, disadvantages on the labour market and also cognitive decline. Besides the efforts to compensate for hearing impairment through hearing assistive devices, awareness of the challenges faced by hearing impaired listeners are important. In this project we report the development of a real-time hearing impairment simulator based on the low-cost audio signal processing platform BELA. The simulator contains a perceptually motivated analysis filter bank, followed by signal processing algorithms mimicking various degrees of hearing loss, loss of compression and reduction of frequency resolution. The implemented algorithms were optimized with a trade-off of perfect reconstruction of the signal by the analysis-synthesis stages and the perceptual outcome. The developed hardware additions and the software will be available under an open source license. Miniaturization of this platform will make it possible to show-case the challenges connected to hearing impairment and thereby raise public awareness and thereby improve the living conditions of hearing impaired listeners.
16:20	Funktionelle Bildgebung in der Audiologie Stefan Uppenkamp [Abstract] Bildgebende Verfahren der medizinischen Diagnostik sind im Klinikalltag weit verbreitet, z. B. zur Erkennung und genauen Lokalisation von Tumorerkrankungen, oder zur Abklärung anderer Läsionen im zentralen Nervensystem. Neben diesen klassischen Anwendungen ermöglichen sowohl die Positronen-Emissionstomographie (PET) als auch die Magnetresonanztomographie (MRT) jedoch unter speziellen Messbedingungen auch die Erfassung von funktionellen Prozessen im menschlichen Gehirn. In den vergangen 20 Jahren wurden insbesondere auf dem Gebiet der funktionellen MRT die Messtechnik und die Analyseverfahren soweit verfeinert, dass gezielt neurophysiologische Korrelate von verschiedenen psychoakustischen Effekten untersucht werden können. Dazu gehören psychoakustische Grundgrößen wie Tonhöhen- und Lautheitswahrnehmung, aber auch Experimente mit komplexeren Stimuli, wie Sprache oder virtuelle akustische Umgebungen. Eine wichtige Frage dabei ist, ab welcher Verarbeitungsstufe der Hörbahn die sensorische Kodierung von Stimulusmerkmalen in eine universelle und kontext-abhängige Repräsentation übergeht. In einem Literaturüberblick und an Hand aktueller Ergebnisse aus der eigenen Forschungsarbeit werden die Möglichkeiten und Grenzen für die funktionelle Bildgebung in der Audiologie diskutiert. Der überwiegende Teil der bislang veröffentlichten Arbeiten bezieht sich auf normalhörende und meist junge Probanden. Die bisherigen Erkenntnisse legen jedoch nahe, dass die Methoden der funktionellen Bildgebung, ggf. ergänzt um Vielkanal-EEG- und MEG-Daten, ein großes Potential für ein besseres Verständnis der Grundlagen und der Auswirkungen von Hörstörungen bieten.

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

16:40	Das Äquator-Mikrofon-Array für binaurale Wiedergabe Jens Ahrens, Hannes Helmholz, Sebastià Amengual Garí, David Lou 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.
17:00	Augmented Acoustics for Ensembles Matthias Frank, Simon Windtner, Manuel 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.
17:20	The influence of the DRR on audio-visual coherence of a real loudspeaker playing virtually over headphones Annika Neidhardt, Christian 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.

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H. Alphei, Akustikbüro Göttingen M. Schneider, Hochschule für Technik Stuttgart V. Wittstock, Physikalisch-Technische Bundesanstalt

16:00	Luftschalldämmung von Dächern in Holzbauweise - Einfluss von Konstruktionsdetails Bernd Nusser, Christian Lux, Herbert 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.
16:02	Einfluss des Prüfraumvolumens auf die Luftschalldämmung von Trocken- und Holzrahmenbauwänden Bernd Nusser, Polina Pirch, Christian 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.
16:04	Investigating low frequency sound from traffic in a living room lab Leon Müller, Wolfgang Kropp, Georgios Zachos, Jens 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.
16:06	Schalldämmung durch fließfähige Werkstoffe wie Granulate, Sande und Schüttungen Karsten Neuwerk, Michael Haupt, Götz Gresser [Abstract] Übliche Schalldämmkonzepte betrachten starre Elemente wie zum Beispiel Trockenbauwände als geeignete Dämmstrukturen. Sobald Flexibilität von Nöten ist werden komplexe und vielschichtige Vorhangsysteme eingesetzt. Neben des hohen Fertigungsaufwands zeichnen sich Vorhangsysteme durch eine gegenüber starren Systemen vergleichsweise geringe Schalldämmung aus. grundsätzlich gilt es also eine Wahl zwischen Flexibilität und Schalldämmung zu treffen. Die Entwicklung fließfähiger Granulate und Schüttungen bietet die Möglichkeit sowohl einer hohen Schalldämmung als auch einer Flexibilität Rechnung zu tragen. Je nach Schüttungsmaterial, Korngröße, Kornform und Additivierung sind unterschiedlich hohe Schalldämmwerte erreichbar. Eingebracht in eine Hülle, vorzugsweise textiler Art, können Schalldämmsysteme mit hoher Wirksamkeit und gleichzeitiger Flexibilität hergestellt werden.

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H. Alphei, Akustikbüro Göttingen M. Schneider, Hochschule für Technik Stuttgart V. Wittstock, Physikalisch-Technische Bundesanstalt

13:40	Schallschutz-Vergleichsmessungen in der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt im Jahr 2019 Sylvia Stange-Kölling, Volker 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.
14:00	Untersuchung der Regelwerke für den passiven Schallschutz unter Berücksichtigung aktueller Verkehrslärmspektren Wilfried Wieland [Abstract] In den Regelwerken zum passiven Schallschutz von Umfassungsbauteilen wird das erforderliche Schalldämm-Maß der Fassade als Einzahlwert entsprechend dem Bewertungsverfahren nach DIN EN ISO 717-1 [1] ermittelt. Um die spektrale Zusammensetzung verschiedener Lärmquellen und die frequenzabhängige Schalldämmung von Fassadenbauteilen zu berücksichtigen, werden in den einschlägigen Regelwerken Korrektursummanden bzw. Spektrum-Anpassungswerte verwendet. Im folgenden Bei-trag wird der Einfluss verschiedener Außenlärmspektren und frequenzabhängiger Schalldämm-Maße auf den Innenpegel diskutiert. Insbesondere werden die Unterschiede zwischen Holz- und Massivbauweise bezüglich des Schutzziels bzw. des Innenpegels betrachtet. Die Untersuchungen zeigen, dass keine generelle Differenzierung zwischen Leicht- und Massivbauweise erforderlich ist. Für hochschalldämmende Leichtbaukonstruktionen mit einem Ctr,50-5000 < -8 dB wird jedoch ein Korrekturterm für das erforderliche Fassaden-Schalldämm-Maß zur Sicherstellung des Schutzziels vorgeschlagen.
14:20	Schalldämmung von Trennwänden in Brettsperrholz-Bauweise - Einfluss von Konstruktionsdetails Heinz Ferk, Christopher Leh, Markus Mosing, Selina Vavrik-Kirchsteiger, Bernd 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.
14:40	Messergebnisse des Schallschutzes in Mehrfamilien- und Reihenhäusern - statistische Auswertungen Christian Burkhart, Emanuel 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.
15:00	Schallschutz im Hybridbau am Beispiel eines MFH mit Massivholzwänden und Stahlbetondecken Martin Schneider, Berndt Zeitler, Adrian 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.
15:20	Vereinfachte Prognose der Luftschalldämmung von Außenwänden in Holzrahmen- und Holzmassivbauweise Alexander Stenitzer, Christian Lux, Bernd 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.
15:40	Schalldämmung von Trennwänden in Holzrahmenbauweise - Einfluss von Konstruktionsdetails Bernd Nusser, Christian Lux, Heinz 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.

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H. Alphei, Akustikbüro Göttingen M. Schneider, Hochschule für Technik Stuttgart V. Wittstock, Physikalisch-Technische Bundesanstalt

16:40	Bauteilsammlung zur Luftschalldämmung von opaken Bauteilen (Paneelen) in Vorhangfassaden Bernd Saß [Abstract] Dieser Beitrag war ursprünglich zur Präsentation auf der Daga 2020 vorgesehen, die leider aufgrund der Corona-Pandemie abgesagt wurde. Daher möchte ich die Gelegenheit nutzen und die Ergebnisse aus dem Forschungsprojekt hier vorstellen, welches sich mit Angaben zur Luftschalldämmung von opaken Bauteilen beschäftigt hat. Für die Bauteilgruppe von Paneelen (sogenannte opake Bauteile) in Vorhangfassaden lassen sich Angaben zur Luftschalldämmung bislang nur anhand von Messungen im Labor nachweisen. Eine Möglichkeit zur Planung und Nachweisführung über ein Tabellenverfahren für solche Bauteile existiert derzeit nicht. In Ergänzung zu einen Forschungsprojekt mit dem Titel ”Erarbeitung eines Bauteilkataloges zur Ermittlung der Luftschalldämmung sowie Längsschalldämmung von Vorhangfassaden” wurde vom ift Rosenheim, Labor Bauakustik ein Forschungsprojekt initiiert und durchgeführt, bei dem bestehende Messdaten von Paneelen unterschiedlicher Bauart analysiert wurden. Im Anschluss an diese Analyse wurden ergänzende Labormessungen durchgeführt, um Planungstabellen für opake Ausfachungen erstellen zu können. Ziel ist es auch hier, diese Tabellen in die Bauteilkataloge u.a. der DIN 4109 zu integrieren. Der Beitrag berichtet über die Arbeiten zu diesem Projekt und stellt einen Vorschlag für einen Bauteilkatalog vor.
17:00	Schallübertragung von Hochlochziegelmauerwerk bei leichten mehrschaligen Trennwänden Kai Naumann, Martin Schneider, Berndt 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.
17:20	Untersuchung der akustischen Performance von einem Kastenfenster mit Vakuumisolierglas (VIG) Christian Lux, Bernd Nusser, Peter 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.
17:40	Bauakustische Kennwerte dreier identischer Gebäude in unterschiedlicher Bauweise Tobias Kruse, Ulrich Schanda, Fabian Schöpfer, Andreas Rabold, Andreas 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.
18:00	Simulation der Trittschalldämmung von Balkonen Lucas Heidemann, Jochen Scheck, Berndt 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.

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H. Alphei, Akustikbüro Göttingen M. Schneider, Hochschule für Technik Stuttgart V. Wittstock, Physikalisch-Technische Bundesanstalt

8:40	Experimentelle und numerische vibroakustische Untersuchung der Trittschallübertragung durch eine Brettsperrholzdecke in einem Schulgebäude Thomas Furtmüller, Maximilian Billmaier, Michael Kawrza, Christoph 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.
9:00	Analyse der tieffrequenten Trittschallübertragung mittels Übertragungsfunktionen Fabian Schöpfer, Ulrich 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.
9:20	Psychoakustische Beurteilung der Trittschallübertragung einer Massivtreppe Maren Wolters, Jochen Scheck, Andreas Drechsler, Ulrich 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.
9:40	Vergleich der Trittschallpegelminderung von Deckenauflagen auf einer Massivdecke und einem Treppenpodest Ralf Hehl, Jochen Scheck, Christoph Fichtel, Berndt 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.
10:00	Messung und Bewertung von elastischen Bodenbelägen auf tief abgestimmten schwimmenden Estrichen in Fitnessstudios Christoph Höller, Adrian 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.
10:40	Einfluss der Dämpfung auf die Messung der dynamischen Steifigkeit von Fußbodenunterlagen Martin Schmelzer, Volker 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.
11:00	Charakterisierung von an mehrere Bauteile gekoppelten Körperschallquellen Sven Öhler, Bernd Kaltbeitzel, Mona 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.
11:20	Norm-Trittschallpegel und Standard-Trittschallpegel im Vergleich Reinhard 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.

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H. Alphei, Akustikbüro Göttingen M. Schneider, Hochschule für Technik Stuttgart V. Wittstock, Physikalisch-Technische Bundesanstalt

14:00	Raumakustik im Senderaum bei Prüfung des Schalldämm-Maßes Florian Dirnberger, Polina Pirch, Thomas Bednar, Maximillian 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.
14:20	Untersuchungen zur Anwendbarkeit eines Referenzabsorbers für Absorptionsgradmessungen nach dem Hallraumverfahren Volker Wittstock, Heinrich 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.
15:00	Subjektive Bewertung der Schalldämmung Thomas Rauscher, Reinhard Neubauer, Maria Zaglauer, Philip 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.
15:20	Multifunctional acoustic unit and its acoustic potentials dependence on material structure Andris Veinbergs, Martins Vilnitis, Sanita 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.

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W. Probst, DataKustik GmbH W. Talasch, Sachverständiger

14:40	Zum Gesamtsystem der Qualitätssicherung mit den Reihen ISO 17534 und DIN 45687 Klaus-Georg 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.
15:00	Ermittlung und Verbesserung der Präzision von softwareimplementierten Berechnungsverfahren mit normativ vereinbarten Ringversuchen Wolfgang Probst, Bernd 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.
15:20	QS nach DIN 45687 Michael Gillé, Bernd 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.
15:40	Testaufgaben für RLS-19 und BUB Wolfram Bartolomaeus, Lars 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.

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W. Probst, DataKustik GmbH W. Talasch, Sachverständiger

16:40	Die Umsetzung der Richtlinie 2015/996/EU in Österreich für die Straßenverkehrsemissionen Christoph Lechner, Christian 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.
17:00	Österreichische Umsetzung der Änderungen zum Anhang II der europäischen Umgebungslärmrichtlinie für Schienenverkehrslärmemissionen Christian Kirisits, Thomas Maly, Christoph 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.
17:20	Möglichkeiten und Grenzen der Schallimmissionsprognose tieffrequenter Geräusche Christoph 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.
17:40	Berücksichtigung meteorologischer Daten in der Schallausbreitungsrechnung und Abgleich mit Messergebnissen Manfred Liepert, Viktor Skowronek, Martin Crljenkovic, Arthur Schady, Katharina Elsen, Fabio Strigari, Wolfram Bartolomaeus, Michael 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.

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P. Majdak, Institut für Schallforschung, ÖAW R. Baumgartner, Institut für Schallforschung, ÖAW

8:40	Comparison of Responses from Brainstem Neurons to Electrical and Acoustic Stimulation: Implications for Electrical ITD Processing in the Lateral Superior Olive Michaela Müller, Hongmei Hu, Dardo Ferreiro, Barbara Beiderbeck, Mathias Dietz, Michael Pecka [Abstract] Our ability to localize sound sources is predominantly derived from the capacity of our brain to detect sub-millisecond Interaural Time Differences (ITD) in the arrival of sounds between the two ears. Unfortunately, ITD-sensitivity is severely limited in bilateral Cochlear Implant (CI) users. Neuronally, ITD- sensitivity is based on the comparison of the relative strength and timing of excitatory and inhibitory inputs from the two ears in the brainstem. Current psychophysical and physiological data imply that contrary to normal hearing listeners, ITD-sensitivity in CI users is mostly governed by the lateral superior olive (LSO) pathway. To gain better insight into the processing along this pathway during electrical stimulation and to identify potential bottlenecks for electrical ITD-sensitivity, we utilized electrophysiology in rodents and computer modelling. We obtained in vivo recordings from single brainstem neurons in response to acoustic and electrical click trains. We found hyper-acuity and hyper-precision for both the excitatory and the inhibitory pathway during electrical compared to acoustical stimulation. A physiologically plausible model of the LSO pathway (Klug et al., 2020) was able to faithfully replicate these results and suggests that the impaired ITD-sensitivity of CI users might be due to an impairment of the integration process in LSO neurons.
9:00	Reweighting the contributions of spectral regions to sound localization and its impact on binaural-cue reweighting Ondrej Spišák, Maike Klingel, Peter Lokša, Rene Sebena, Bernhard Laback, Norbert Kopco [Abstract] Weighting of binaural cues in sound localization is frequency-dependent. For low-frequency (LF) sounds, the interaural time difference (ITD) dominates, while for high-frequency (HF) sounds, the interaural level difference (ILD) dominates. We performed a training experiment in a real reverberant environment in which visual cues were used to increase the weighting of either HF or LF components of broadband stimuli. Then, we tested whether this spectral reweighting generalizes to mid-frequency sounds, and to the weighting of ITD/ILD cues in mid-frequency sounds in a virtual anechoic environment. Training separate groups to increase their HF or LF weighting led to spectral reweighting in the expected direction for both groups. However, only HF training generalized to new, mid-frequency sounds. In a follow-up, an additional group was trained on HFs while explicitly informed to focus on HFs. This group also increased its HF weight for trained sounds, but not for the mid-frequency sounds. In the virtual environment, all three groups increased their ILD weight from pre- to posttest, not confirming the hypothesis that training on LFs would increase the ITD weight. In conclusion, reweighting of spectral components for localization is possible. However, the generalization to binaural-cue reweighting is not straightforward.
9:40	ILD and ITD Extraction with a Bio-Inspired Model Based on LSO and MSO Lukas Driendl, Jörg Encke, Nelly Von Puttkamer, Simon Schiele, Tim Lüth, Werner 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.
10:20	The effect of early and late reflections on binaural unmasking Norbert Kolotzek, Pierre Aublin, Bernhard 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.
10:40	Cue Dependent Spatial Release from Masking in the Presence of Large Interaural Delays Julian Angermeier, Werner Hemmert, Stefan 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.
11:00	Predictions of Psychoacoustic Data by Using a Unified Monaural and Binaural Perception Model Thomas Biberger, Stephan D. Ewert [Abstract] Auditory perception involves the monaural auditory pathway and monaural perceptual cues as well as binaural interaction (BI) cues based on differences between left and right ears. So far auditory models have often focused on either monaural or binaural experiments in isolation. Although binaural models typically build upon stages of (existing) monaural models, only a few attempts have been made to extend a monaural model by a binaural stage using a unified decision stage for monaural and binaural cues. Such approaches often employs the equalization-cancelation-mechanism to mimic BI, which either involves signal-adaptive delays and provides a single channel output or can be implemented with tapped delays providing a high-dimensional multichannel output. This contribution extends the (monaural) generalized envelope power spectrum model by a non-adaptive BI stage with only a few, fixed output channels. The BI stage resembles features of physiologically motivated hemispheric BI, as simplified signal processing stages, yielding a 5-channel monaural and binaural matrix feature decoder. The back end of the existing monaural model is applied to the 5-channel output and calculates envelope power and power features in different time frames. The model is evaluated and discussed for a baseline database of psychoacoustic experiments from the literature.

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P. Majdak, Institut für Schallforschung, ÖAW R. Baumgartner, Institut für Schallforschung, ÖAW

14:00	An Auditory Periphery Model of Contextual Sound Lateralization with Interaural Level Differences Bernhard Laback [Abstract] The perceived azimuth of a target sound is known to depend on the azimuth of a preceding sound (precursor). Specifically, a target presented in some azimuthal proximity of a precursor is typically perceived away from the precursor. The current study characterized the precursor effect (PE) based on interaural level differences (ILDs) for high-frequency stimuli. Five normal-hearing listeners indicated the perceived azimuth of targets (from left to right) via head turn in a virtual audio-visual environment, either in isolation or following diotic, left- or right-sided precursors. Experiment 1 used noise stimuli and showed that the perceived target azimuth is shifted away from midline for contralateral and diotic precursors and towards midline for ipsilateral precursors. Experiment 2 used transposed noise stimuli with either same or different temporal pitch (one octave) of target and precursor, to study the role of their perceptual segregation. The PE persisted irrespective of the availability of the pitch cue, indicating that it operates independent of object formation. A model of the auditory periphery up to the auditory nerve, incorporating efferent cochlear compression control, predicted the general effects. Overall, at least some basic aspects of the ILD-based PE appear to arise already at the level of the auditory nerve.
14:20	Modeling Sound Localization within the Framework of Bayesian Inference Roberto Barumerli, Piotr Majdak, Robert Baumgartner, Michele Geronazzo, Federico Avanzini [Abstract] In this work, we propose an auditory model based on Bayesian inference to reproduce the individual human ability to localize a sound source in the acoustic free field. The model combines physiologically motivated front-ends with a probabilistic decision stage in order to estimate both the lateral- and polar-angle components of the incoming sound direction. In our systematical evaluation, the model was able to reproduce the summary statistics from five listeners when localizing broad-band sound sources. In particular, the results indicate that the model required to account for both the acoustic interaction of the sound source with the subject anatomy and for non-acoustic factors as neural uncertainties and sensorimotor mapping. On the other hand, we found little agreement between simulations and experimental data when considering distortions in the stimuli’s spectrum. This mismatch is probably related on how the auditory front-ends combined various spatial cues. We will discuss these results and further extensions of the framework to match actual performances in diverse acoustic scenarios.
14:40	Modelling 3D sound localisation with head movements based on Bayesian inference Glen McLachlan, Piotr Majdak, Jonas Reijniers, Herbert Peremans [Abstract] Over the decades, Bayesian statistical inference has become a staple technique for modelling human multisensory perception. Many studies have successfully shown how sensory and prior information can be combined to optimally interpret our environment. Because of the multiple sound localisation cues available in the binaural signal, sound localisation models based on Bayesian inference are a promising way of explaining behavioural human data. An interesting application is the integration of dynamic localisation cues, which are obtained through source or self-motion. The auditory system uses dynamic cues to complement the well-documented monaural and binaural static localisation cues and improve localisation accuracy. Here we provide a review of the recent developments in dynamic sound localisation modelling, with a particular focus on the prominent role of Bayesian inference in these processes. Finally, a theoretical framework is proposed for dynamic listening using Bayesian inference.
15:00	Examining the influence of controlled HRTF-variation on various distance metrics Cosima A. Ermert, Shaima'A Doma, Janina 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.
15:20	Methods for building an electroacoustic model of ear canal transmission Daniil Sinev, Kurt Jürgen Mick, Hatem Foudhaili, Jürgen Peissig [Abstract] Modern technologies such as binaural rendering rely on providing specifically processed audio signals to the listener. However, most of the time these precisely calculated signals are played over headphones, under the assumption that the transmission through the ear canal would not significantly modify them. While this is true for low frequencies, it most certainly is not for higher ones, especially when using closed in-ear earphones. Although it is impractical to include the ear canal transmission in a binaural model or measured HRTFs, as it depends on the model and fit of the headphones among other things, modelling it at the time of rendering is possible. The model would have to be specific to the individual as well as the headphones/earphones used, and its parameters would have to be determined using data that can be realistically obtained just before or during a listening session, without invasive and/or complicated procedures. A method to build such a model is proposed, using measurements from sensors that could be built into an earphone. The method is tested on an ear simulator in laboratory conditions using a custom setup.
15:40	Analysis of spatial cue distortion in HRTFs using a simplified head model Shaima'A Doma, Janina 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.

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P. Majdak, Institut für Schallforschung, ÖAW R. Baumgartner, Institut für Schallforschung, ÖAW

16:40	Evaluation of a Child-Appropriate Localization Paradigm Hark Braren, Janina 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.
17:00	Comparing Ambisonics-based Binaural Rendering Methods: Can Perceptual Models be of Use? Isaac Engel, Dan Goodman, Lorenzo Picinali [Abstract] The Ambisonics framework is often used to produce binaural audio from microphone array recordings or real-time audio engines. Typically, Ambisonics signals are processed at low spatial orders due to hardware constraints or as a way to reduce complexity, which generally results in a degradation of the quality of the binaural output. There exist several methods that alleviate this issue but they have not yet been compared for a wide range of spatial orders and perceptual metrics, because that would involve very extensive and time-consuming listening experiments. We investigated to what extent binaural models can be used to perform such an evaluation in a rapid and consistent manner. Several state-of-the-art binaural Ambisonics rendering methods were compared using binaural models for spatial orders 1 to 44 in terms of localisation performance, externalisation and speech reception in noise. The models predicted an overall increase in performance with spatial order, as expected. A clear effect of the rendering method was observed: at high orders, most methods converged to a good performance, whereas at low orders, some methods produced significantly more accurate binaural signals than others. These predictions, supported by a numerical analysis, have been found to be in line with results from previous literature.
17:20	The Auditory Modeling Toolbox 1.0 Piotr Majdak, Clara Hollomey [Abstract] The Auditory Modeling Toolbox (AMT) version 1.0 is a Matlab/Octave toolbox comprising computational auditory models. The AMT aims at providing a consistent implementation of auditory models, comprehensive documentation, and user-friendly access to work with and to advance existing models. Further, the AMT provides experimental data and code addressing the reproduction of published results. With its version 1.0, the AMT provides a sophisticated framework including caching mechanisms, online repositories, general purpose auditory functions, filters, and plotting functionality, all intended to encourage the enhancement of existing models. Access to the code is facilitated by an in-code documentation system and the inclusion of a wide range of demonstrations providing quick insights into a model’s functioning. The AMT 1.0 integrates implementations of over 40 auditory models contributed by various researchers. For future contributions, the AMT offers multi-licensing of the model implementations, clear display of authorship, and citations to their authors’ publications. The AMT is open-source and can be freely downloaded from http://amtoolbox.org.
17:40	Consonant-in-noise discrimination using an auditory model with different speech- based decision devices Alejandro Osses, Léo 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.

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J. Ahrens, Chalmers University of Technology F. Zotter, Institut für Elektronische Musik und Akustik, Graz

13:40	Comparison of Methods for Plausible Sound Field Translation Maximilian Kentgens, Peter 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.
14:00	The PerspectiveLiberator – An Upmixing 6DoF Rendering Plugin for Single-Perspective Ambisonic Room Impulse Responses Kaspar Müller, Franz 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.
14:20	Use of Position-Dynamic Binaural Synthesis in an Exemplary Auditory Augmented Reality Installation Stephan Werner, Florian Klein, Georg Stolz, Stefan Dietrich, Matthias Fritz 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.
15:00	Assessing Room Acoustic Self-Localization using a Virtual Blindfold Nils Meyer-Kahlen, Sebastian 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.
15:20	Considering source elevation for encoding perceptually salient early reflections in parametric spatial audio rendering Tobias Jüterbock, Fabian Brinkmann, Hannes Gamper, Nikunj Raghuvanshi, Stefan Weinzierl [Abstract] Parametric spatial audio rendering aims at providing perceptually convincing audio cues that are agnostic to the playback system and enables the acoustic design of games and virtual reality. We propose a parametric encoder for spatial room impulse responses that is evaluated in nine simulated shoebox rooms spanning a large range of sizes and reverberation times. A key component of the pipeline is a perceptually inspired thresholding for finding a minimal set of salient early reflections to reduce the computational demands. In this contribution, we investigate the effect of introducing an additional dependency of the detection threshold on source elevation. This was inspired by recent research revealing that multiple auditory events can be simultaneously evoked by sound sources in the median plane if their separation angle is sufficiently large. Results of the evaluation show an improved selection of early reflections due to the consideration of source elevation.

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J. Ahrens, Chalmers University of Technology F. Zotter, Institut für Elektronische Musik und Akustik, Graz

16:00	Spatial sub-sampling for position-dynamic auditory augmented reality Florian Klein, Annika Neidhardt, Christian Schneiderwind, Ulrike Sloma, Stephan Werner, Sebastià Amengual Garí [Abstract] Realizing auditory augmented reality with moving listeners requires assumptions about the acoustic field in order to maintain an adequate auralization while keeping the effort for room acoustic estimations low. For a position-dynamic binaural synthesis a sub-sampling of the walkable area is necessary and binaural room impulse responses or parameters thereof must be updated according to the listener’s movement. This contribution discusses the requirements for such systems with focus on just noticeable changes of room acoustic parameters and their effect on room impression and perceived distance of sound sources. Our research aims to find methods and measures to characterize a room and to derive a perceptual adequate sub-sampling of the walkable area.
16:02	Extraaurale Kopfhörer für virtuelle Akustik Joshua Wermers, Stefanie Goicke, Tim Jürgens, Jürgen 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).
16:04	Bewertung der richtungsabhängigen Schalleintragskomponenten im individuellen Restgehörgang bei undichtem Sitz eines offenen Im- Ohr-Hörsystems hinsichtlich akustischer Transparenz Reinhild Roden, Vincent Gräfen, Piero Rivera Benois, Simon Doclo, Matthias 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.

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J. Mühlhans, Universität Wien, Medialab Philologisch-Kulturwissenschaftliche Fak.

9:00	What is the relation between musical features and spontaneous or restricted blink activity? Elke Lange, Lauren Fink [Abstract] Spontaneous eye blinks are known to occur at structurally salient breaks during reading and speech, to become synchronized between speakers, and to be indicators of cognitive event chunking. As such, we hypothesized that eyeblink activity should also show a systematic relationship to music. The aim of our study is to determine whether eyeblink activity (a) is synchronized across people listening to the same music, and (b) relates to acoustic features of the music (e.g., analyzed by the MIR toolbox) and salient moments in music (e.g., defined by expert ratings). Participants (N = 32) listened to fifty-nine ∼60 sec clips of instrumental music from a variety of genres (rock, hip hop, classical, etc.) while fixating and being eye-tracked. No instructions were provided to refrain from blinking. Eyes were tracked binocularly (Eyelink1000, sampling rate 500Hz). After each music trial, participants rated their felt valence, arousal, liking, absorption, mind-wandering, and urge to move (groove). Interspersed silent trials served as a control condition for blinking activity. Analyses are ongoing and will be compared with data from two earlier experiments (N = 31 & N = 34, 56 clips of instrumental music), in which participants were asked to reduce blinking to optimize eye recordings.
9:20	The pupil as an index of musical rhythmic structure and listeners' absorption Lauren Fink, Petr Janata, Sriram Ganapathy, Shigeto Furukawa, Elke Lange [Abstract] In this talk I provide an overview of a series of recent studies in which we employ a computational model to predict fluctuations in listeners’ attention as a function of the temporal structure in an auditory stimulus. We test our predictions against behavioral indices of attention, namely perceptual thresholds and subjective reports, as well as physiological markers of attention, namely changes in pupil size. Firstly, we find that perceptual thresholds for detecting intensity changes in rhythmic scenes fluctuate over time (i.e., attention is not evenly distributed over time), as predicted by our model. Secondly, we show that the pupil dilates in response to intensity changes - including those presented below perceptual threshold -, regardless of whether the change is an increase or decrease in intensity. Maximum evoked pupil size predicts whether listeners detect any given change or not. Thirdly, during natural music listening, we observe pupillary entrainment to prominent periodicities in music, and show that the phase coherence between the pupil signal and music is predictive of participants’ self-reported absorption in the music. NOTE: this submission is intended to be part of the Blick and Bewegung symposium.
9:40	Der Einfluss von Audiofeatures auf das Blickverhalten Jörg Mühlhans, Felix Klooss, Christoph 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.
10:20	Togetherness in expressive musical interaction: Effects of social presence on head motion, gaze, and arousal Laura Bishop, Werner Goebl [Abstract] Performing musicians’ ancillary body motion is expressive of their cognitive and emotional engagement with the music. The quality of their motion shows their understanding of the musical structure, and is aesthetically meaningful for observers. Some studies have shown that musicians move differently when playing with others or for an audience than when playing solo or in private. Our research addresses the question of how changes in the social demands of a performance environment affect musicians’ head motion, gaze, and cognitive arousal. We have carried out experiments with small ensembles using motion capture, gaze tracking, and pupillometry. Our results show that musicians move more in the presence of observers than when they are visually isolated. When they can see their co-performers, they can spend substantial time watching them. Coordinated head motion can emerge between ensemble members. Our pupillometry results suggest that cognitive arousal is linked with body motion and technical and expressive difficulty of the music, and may heighten during public performance, especially for musicians in a more-demanding or leading role (e.g., the first violinist of a string quartet). We argue that body-based interaction between ensemble musicians and/or between musicians and audience members promotes rewarding experiences of ”togetherness”.
10:40	Physiological Parameters of Playing the Trombone using the Example of Muscle Activity, Contact Pressure on the Mouthpiece and Volume - an Exploratory Cross-Sectional Study Dirk Möller, Dörthe Stelljes, Christoff Zalpour [Abstract] Objektives Playing the trombone can lead to playing-related musculoskeletal disorders (PRMD). Previous research suggests that professional trombonists predominantly struggle with PRMD on the left body side. The aim of this study was to investigate the relationship between contact pressure on the mouthpiece, volume and muscle activity of various muscles of the left body side. Method Six male tenor trombonists were included in this study and run through a standardized protocol which consisted of playing a b-flat major scale with three different volumes (pianissimo, mezzoforte, fortissimo). Examination parameters were the muscle activity of 7 muscles of the left body side using surface electromyography as well as the contact pressure on the mouthpiece. Results Analysis of variance reveals significant differences of the muscle activity for the three volume levels. Additionally, Spearman’s coefficient shows weak to strong correlations between volume and muscle activity of various muscles. The strongest correlation across all muscles occurs during fortissimo playing. Discussion These results show a relationship in healthy tenor trombonists between volume, contact pressure on the mouthpiece and muscle activity when playing a b-flat major scale. Future research should include tenor trombonists with PRMD to enable comparison between PRMD and non-PRMD musicians.
11:00	3D Motion Capture and Eye Tracking for Musical and Acoustical Research - a Technical Framework Erwin Schoonderwaldt, Christian Lersch, Peter Reuter, Nils Betzler [Abstract] The combination of eye tracking with motion capture has promising potential and has been successfully applied in applications such as motor control and sports sciences. Even though both motion capture and eye tracking by themselves are popular technologies for music performance research, the combination has to our knowledge only scarcely been used. Our objective is to outline a technical framework for studies combining eye tracking and motion capture for musical or acoustical research. Possible application areas could be the study of sight reading or the use of visual cues in ensemble communication. We will present the integration possibilities of eye tracking devices with a Qualisys motion capture system and discuss some possible applications.

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H. Moshammer, Medizinische Universität Wien

10:00	Dosis-Wirkungsbeziehungen der WHO-Richtlinie kritisch hinterfragt Hanns Moshammer, Hans-Peter 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.
10:20	Anwendung eines Dosis-Wirkungs-Modells für Straßenlärm und ischämische Herzerkrankungen in einer österreichischen Population Paul Wexberg, Christian Kirisits, Karin Eglau, Christoph 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.
10:40	Dosis-Wirkungs-Beziehungen aus aktuellen Studien in Tirol Christoph Lechner, David Schnaiter, Stephan 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.
11:00	Merkmalsselektion von psychoakustischen Größen bei der datenbasierten Modellierung der subjektiven Geräuschqualität Lukas Outzen, Tobias P. Ring, Markus Scholz, Sabine 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.
11:20	The preterm baby in the bass booster - Zur Frage der A-Bewertung bei Pegelmessungen in Inkubatoren Christoph Reuter, Marcus Maeder, Isabella Czedik-Eysenberg, Lisa Bartha-Doering, Philipp Deindl, Matthias Bertsch, Angelika Berger, Vito 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.

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H. Moshammer, Medizinische Universität Wien

16:00

Schallexposition und -wirkung auf einer neonatologischen Intensivstation Christian Adams, Regine Stutz, Elisabeth Kaiser, Michelle Bous, Sybelle Goedicke-Fritz, Franziska Hornberger, Michael 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.

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H. Venghaus, Accon GmbH

14:00	Rauschverhalten piezoelektrischer Beschleunigungsaufnehmer unterschiedlicher Sensitivität und deren Auswirkungen auf Messung und Beurteilung Korbinian 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.
14:20	Der Squeal Indicator als Kenngröße zur Systematisierung von Kurvengeräuschen im Eisenbahnverkehr Helmut 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.
14:40	Schienenkopfkonditionierung im Bogen – Auftrittshäufigkeiten auffälliger Bogengeräusche Thomas Maly, Michael Ostermann, Florian Biebl, Manuel 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.
15:00	Analyse-Tool zur indirekten Bestimmung von Rollgeräusch-Parametern im Schienenverkehr Sören Franz Thilo Hanisch, Julian Lohbreier, Luca Pablo Thomma, Markus 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.
15:20	Die Beeinflussung des Rollgeräusches durch Fehlstellen an der Schiene Karlotta Proschitzki, Katja Stampka, Benjamin Baasch, Ennes 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.
15:40	Schallimmissionen von Gleisbaustellen Udo 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?
16:00	Auswirkung von unscharfen Parametern auf die Rollgeräuschsimulation bei Schienenfahrzeugen Vincent Radmann, Katja Stampka, Ennes 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.

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M.E. Altinsoy, TU Dresden, Professur für Akustik und Haptik A. Fiebig, TU Berlin, Fachgebiet Technische Akustik J. Verhey, OvG-Universität Magdeburg, Abteilung Experimentelle Audiologie

16:00

Der Klang alter (2-Takt-)Motorräder Udo Wagner, Peter Holstein, Matthias Domke, Jörg Neugärtner, Jens Kleemann, Stefan 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.

16:02

Virtual powertrain integration using TPA and NVH Simulator Bernd Philippen, Dominik Bauer, Frank Jürgens, Sebastian Lucas, Matthias Hoffmann [Abstract] Prediction and evaluation of vehicle interior sound on an NVH simulator in an early development stage will reduce development time and costs by reducing the need for physical prototypes. By combination of data from engine test bench with vehicle transfer functions it is possible to predict the vehicle interior sound before the engine has been integrated to the vehicle. Developers, decision-makers and customers can go on virtual test drives in an NVH Simulator: Driving a virtual car and listen to powertrain noise, road noise and wind noise. In combination with the Transfer Path Analysis approach, it is possible to listen to sound shares (structure-borne vs. airborne), discuss powertrain integration, develop acoustic targets due to realistic auralization in early stages of development.

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M.E. Altinsoy, TU Dresden, Professur für Akustik und Haptik A. Fiebig, TU Berlin, Fachgebiet Technische Akustik J. Verhey, OvG-Universität Magdeburg, Abteilung Experimentelle Audiologie T. Lobato, HEAD acoustics GmbH

13:40	Numerisches Vorstudientool zur Planung der experimentellen Modalanalyse Haiko Brücher, Matthias Wegerhoff, Roland 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.
14:00	Assessment and Evaluation of an Unsupervised Machine Learning Model for Automotive and Industrial NVH Applications Abdul Haq Azeem Paracha, Johannes Blickensdorff, David Scott 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.
14:20	Bestimmung von Admittanzen in sechs Freiheitsgraden für die komponentenbasierte TPA Martin Burkhardt, Welf-Guntram 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.
14:40	Hybride Methode zur Vorhersage des Schallübertragungsverlusts für Fahrzeugdämmung unter Berücksichtigung von Komponentenmessdaten in Finiten Elementen Modellen Markus Brandstetter, Romain 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.
15:00	Analyse von Clipverbindungen zur Befestigung von Fahrzeugverkleidungen Kai Bahrke-Rein, Peter Groba-Güsken, Christian Adams, Tobias 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.
15:20	Increasing adjustability of acoustic system properties by activating fixed control levers Mariia Bronzova, Lukas Berk, Christian Adams, Fabian 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.
15:40	Experimentelle Identifikation und Quantifizierung von Unsicherheiten am Beispiel einer Türdichtung Sophie Cram, Marinus Luegmair, Davide Di Nunno, Steffen 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.

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M.E. Altinsoy, TU Dresden, Professur für Akustik und Haptik A. Fiebig, TU Berlin, Fachgebiet Technische Akustik J. Verhey, OvG-Universität Magdeburg, Abteilung Experimentelle Audiologie

16:40	Modellierung der Empfindung „Dröhnen“ im Fahrzeuginnengeräusch Jesko Verhey, Gloria-Tabea Badel, Florian 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.
17:00	Vergleich von Schall und Sitzschwingungen in verschiedenen Fahrzeugtypen hinsichtlich ihrer Wahrnehmung Maria Mareen Maravich, M. Ercan 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.
17:20	Psychoacoustic Assessment of Noise under a Motorcycle Helmet Krishna Ganesan, Jörg Bienert, Xiaojing 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.
17:40	LIFE E-VIA: Electric Vehicle Noise Control by Assessment and Optimisation of Tyre/Road Interaction Carsten Hoever, Achillefs Tsotras, Raffaella Bellomini, Arnaldo 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.
18:00	Messtechnische Untersuchung der Aussagekraft von Transferrezeptanzen an Gleisanlagen im Vergleich mit analytischen Gleismodellen Ina Richter, Karlotta Proschitzki, Katja Stampka, Ennes 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.

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M.E. Altinsoy, TU Dresden, Professur für Akustik und Haptik A. Fiebig, TU Berlin, Fachgebiet Technische Akustik J. Verhey, OvG-Universität Magdeburg, Abteilung Experimentelle Audiologie T. Lobato, HEAD acoustics GmbH

8:40	Rückwirkungsbehaftete gekoppelte Analyse der Elektrodynamik, vibroakustischen Strukturschwingungen und Rotordynamik des elektrischen Antriebsstranges eines Gleitbootes Fabian Duvigneau, Sebastian Koch, Christian Daniel, Elmar Woschke, Daniel 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.
9:00	Schallemissionen der Binnenschifffahrt Svenja Sommer, Patrick 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.
9:20	Experimentelle Modalanalyse an monolithischen Statoren für Traktionsantriebe Manuel Michael Islam, Steffen 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.
9:40	Statistical characteristics of electric drives on end-of-line test benches Jakob Bonart, Philipp Hümmer, Welf-Guntram 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.
10:00	„Je tonhaltiger, desto unangenehmer?!“ – Aktive Verbesserung des Fahrzeuginnengeräuschs mittels Subharmonischen und Rauschen Florian Doleschal, Jesko 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.

Sitzungsleitung:

B. Laback, Institut für Schallforschung, ÖAW R. Baumgartner, Institut für Schallforschung, ÖAW

13:40	Why does ITD Sensitivity Break Down in Electric Hearing? A Modeling Study Werner Hemmert, Albert Croner, Jörg Encke, Siwei 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.
14:00	Unilateral acoustic degradation delays attentional separation of competing speech Frauke Kraus, Martin Orf, Jonas Obleser, Malte Wöstmann [Abstract] Hearing loss is often asymmetric, such that hearing thresholds differ substantially between the two ears. The extreme case of such asymmetric hearing is single-sided deafness. A unilateral cochlear implant (CI) on the more severely impaired ear is an effective treatment to restore hearing. It is unclear how unilateral acoustic degradation and spatial attention to one sound source in multi-talker situations interact. Here, we simulated key features of listening with a unilateral CI: Young, normal-hearing listeners were presented with 8-band noise-vocoded speech to one ear and intact speech to the other ear. Neural responses were recorded in the electroencephalogram (EEG) to obtain the spectro-temporal response function (sTRF) to speech. Listeners made more mistakes when answering questions about vocoded (versus intact) attended speech. At the neural level, we asked how unilateral acoustic degradation would impact the attention-induced amplification of tracking target versus distracting speech. Interestingly, unilateral degradation did not per se reduce the attention-induced amplification but delayed it in time by approximately 100 ms. These findings suggest that attentional selection of unilateral, degraded speech is feasible, but induces delayed neural separation of competing speech, which might explain some of the listening challenges experienced by unilateral CI users.
15:00	Binaural-Cue Reweighting in Normal-Hearing and Cochlear-Implant Listeners Maike Klingel, Bernhard Laback [Abstract] Normal-hearing (NH) listeners rely on both interaural time (ITDs) and level (ILDs) differences for azimuthal sound localization. Localization with cochlear implants (CIs), however, is mainly based on ILDs. Since current envelope-based stimulation strategies do not encode salient ITD cues, CI listeners may learn to rely on ILDs instead. To study such ITD/ILD reweighting, two experiments (NH and CI) were performed using a lateralization task with spatially inconsistent binaural cues in a virtual audio-visual environment. A multi-day training reinforcing either ITDs or ILDs was preceded and followed by a test measuring the ITD/ILD weighting. NH listeners, assigned to either a reinforced-ITD or reinforced-ILD group, lateralized narrow-band (2-4 kHz) noise bursts. For CI listeners, 100-pps and 300-pps unmodulated pulse trains were presented at a single interaurally place-matched electrode pair and only ITDs were reinforced. Additionally, CI listeners’ binaural-cue thresholds were measured before and after training. Both NH groups increased their weighting for the reinforced cue. CI listeners increased their ITD weighting for 100-pps but not for 300-pps stimuli, whereas binaural-cue thresholds did not change. The results suggest that the perceptual weighting of ITDs and ILDs can be changed, which may make ITDs better usable once they are saliently conveyed by CI systems.
15:20	The Effect of Stimulation Timing on Sound Source Localization in Patients with Cochlear Implant and Hearing Aid Josef Seebacher, Philipp Zelger, Joachim Schmutzhard, Patrick Zorowka [Abstract] Introduction: Patients with asymmetric hearing loss are typically supplied with a cochlear implant (CI) in one ear and wear a hearing aid on the contralateral side. These patients develop binaural hearing abilities in aided condition even if transfer of signals to the auditory system differs between CI and hearing aid. This work summarizes sound localization results of such patients after modification of stimulation timing on the CI side. Methods: Participants of the study were supplied with a CI of type MED-EL, Generation i1000/i1200 in one ear and were using a hearing aid on the contralateral side. A considerable binaural benefit in best aided condition was required. Stimulation timing on the CI side was varied by delaying the CI signal. A series of sound localization tests were performed for different delay times. Results: The study group showed large deficits in sound localization irrespective of modifying stimulation timing, particularly for stimuli from front, left or right. At angles of ±30∘ and ±60∘ judgements were more accurate and timing of the CI signal had a significant effect on the localization error. Conclusion: Stimulation timing of the CI seems to affect binaural hearing performance in listeners with bimodal supply (hearing aid and cochlear implant).
15:40	Adjustment of the interaural stimulation timing leads to improved sound localization in bimodal listeners Stefan Zirn, Werner Hemmert, Julian 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.

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B. Laback, Institut für Schallforschung, ÖAW R. Baumgartner, Institut für Schallforschung, ÖAW

16:40	ITD coding in bilateral cochlear implants for listening in reverberant space Bernhard Seeber, Aswin Wijetillake [Abstract] Interaural time differences (ITDs) help normal hearing listeners perceive, locate and understand sounds in noisy and reverberant conditions, but their benefit is limited with bilateral cochlear implants. Monaghan & Seeber (2016) presented a temporal enhancement algorithm that sharpens and deepens modulations at onsets of selected peaks in the signal envelope and showed improved ITD sensitivity with tone-vocoded speech. Based on the short-term direct-to-reverberant ratio the algorithm selects peaks that are dominated by the direct sound rather than reflections, and applies enhancements at times derived from the timings of envelope peaks. However, extensive analysis revealed that envelope peak timings do not robustly convey the ITD of a source in reverberant rooms. We present an updated version of the algorithm that estimates the short-term ITD from the signal’s temporal fine structure and adjusts the enhancement timings to encode that ITD. Furthermore, the new algorithm enhances envelope peaks based on the short-term interaural coherence. Results from the ongoing evaluation using acute testing of CI users show that the new algorithm improves ITD-based lateralization relative to the old algorithm and the unenhanced case. Unlike in previous vocoder testing with normal hearing listeners, in the acute test some CI users showed slightly degraded speech understanding.
17:00	Spatio-temporal integration of speech reflections in listeners with sensorineural hearing loss Jan Rennies, Anna Warzybok, Birger Kollmeier, Thomas 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.
17:20	Acoustically-driven spatial assessment of enclosed spaces Michael Schutte, Henning Steffens, Stephan D. Ewert [Abstract] Sound reflections and the resulting reverberation in enclosed spaces are often considered hindrances to human auditory perception due to their detrimental effects on speech perception and directional localisation. When it comes to acquiring knowledge about a spatial environment, however, their evaluation by the auditory system is essential, particularly when visual cues are unavailable (e.g., in the absence of light or in blind individuals). External and virtual (such as in acoustically augmented reality) sound sources as well as self-generated (echolocation) sounds can all give rise to acoustic cues that aid spatial awareness, orientation and navigation in rooms. In our current experiments, we investigate the capabilities of human listeners to acquaint themselves with the boundaries of unseen rooms in various purely acoustical scenarios. For maximum control over the experimental conditions, we have developed liveRAZR, a real-time implementation of the well-established RAZR system for room-acoustical simulation (Wendt et al., J Audio Eng Soc 62, 2014). This software can auralise moving sound sources and low-order reflections accurately in time and space (both binaurally and via loudspeaker arrays), while late reverberation is approximated with a feedback-delay network. The system can support the generation a wide range of naturalistic stimuli relevant to auditory spatial cognition.
17:40	Mechanisms underlying auditory looming bias: Behavioral perspective Diane Baier, Karolina Ignatiadis, Brigitta Tóth, Robert Baumgartner [Abstract] Approaching or looming sounds are more salient than receding sounds. In order to study this auditory looming bias, moving sensations are mostly created by intensity changes, while increasing intensity elicits a looming sensation and decreasing intensity a receding sensation. Alternatively, manipulating spectral cues can also elicit looming bias. Here, the direction-dependent filtering caused by the reflections of the listeners’ individually shaped pinnae, head, and shoulders provide the necessary spatial information: flattening the magnitude spectrum makes the sound appear looming (even into the listener’s head), while sharpening the magnitude spectrum leads to a receding sensation. To directly and independently compare both types of sound manipulation, we conducted an experiment playing smoothly cross-faded pairs of Schroeder-phase harmonic complex tones to elicit a moving sensation. As a control condition, we presented static sound-pairs without movement. The listeners judged the direction of the movement for every sound-pair. We expected to find a looming bias in the accuracy rates (higher accuracies for looms than recedes) as well as response times (shorter for looms) for both intensity and spectral-magnitude changes. The results will be discussed with regards to the different sound manipulations and their potential for studying the neural substrate of looming bias.
18:00	Mechanisms underlying the auditory looming bias: Neural substrate Karolina Ignatiadis, Diane Baier, Brigitta Tóth, Robert Baumgartner [Abstract] Our auditory system constantly keeps track of our environment, informing us about our surroundings and warning us of potential threats. The auditory looming bias is an early perceptual effect, showing higher alertness of listeners to approaching auditory objects, compared to receding ones. Experimentally, this bias has been studied using stimuli varying in intensity as well as in spectral shape. Neural investigations with intensity-based stimuli argue for a top-down projection from the prefrontal cortex to the auditory cortex, prioritizing approaching over receding sonic motion. Here, we test the generalizability of those findings to looming bias elicited via spectral shape manipulation, while we further discuss the involvement of regions known to be crucial in sound motion processing. As such, our results suggest that the auditory looming bias underlies a more distributed network, largely overlapping with previous fMRI results. The current knowledge is further extended, by refining the temporal evolvement and direction of information flow between the network nodes.

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B. Laback, Institut für Schallforschung, ÖAW R. Baumgartner, Institut für Schallforschung, ÖAW

8:40	The encoding of vertical sound souce direction in human and mouse auditory cortex Marc Schönwiesner [Abstract] While the encoding of horizontal sound direction has been extensively studied, very little is known about the representation of vertical sound direction in the auditory cortex. We measured cortical elevation tuning using high-resolution fMRI and EEG in humans, and ECOG in mice. Results in humans indicate that sound elevation is represented by broad tuning functions preferring lower elevations as well as secondary narrow tuning functions preferring individual elevation directions. The shape of these tuning functions is contingent on experience with spectral cues and covaries with the change in elevation perception that accompanies adaptation to modified elevation cues. Mouse auditory cortex does not show preferential tuning to low elevations, potentially due to the lower overall elevation of a mouse head compared to a human head. We discuss how tuning functions affect spatial cognition in both species.
9:00	Influence of wearing hearing aids on speech intelligibility in spatial scenarios for normal-hearing listeners Florian Denk, Florian Miethling, Jürgen Tchorz, Hendrik 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.
9:20	Sound Localization and Discrimination in Bilateral Cochlear Implant Users with Pinna-Imitating Microphone Directionality Wilhelm Wimmer, Tim Fischer, Marco Caversaccio [Abstract] We compared the sound-source localization, discrimination, and tracking performance of 12 bilateral cochlear implant users with omnidirectional (OMNI) and pinna-imitating (PI) microphone directionality modes. Each subject performed static and dynamic sound field tests in the horizontal plane. The static tests consisted of an absolute sound localization test and a minimum audible angle (MAA) test measured at eight azimuth directions. Dynamic sound-tracking was evaluated by the subjects indicating the direction of a moving stimulus along two circular paths. The PI mode led to statistically significant sound localization and discrimination improvements. For static sound localization, the greatest benefit was a reduction in the number of front-back confusions. The front-back confusion rate was reduced from 47% with OMNI mode to 35% with PI mode (p = 0.03). The ability to discriminate sound sources to the sides (90∘&270∘) was only possible with PI mode. The averaged MAA for 90∘ and 270∘ decreased from 75.5∘ to 37.7∘ with the PI mode (p<0.001). A non-significant trend towards improving the ability to track moving sound sources was observed. Our results demonstrate that PI mode improves spatial hearing performance in bilateral CI users, mainly due to improved front-back discrimination.
9:40	Bayesian inference in audiovisual spatial binding David Meijer [Abstract] It is widely accepted that the human brain follows normative rules set by Bayesian inference to bind uncertain sensory signals in a statistically optimal fashion in order to form precise and coherent beliefs about its environment. When a sound and a flash appear synchronously and spatially near, they should be integrated by computing a reliability weighted average for their common source location. Since visual localisation is normally more reliable, this scheme naturally explains the well-known ventriloquist illusion. Nonetheless, recent work has suggested that humans do not integrate multisensory signals in accordance with the optimal observer model. While the model’s predictions approximately hold, too much weight is placed on signals from the normally more reliable sense. In a series of audiovisual localisation experiments we replicated this apparent suboptimal behavior by showing excessive biases towards the visual stimulus location. However, model comparison of a variety of proposed explanations demonstrated that these results are best described by a simple extension of the Bayesian framework that also accounts for uncertainty about the common origins of the sensory stimuli. These findings advocate the consideration of causal inference in perceptual binding experiments even when conditions are optimized for the unity assumption to hold.
10:00	Electrophysiological correlates of auditory and visual attentional cueing in fine-grained auditory spatial discrimination task Norbert Kopco, Rene Sebena, Jyrki Ahveninen, Virginia Best, Barbara Shinn-Cunningham [Abstract] A behavioral experiment was combined with EEG recordings to examine how directing automatic auditory spatial attention affects listeners’ location discrimination performance while the eyes fixate a neutral location, and whether the effect is cue modality-dependent. The behavioral experiment found 1) better performance with auditory valid vs. invalid cues, 2) no difference in performance with visual valid vs. invalid cues; and 3) bias toward perceiving the sounds as moving away from the fixation direction, the strength of which depended on cue modality and validity. The EEG responses to the targets and cues were analyzed separately. The late components of the target-elicited ERPs covaried with the behavioral performance. The analysis of cue-elicited ERPs examined the auditory-evoked occipital response contralateral to an auditory cue (ACOP), previously reported as correlate of attentional processing. While analysis of the interval 100-400 ms after the auditory cue did not find a clear evidence of ACOP, later components (400-700 ms) varied for different combinations of hemispheric laterality, cue validity, and cue position, suggesting that the auditory cue causes attentional modulation in the posterior areas. These results illustrate complex audiovisual interactions between the two modalities in fine-grained spatial attention, independent of eye position or eye movement.
10:20	The Ventriloquist Illusion in Audiovisual Virtual Reality Lukas Vollmer, Janina 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.
11:00	Head-motion and Eye-gaze Behavior of Normal-hearing and Hearing- impaired Listeners in Complex Listening Environments Axel Ahrens, Thirsa Huisman, Torsten Dau [Abstract] It is common to move the head and eyes in response to an acoustic signal, either to improve the spatial perception or as a social norm when having a conversation. However, it is unknown if these movements reflect certain patterns and in which way these patterns depend on the complexity of the sound scene. Furthermore, hearing impaired listeners might exhibit different patterns if they rely more strongly on visual information than normal-hearing listeners. Here, we present two experiments conducted in audio-visual virtual environments. In experiment 1, the listeners’ task was to localize a speech source in a multi-talker scenario. The complexity of the scenes was varied by means of the number of talkers as well as the amount of reverberation. In experiment 2, listeners were asked to localize an audiovisual non-speech target in the presence of a varying number of distractors. In both experiments, the response times were found to increase with scene complexity. The analysis of the motion behavior revealed an increased use of head movements in scenes with higher complexity. Furthermore, while the number of saccades also increased with increasing scene complexity, the saccade amplitudes remained constant. Thus, motion behavior might be a predictor for challenges with perception.
11:20	Auditory information improves time-to-collision estimation for accelerating vehicles Marlene Wessels, Carolina Zähme, Daniel Oberfeld-Twistel [Abstract] Previous studies found no substantial advantage of additional auditory information in judging the time-to-collision (TTC) of visually presented objects approaching at a constant speed. However, auditory information might be helpful in assessing whether a vehicle accelerates. In the present study, high-fidelity interactive audiovisual simulations of a vehicle with internal combustion engine in an urban traffic scenario were presented. Participants estimated the TTC of vehicles that approached either at a constant speed for 3.0 s, or travelled at a constant speed for 1.5 s before accelerating for another 1.5 s. In the conditions with constant speed, TTC estimates for audiovisually presented vehicles were similar to the estimates for vehicles presented only visually, although the mean estimated TTCs were slightly shorter in the audiovisual condition. For accelerating vehicles, however, the TTC was substantially overestimated in the visual-only condition. This result is compatible with a first-order TTC estimation largely ignoring acceleration, as reported in the literature on visual TTC estimation. In the audiovisual condition, the extent of TTC overestimation was significantly reduced relative to the visual- only condition. Thus, when auditory information about the acceleration is available in addition to visual information, this provides a significant benefit for estimating TTC in traffic scenarios.

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M. Kob, HfM Detmold, Erich-Thienhaus-Institut L. Fuks, School of Music - Rio de Janeiro Federal University

10:20

Redesigning the Helmholtz Resonator with Reeds and the Vocal Folds: Expanding Helmholtz's writings on aerophones André Almeida, Leonardo 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.

10:40

Development and demonstration of Helmholtzian instruments Leonardo Fuks, Timo Grothe, Malte 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.

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M. Kob, HfM Detmold, Erich-Thienhaus-Institut L. Fuks, School of Music - Rio de Janeiro Federal University

11:00	Tone Hole Adjustment for a Wooden Saxophone Theresa Jensch, Timo 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.
11:02	Investigation of sound pressure near toneholes of a model pipe Walter Buchholtzer, Jithin Thilakan, Theresa Jensch, Dustin Eddy, Malte 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.
11:04	Musik und Trance: Physiologische Messungen an Besessenheitsmedien bei Tromba-Ritualen in Madagaskar August Schmidhofer, Christoph Reuter, Jörg Jewanski, Anna-Maria Niemand, Cyprien Mandihitsy, Matthias 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.
11:06	The Making of a Multimedia Rhapsody for Helmholtz Jean Goldenbaum, Leonardo 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.

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D. Krahé, Bergische Universität Wuppertal

16:40	Wirkt Infraschall auf den Menschen: Langzeitstudie über den Einfluss auf Gesundheit, kognitive Prozesse und das Gehirn Christian Koch, Leonie Ascone, Christoph Kling, Jens Wieczorek, Simone Kühn [Abstract] Die Exposition mit Infraschall nimmt in unserer hochtechnisierten Welt weiter zu und mögliche gesundheitlichen Auswirkungen rücken immer mehr ins öffentliche Bewusstsein. In vielen Laborstudien wurde untersucht, wie Infraschallsignale auf den Menschen wirken. Dabei konnten jedoch oft nur kurze Stimulussignale verwendet werden. Für eine Studie mit längerer Exposition wurden Infraschallquellen entwickelt, die langzeitstabil Signale mit einer Frequenz von 6 Hz und Schallpegeln bis 90 dB erzeugen konnten. Diese Quellen wurden für 4 Wochen in Wohnungen von Testpersonen aufgestellt und 8 h während der Nachtruhe eingeschaltet. Vor und nach der Expositionsphase wurde die Hirnstruktur der Testpersonen mit Hilfe von funktionaler und struktureller Magnetresonanztomographie untersucht. Darüber hinaus wurde mit verschiedenen kognitiven Leistungstests, Fragebögen sowohl die geistige Leistungsfähigkeit, der physische als auch der psychische Zustand der Testpersonen evaluiert. Für keine der das Verhalten oder psychische Belastung beschreibenden Variablen war eine signifikante Veränderung zwischen dem Zustand vor und nach der Exposition nachweisbar, mit Ausnahme eines kleinen, selbstberichteten Effekts. Es zeigt sich aber eine Veränderung im Volumen der grauen Masse im Gehirn an spezifischen Orten. Zukünftige Studien müssen nun aufzeigen und replizieren, ob und wenn ja, welche Prozesse im Gehirn auf Infraschall reagieren und wie dies mit bestimmten veränderten Erlebnis- und Verhaltensweisen in Zusammenhang stehen könnte.
17:00	Ein Modell zur Zeitintegration akustischer Reize im Infraschallbereich Björn Friedrich, Holger Joost, Thomas Fedtke, Jesko 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.
17:20	Schutz des Gehörs bei Infraschall-Hörversuchen Holger Joost, Marion Bug, Björn Friedrich, Jesko Verhey, Thomas 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.
17:40	Infraschallbewertung von Windenergieanlagen Stefan Gombots, Christian 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.

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J. Richard, Planungsbüro Richter-Richard M. Jäcker-Cüppers, Arbeitsring Lärm der DEGA (ALD)

14:00

Exkursion zu integrierten Lärmschutz- und Stadtentwicklungsprojekten Jochen Richard [Abstract] Der Tagungsort Wien hat bei den Themen integrierter Lärmschutz und nachhaltige Stadtentwicklung viel zu bieten. Was liegt also näher, als das DAGA-Format im Bereich der strukturierten Sitzungen um ein neues Element zu bereichern: Eine Halbtags-Exkursion mit Besichtigung von guten Beispielen. Das Programm startet mit zwei einführenden Kurzvorträgen über die Stadtentwicklung und Lärmschutzmaßnahmen in Wien. Für die anschließende geführte Besichtigungstour per Bus können coronabedingt derzeit noch nicht alle Besichtigungsstandorte abschließend benannt werden. Derzeit sind als ”Appetitmacher” für eine Teilnahme an der Exkursion folgende Programmpunkte vorgesehen: Supermarkt als grüne Lärmschutzwand, neuer Park als ruhiges Gebiet im Rahmen einer Flächenumnutzung, punktuelle Eingriffe zur Verbesserung der Aufenthaltsqualität von Verkehrsstraßen, vielfältig genutzter Stadtplatz in einem Altbauquartier, Einkaufsstraßen als Begegnungszonen, temporäre Parkletstandorte und temporäre Begegnungszonen.

14:20

Förderung nachhaltiger Mobilität in Wien Stefan Eder [Abstract] Ein wichtiges Ziel der Wiener Verkehrsplanung ist die Reduktion der schädlichen Emissionen des Verkehrs, wozu auch der Verkehrslärm zu zähen ist. Die verkehrspolitische Strategie der Stadt Wien zur Erreichung dieses und anderer Ziele bildet das 2014 vom Wiener Gemeinderat beschlossene Fachkonzept Mobilität. Es sieht vor, dass bis zum Jahr 2025 80 Prozent aller Wege mit dem öffentlichen Verkehr, dem Rad oder zu Fuß zurückgelegt werden. Im Vortrag wird ein Überblick über die Maßnahmen des Fachkonzepts Mobilität zur Förderung nachhaltiger Mobilität in Wien gegeben. Die praktische Umsetzung der Maßnahmen wird anhand einiger Beispiele vorgestellt.

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C. Reuter, Universität Wien, Musikwissenschaftliches Institut

16:00	Transfer function measurements of the Bassoon Timo Grothe, Sebastià Amengual Garí, Alexis 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.
16:02	How Anatomy Influences the Sound of a Voice Marik Roos, Veronika Weber, Christoph 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.
16:04	Einfluss spektraler Merkmale auf die Erkennung von Instrumental- und Vokalklängen Merle Schlender, Kai Siedenburg, Stefan Uppenkamp [Abstract] Der Mensch ist in der Lage, extrem schnell unterschiedliche Arten von Geräuschen, wie beispielsweise Musik, Umgebungsgeräusche oder Stimmen, zu erkennen und zu identifizieren. Die Verarbeitungsprozesse, die für diese Fähigkeit verantwortlich sind, sind bis heute jedoch nicht vollständig beschrieben. Es hat sich gezeigt, dass ein Verarbeitungsvorteil von Klängen der menschlichen Stimme gegenüber instrumentellen Klängen vorliegt: So werden stimmliche Klänge schneller und genauer erkannt als andere Klänge. Bei unserer Untersuchung lag der Fokus auf der Frage, inwieweit ein akustisches Modell einen ersten Erklärungsansatz für den Verarbeitungsvorteil der Stimme liefern kann. Insbesondere wurde untersucht, ob es mithilfe von Mel-Frequency Cepstral Coefficients (MFCCs) möglich ist, die Reaktionszeiten von Instrumental - und Vokalklängen vorherzusagen. Dazu wurde ein Go/No-Go Experiment mit einer Reaktionszeitmessung für stimmliche und instrumentale Klänge durchgeführt. Ein weiterer Aspekt, der dabei genauer in Betracht gezogen wurde, ist der Unterschied der Reaktionszeiten für die Vokale /a/ und /u/. Die Ergebnisse bestätigen den Verarbeitungsvorteil von stimmlichen Klängen und insbesondere für den Vokal /a/. Außerdem kann ein Zusammenhang zu den MFCCs gezeigt werden. Diese Ergebnisse legen nahe, dass das schnellere und genauere Erkennen von Vokalklängen gegenüber Instrumentalklängen mit Hilfe von spektralen Merkmalen erklärt werden kann.
16:06	Charts pro toto - Analyse von prototypischen Sounds in Hits der letzten 10 Jahre Veronika Weber, Marik 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.

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C. Reuter, Universität Wien, Musikwissenschaftliches Institut

14:00	Tataaa! Wie und wie schnell funktioniert die Zunge als Artikulationsventil beim Trompetenspiel? Matthias 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.
14:20	Repetitionsverhalten beim Pianino: Spielbarkeit nach Einbau unterstützender Federmechanik Montserrat Pàmies-Vilà, Alexander Mayer, Werner Goebl, Gregor 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.
14:40	Symmetry and asymmetry in guitar bracings and related sound tuning parameters Robert 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.
15:00	Akustische Untersuchungen studentischer Arbeiten – Violinen Gunter 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.
15:20	Verfahren zur auditiven und visuellen Darstellung der Klangfarbenvariabilität historischer Flöten Michael 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.

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C. Reuter, Universität Wien, Musikwissenschaftliches Institut

16:40	Modellierung spektraler Hüllkurven von nicht perkussiven Instrumentenklängen in Bezug auf die Grundfrequenz Simon Jacobsen, Kai Siedenburg [Abstract] Nicht perkussive Musikinstrumente generieren Pulsresonanzklänge, welche durch ein einfaches Quelle-Filter-Modell beschrieben werden. Instrumente einer Instrumentenklasse lassen sich ferner durch die spezifische Form der spektralen Hüllkurven charakterisieren. Das resultierende Perzept der Klangfarbe hängt von verschiedenen Parametern ab. Dazu zählen unter anderem die Fundamentalfrequenz F0, die Größe des Instruments und die dynamische Spielweise. Um insbesondere die Kovarianz zwischen spektraler Hüllkurvenform und der Fundamentalfrequenz zu untersuchen, wird ein generativer Modellansatz verwendet. Die spektralen Hüllkurven werden mittels einfacher cepstraler Deskriptoren modelliert. Hierzu dienen in diesem Fall Mel-Frequenz-Cepstrum-Koeffizienten in abgewandelter Form. Der Datensatz wird aus 50 Instrumenten des klassischen Sinfonieorchesters gebildet. Die einzelnen Instrumentenklänge werden mit der Vienna Symphonic Library generiert. Ziel ist es, diese anhand des Modells zu resynthetisieren. Durch anschließende Manipulation der Instrument-inhärenten Spektralstatistik wird ein Mismatch zwischen Fundamentalfrequenz und spektraler Hüllkurve untersucht. Weitere psychoakustische Messungen werden es ermöglichen, perzeptuelle Instrumentenklassengrenzen herauszuarbeiten und eine Charakterisierung der Klangqualität als Funktion der spektralen Hüllkurve zu liefern.
17:00	Formanten bringen Farbe ins Spiel - Möglichkeiten der Klangfarbenbeschreibung im dynamischen Formantenfeld Saleh Siddiq, Christoph Reuter, Isabella Czedik-Eysenberg, Michael 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.
17:20	Evaluation of subjective impression of instrument blending in a string ensemble Jithin Thilakan, Malte 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.
17:40	Neuromagnetische Repräsentation von Timbre im auditorischen Cortex Melanie Günther, Martin Andermann, Christoph Reuter, André 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.

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R. Mettin, Drittes Physikalisches Institut, Georg-August-Universität Göttingen C.-D. Ohl, OvG-Universität Magdeburg, Department Soft Matter

14:00	Viskoses Pumpen von Flüssigkeiten mit Kavitationsblasen Robin Schädel, Hendrik Reese, Fabian Reuter, Claus-Dieter Ohl [Abstract] Kollabiert eine Kavitationsblase in der Nähe einer festen Wand, erzeugt sie einen schnellen Flüssigkeitsjet, der auf die Wand gerichtet ist. Befindet sich diese Wand nun zwischen zwei Flüssigkeitsreservoirs und verbindet man beide durch ein kleines Loch, so könnte man den Flüssigkeitsjet als Pumpe einsetzen. Hierzu wurden mit Hilfe einzelner, optisch erzeugter Kavitationsblasen Experimente mittels Hochgeschwindigkeitsaufnahmen durchgeführt. Die Strömung zwischen den beiden Reservoirs wird durch Verwendung von Flüssigkeiten unterschiedlicher optischer Dichte per Schlierenoptik sichtbar gemacht, vermessen und mit der Blasendynamik korreliert. Die Parameter Abstand der Blase zur Wand, Lochdurchmesser und Wandstärke werden variiert und auf die erzielte Pumpleistung hin analysiert. Die experimentellen Ergebnisse werden schließlich mit Volume of Fluid Simulationen unter Berücksichtigung von Kompressibilität und Viskosität verglichen. Es wird ein ideales Abstandsregime definiert und Strömungsgeschwindigkeiten sowie Pumpvolumina angegeben.
14:20	N-Komponenten-Solver für die Simulation von Kavitationsblasendynamik Hendrik Reese, Siew-Wan Ohl, Ashoke Kuppa, Claus-Dieter Ohl [Abstract] Ein modifiizierter Volume of Fluid Solver der Software OpenFOAM zur Simulation von Kavitationsblasen in einer Flüssigkeit unter Anwesenheit weiterer Fluide wird vorgestellt. Der Solver beachtet Viskosität, Oberflächenspannung und Kompressibilität aller Komponenten. Zwei Anwendungsbeispiele mit zwei flüssigen Komponenten werden vorgestellt und mit experimentellen Ergebnissen verglichen. Zweck des ersten Beispiels ist die Erforschung der Wirkungsweise von Ultrasonic Cleaning. Dazu wird das Verhalten einer Kavitationsblase an einer mit einer Ölschicht überzogenen starren Wand untersucht. Deformation der Ölschicht, erzeugte Wandschubspannungen und Einfluss der Viskosität des Öls werden diskutiert. Beim zweiten Beispiel wird der Emulsifikationsprozess anhand einer Kavitationsblase in der Nähe eines Flüssigkeitstropfens und deren Wechselwirkung untersucht. Dabei wird auf den Einfluss von Viskosität und Dichte beider Flüssigkeitskomponenten eingegangen.
14:40	Microemulsification through cavitation Ashoke Kuppa, Juan Manuel Rosselló, Claus-Dieter Ohl [Abstract] Acoustic cavitation is very effective to generate microemulsions. The main contributors are the cavitation bubbles that by some means form microemulsions between two immiscible liquids. The flows by which the bubbles create these microemulsions and particularly reduce the size of already existing droplets into smaller droplets is basically unknown. This is partly due to the small size and complex interaction between the bubbles, droplets, and the sound field. To shed light on the fluid mechanics, we study the interaction of a single bubble with a single droplet in an immiscible liquid. We present the dynamics by which microdroplets are generated as a result of the oscillation of a transient cavitation bubble that is created near a water droplet within an oil pool. The initial droplets and the maximum bubble diameter are around 1mm and they are recorded with a high-speed camera. In the experiments the distance of the bubble and the viscosity of the liquid is varied. As a result, we have identified two distinct scenarios by which droplet fragmentation and microemulsification occurs. Additionally, we find that a high oil viscosity leads to the formation of water droplets in oil, while lower viscosities favor external (water-in-oil) and internal (oil-in-water) microemulsification.
15:00	Origin of High Ablation Efficiency of Sub-nanosecond Laser Ablation in Liquid Revealed by Pump-probe Microscopy Maximilian Spellauge, Sarah Dittrich, Carlos Donate-Buendia, Bilal Gökce, Stephan Barcikowski, Heinz P. Huber [Abstract] Laser ablation in liquid provides a versatile and safe nanoparticle production method. However, due to laser-liquid and laser-target interactions a significant amount of energy dissipates and is no longer available for the ablation process. The energy dissipation mechanisms include: linear and non-linear absorption by the liquid, attenuated stress confinement, re-deposition of and shielding by ablation products and finally shielding and scattering at the emerging cavitation bubble. It has been shown that attenuated stress confinement as well as re-deposition and shielding processes in air occur on a time scale ranging from about 5 ps to about 1 ns. During this temporal range the ablation efficiency is significantly reduced. After approximately 1 ns the ablation efficiency is recovering in air. By using pump-probe microscopy, we reveal that shielding mechanisms in air and water are comparable up to approximately 2 ns after pulse impact. When 2 ns are exceeded, the ablation dynamics in liquids start to differ from the ablation dynamics in air. This characteristic time is identified as the onset of cavitation bubble formation. Accordingly, pulse durations in the range of several hundred ps to 2 ns facilitate highly efficient NP production due to reduced ablation product and cavitation bubble shielding.
15:20	The bubble in pulsed laser ablation as chemical reactor Anton Plech, Stefan Reich, Alexander Letzel, Jörg Göttlicher, Bilal Goekce, Stephan Barcikowski [Abstract] The genesis of ablated material during pulsed laser ablation in liquids (PLAL) is diagnosed in situ by time-resolved X-ray scattering methods and visible light diagnostics. We will report on the basic findings of the time scale of particle generation and ripening in noble metal targets, which is intimately linked to the dynamics of the transient bubble formed by liquid evaporation and permanent gas production. As special emphasis is given to speciation. Ablation in zinc shows a sequence of speciation of the ablated material, which finally ends in oxidized ripened nanoparticles.
15:40	Untersuchungen zur Rolle von 'fast jet' und Kollaps-Stoßwelle bei Kavitationserosion Max Koch, Christiane Lechner, Werner Lauterborn, Robert 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.

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R. Mettin, Drittes Physikalisches Institut, Georg-August-Universität Göttingen C.-D. Ohl, OvG-Universität Magdeburg, Department Soft Matter

16:40	Kavitationserosion durch einzelne Blasen Fabian Reuter, Carsten Deiter, Claus-Dieter Ohl [Abstract] Bei der Ultraschallreinigung wird eine Flüssigkeit beschallt sodass Kavitationsblasen in dieser erzeugt werden. Die Kavitationsblasen beginnen zu schwingen und zu kollabieren und erzeugen mithin starke Mikroströmungen am Reinigungsgut. Ultraschallreinigung ist potentiell ein ”grünes Verfahren”, das ohne den Einsatz chemischer Reinigungsmittel auskommen kann. Die Anwendbarkeit ist jedoch begrenzt durch die potentiell erosive Oberflächen-Schädigungswirkung. Hier führen wir Untersuchungen zum Verständnis der Schädigungswirkung von Kavitation an Einzelblasen durch. Dazu verwenden wir optische Kavitation, d.h. erzeugen durch Fokussierung eines Laserspulses in Wasser kontrolliert einzelne Blasen, an verschiedenen festen Oberflächen. Die Blasendynamik wird mit Hochgeschwindigkeitsvideografie mit 5 Millionen Bildern pro Sekunde und Ultrakurzzeitbelichtung im Subpikosekundenbereich untersucht, wodurch es gelingt, die schnelle Blasendynamik sowie Stoßwellenfronten im Bild einzufrieren und dadurch sichtbar zu machen. Die akustischen Signaturen der Blasendynamik werden durch verschiedene Hydrofone (optisch sowie piezoelektrisch) mit 20 bis 200 MHz Bandbreite synchron aufgezeichnet. Etwaige Oberflächenschädigungen werden bereits in-situ durch die Hochgeschwindigkeitsbildgebung detektiert und anschließend ex-situ per Oberflächenprofilometrie genauer untersucht. Es wird experimentell gezeigt, das unter bestimmten Umständen während des Blasenkollaps ein Nadeljet ensteht. Das ist eine Überschallflüssigkeitsjetströmung von nur wenigen Mikrometern Durchmesser, die durch die Blase hindurch- auf eine feste Grenzfläche einschlägt. Das Schädigungspotential des Nadeljets wird untersucht und mit anderen Mechanismen der Blasendynamik verglichen.
17:00	Jet formation of non-spherical bubbles close to solid boundaries Christiane Lechner, Max Koch, Werner Lauterborn, Robert 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.
17:20	A New View on the Sonoluminescent Collapse: X-ray Imaging of Cavitation Bubbles with Free Electron Laser Pulses Hannes Paul Hoeppe, Atiyeh Aghel Maleki, Malte Vassholz, Juan Manuel Rosselló, Markus Osterhoff, Johannes Hagemann, Robert Mettin, Tim Salditt [Abstract] The strong collapse of acoustically driven bubbles is a peculiar phenomenon where high pressures and temperatures, chemical reactions, and light emissions (sonoluminescence) can occur. Resolving the collapsed bubble state reaching micron size and sub-nanosecond time scales is extremely demanding. Open questions are related, for instance, to the shape of the collapsed bubble and to the formation of interior shock waves. Both can influence the pressures and temperatures reached as well as the light emission. Here we realize and investigate single bubble sonoluminescence in water in a spherical bubble trap driven at 88 kHz. For imaging, we present single shot X-ray holography with free electron laser (FEL) pulses as a novel experimental approach to study cavitation dynamics. X-ray holography probes volumetric structures and provides sub-micrometer spatial resolution along with and a temporal resolution limited by either a pump or the probe pulse length. This is demonstrated by measurements of the expansion phase of laser-induced cavitation events. Further, we present the design of an X-ray FEL experiment especially tailored to investigate the sonoluminescent bubble collapse in a particularly small resonance chamber. This includes a timing scheme developed to synchronize the bubble collapse with the FEL pulses.

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R. Mettin, Drittes Physikalisches Institut, Georg-August-Universität Göttingen C.-D. Ohl, OvG-Universität Magdeburg, Department Soft Matter

8:40	Acoustic High-Speed Imaging of Cavitation Microbubbles with Plane Waves Saber Izak Ghasemian, Fabian Reuter, Claus-Dieter Ohl [Abstract] Plane wave imaging is an acoustic technique that offers highest imaging frame rates. The only limitation on the frame rate is given by the speed of sound in the imaging medium and the imaging depth. Here a plane wave imaging setup operating in the megahertz acoustic range is shown to achieve frame rates of up to 50 kHz. It is employed to measure the dynamics of a laser induced cavitation bubble that is generated in an optically transparent tissue-mimicking material. The challenges here are the small bubble size of a few hundreds of micrometers and its fast dynamics that take part in less than a hundred microseconds. The acoustic imaging is benchmarked with simultaneously conducted optical high-speed imaging of the bubble dynamics. It is shown that the plane wave imaging shows accurate results for spherical bubbles and can be applied as non-destructive imaging technique for example in tissue or other optically nontransparent media.
9:00	Entwicklung eines Kavitationssensors für NE-Metallschmelzen Ulf Bauerschäfer, Lars Ledig, Stefan 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
9:20	Laser-Induced Nanobubbles on Demand Juan Manuel Rosselló, Claus-Dieter Ohl [Abstract] In this work we study the controlled nucleation of bulk nanobubbles in a liquid produced by the energy deposition of a high power laser pulse. The nucleation of the bubbles composing the cluster can not be seen even with a highly magnified optical arrangement. However, these transient bubbles became visible when expanded by a tensionwave passing through the light exposed region. The temporal delay between the bubble seeding and the rarefaction wave arrival could be precisely adjusted (e.g. 100 ns jitter). The clear correlation between illumination and cavitation nucleation observed in the experiments demonstrates that gaseous nanobubbles are indeed produced by the exposure of the liquid to the laser light, and not by acoustic cavitation or other processes. The radius of the gas cavities was characterized through high-speed microscopic imaging combined with numerical calculations on the bubble diffusion time based on the Epstein-Plesset theory. Different aqueous solutions with a wide variety of physical properties were tested in order to find suitable stabilization mechanisms for the nanobubbles. As the existence of stable bulk nanobubbles and their generation is still in debate, this laser-based nucleation technique could be a novel approach to provide relevant insight on the matter.
10:00	Heterogeneous Cavitation from Oil Droplets Patricia Pfeiffer, Claus-Dieter Ohl [Abstract] So far the only known mechanism to sustain heterogeneous cavitation is the presence of particles in water that can stably trap gas pockets within hydrophobic crevices. While surface attached nanobubbles and stable nanobubbles are investigated they have not been identified as a cavitation nuclei. In this presentation, we provide evidence that besides particles oil droplets suspended in water and having atomically smooth surfaces are cavitation nuclei, too. The experimental setup utilizes a single yet strong tensile wave that is generated within a 3-5 µm thin layer of water confined by two solid glass walls. A plasma generated with a focused and pulsed laser launches several waves into this geometry, i. e. a bulk wave in the solid, followed by a leaky Rayleigh wave, and a Lamb-type wave. The latter is responsible for a tensile stress traveling through the liquid. The particular geometry was chosen as it allows visualizing the dynamics originating from additionally suspended oil droplets (around 2 µm in diameter) with high-speed photography. Interestingly, we find predominantly cavitation bubbles are formed on the oil droplets once the Lamb-type wave is passing. The implications of liquid-type cavitation nuclei are discussed.
10:20	Nanobubbles or Nanodroplets Julian Eisener, Kirill Kolmakov, Patricia Pfeiffer, Claus-Dieter 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.

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R. Mettin, Drittes Physikalisches Institut, Georg-August-Universität Göttingen C.-D. Ohl, OvG-Universität Magdeburg, Department Soft Matter

14:00	Bubble structures and Sonoluminescence in viscous liquids Atiyeh Aghel Maleki, Sergey Lesnik, Hossein Afarideh, Gunther Brenner, Robert 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.
14:20	Experimente zur Wolkengröße und Kavitationserosion Grigorios Hatzissawidis, Gerhard Ludwig, Peter Pelz [Abstract] Im vorgestellten Experiment an einem CLE-Profil wird (i) kleinskalige und (ii) großskalige Wolkenkavitation beobachtet. Zur Generierung von großskaliger Wolkenkavitation wird das CLE-Profil mit einer künstlichen Rauheit modifiziert. Mittels Hochgeschwindigkeitsmessungen wird die kavitierende Strömung aufgenommen und Frequenz und Wolkengröße für beide Kavitationsregime bestimmt. Bei der kleinskaligen Wolkenkavitation lösen Kavitationswolken ab, die deutlich kleiner als die Tiefe des Profils sind. Diese weisen aber eine höhere Frequenz als bei der großskaligen Wolkenkavitation auf, bei der die Wolken in der Größenordnung der Tiefe des Profils sind. Ort und Anzahl der nach kurzer Zeit auftretenden plastischen, kraterförmigen Verformungen auf dem Profil infolge des Wolkenkollapses werden mittels Mikroskopie bestimmt und mit den Hochgeschwindigkeitsmessungen verglichen. Dadurch wird experimentell gezeigt, dass großskalige Wolkenkavitation ein höheres Schädigungspotential als kleinskalige Wolkenkavitation aufweist.
14:40	Iterative modelling of sound field and bubble distribution in acoustic cavitation Dwayne Savio Stephens, Juan Manuel Rosselló, Robert Mettin [Abstract] Acoustic cavitation is the nucleation and dynamics of bubbles in strong sound fields in liquids. When bubbles occur, they are driven by acoustic (Bjerknes) forces to move in space, arrange in structures, and potentially merge. On the other hand, the presence of gaseous voids can have significant influence on the sound propagation in the liquid, and thus can alter the acoustic field. Since the bubble motion and distribution depends on the field properties, the mutual interaction of bubbles and field might result in a complicated evolution. Here we present a numerical model to capture essentials of this coupling. An iterative scheme alternately determines for a time step the bubble motion on basis of discrete particles, and adapts the continuous pressure field via solving a modified Helmholtz equation. The field equation is based on the model by Louisnard which takes into account nonlinear oscillations and damping of the bubbles. The discrete bubble population is included as a smeared-out bubble density. The numerical method is applied to the temporal evolution of an ensemble of bubbles seeded by a laser pulse in concentrated phosphoric acid driven by an ultrasonic standing wave field.
15:00	Modeling of Driven Bubble Dynamics in a Tube Matti Tervo, Max Koch, Robert Mettin, Christiane Lechner [Abstract] Applications of ultrasound and cavitation comprise sonochemistry: the induction or support of chemical reactions in liquids by the ”hot spots” of collapsing bubbles. In combination with micro- and milli-fluidic flow reactors, novel methods for process intensification emerge. Since bubble oscillations confined to limited spaces can differ from free bubble dynamics, the behaviour of acoustically excited bubbles in ducts or tubes comes into focus. Here we show results on numerical modelling of bubble dynamics in spherical tubes. The open source software OpenFOAM is used with a finite volumes method and volume of fluid method to simulate a single Rayleigh bubble in an axisymmetric cylinder for a family of parameters. Preliminary results show the effect of the cylinder’s radius to length ratio and the flow velocity on the bubble’s collapse time, its translation and deformation within the flow field and jet formation.
15:20	Numerical investigation of cavitation flows with inhomogeneous polydisperse bubble populations Sergey Lesnik, Gunther Brenner [Abstract] Acoustic cavitation induced by intense ultrasound allows to intensify a wide range of chemical reactions in process engineering. However, to fully exploit the potential of ultrasound, the geometries of reactors have to be adapted to the ultrasound field. This requires validated computational tools. A solver for acoustic cavitation is proposed in OpenFOAM, which predicts acoustic field inside a reactor taking into account damping effect of cavitation bubbles. We use an Euler-Lagrange approach to couple acoustics and flow with cavitation bubbles, where the first two are described as field quantities (Eulerian) and the latter as discrete particles (Lagrangian). The governing equation for acoustics is the Helmholtz equation which is coupled with a state-of-the-art cavitation damping model. The flow is described by the unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations (URANS). The cavitation bubbles are coupled to the Eulerian phase by introducing primary Bjerknes force and momentum exchange with the surrounding liquid. The model allows efficient computation of cavitation flows with spatially inhomogeneous and polydisperse bubble distribution. Test cases focus primarily on reactors with immersed ultrasound transducers. We present results with monodisperse bubble populations, where the bubble diameter is altered keeping all other input parameters, especially the void fraction, constant. Further, polydisperse cases are discussed.
15:40	X-ray imaging of laser-induced cavitation bubbles with femto-second FEL pulses: probing the early pressure distribution of the shockwave Malte Vassholz, Hannes Paul Hoeppe, Johannes Hagemann, Juan Manuel Rosselló, Markus Osterhoff, Robert Mettin, Thomas Kurz, Andreas Schropp, Frank Seiboth, Christian G. Schroer, Markus Scholz, Johannes Möller, Jörg Hallmann, Ulrike Boesenberg, Chan Kim, Alexey Zozulya, Wei Lu, Roman Shayduk, Robert Schaffer, Anders Madsen, Tim Salditt [Abstract] The pressure distribution of shockwaves surrounding expanding cavitation bubbles is not accessible with optical methods shortly after bubble seeding. Within the first nanoseconds after seeding, the shockwave has propagated only a few micrometers and has increased only to a cross section in the micrometer range. The spatial resolution of optical methods sensitive to the density of the fluid is not sufficient to resolve these length scales. X-ray holography with single X-ray free-electron laser (XFEL) pulses has now enabled a quasi-instantaneous high resolution structural probe with quantitative contrast. The phase shift can be accessed by phase retrieval of the holographic intensity and is proportional to the electron density of the object. We present results on X-ray holography with single-XFEL pulses of laser-induced cavitation bubbles. The quantitative contrast gives direct access to spatial and temporal mass density distribution of the shockwave, only nanoseconds after seeding and in close proximity to the bubble nucleus. We calculate the pressure distribution of the shockwave from the density of the fluid. The experimental results are compared to numerical simulations.

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A. Fiebig, TU Berlin, Fachgebiet Technische Akustik M.E. Altinsoy, TU Dresden, Professur für Akustik und Haptik

14:00	Geschäftsmodell Lärm – Kraftfahrzeuge laut ab Werk Jan Gebhardt, Dr. Lars 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.
14:20	Motorradlärm in Tirol - Evaluierung der Fahrverbote für laute Motorräder Christoph Lechner, David 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.
14:40	Stand der Technik und unnötiger Lärm Dietrich Kühner [Abstract] Die Begriffe unnötiger Lärm und Stand der Technik in Bezug auf die Schallemission aus dem Straßenverkehr sind derzeit Gegenstand einer politischen Debatte insbesondere in Bezug auf Lärm von Motorrädern. Es wird gezeigt, wie ausgehend von der Berechnungsmethode für den Umgebungslärm von bodennahen Quellen (BUB) und der Richtlinie für den Lärmschutz an Straßen RLS-19, die beide in den letzten zwei Jahren rechtsverbindlich wurden, eine Quantifizierung der Feststellung nicht mehr Stand der Technik und unnötig laut für Fahrzeuge im realen Verkehr möglich wird.
15:40	Erste praktische Erfahrungen mit den RLS 19 - Ein Überblick aus verschiedenen Infrastrukturprojekten Urs 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.
16:00	Messung der A-bewerteten Dauerschallpegel von Fahrgeräuschen und verschiedener Standgeräusch-Schallleistungspegel nach der Richtlinie 70/157/EWG von Lieferwagen im Vergleich mit Pkw David Kliesch, Michael Wirtz, Axel 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.
16:20	Zusammenhang reduzierter Geräuschgrenzwerte mit den in-use Geräuschemissionen bei unterschiedlichen Verkehrssituationen Stefan Müller, Christine Huth, Manfred Liepert, Wolfram Bartolomaeus [Abstract] Die tatsächliche Geräuschbelastung der Bevölkerung ist alleinig anhand von Kfz-Typprüfungen nicht darstellbar. Neben den Geräuschemissionen ist für eine realistische Abschätzung der Lärmbelastung der Bevölkerung (Geräuschimmission) auch die Kenntnis des Mittelungspegels und der Pegelstatistik (z.B. 5- und 95-Perzentil) des Straßenverkehrs und für unterschiedliche Verkehrssituationen, wie flüssiger Verkehr und Stop-and-go-Verkehr, wichtig. In einem Forschungsprojekt für die Bundesanstalt für Straßenwesen wurden in einem ersten Schritt die ”in-use-Geräuschemissionen” an sechs verschiedenen Straßenarten (BAB, Ausfallstraße, Boulevard, Großstadt-Kreuzung, Kreisverkehr, Kleinstadt-Durchgangsstraße) für jeweils drei verschiedene Verkehrssituationen messtechnisch ermittelt. Während der Messungen wurden insbesondere auffällige Pegelspitzen dokumentiert und Ihrer Ursache zugeordnet. Anschließend erfolgte eine Auswertung und Analyse der Messwerte und Pegelstatistik, um den Einfluss auffälliger Pegelspitzen auf die Geräuschsituation neben der Straße zu ermitteln. Dabei wurde auch eine Lautheitsanalyse durchgeführt. Die Ergebnisse wurden abschließend mittels Schallausbreitungsrechnungen auf den zu betrachtenden Immissionsort übertragen, wobei die Geräuschentwicklung in Abhängigkeit vom Auftreten von Pegelspitzen und die Geräuschentwicklung in Abhängigkeit von der Zusammensetzung verschiedener Verkehrssituationen betrachtet wurden. Die Ergebnisse werden vorgestellt.

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J. Ahrens, Chalmers University of Technology W. Kreuzer, Institut für Schallforschung, ÖAW

15:20	Messtechnische Ermittlung der Strukturintensität bei spritzgegossenen, faserverstärkten Kunststoffen Dennis Netzband, Nikolai Kleinfeller, Mark Fiolka, Andreas Nevoigt, Andreas Ujma, Christian Adams, Tobias 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.
15:40	Analyse der Strukturintensität in dünnwandigen Maschinenstrukturen mittels Bayes'scher Inferenz Nikolai Kleinfeller, Christopher M. Gehb, Maximilian Schaeffner, Christian Adams, Tobias 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.
16:00	Einsatz granularer Materialien zur passiven Schwingungsreduktion eines Generators einer Windenergieanlage Braj Bhushan Prasad, Fabian Duvigneau, Elmar Woschke, Daniel 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.
16:20	Hand-Arm-Vibrations-Syndrom, muss der ISO-Standard überarbeitet werden? Magdalena Scholz, Anthony Brammer, Steffen 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.

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S. Dantscher, Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzl. Unfallversicherung M. Telsnig, AUVA J. Selzer, Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzl. Unfallversicherung

16:00	Eine Hilfe zur Unterweisung - Gehörschutz richtig benutzen Frank Rokosch, Heiko Kusserow [Abstract] Ab dem 21. April 2019 dürfen persönliche Schutzausrüstungen (PSA) vom Hersteller nur noch in Verkehr gebracht werden, wenn sie der Verordnung (EU) 20116/425 (PSA-Verordnung) entsprechen. In dieser Verordnung wird Gehörschutz neu als PSA der Kategorie III eingestuft. Diese Kategorie umfasst PSA gegen tödliche und irreversible Schäden. Wenn eine PSA der Kategorie III zum Einsatz kommt. Sind für die Benutzerinnen und Benutzer dieser PSA Unterweisungen mit Übungen durchzuführen. Grundlage dafür ist die DGUV Vorschrift 1, § 31, die sich auf PSA bezieht, die gegen tödliche Gefahren oder bleibende Gesundheitsschäden schützen soll. Auf dem Poster sollen die Tagungsteilnehmer auf eine Unterweisungshilfe zum Gehörschutz hingewiesen werden, die in mehreren kurzen Filmbeiträgen zeigt, wie Gehörschutz richtig funktioniert und wie die unterschiedlichen Ausführungen richtig anzuwenden sind. Es wird zusätzlich auf weitere Informationsquellen verwiesen und das Erlernte in einem Quiz abgefragt. Über einen QR-Code wird der Betrachter direkt zum Angebot geleitet.
16:02	Präventionsmodul Gehör: Wie kann ich mich vor einem Gehörschaden, ob bei der Arbeit oder in der Freizeit, schützen Magnus Köpfli Wicki [Abstract] Die Schweizerische Unfallversicherung Suva setzt in der Prävention vermehrt auf ausleihbare Module, mit welchen die Betriebe selbständig ihre Belegschaft zu gesundheitsrelevanten Themen sensibilisieren können. Entsprechend wurde ein Präventionsmodul Gehör entwickelt. Dieses Präventionsmodul vermittelt auf eindrückliche und nachvollziehbare Art, wie man sich vor einem Gehörschaden schützen kann. Zielgruppe sind Personen, die bei ihren Tätigkeiten gehörgefährdendem Lärm ausgesetzt sind. Das Modul umfasst 5 Posten, an denen praktische und vor allem hörbare Aufgaben rund um das Thema Gehörschutz gelöst werden müssen. Wir möchten Ihnen auf einem Posters dieses Modul vorstellen.
16:04	Entwicklungsmöglichkeiten der Hörgeräteversorgung zum Einsatz in Lärmbereichen Sandra Dantscher, Peter 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.
16:06	Akustische Vorhangsysteme als flexible Raumtrennelemente in Bürolandschaften Thomas Graf, Pascal Jund, Armin Taghipour, Cyrill Hächler, Philippe Baumann, Othmar 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.

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S. Dantscher, Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzl. Unfallversicherung M. Telsnig, AUVA J. Selzer, Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzl. Unfallversicherung

13:40	Luftultraschall am Arbeitsplatz und seine Wirkung auf den Menschen Christoph Kling, Christian Koch [Abstract] Ultraschalltechnik wird sehr vielfältig in der Industrie eingesetzt. Im Rahmen von Arbeitsschutzmaßnahmen sind immer öfter Lärmexpositionen an Arbeitsplätzen, die mit Luftultraschall belastet sind, zu bewerten. Die zurzeit genormten Messmethoden sind für diese Aufgabe ungeeignet, da sie aus dem Hörschall abgeleitet sind und nicht die Besonderheiten des hochfrequenten Luftultraschalls berücksichtigen. Gleichzeitig ist die Wirkung auf den Menschen bisher nur unzureichend verstanden. Vor diesem Hintergrund wurden im mittlerweile abgeschlossenen Ears2-Projekt ”Metrology for modern hearing assessment and protecting public health from emerging noise sources” im Rahmen des von der EU geförderten European Metrology Programme for Innovation and Research (EMPIR) in mehreren Teams verschiedenartige Untersuchungen durchgeführt. Es wurden bislang verfügbare Datensätze realer Lärmexpositionen zusammengestellt und ausgewertet. Unter Laborbedingungen konnte das Schallfeld an einem typischen Arbeitsplatz im Detail vermessen und auf besondere Messprozessanforderungen hin analysiert werden. Daraus wurde eine verbesserte Messmethode abgeleitet und in der Praxis erfolgreich angewendet. Schließlich wurden Testpersonen über 4 Wochen je 8 Stunden mit Luftultraschall exponiert und mögliche Veränderungen des physischen und psychischen Zustands sowie des Gehirns untersucht. Der Vortrag wird die wichtigsten Ergebnisse des Projekts zum Luftultraschall zusammenfassen und die Konsequenzen daraus diskutieren.
14:00	Analyse einer Messprozedur für luftgeleiteten Ultraschall am Arbeitsplatz hinsichtlich ihrer Praxistauglichkeit Andrea Wolff, Christian Ullisch-Nelken, Robert Schöneweiß, Christoph Kling [Abstract] Durch die Weiterentwicklung industrieller Verfahren, besteht an immer mehr Arbeitsplätze eine Exposition gegenüber Luftultraschall. Dieser Schall ist zwar i.d.R. nicht hörbar, jedoch ist in der Literatur das mögliche Auftreten extra-auraler Symptome durch eine solche Exposition dokumentiert. Somit ist die Exposition gegenüber Luftultraschall am Arbeitsplatz gemäß Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung zu erfassen und in die Gefährdungsbeurteilung aufzunehmen. Gängige Messmethoden für hörbaren Schall sind jedoch für die Erfassung von Luftultraschall nicht geeignet. Im Rahmen des EU-Projekts ”Metrology for modern hearing assessment and protecting public health from emerging noise sources” (www.ears-project.eu) wurde daher an der Entwicklung einer neue Messprozedur gearbeitet, die eine zuverlässige Erfassung der Luftultraschallexposition am Arbeitsplatz im laufenden Betrieb ermöglichen soll. Nach ausführlichen Laboruntersuchungen, die bereits auf der DAGA 2018 vorgestellt wurden, konnte die Messprozedur einem Praxistest unterzogen werden. Dafür wurde eine Vielzahl von Messungen an industriellen Arbeitsplätzen durchgeführt, die durch verschiedene typische Quellen ultraschallbelastet sind. Wir präsentieren die Messungen und diskutieren die Ergebnisse.
14:20	Entwicklung eines Hochfrequenzpersonenschallexposimeters für den praktischen Arbeitsschutz Michal Cieslak, Christoph Kling, Andrea Wolff [Abstract] Im Laufe der Jahre wurde die Luftultraschallexposition mit negativen Auswirkungen auf das Gehör und einer Reihe nicht-auditorischer Effekte in Verbindung gebracht. Aufgrund der zunehmenden Anzahl industrieller Prozesse, die Ultraschallgeräte verwenden, ist es notwendig - und in einigen Ländern auch gesetzlich geregelt- die Ultraschallexposition an einem Arbeitsplatz quantifizieren und gegebenenfalls überwachen zu können. Dabei zeigte sich, dass sowohl die aktuelle Messmethode als auch verfügbare Gerätschaften bei der Anwendung im industriellen Arbeitsumfeld nur beschränkt geeignet sind. Der Vortrag präsentiert den ersten Prototypen eines Hochfrequenzpersonenschallexposimeters für Arbeitsschutzanwendungen. Bei der Entwicklung des Geräts wurden sowohl die entsprechenden internationalen als auch die nationalen Normen und Richtlinien für die Hochfrequenz- und Ultraschallgeräuschmessungen am Arbeitsplatz berücksichtigt. Auch andere Eigenschaften, wie die Tragbarkeit des Geräts über einen ganzen Arbeitstag wurden in der Entwicklungsphase beachtet. Der Prototyp wird derzeit in einer Laborumgebung getestet, um die Eigenschaften des Geräts nicht nur bei der Messung von hörbarem hochfrequenten Schall, sondern auch im Ultraschallfrequenzbereich, zu beurteilen. Dazu wurde unter Laborbedingungen eine Expositionsszenario nachgebildet und mit dem neuen Prototypen und im Vergleich mit einem verifizierten Ultraschallpegelmesser vermessen und bewertet. Erste Vergleichsmessungen zeigen eine gute Übereinstimmung zwischen den beiden Geräten.
14:40	Wie aus den Resultaten von Gehöruntersuchungen auf die branchenspezifische Gehörschutz-Tragdisziplin geschlossen werden kann Magnus Köpfli Wicki [Abstract] Die Schweizerische Unfallversicherung Suva betreibt seit den 1970-er Jahren ein systematisches Programm zur Verhütung von Gehörschäden. Dabei konzentrieren sich die Gehöruntersuchungen in den Suva-Audiomobilen auf Personen, welche in gehörgefährdender Umgebung arbeiten. Bedingt durch die Geometrie des Gehörgangs und die Schallwellenlänge zeichnet sich ein lärmbedingter Hörverlust primär im Frequenzbereich zwischen 3 und 6 kHz ab. Insofern unterscheidet er sich vom altersbedingten Hörschaden. Durch spezifische Auswertungen von audiometrischen Daten lassen sich Branchen und Berufsbilder mit erhöhtem Hörschadenrisiko eruieren. Es sind dies Berufe, bei welchen die Gehörschutzanwendung erschwert ist oder bei welchen die Lärmbelastung unterschätzt wird. Tätigkeiten mit erträglichen, doch häufigen, Impulsbelastungen schneiden schlechter ab als Berufe mit Dauerlärmbelastungen. In der Baubranche zeigt sich der Schaler als gehörgefährdetster Beruf. Tatsächlich wird eine schlechte Tragdisziplin beobachtet. Eine betriebsspezifische Auswertung der Hörverluste im Bereich zwischen 3 und 6 kHz dient als Triagekriterium für die Planung und Durchführung von Betriebskontrollbesuchen im Sinne der Gehörschadenprävention.
15:00	Hörschutz für Orchestermusiker durch die kombinierte Anwendung von Schallschirmen und Gehörschutz Peter Sickert, Sandra Dantscher, Winfried 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.
15:20	Comparison of the Passive Sound Attenuation of Custom Ear Molds with Different Hearing Aid Couplings Hendrik Husstedt, Sandra Dantscher, Peter Sickert, Marlitt Frenz, Janosch Niehaus, Kerstin Teichmann, Christoph Knipfer [Abstract] Hearing aids can amplify sounds to compensate for a hearing loss. Other features such as loudness compression and an output limiter allow for an amplification of soft sounds and a reduction of loud sounds. Therefore, hearing aids can basically also act as hearing protectors. However, the reduction of sounds can only be realized by not amplifying them, since current hearing aids do not provide active noise canceling. Consequently, the passive sound attenuation is crucial for the use as hearing protectors. Closed fittings are required to get high attenuation, and custom ear molds better fit the individual shape of the ear. Nevertheless, the influence of the acoustic coupling between ear mold and hearing aid on the attenuation is not clear. Thus, the passive attenuation of four different custom ear molds is measured with the REAT method (EN ISO 4869-1) for 20 test subjects. The influence of the acoustic coupling is analyzed by comparing the following conditions: (i) closed ear mold, (ii) closed ear mold for behind-the-ear devices with standard and (iii) slim tube, and (iv) closed ear mold for receiver-in-the-canal devices. These results help to define requirements for the certification of hearing aid ear molds as hearing protectors (personal protective equipment).
15:40	Schießlärm & Gehörschädigungsprognoseverfahren - Gehörschützermodelle und ihr Einfluss auf Schusszahlprognosen Philipp Bechtel, Marten Humberg, Carsten Hudasch, Tobias Langenbucher, Christian 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.

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S. Dantscher, Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzl. Unfallversicherung M. Telsnig, AUVA J. Selzer, Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzl. Unfallversicherung

16:40	Die neue DGUV Information 215-443 „Akustik im Büro“ (2021) Andreas Stephan [Abstract] Wenn mehrere Menschen in einem Büroraum gemeinsam arbeiten, sollen sie zwar gut miteinander kommunizieren können, sich aber nach Möglichkeit nicht gegenseitig stören. Büroräume sollen also den Austausch im Team fördern aber auch das ungestörte und konzentrierte Arbeiten ermöglichen. Eine akustisch gut gestaltete Arbeitsumgebung kann dazu beitragen. In die Planung und spätere Belegung der Büroräume müssen aber auch Büro- und Nutzungskonzepte einfließen um das Ziel erreichen zu können. In der neuen DGUV Information 215-443 ”Akustik im Büro” werden vor dem Hintergrund der aktuellen rechtlichen Vorgaben in Deutschland Lösungsansätze zur Gestaltung von Büroräumen vorgestellt. Insbesondere die Arbeitsstättenverordnung und die Technische Regeln für Arbeitsstätten ”Lärm” ASR A3.7 sind hier die wesentlichen rechtsverbindlichen Quellen. Doch auch Erkenntnisse aus Normierung und Wissenschaft sind in die Schrift eingeflossen. Die Schrift wendet sich an Unternehmerinnen und Unternehmer, Führungskräfte und Akteure des betrieblichen Arbeitsschutzes. Die Schrift soll der praktischen Anwendung in den Unternehmen dienen. Wie in der vorherigen Version sind auch in dieser Ausgabe viele Praxisbeispiele enthalten. Neben der Betrachtung des Beurteilungspegels werden bei den Beispielen auch Nachhallzeit und Sprachverständlichkeit in den Fokus gerückt. Durch die Beispiele soll die praktische Anwendbarkeit der Schrift gesteigert, die Möglichkeiten der raumakustischen Gestaltung von Büros aber auch Grenzen der Machbarkeit aufgezeigt werden.
17:00	Raumakustik in Großraumbüros: Die DIN EN ISO 3382-3 und die VDI 2569 in der Praxis Vanesa 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.
17:20	Validierung von Schallteilchen-Raumakustik-Simulationen mit Beugung mittels Messungen an verschiedenen Schirmaufbauten im Halbfreifeldraum Stefan Weigand, Uwe Stephenson, Jochen 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.
17:40	Untersuchung der Raumakustik und auditiver Belastung im Mehrpersonenbüro Jan Selzer, Florian 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.
18:00	ANC-Kopfhörer und Headsets zur Unterdrückung von Sprachgeräuschen bei der Büroarbeit Georg 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.

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S. Dantscher, Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzl. Unfallversicherung M. Telsnig, AUVA J. Selzer, Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzl. Unfallversicherung

9:00	Dämpfung von Luftschall unter Verwendung von Knochenschall Richard 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.
9:20	Unerwünschte Geräusche in der Arbeitsumgebung: Erlebte Belastung in Abhängigkeit von der Tätigkeit Helga Sukowski, Lena 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.
9:40	Relationship between the psychoacoustic parameter sharpness and the physiological parameter skin conductance for the assessment of extra-aural noise effects Christian Laufs, Andreas Herweg, Karin Loh, Janina 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.
10:00	Lärmbelastung im Einzelhandel - Akustische Kennwerte und psychische Belastung Belastung Florian Schelle, Jan Selzer, Andrea Wolff, Anne Gehrke, Frank Rokosch [Abstract] Beschäftigte im Einzelhandel sind zumeist keiner Gehörgefährdung ausgesetzt. Dennoch stellt Lärm am Arbeitsplatz für diese Zielgruppe eine Belastung dar. Im Rahmen eines Projekts wurden umfangreiche Messungen in mehreren Filialen des Lebensmittel- und Textileinzelhandels durchgeführt. Neben Schalldruckpegeln und raumakustischen Parametern wurde insbesondere auch die psychische Belastung und Beanspruchung der Beschäftigten mithilfe von standardisierten Fragebögen erfasst, die zu diesem Zweck branchenspezifisch angepasst wurden. Die Ergebnisse zeigen allgemein keine Korrelation der etablierten Kenngrößen des Arbeitsschutzes mit der ermittelten psychischen Belastung. Auf Basis der Erfahrungen und Ergebnisse aus diesem Projekt wurden praktische Handlungshilfen für Betriebe erarbeitet und einfache Möglichkeiten zur Lärmminderung identifiziert.
10:40	ÖAL-Richtlinie 42 Lärmreduktion in elementaren Bildungseinrichtungen – Planung und Gestaltung Sonja Brachtl, Stefan Fuhs, Ahmed Gaafar, Franz Heigl, Bernhard Laback, Katharina Musialek, Alexander Niemczanowski, Eva 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.
11:00	Die akustische Situation im Operationssaal Hannes 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 LA,95 = 57,3 dB sind in der Nähe des Operateurs mittlere Schalldruckpegel von 67,6 - 76,4 dB zu beobachten, aber auch Maximalpegel von LAFmax = 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.

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E. Sarradj, TU Berlin, Fachgebiet Technische Akustik

15:00	Körperschall interaktiv - über eine neue Lehrveranstaltung an der TU Berlin Ennes 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.
15:20	1,41 Pa = 105 dB/Hz (?) Timo Grothe [Abstract] In diesem Beitrag geht es um die Skalierung von Spektren. Unter bestimmten Umständen gelingt es, akustische Energiequellen anhand von Druckmessungen zu quantifizieren. Dazu müssen nicht nur die Mikrofone kalibriert werden, auch bei der Signalverabeitung ist die physikalische Dimension der gemessenen Größen von Bedeutung. Auch wenn (oder: Gerade weil) es mit gängiger Software nicht mal mehr einen Mausklick vom Schallereignis zum Pegelspektrum braucht, lohnt sich ein Blick hinter die Kulissen: Was wird hier wie skaliert? Welche Skalierung macht Sinn für meine konkrete Messsituation? Anhand seiner Erfahrungen im Akustikpraktikum für Tonmeister zeigt der Autor Fallstricke auf, über die er selbst gestolpert ist; hinterfragt, ob die gängige Unterscheidung in Energie- und Leistungssignale bei der Fouriertransformation nötig ist und erklärt, was bei der Gleichung im Titel dieses Beitrags falsch ist.
15:40	Der historische Beitrag der TH/TU Dresden zur Entwicklung von Sprachsichtgeräten Rüdiger 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).

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S. Sentpali, Hochschule München

16:00

Raumakustik-Praktika am Institut für Musikwissenschaft der Universität Wien vor und während der Pandemie Klaus-Hendrik Lorenz-Kierakiewitz, Christoph Reuter, Sebastian 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.

16:02

A low-cost real-time platform based on BELA for teaching of digital signal processing Bastian Epp, Nikolai Linden-Vørnle [Abstract] Digital signal processing (DSP) is an integral part in technical and natural science study programs. This project describes a tool to include a low-cost real-time DSP platform as an inductive teaching element for digital signal processing. The platform was implemented based on BELA and includes a direct implementation of a difference equation for the design of digital filters, a re-sampling stage to observe effects of aliasing, and digital audio effects based on feed forward, feedback and delay line elements. The hardware elements contain signal input/output and user interaction elements to change filter characteristics in real-time. The modular structure of the software in combination with possibilities for extension of the input/output hardware and allows a continuous adaptation of system complexity in line with the current course objectives. The teaching material, practical programming exercises and a video guide of the platform will be presented as a freely available package for teaching purposes. The hardware additions and the developed software will be available under an open source license. Overall, this contribution will showcase the benefits of multi-faceted teaching to evoke intrinsic motivation for learning.

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S. Sentpali, Hochschule München

16:40	Lehre in virtuellen Zeiten - Umstellung der Akustiklehre auf Onlinepräsenz in der technischen Fakultät Stefan Sentpali, Maximilian Miltenberger [Abstract] Aufgrund der Corona Verordnungen wurden an der Hochschule München alle Vorlesungen, Praktika und Prüfungen in den letzten beiden Semestern auf Onlineformate umgestellt. Diese Umstellung kann plötzlich und teilweise unvorbereitet. Nach einem Überblick genutzter Onlineformate der Akustiklehre, werden Beispiele für den klassischen seminaristischen Unterricht, das virtuelle Arbeiten in Kleingruppen, virtuelle Praktika und Onlineprüfungen gezeigt und zur Diskussion gestellt. Vorgestellt werden auch Selbstlerneinheiten wie das Tutorial in der Signalanalyse sowie eine Einführung in die Psychoakustik auf der Moodleplattform. Als Ausblick dient ein interaktives Akustikpraktikum mit H5P in Moodle.
17:00	Bauphysikalische Grundlagenausbildung an der OTH Regensburg während der COVID-19-Pandemie Christoph Höller, Oliver 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.
17:20	Analyse, Vergleich und Reflexion einer Vorlesung im Präsenz- und Onlinemodus Marinus 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.
17:40	Lehre in Corona-Zeiten Dagmar Rokita, Friedrich Ueberle, Sebastian 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.

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C. Adams, TU Darmstadt, Fachgebiet SAM K.K. Sepahvand, TU München, Lehrstuhl für Akustik mobiler Systeme J. Prager, Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)

14:20	Künstliche Intelligenz schafft Wissen: Der OPTME-Prozess Merten Stender [Abstract] Methoden der künstlichen Intelligenz (KI) revolutionieren heute nicht nur viele Bereiche des täglichen Lebens, sondern auch die Wissenschaft. Ausgehend von disruptiven Verbesserungen im computerbasierten Sehen seit 2012 adaptiert auch die Akustik sowie Strukturdynamik viele der evidenz-basierten Konzepte, um Muster in hochdimensionalen Daten zu erkennen, welche mit klassischen Methoden nur schwerlich oder gar unmöglich abzubilden wären. Entgegen des gegenwärtigen Eindrucks, dass jede Fragestellung mit KI beantwortet werden könnte, bedarf eine intelligente Datenanalyse eines strukturierten Prozesses, entlang dessen Kenntnisse gewonnen werden können. Dieser Beitrag stellt den kürzlich entwickelten Prozess OPTME (obtain - preprocess- transform - model - explain) vor, welcher in generischer Form auf vielfältige Fragestellungen in der Wissenschaft anhand von KI anwendbar ist. Die einzelnen Phasen des Prozesses können an die individuellen Charakteristiken und Typen der spezifischen Daten angepasst werden. Anhand der Prozess-Struktur können typische Risiken und Fehlerquellen in der datenbasierten Modellierung reduziert werden, und gleichzeitig Domänen-spezifische Denkmuster aufgebrochen werden. Der Fokus liegt hierbei auf einer konsistenten und bewussten Datenverarbeitung, sowie auf der Extraktion von neuem Wissen, welches nur selten aus industriell genutzten ML-Prozessen gewonnen werden kann. Der Prozess wird anhand beispielhafter Anwendungen illustriert.
14:40	Systemidentifikation von Diskreten Schwingungssystemen mit Beschleunigungssignalen Yaxiong Ren, Christian Adams, Tobias 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.
15:00	Deep Learning Based Fatigue and Vibration Analysis Using Sensor Data Manuel Mühlhaus, Daniel Kreuter, Kian 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.
15:20	Design und Analyse generischer poröser Materialien mittels Machine-Learning Methoden Tobias P. Ring, Sebastian Kuschmitz, Thomas Vietor, Sabine 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.
15:40	Machine Learning zur Modellierung des Kanteneffekts bei Porösen Absorbern Sven Herrmann, Mark Müller-Giebeler, Michael Vorländer [Abstract] Theoretischen Modellen für das Schallfeld über Absorbern bzw. Impedanzebenen liegt in der Regel die Annahme einer mindestens in einer Dimension unendlich ausgedehnten Materialschicht zugrunde. In der praktischen Anwendung, zum Beispiel bei der inversen Bestimmung von Material- oder Oberflächeneigenschaften aus Schalldruckmessungen über allseitig finiten Proben, haben derartige analytische Ansätze entsprechend Grenzen. In diesem Beitrag stellen wir einen Ansatz, basierend auf überwachtem maschinellem Lernen, zur Modellierung des Kanteneffektes vor, für den die beugungsbedingten Abweichungen zwischen einem analytischen Modell von Allard et al. und numerischen FEM-Berechnungen quadratischer Absorberproben untersucht wurden. Variiert wurden zur Erzeugung der Trainingsdaten neben Strömungswiderstand, Materialdicke und Kantenlänge der Probe, ebenfalls die Frequenz sowie die Positionen von Quelle und Empfänger. Es lässt sich zeigen, dass sowohl Support-Vector-Machines, als auch insbesondere neuronale Netze in der Praxis nicht nur eine valide Ergänzung existierender Schallfeldmodelle, sondern für wohldefinierte Anwendungsfälle möglicherweise sogar eine adäquate Alternative zu wiederholt durchgeführten, aufwändigen FEM-Simulationen darstellen können und sich somit für das inverse Problem der Parameterschätzung und Materialklassifikation eignen.
16:00	Inverse Bestimmung elastischer Materialparameter aus dem Ausbreitungsverhalten geführter Ultraschallwellen mittels eines Convolutional Neuronal Networks Mathias Held, Abdalla Rashwan, Jannis Bulling, Yevgeniya Lugovtsova, Maik Lauschkin, Jens 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.
16:20	Ortsaufgelöste Schadensdiagnostik mit geführten Wellen und zustandsbasierten Modellen mit Modellfusion für Faserverbundwerkstoffe Stefan Bosse, Daniel 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.

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G. Tauböck, Institut für Schallforschung, ÖAW N. Holighaus, Institut für Schallforschung, ÖAW

16:00	Objective evaluation of spectral sparsity introduced by professional audio mixing practices in multi-track mixes Aravindan Joseph Benjamin, Kai Siedenburg [Abstract] Multitrack mixing is a cardinal facet of modern day music production. Although professional mixing engineers are concerned with the aesthetic aspects of the mix, the mathematical and psychoacoustical transformations implied by the practice are seldom studied. Considering the former, this study will attempt at testing the hypothesis of whether mixing increases sparsity in the spectral domain. Spectral sparsity could be a key feature to allow individual instruments to remain audible despite commonly large numbers of instruments that can be part of an overall mix. Using a constant-Q spectral transformation, entropy-based and probabilistic measures of sparsity will be applied to stems from around 100 different mixes from various musical genres to test this hypothesis. Specifically, this study will consider the Shannon entropy for its inherent numerical stability as well as the Gini index. An objective comparison of the aforementioned sparsity measures between un-mixed and mixed stems will be made to underpin the assertion. This will serve as a first step to better characterize the acoustical signal transformations of multitrack mixing.
16:02	Klangsynthese und akustische Erkennung rechteckiger Platten Martin Czuka, Marian Weger, Robert 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.
16:04	Digitale FIR-Frequenzweichen in Multigrid-Frequenzabtaststruktur Alexander 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.
16:06	Effiziente Signalverarbeitung für PDM-Mikrofonsignale in vielkanaligen Mikrofonarrays Stephan 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.
16:08	A Deep Neural Network with Triplet Loss for Detecting Anomaly of Respiratory Sounds Lam Pham, Dat Ngo, Alexander Schindler, Ross 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.

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G. Tauböck, Institut für Schallforschung, ÖAW N. Holighaus, Institut für Schallforschung, ÖAW

13:40	Meta-Modelle für komplexe Akustiksimulationen im Frequenzbereich Thomas Kohlsche, Stephan Lippert, Otto 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.
14:00	The Lepskii Principle for an Inverse Source Problem in Experimental Aeroacoustics Hans-Georg 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].
14:20	Prognose von Knarzgeräuschen am Beispiel einer Türverkleidung Lukas Utzig, Arno Fuchs, Konrad Weisheit, Steffen 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.
14:40	Voice Activity Detection in automatischen Mikrofonmischern Natanael 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.
15:00	Frame Multipliers and Their Inversion Diana Stoeva, Peter Balazs [Abstract] Multipliers are operators which allow an intuitive implementation of a time-variant filter. The analysis coefficients of a signal via a given system are modified by pointwise multiplication, and subsequent synthesis stage via a (possibly different) system. Such operators have been used implicitly for some time in signal processing as time-frequency filters, for Gabor systems, and were later extended for general frames. Thus, the theory can be adapted to other transforms, like wavelet, CQT, AUDlets, and others. One of the important questions related to signal modifications is whether it is possible to go back to the original signal. In this talk, first we give a brief introduction to the concept of frame multipliers and consider some examples as a visualization of the multiplier concept. In particular, we present the MULACLAB tool for signal modification, which is part of The Large Time-Frequency Analysis Toolbox. Then we present some results for inversion of frame multipliers, focusing on inverse formulas which allow iterative approaches and implementation.
15:20	Random Time-Varying Filtering Georg Tauböck, Shristi Rajbamshi, Peter Balazs, Luis Daniel Abreu [Abstract] Time-varying filtering is of crucial importance in many areas of signal processing and, in particular, in audio processing. From a mathematical point of view, time-varying filters correspond to so-called ”frame multipliers”. Here, the audio signal is first transformed into another signal domain, typically by means of a time-frequency transformation; then, the resulting transformed signal coefficients are multiplied with a ”symbol”; and, finally, an audio signal is re-synthesized. Depending on the choice of the symbol, a frame multiplier allows to amplify certain audio components and/or to suppress others. In this contribution, we consider frame multipliers, whose symbols are chosen at random. We show that the corresponding random time-varying filters satisfy remarkable mathematical properties. Moreover, we demonstrate that they are highly efficient for signal compression. Our analysis is based on the recent mathematical methodology ”compressive sensing”.
15:40	Wavelet phase retrieval for bandlimited functions Francesca Bartolucci, Rima Alaifari, Matthias Wellershoff [Abstract] The term phase retrieval indicates a large class of problems in which one seeks to recover a signal from phaseless measurements. In particular, wavelet phase retrieval consists of recovering a signal from the magnitudes of its wavelet coefficients. We consider real-valued bandlimited functions and we derive new uniqueness results for phase retrieval, where the wavelet itself can be complex-valued. In particular, we establish the first uniqueness result for wavelet phase retrieval from samples when the wavelet coefficients are complex-valued.

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G. Tauböck, Institut für Schallforschung, ÖAW N. Holighaus, Institut für Schallforschung, ÖAW

16:40	Sparsity Based Audio Inpainting via Dictionary Learning Shristi Rajbamshi, Georg Tauböck, Nicki Holighaus, Peter Balazs [Abstract] Audio signals are often prone to distortions resulting in modification or loss of information at certain sections during storage, transmission, or storage. Audio inpainting refers to signal processing techniques that aim at restoring such missing or corrupted segments in audio signals. In this approach, we propose an approach to apply sparse modeling in the time-frequency (TF) domain by developing a dictionary learning technique that deforms a given Gabor dictionary such that the sparsity of the analysis coefficients of the resulting dictionary is further enhanced. A suitable modification of both the SParse Audio Inpainter (SPAIN) and weighted L1-based audio inpainting technique allow to exploit the obtained sparsity gain and, hence, benefit from the learned dictionary. Our experiments demonstrate that our approaches are superior in terms of signal-to-distortion ratio (SDR) and objective difference grade (ODG) compared to their original counterparts.
17:00	Generative adversarial context encoder for long audio inpainting Andres Marafioti, Nicki Holighaus, Piotr Majdak [Abstract] Wir stellen GACELA vor, ein conditional Generative Adversarial Netzwerk (cGAN), das entwickelt wurde, um fehlende Audiodaten mit einer Dauer zwischen Hunderten von Millisekunden und einigen Sekunden wiederherzustellen, d. h. für sogennantes long audio inpainting. Frühere Arbeiten betrachteten entweder kürzere Lücken oder basierten darauf verfügbare Informationen aus anderen Signalteilen zu kopieren.Durch die Verwendung paralleler Diskriminatoren-Netzwerke mit unterschiedlicher Auflösung berücksichtigt GACELA verschiedene Zeitskalen der Audioinformation. Zusätzlich zur Kontextinformation, d.h., der Signalinformation, die die Lücke unmittelbar umgibt, verwendet GACELA außerdem die latente Variable des cGAN, und erlaubt es so, die inhärente Multimodalität des Problems zu berücksichtigen und dem Benutzer mehrere Inpainting-Optionen zu bieten. GACELA wurde in Hörtests mit Musiksignalen unterschiedlicher Komplexität und unterschiedlichen Lückendauern von 375 bis 1500 ms evaluiert. Unter Laborbedingungen waren Testpersonen zwar oft in der Lage, das Inpainting zu erkennen, der Schweregrad der Inpainting-Artefakte wurde jedoch zwischen nicht störend und leicht störend eingestuft. GACELA stellt ein Framework dar, das in der Lage ist, zukünftige Verbesserungen zu integrieren, wie z.B. die Berücksichtigung von mehr auditiven oder musikalischen Merkmalen. Unsere Software und trainierten Modelle, sowie Beispiele, sind frei online verfügbar.
17:20	Amplitude demodulation of arbitrary-bandwidth signals Mantas Gabrielaitis [Abstract] The factorization of signals into slow-varying modulator-envelopes and fast-varying carriers, commonly known as amplitude demodulation (AD), is widely used in different domains of acoustic signal processing. For example, AD is a part of signal processing strategies behind ultrasound imaging, source separation, speech synthesis and recognition, and cochlear prosthesis. Originally, AD was devised for locally narrowband, i.e., sinusoidal signals. However, many relevant problems require demodulating wideband signals. This poses a still-unresolved challenge. Here, we introduce a new convex-programming-based approach to the AD of arbitrary-bandwidth signals where demodulation is framed as a problem of signal recovery from an unlabeled mix of its true and corrupted sample points. While featuring recovery guarantees for many practically relevant signal classes, the new method surpasses all competing techniques in computational efficiency by many orders of magnitude. This opens the door for AD applications in previously inaccessible settings. In particular, the new method makes online and large-scale offline data processing feasible, including the calculation of modulator-carrier pairs in higher dimensions and poor sampling conditions independent of the signal bandwidth. We demonstrate the power and versatility of the new method by applying it to process synthetic and natural speech signals. More information is available at https://arxiv.org/abs/2102.04832.
17:40	Domain Decomposition with Fusion Frames Mitra Shamsabadi, Peter 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.
18:00	Hearing the shape of a drum Luis Alberto Escudero [Abstract] Since Mark Kac asked his famous question “Can one hear the shape of a drum?” in 1965, the spectral determination of domains became a topic of relevance for analysts and geometers. The inverse spectral problem for a bounded planar domain is to determine whether any other domain with the same spectrum is the image of the former one under a rigid motion of the plane. The methods used to provide solutions and counterexamples in this family of problems draw on diverse areas - PDE, group theory, number theory, probability, to name a few. In this talk, we will briefly present the inverse spectral problem and tools that arise in some particular domains.

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J. Abshagen, Wehrtechnische Dienststelle 71 A. Homm, Wehrtechnische Dienststelle 71 G. Schmidt, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

16:00	Shipping Noise Analysis in Shallow Water and Estimation of Bottom Parameters Using Two Synchronized Vertical Arrays Boris Katsnelson, Marina Yarina, Andrey Lunkov [Abstract] Acoustic data were collected in central part of the Sea of Galilee (Lake Kinneret, Israel) in May 2019. As receiving system two synchronized vertical line arrays (VLA) were used. VLAs contained 10 hydrophones each and covered water entire column with depth ∼ 40 m, and were deployed at the distance 40 m to each other. Shipping noise was radiated by Research Vessel ”Hermona”, moving at the speed ∼ 4m/s from VLAs along the straight line connecting arrays up to distance ∼ 3 km. Spectrum of the shipping noise was mainly concentrated in low frequency domain (30 - 350 Hz) containing set of discrete peaks. Signal obtained during motion along 1 km was processed and analyzed. Mode filtration was carried out using both VLAs. It was shown that optimal frequency range for correlation analysis and comparison of signals from both VLAs is close to cut-off frequencies for each propagating modes. Addition of phase compensation allows us to extract attenuation coefficients (and other parameters) for mode numbers even bigger than number of elements in VLA. It was shown that usage of two arrays has essential advantages for noise analysis. Comparison of bottom parameters obtained, with data of earlier experiments gives good agreement.
16:02	Distance dependent study on noise emissions due to pile driving in recent offshore construction projects in the German North Sea Ben Schmidt, Carina Juretzek [Abstract] Pile driving is one of the most intensive anthropogenic noise sources in the marine environment. Each foundation pile may require up to a few thousand strokes with high hammer energy to drive to the embedded depth. Scientific evidence shows that impacts on the marine environment have to be anticipated if no mitigation measures are applied. Pile driving events analysed here, occurred during a recent foundation construction phase in a wind farm cluster with monopile installation positions located in water depths between approximately 38 and 40 m. Here, we evaluated the acoustic measurements in a standardised monitoring distance of 750 and 1500 m to each of the pile driving locations and at a temporary fixed monitoring station (data resource: MarinEARS).
16:04	MarinEARS – Marine Explorer and Registry of Sound Carina Juretzek, Ben Schmidt, Maria Boethling [Abstract] MarinEARS is the scientific platform of the German Federal Maritime and Hydrographic Agency (BSH) regarding underwater noise effects for conducting Environmental Impact Assessments (EIA) in the framework of approval procedures for offshore wind farms as well as for the estimation of cumulative impacts in Strategic Environmental Assessment (SEA) for Maritime Spatial Planning and the Site Development Plan for Offshore Wind Energy. MarinEARS contains extensive data sets from measurements of underwater sound within the scope of planning and licensing approval procedures of OWF’s, from research projects and the conceptual design of the national monitoring programm.

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J. Abshagen, Wehrtechnische Dienststelle 71 A. Homm, Wehrtechnische Dienststelle 71 G. Schmidt, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

13:40	Validierung eines 3D Rammschall-Modells unter Berücksichtigung unterschiedlicher Schallschutzsysteme Jonas Von Pein, Stephan Lippert, Otto Von Estorff [Abstract] Für die Installation von Offshore-Windenergieanlagen werden große Pfähle in den Meeresboden gerammt. Da durch den Rammprozess sehr hohe Schalldruckpegel im Wasser entstehen, sind zum Schutz der Meeresumwelt oftmals Grenzwerte einzuhalten. Für die Vorhersage der auftretenden Schalldruckpegel sowie zur Optimierung des notwendigen Schallschutzkonzeptes wurden numerische Vorhersagemodelle entwickelt. Diese basieren oftmals auf einem hybriden Ansatz, bei dem z.B. mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) die Startwerte für ein Fernfeldmodell berechnet wird. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse eines hybriden FEM/3D Parabolic Equation (PE) Modells gezeigt. Im akustischen FE Modell wird der Pfahl mit der originalen Geometrie abgebildet und die Pfahlkopfanregung als Randbedingung vorgegeben. Der Pfahl ist an das Wasser und den geschichtete Meeresboden gekoppelt. Das PE Modell kann in ausreichend großem Abstand mit dem aus dem FE Modell generierten Startwerten kombiniert werden. Dabei kann im PE Modell der gleiche Aufbau des Bodens übernommen werden, sodass die FE und PE Ergebnisse für 2D Szenarien sehr gut übereinstimmen. Mit dem PE Modell können außerdem bathymetrie-induzierte 3D-Effekte berücksichtigt werden. Auch frequenzabhängige Schallschutzsysteme, im gezeigten Fall ein Hydro-Sound-Damper (HSD) und ein doppelter großer Blasenschleier (DBBC), sind im Simulationsprozess integriert. In dem geplanten Beitrag wird das 3D-Modell mit Messdaten validiert und der mögliche Einfluss von bathymetry-induzierten 3D-Effekten aufgezeigt.
14:00	Primäre Schallminderung bei Offshore-Pfahlrammungen: Zusammenspiel von Pfahl und Hammer. Elin Klages, Stephan Lippert, Otto 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.
14:20	Simulation der Fluid-Struktur-Akustik-Interaktion an einer vereinfachten Schleppantenne Florian Wachter, Stefan Becker [Abstract] Sonar-Schleppantennen (towed array sonars) sind horizontal geschleppte Messsysteme, die sich zum Detektieren von Schallquellen in Gewässern eignen und insbesondere in der Ozeanografie sowie in der marinen Geophysik zur Vermessung des Meeresbodens und der Wassersäule eingesetzt werden. Vereinfacht betrachtet besteht die Schleppantenne aus einer schlauchartigen Hülle, in deren Inneren sich mehrere axial angeordnete Hydrophone befinden, die meist in einer viskosen Flüssigkeit eingebettet sind. Das geschleppte Messsystem hat üblicherweise ein Länge-zu-Durchmesser Verhältnis in Größenordnungen von O(10^2) bis zu O(10^6). Beim Einsatz der Schleppantenne bildet sich eine relativ dicke, axial-symmetrische turbulente Grenzschicht um die schlauchartige Hülle. Durch die turbulenten Fluktuationen innerhalb der Grenzschicht ist die Schleppantenne strömungsinduzierten Störgeräuschen ausgesetzt, die das Signal-Rausch-Verhältnis negativ beeinflussen und damit die Einsatzmöglichkeiten des hydroakustischen Messsystems limitieren. Mithilfe von Simulationen der Fluid-Struktur-Akustik-Interaktion werden unterschiedliche turbulente Strömungsgrößen individuell auf ihre Fähigkeit hin untersucht, die benannten Störgeräusche zu induzieren. Ebenfalls ist die Wechselwirkung zwischen der turbulenten Strömung, der elastischen Schlauchhülle sowie der Akustik im Inneren der Schleppantenne Gegenstand der Untersuchungen. Methoden zur Reduktion der Dimensionalität werden verwendet, um eine bessere Einsicht in die Dynamik des simulierten Systems zu erhalten. Neben den aktuellen Erkenntnissen werden Limitierungen des Simulationsansatzes erläutert sowie Lösungsvorschläge und nächste Schritte präsentiert.
14:40	Deep Reinforcement Learning for Cognitive SONAR Systems Nico Neumann, Bastian Kaulen, Sören Christensen, Gerhard 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.
15:00	Frequenzbasierte Realisierung von räumlichen CFAR-Verfahren zur Detektion von Zielobjekten Alexej Namenas, Gerhard 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.
15:20	Untersuchungen zum Zielmaß skalierter resonanter Körper Arne Stoltenberg, Ingo 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.
15:40	Aktive Reduzierung der Schallreflexion an Oberflächen in Wasser Johannes Timmermann, Tom Avsic, Delf Sachau, Ingo 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.

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J. Abshagen, Wehrtechnische Dienststelle 71 A. Homm, Wehrtechnische Dienststelle 71 G. Schmidt, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

16:40	Schallausbreitung in einem tiefen, räumlich begrenzten Gewässer Jan Abshagen, Volkmar Nejedl [Abstract] Aufgrund der Abhängigkeit der Schallgeschwindigkeit von Temperatur, Salzgehalt und Druck können sich im Meer, aber auch in tiefen Fjorden, Schallkanäle unterhalb der Thermokline ausbilden. Neben den spezifischen Ausbreitungsbedingungen in einem Tiefwasserkanal, welche sowohl zeitlich als auch räumlich variieren, treten in einem räumlich begrenzten Gewässer, wie einem Fjord, noch zusätzliche Reflexionen und ein ausgeprägter Nachhall aufgrund der begrenzenden Flächen auf. Um das komplexe Übertragungsverhalten in begrenzten Gewässern besser zu verstehen, sind im Rahmen eines Experimentes im Sognefjord, Norwegen, charakteristische Eigenschaften, wie Variabilität, Mehrwegeausbreitung und Nachhall, untersucht worden. Die Messungen wurden von FS Elisabeth Mann Borgese aus mittels unterschiedlicher Empfangsarrays und frei driftender Bojensysteme in Abständen zwischen Sender und Empfänger von bis zu 10 km (quasi-)stationär durchgeführt.
17:00	Akustische Authentifizierung in Unterwassernetzwerken durch Hydro-Schlüssel Ivor 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.
17:20	Untersuchungen zur gezielten Beeinflussung der akustischen Signatur an einem Schiffsmodell Steffen Ungnad, Hendrik Brüggemann, Andreas Müller, Carsten Zerbs, Delf Sachau, Anton 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.
17:40	Low frequency underwater radiated noise from shipboard machinery Dietrich Wittekind, Max Schuster, Johanna 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.
18:00	Innovative Lösungen zur Reduktion der Körperschallübertragung im Antriebsstrang von Schiffen Lothar Kurtze [Abstract] Moderne Verlagerungskupplungen für Schiffe und insbesondere für Megayachten erfüllen verschiedenste Aufgaben. Sie befinden sich zwischen Getriebe und Propellerwelle und müssen die Übertragung von Körperschall minimieren, während sie hohe Drehmomente übertragen. Darüber hinaus müssen sie den hohen Verlagerungen des oft sehr weich gelagerten Rahmens von Schiffsmotor und Getriebe standhalten. Hinzu kommen Torsionsschwingungen und bei Elektroantrieben zusätzlich auch die notwendigen elektrisch isolierenden Eigenschaften. Ziel ist es ebenfalls, die Körperschallübertragung auf die Schiffsstruktur bereits so nah wie möglich am Entstehungsort so weit zu minimieren, dass keine störenden Schallpegel mehr ins Wasser abgestrahlt werden. Um all diese teilweise widersprüchlichen Anforderungen zu erfüllen, sind innovative Ansätze unerlässlich. In dieser Veröffentlichung wird zunächst die Vorgehensweise bei der Entwicklung einer Leichtbaukupplung aus einer Kombination von Glas- und Kohlenstofffasern, Elastomerschichten und Stahl vorgestellt. Nach der Entwurfsphase werden die Prototypen auf speziell angepassten Akustik-Prüfständen getestet. Das erfolgt in der Regel für die Kupplung allein, in manchen Fällen aber auch zusammen mit dem ganzen Antrieb. Abschließend werden die neuen Kupplungen bei Probefahrten validiert. Somit hilft die Verlagerungskupplung erheblich, die Schallabstrahlung durch den Antriebsstrang zum Propeller, in die Schiffsstruktur und von dort ins Meer zu reduzieren.

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J. Abshagen, Wehrtechnische Dienststelle 71 A. Homm, Wehrtechnische Dienststelle 71 G. Schmidt, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

9:00	Reduzierung des Unterwasserschalleintrages und der Nachweis Hydroakustischer Grenzwerte Stefan Schäl, Hans Hasenpflug, Anton 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.
9:20	BURNSi ORCA class acoustic and vibration characteristics Hans Hasenpflug, Wouter Van Buul, Layton Gilroy, Esen Cintosun, Jasper Dupuis, Stefan Schäl, Anton 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.
9:40	Quellentrennung in hydroakustischen Zeitreihen als Inverses Problem Andreas 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.
10:20	Numerische Untersuchungen der instationären Strömungstopologie eines nabenlosen Propellers und der resultierenden Hydroschallabstrahlung Max Hieke, Hoshang Sultani, Matthias Witte, Otto Von Estorff, Frank-Hendrik Wurm [Abstract] Turbulente Strömungsstrukturen, wie sie beispielsweise in der Nachlaufströmung eines Propellers zu finden sind und den damit verbundenen hydrodynamischen Druckfluktuationen, führen zur Abstrahlung von Hydroschall ins Fernfeld. Im Rahmen eines von der DFG geförderten Verbundvorhabens zwischen der Universität Rostock und der Technischen Universität Hamburg wurde der Zusammenhang zwischen den instationären Strömungsstrukturen und der daraus resultierenden hydroakustischen Schallabstrahlung mittels numerischer und experimenteller Methoden untersucht. Hierfür wurde eine Prozedur zur Berechnung der Hydroakustik mittels Expansion-about-Inkompressible-Flow (EIF)-Ansatz auf Basis der instationären Druck- und Geschwindigkeitsfelder skalenauflösender numerischer Strömungssimulationen (Stress-Blended-Eddy-Simulation (SBES)), erarbeitet. Als Untersuchungsobjekt wurde ein nabenloser Propeller verwendet, welcher aufgrund seiner kompakten Bauweise auf Yachten, AUV’s oder auch ROV’s als Hauptantrieb oder zur Positionsstabilisierung eingesetzt wird. Systematische Untersuchungen bezüglich der Topologie, der Nachlaufströmung und der Hydroschallabstrahlung existierten von nabenloser Propeller bislang nicht. Die Auswertung beinhaltet die Analyse der instationären Strömungsstrukturen sowie der Verteilung des hydroakustischen Quellterms dp/dt aus den EIF-Simulationen. Weiterhin wurden die transienten Druckfelder auf Basis der die Proper-Orthogonal-Decomposition (POD)-Methode untersucht. Hierdurch konnten Rückschlüsse auf den Einfluss kohärenter Strömungsstrukturen und auf die hydroakustische Schallabstrahlung gezogen werden.
10:40	Numerische Vorhersage hochfrequenter Schallemissionen von Schiffen basierend auf der Energie-Finite-Elemente-Methode und der Energie-Boundary-Elemente-Methode Henning Lohmann, Anton Homm, Boris Dilba, Olgierd 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.
11:00	Das Verhalten einer Sonar-Stealth-Form unter simulierter akustischer Ausbreitung in See Tom Avsic, Ingo Martens [Abstract] Die Sonar-Stealth-Form wird bereits 1924, also etwa 10 Jahre vor der operativen Einführung des Radars, in einem Patent für ein Unterwasserfahrzeug beschrieben. Dennoch ist eine Sonar-Stealth-Form bis heute nicht in voller Konsequenz bei einem Unterwasserfahrzeug angewendet worden. Um die Eignung einer Sonar-Stealth-Form sicher zu stellen, gibt es Anforderungen, die sich aus i) dem Schallausbreitungssektor, ii) der Ausdehnung der seitlichen Platten und iii) der Sonarfrequenz ergeben. Eine unter Berücksichtigung dieser Randbedingungen erstellte Stealth-Form zeigt bei der Designfrequenz eine Reduktion der akustischen Streuung von etwa 10 dB. Diese Reduktion ist sowohl monostatisch wie auch bi-/multistatisch vorhanden. Kurze Distanzen oder auch Reflexionen über den Meeresboden können dazu führen, dass der Schall außerhalb des angenommenen Schallausbreitungssektors auf das Unterwasserfahrzeug trifft. Für diesen Fall wird eine deutlich höhere Rückstreuung der Stealth-Form befürchtet. Gekoppelte Berechnungen der Schallausbreitung mit der Schallstreuung unter Einbeziehung von kurzen Distanzen und Meeresbodenreflexionen zeigen jedoch auch hier den Vorteil der Sonar-Stealth-Form gegenüber einer klassischen Form von etwa 12 dB. Die Gebiete, in denen die Sonar-Stealth-Form schlechter abschneidet als die klassische Form, sind erheblich kleiner als ursprünglich erwartet. Gleichzeitig liegen an diesen Orten die nachteiligen Effekte mit einer Größenordnung von 3 dB in einem vertretbaren Rahmen.

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D. Beer, Fraunhofer IDMT

14:00	Balanced MEMS loudspeaker: Coulomb forces vs. viscosity of air and squeeze film damping Anton Melnikov, Hermann A.G. Schenk, Michael Stolz, Andreas Mrosk, Lutz Ehrig, Franziska Wall, Jorge Mario Monsalve Guaracao, Maik Ahnert, Sergiu Langa, Bert 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.
14:20	Assessing the Power Efficiency of MEMS Audio Transducers Lutz Ehrig, Hermann A.G. Schenk, Anton Melnikov, Jorge Mario Monsalve Guaracao [Abstract] Recent studies show that wireless earbud users are demanding more innovations and comfort, improved battery life and other things that go beyond sound quality. More innovations require further functional integration and additional requirements on the tight power budget. Basically, all MEMS speakers aspiring to the micro speaker market for earbuds and hearables claim to be more power efficient than moving coil speakers. From the electrical engineering point of view, these MEMS transducers are capacitors. This means that the reactive power doubles when the frequency doubles, it quadruples when the voltage doubles. In this contribution, we want to discuss some fundamental relations of converting an electrical input to an acoustic output and the implications for a proper transducer design that is necessary to deliver on the promise of power efficiency.
14:40	Numerical investigation and actuator design for Advanced Digital Sound Reconstruction Dominik Mayrhofer, Manfred 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.

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T. Geyer, BTU Cottbus - Senftenberg, Fachgebiet Technische Akustik G. Herold, TU Berlin, Fachgebiet Technische Akustik C. Spehr, DLR, Inst. für Aerodynamik und Strömungstechnik, Göttingen

14:00	Validierung von Übertragungsmodellen für ortsfeste und rotierende Schallquellen in Strömungskanälen durch drucksensitive Farbe Maximilian Behn, Michael Hilfer, Christian Klein, Thomas Ahlefeldt, Lars Enghardt, Ulf 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.
14:20	Charakterisierung der Performance von inversen Mikrofonarrayverfahren für rotierende Schallquellen Simon Jekosch, Adam Kujawski, Ennes 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.
14:40	Ringförmiges Mikrofonarray zur Charakterisierung der Rotorstrukturschwingungen von Außenläufermotoren Jens Krotsch, Christof Ocker, Merdijan 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.
15:20	Schallquellenlokalisierung an Geschlitzten Axialventilatoren mit Rotierendem Beamforming Christof Ocker, Felix Czwielong, Florian Krömer, Chaitanya Paruchuri, Wolfram Pannert, Stefan 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.
15:40	Separate Detektion von Schallquellen an gegenläufigen Rotoren Gert Herold, Ennes 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.

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M. Ochmann, Beuth Hochschule für Technik Berlin H. Siller, DLR, Abteilung Triebwerksakustik, Berlin

8:40	Lokalisierung und Analyse bewegter Schallquellen bei Überflügen und Vorbeifahrten Henri Siller, Timo 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.
9:00	Bewertung von Auswertemethoden für Überflugmessungen mit Mikrofonarrays anhand von simulierten und gemessenen Daten Timo Schumacher, Henri 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.
9:20	A sub-array beamforming approach to simulated pass-by measurements Alexander Jahnke, Volker Becker, Christof Puhle, Dirk 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.
10:00	Erweiterung der CLEANT-Methode zur Entfaltung bei Mikrofonarray-Messungen an Hochgeschwindigkeitszügen Mikolaj Czuchaj, Adam Kujawski, Ennes 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.
10:20	Synthesizing Virtual Measurements of moving Sound Sources in the Atmospheric Boundary Layer Dorothea Lincke, Reto 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.
10:40	Simulation der Ausbreitung von Schallsignalen bewegter Quellen unter Berücksichtigung von Abstandsänderung, Doppler-Effekt und frequenzunabhängiger Bodenreflexion am Beispiel von Windkraftanlagen André Jakob, Michael Radny, Rudi 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.
11:20	Das Schallfeld einer sich bewegenden und ein beliebiges Zeitsignal abstrahlenden Linienquelle über absorbierendem Boden Rafael Piscoya, Martin 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.

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J.-M. Batke, Hochschule Emden/Leer

8:40	Beamforming vs. Near-Field Acoustic Holography Thiago Lobato, Roland Sottek, Michael 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.
9:00	Deep Learning for Sound Source Localisation based on Data from the DCASE Challenge 2020 Pablo Marhoff, Adam Kujawski, Ennes 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.
9:40	Localization of Unmanned Aerial Vehicles With Microphone Arrays Bence Csóka, Péter Fiala, Péter 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.
10:00	Ortung von Schallquellen mit bewegten Mikrofonen Thomas Rittenschober [Abstract] Systeme zur Schallvisualisierung basierend auf Mikrofon Arrays benötigen in vielen Anwendungsfällen eine typischerweise große Kreisfläche mit einen hohen Anzahl von örtlich verteilten Mikrofonen, um Quellen mit feiner örtlicher Auflösung und hoher Bilddynamik bei tiefen Frequenzen zu lokalisieren. Das Scannen der Kreisfläche mittels eines rotierenden Mikrofon Linear Arrays mit der Länge des Kreisradius ermöglicht eine massive Reduktion der Hardware Komplexität, anstatt von hunderten Mikrofonen werden einige wenige Mikrofone benötigt. Bekannte Verfahren zur akustischen Bildgebung, wie etwa Beamforming oder die akustische Nahfeldholographie, lassen sich jedoch für die Signale von bewegten Mikrofonen nicht anwenden. Es wird eine Methode zur Berechnung der Verteilung von Schallquellen basierend auf Signalen von bewegten Mikrofonen vorgestellt und die Leistungsfähigkeit des Verfahrens bezüglich örtlicher Auflösung, Bilddynamik, Frequenzauflösung und Transienz von Schallquellen anhand von Laborexperimenten und praktischen Anwendungsfällen in der Bauakustik und industriellen Produktentwicklung aufgezeigt.
10:20	Die Evolution der Kunstkopfmikrophone für die binaurale Aufnahmetechnik Martin 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.
10:40	High resolution sound field analysis with directional room impulse responses Stefan Ziesemer, Eric 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.

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J.-M. Batke, Hochschule Emden/Leer

11:00	SpectAcoular! An Extension for Acoular Adam Kujawski, Gert Herold, Ennes Sarradj, Simon 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.
11:02	Alternative approaches to generalized sidelobe canceler beamformer Le Son 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.
11:04	Darstellung und praktische Untersuchung eines HOA-Mikrofonarrays mit 8 Kapseln Johann-Markus Batke, Thomas 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.
11:06	Spatio-temporal Properties of Simulated Impulse Responses on a Rigid Sphere Nara Hahn, Frank Schultz, Sascha 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.

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M. Pàmies-Vilà, Department of Music Acoustics, University of Music and Performing Arts Vienna A. Hofmann, Department of Music Acoustics, University of Music and Performing Arts Vienna

9:00	Modeling the Body of a Classical Guitar Using the Finite Element Method and Experimental Modal Analysis Alexander Brauchler, Pascal Ziegler, Peter 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.
9:20	Simulation des Klöppelanschlags – Einfluss der Klöppelgestaltung auf die Beanspruchung und den Klang der Glocke Andreas Rupp, Denis Spiess, Michael 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.
9:40	Akustische Qualitätssicherung bei Reparaturen von Glocken Michael Plitzner, Andreas 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.

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A. Hofmann, Department of Music Acoustics, University of Music and Performing Arts Vienna G. Widholm, Department of Music Acoustics, University of Music and Performing Arts Vienna

14:00	Material-Dependent Sound and Vibration of a Harmonica Reed Block Hannes Pomberger, Matthias Frank, Stefan Trabesinger, Robert 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.
14:20	Experimental Investigation of High-Resolution Measurements of Directivity Patterns Andrea Corcuera Marruffo, Alexander Mayer, Alex Hofmann, Vasileios Chatziioannou, Wilfried 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.
14:40	Groovuator - A Haptic Feedback System to improve Musical Interaction between a Drummer and a Bass Guitar Player Kai Dehmelt, Pablo Alvarez Romeo, M. Ercan 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.
15:00	Auswahl einer Schallquelle mit hinreichender Körperschallanregung des Bodens Peter Perivoitos, Alexander Lee [Abstract] Streichinstrumente wie das Violoncello oder der Kontrabass werden zum Spielen mit einem Stachel auf den Boden gestützt. Vorausgehende Studien haben gezeigt, dass über diesen Stachel ein gewisser Anteil der Schallenergie, die beim Spielen des Musikinstrumentes erzeugt wird, in den Boden als Körperschall eingetragen wird. Dieser Eintrag findet vor allem in den tiefen Frequenzbereichen statt. Für eine Untersuchung wurde eine elektronische Schallquelle gesucht, die diese Situation des Musizierens für messtechnische Situationen unter Laborbedingungen ersetzen kann. Hierfür sollte die gesuchte Schallquelle einen hinreichenden Anteil von Körperschall in den Boden eintragen, so dass Messreihen eines primär für Luftschall konzipierten Instruments wiederholbar und unabhängig von einer musizierenden Person durchgeführt werden können. Zur Auswahl stand ein großes Angebot an Quellen aus dem Regal für bauakustische Messungen. Für die Bestimmung des Körperschallanteils wurde die Methode mit der Empfangsplatte genutzt. Um den Luftschallanteil zu überprüfen, wurden die Schallleistungen der Quellen im Hallraum ermittelt. Die Ergebnisse der Messreihen mit den unterschiedlichen Quellen und in unterschiedlichen Aufstellungen werden gezeigt und verglichen.

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E. Reinisch, Institut für Schallforschung, ÖAW

16:40	High-Speed Videolaryngoscopy in Pathological Phonetics Philipp Aichinger [Abstract] High-speed videos of vocal fold vibration have been used in research on pathological phonetics for the past few decades. However, the relevance of such videos still continues to increase, basically because of two reasons. First, more and more data is collected. Our current database contains data of 200 human subjects with various voice pathologies, giving rise to the clinical relevance of the size of the database. Second, video analyses become increasingly sophisticated. A brief overview of current attempts to characterize varieties of pathological voice qualities via video analyses is given. Vocal fold vibration is quantified via graphical segmentation of the glottal gap. We focus on model-based analyses of vocal fold vibration. In particular, a combination of lumped and distributed elements enables modelling of phase differences in the anterior-to-posterior direction along the vocal folds. A model that outputs synthetic videokymograms of the vocal folds is capable of modelling left-to-right phase differences of vocal fold vibration. This model fits natural data without the need for graphical segmentation. Finally, glottal area waveforms involved in vocal fry and diplophonia are modelled. Glottal area waveforms appear to be relevant for relating voice production to perception.
17:00	Progress in Realtime MRI for Phonetic Research Philip Hoole [Abstract] This contribution will briefly review the state of the art in realtime MRI and will illustrate why it is now so valuable for phonetic research by focussing on efficient analysis of large datasets (data from 2 studies with 30+ speakers each, 300+ utterances per subject, images at 50.05 fps and 1.4 x 1.4mm in-plane resolution). Three specific areas of its successful application are given. (1) Coarticulatory nasalization of vowels. This is highly relevant for common patterns of sound-change (development of phonologically nasalized vowels) and requires the elucidation of quite subtle differences in velum movement patterns depending on phonetic context, e.g. /Vnd/ vs. /Vnt/. (2)Vertical larynx movements in vowels. These can be large and are important for full understanding of articulatory-acoustic relations in vowels. Previous investigations in this area have suffered from typically having only a handful of subjects and messy patterns in the results. (3) Ejectives in English. These sounds are becoming common in word-final position. However, it has been questioned whether they involve the larynx raising traditionally associated with ejectives. RTMRI is ideally suited for comparing ejective and non-ejective realizations through the whole vocal tract from the larynx to the main place of articulation.
17:20	Panel Discussion on the Use of Realtime MRI and High-Speed Videos in Phonetic Research Carolin Schmid [Abstract] Panel discussion on the use of realtime mri and high-speed videos in phonetic research This contribution aims at discussing two direct imaging methods looking deeper in articulatory and phonation mechanisms, compared to other methods presented within this section. Whilst rtRMI has only been reasonably applicable for phonetic research for a short time, high-speed videos are used already for some time, however, both methods were strongly advanced recently. RtMRI is used to analyse movements in the entire vocal tract, providing dynamic information about the acoustic-articulatory relationship in phonetic segments. This is specifically useful for the description of articulators which would otherwise be hidden from plain view (e.g., in pharyngeal or nasal segments). High-speed videos are used to visualize the process of vocal fold vibration, thus focusing on suprasegmentals (e.g., in modal voice vs. different voice qualities, typical vs. atypical speech). The goal is to launch a deeper discussion of the experiments using rtMRI and high-speed videos presented in previous contributions within this session. We will address issues such as practicability/access, costs, time it takes for conducting the experiments and the analyses, ethics.
17:40	Production of vocalized laterals in West Central Bavarian - an acoustic and articulatory analysis Katrin Wolfswinkler, Lia Saki Bucar Shigemori, Jonathan Harrington [Abstract] The present study is concerned with /l/-vocalization in West Central Bavarian (WCB), a German variety which may be increasingly influenced by Standard German (SG). We investigated words that have a post-vocalic clear /l/ in SG but a diphthong in WCB. The hypothesis was that shifts were more likely from WCB diphthongs to laterals in cases of ambiguity in the mapping from production to perception ([1], [2]). Thus, there might be a greater shift from the acoustically similar WCB /hoits/ and SG /hOlts/ (Holz, ’wood’) than between the acoustically more divergent WCB /bruin/ and SG /brl@/ (Brille, ’glasses’). Acoustic and ultrasound recordings of 9 WCB speaking primary school children (mean age: 7,5) were analysed. They each produced 4 repetitions of 5 isolated words with SG V+/l/ as target segments: Holz, Stuhl (acoustically similar between the two varieties) and Brille, Geld, Spiel (acoustically divergent). The acoustic analysis of the first two formant frequencies suggests so far that there is continuous variation between WCB and SG forms in words like Holz but not in words like Brille. We are currently investigating the corresponding articulatory variation in order to test whether the children are beginning to show an SG-type lateral production in Holz words.

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E. Reinisch, Institut für Schallforschung, ÖAW

9:00	Ultrasound-based Articulatory-to-Acoustic Mapping for Silent Speech Interface Applications Tamás Gábor Csapó, Mohammed Salah Al-Radhi, Gábor Gosztolya, Tamás Grósz, Alexandra Markó, Géza Németh, Ádám Pintér, Amin Honarmandi Shandiz, László Tóth, Csaba Zainkó [Abstract] Articulatory-to-Acoustic Mapping methods can synthesize speech from articulatory recordings, i.e., from the movement of the speaking organs like the tongue. The potential target application is referred to as ’Silent Speech Interface’ (SSI), which has the idea that one can articulate and mouth silently while a device is recording this articulatory movement, and the computer will generate speech. We experimented with four Hungarian speakers and tested 2D Ultrasound Tongue Imaging (UTI), which can record the movement of the tongue at roughly 100 fps. Using UTI input, we trained several deep neural networks (e.g., feedforward, convolutional, recurrent, autoencoders) to synthesize speech using a traditional vocoder. Next, we compared the results with a continuous vocoder, i.e., which has a continuous F0 model. Besides, we tested the applicability of the WaveGlow neural vocoder. We evaluated the final synthesized sentences using objective measures (e.g., Mel-Cepstral Distortion) and subjective listening tests. We found that the combination of the neural vocoder with recurrent (LSTM) or convolutional (3D-CNN) networks achieves the best results. Such an SSI system can be useful for the speaking impaired (e.g. after laryngectomy), and for scenarios where regular speech is not feasible, but information should be transmitted from the speaker (e.g. extremely noisy environments).
9:20	Panel discussion on Ultrasound Tongue Imaging (UTI) for phonetics and speech technology Michael Pucher [Abstract] Ultrasound Tongue Imaging (UTI) was developed within articulatory phonetics to study real-time tongue movements during speech. In addition to analyses of articulatory phonetics, the UTI technique is also well suited for technological, educational and clinical applications. Interesting technical applications are silent speech interfaces, which allow for speech communication without audible vocalization. To enable this the problem of acoustic-to-articulatory mapping has to be solved. In phonetics the UTI technique has been used to analyse articulatory gestures in studies of language acquisition and sound change. Recently also new stabilising headsets have been developed that are mobile and user-friendly and thereby enable easier investigations with UTI. In this panel we want to discuss the current and future usage of the UTI technique in phonetics and speech technology, which problems have to be solved, and which potential new research fields are developing.
9:40	Using eye-tracking to measure the uptake of fine phonetic detail during speech perception Eva Reinisch [Abstract] In order to understand spoken language, listeners have to quickly and continuously evaluate the incoming acoustic signal and map it onto prelexical and lexical representations. Eye-tracking makes use of listeners’ behavior to spontaneously fixate on visual referents to spoken input allowing us to track speech perception in real-time in a closely time-locked fashion. Importantly, fixations on referents are triggered even by a partial match between the acoustic signal and the referent label. The amount and duration of fixations depends on the precise phonetic properties in the speech signal and the degree to which they are used in perception by a given speaker of a given language. Consequently, fixations can be taken as a measure of which words listeners unconsciously (temporarily) consider to be heard at any given time as the speech signal unfolds, and which phonetic cues modulate this process. The presentation will give a brief introduction to the method and provide examples of two studies on the use of temporal information during spoken-word recognition to illustrate how eye-tracking is a fruitful method to investigate how listeners process speech in real-time.
10:20	Temporal auditory feedback perturbation – advantages and limits Miriam Oschkinat, Eva Reinisch, Philip Hoole [Abstract] Perturbations of speakers’ own auditory feedback study the interaction of feedback and feedforward systems in speech. Mainly applied to spectral features of speech, a more recent approach allows for temporal shifts in almost real-time. Our group investigates how speech timing is controlled and established via auditory feedback. We present three temporal perturbation studies targeting the control of prosodic and lexical timing. The first study examines the temporal coordination of syllable structure when onset, nucleus, and coda are perturbed. We found timing structures to be monitored and updated via auditory feedback but with dependence on articulatory stability. The second study focuses on realizing lexical stress when the stress pattern is attenuated by shortening the vowel in a stressed syllable compared to vowel shortening in an unstressed syllable. Speakers reacted to both perturbed syllables but to a greater extent when perturbation weakened the stress pattern. The third experiment tests for lexical effects: In a monosyllabic word pair differing in nucleus quantity only, the nucleus duration is altered towards the other word. Analyses and results will be presented at the conference. The presentation aims at discussing the capabilities and limits of the temporal auditory feedback perturbation paradigm and its enhancement for future studies.
10:40	Panel Discussion on Feedback Perturbation and Eye-Tracking During Phonetic Experiments Hannah Leykum [Abstract] Speech production and perception involves the use of fine phonetic detail to coordinate speech movements and rapidly understand what is being said in real time. The methods of feedback perturbation and eye-tracking have been used to shed light on these processes. Importantly, both methods tap production and perception mechanisms as they are used in real time. Feedback perturbation during speech production specifically targets the regulatory mechanisms listeners use to adapt productions based on how they perceive their productions. Eye-tracking experiments focus on the investigation of the perceptual process based on information in the signal. The present contribution should give the opportunity to discuss the (dis)advantages and prospects of studies using feedback perturbation or eye-tracking in phonetic research.

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M. Kaltenbacher, TU Graz, Institute of Fundamentals and Theory in Electrical Engineering E. Sarradj, TU Berlin, Fachgebiet Technische Akustik

11:00

Large-scale vibroacoustic simulations using parallel direct solvers for high-performance clusters Harikrishnan K. Sreekumar, Christopher Blech, Sabine 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.

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M. Kaltenbacher, TU Graz, Institute of Fundamentals and Theory in Electrical Engineering E. Sarradj, TU Berlin, Fachgebiet Technische Akustik

8:40	Modeling Compressible Viscous Fluid-Solid Interaction Using a Nitsche-Based Finite Element Method Hamideh Hassanpour Guilvaiee, Florian Toth, Manfred 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.
9:00	Apriori grid cut-off frequency estimation for hybrid Aeroacoustic simulations Eman Bagheri, Florian Wachter, Jörg Riedel, Stefan 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.
9:40	On the Application of Line Distributed Singularities for Fast Non - Empirical Prediction of Tonal Rotor Noise Andrea Franco, Michael Mößner, Roland Ewert, Jan 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.
10:00	Impedanz-Randbedingungen im Zeitbereich mittels eines Immersed-Boundary-Verfahrens Julius Reiss, Mathias Lemke [Abstract] Akustische Randbedingungen werden häufig durch ihre Impedanz charakterisiert. Die komplexwertige Größe ist jedoch vornehmlich für frequenz-basierte Analysen geeignet. Eine Übertragung auf den Zeitbereich ist schwierig und Gegenstand aktueller Forschungen. Die Autoren stellen einen neuartigen Ansatz zur Modellierung von impedanzbehafteten Randbedingungen in Zeitbereichssimulationen (FDTD) vor. Es wird gezeigt, dass durch eine Erweiterung der akustischen Gleichungen oder Euler-Gleichungen um geeignete Terme entsprechende Randbedingungen im Zeitbereich realisieren lassen. Vorgestellt werden Ergebnisse zu dämpfenden Rändern als auch reaktiven Berandungen in Form von Helmholtz-Resonatoren.
10:20	Isogeometrische Analyse von getrimmten CAD-Geometrien mit der Boundary-Elemente-Methode Kim Marcel Beiroth, Sören Keuchel, Otto 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.
10:40	Vergleich von Formulierungen der Energie-Boundary-Elemente-Methode und der zugrundeliegenden Annahmen Matthias Ram, Otto 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.

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M. Kaltenbacher, TU Graz, Institute of Fundamentals and Theory in Electrical Engineering

14:00	Pole-Matching Technique for Parametric Model Order Reduction of Second Order Vibroacoustic Systems Yannik Hüpel, Harikrishnan K. Sreekumar, Sabine 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.
14:20	Anwendung der parametrischen Modellordnungsreduktion in der Vibroakustik Thomas Michaelis, Stefanie 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.
14:40	Ein adaptives hybrides Verfahren zur Modellordnungsreduktion von dynamischen Systemen im Frequenzbereich Christopher Blech, Harikrishnan K. Sreekumar, Ulrich Römer, Matthias Bollhöfer, Sabine 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.
15:00	Einfluss der absorbierenden akustischen Leistung auf die Eigenschaften von Resonanzfrequenzen Pascal Hahn, Stefanie 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.
15:40	Inverse Material Determination for Small Porous Absorber Samples Mark Müller-Giebeler, Michael Vorländer [Abstract] In this contribution, we report progress in inverse material determination based on iteratively optimized FE simulations. Due to the consistency of simulation and measurement setup, this hybrid approach is in principle very well able to compensate for influences of in situ environments or edge effects caused by finite material samples. However, when using fitting algorithms which can lead to local minima, the choice or determination of initial estimates for the material parameters is of crucial importance to obtain satisfactory results. After presenting the complete workflow of the proposed method, focus is placed on the measurement of particularly small absorber samples. Starting from a strategy that utilizes an analytical sound field model to determine the initial estimate, the improvement of the results using a more sophisticated machine learning based approach is investigated. The design of the machine learning models trained specifically for this purpose is presented by Herrmann et al. in a separate contribution to this conference.
16:00	Comparison of Discontinuous Galerkin Formulations for the Acoustic Conservation Laws Johannes Heinz, Manfred 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.
16:20	Analytical Investigation of the Minimization of the Total Radiated Sound Power from a Vibrating Plate Mehran Hajilou, Delf 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.

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U. Steinmann, OvG-Universität Magdeburg, IFAT, Lehrstuhl Messtechnik J. Prager, Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)

14:00	Einsatz von Ultraschall für die Schmelzebehandlung in der Gießereiindustrie – Überblick und numerische Betrachtungen Eric Riedel, Mostafa Ahmed, Philipp 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.
14:20	Fügen von Polymerfolien mit Hoch Intensivem Fokussiertem Ultraschall: Modellierung der akustischen und thermischen Effekte mittels FEM Coralie Koo Sin Lin, Marko Liebler, Klaus-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.
14:40	Numerical Simulation of Guided Ultrasonic Waves in Fiber Metal Laminates including Model Reduction Methods Natalie Rauter, Andrey Mikhaylenko, Nanda Kishore Bellam-Muralidhar, Dirk Lorenz, Rolf 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.
15:00	Complex Surface Acoustic Wave Fields used for Microfluidic Applications Robert Weser, Alexandre Darinskii, Manfred Weihnacht, Andreas Winkler, Hagen 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.
15:20	Ein inverses Verfahren zur Schadensrekonstruktion mittels geführter Wellen Jannis Bulling, Benjamin Jurgelucks, Jens Prager, Andrea 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.
15:40	Characterization of Surface Acoustic Waves Diffraction Driven Mechanisms in Microfluidic Systems Armaghan Fakhfouri, Citsabehsan Devendran, David Collins, Andreas Winkler, Hagen Schmidt, Adrian 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.

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U. Steinmann, OvG-Universität Magdeburg, IFAT, Lehrstuhl Messtechnik J. Prager, Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)

16:40

Modellierung nicht-spiegelnder Reflexion von Platten mittels quasi-geführter Wellen Daniel A. Kiefer, Michael 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.

17:00

Defect Modes in Solid-Liquid Phononic Crystals: Approaches for Acoustic Liquid Sensors Development Nikolay Mukhin, Ralf Lucklum, Ulrike Steinmann [Abstract] In this contribution, we show approaches to the development of acoustic liquid sensors based on the phononic crystals concepts. Phononic crystals, which are made of solid blocks with a periodic structure of cylindrical holes of different symmetries, containing defect (deviations from periodicity) in the form of liquid-filled cylindrical cavity were investigated as a step towards the integration of a phononic crystals with microfluidic elements. We pay attention to acoustic excitation and readout of longitudinal and axisymmetric resonant modes of liquid-filed defect in the center of phononic crystal structure and solve several challenges of mechanical energy losses due to liquid viscosity and acoustic energy radiation, coupling effects between oscillations of liquid and solid systems, as well as between piezoelectric transducers and liquid-filled cavity resonator. Numerical simulation of the propagation of acoustic waves through phononic crystals was carried out in COMSOL Multiphysics Software. Experimental structures of phononic crystals were made of stainless steel with mechanically drilled holes. We show that a tuning of the phononic crystal transparency and solid-liquid vibrational modes coupling is the key to an enhanced sensitivity of the sensor to liquid analyte properties.

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C.H. Kasess, Institut für Schallforschung, ÖAW H. Waubke, Institut für Schallforschung, ÖAW

16:40	PanDeNoise: Traffic Noise During the First Lock-Down Holger Waubke, Christian H. Kasess, Rudolf 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.
17:00	Veränderung des Lärmgeschehens durch die Pandemie und Ermittlung von potentiellen Gebieten für Lärmminderungsmaßnahmen und Aufenthaltssteigerung öffentlicher Orte Michael Schindler [Abstract] Die Corona-Pandemie hat vieles verändert, auch das Verkehrsgeschehen. Waren im ersten Lockdown in Österreich nur mehr 50% des motorisierten Individualverkehrs (MIV) unterwegs, hat sich gleichzeitig der LKW-Anteil deutlich weniger verringert. Der zweite Lockdown hat gezeigt, dass der Umstieg von den öffentlichen Verkehrsmittel auf den privaten PKW für den Weg zur Arbeit bevorzugt wird, somit war die Auswirkung der Covid-Maßnahmen im Straßenverkehr nur mehr bedingt ablesbar. Ob es zu einer langfristigen Änderung unseres Mobilitätsverhaltens kommt wird die Zukunft zeigen. Was im Lärmgeschehen möglich wäre, zeigt die Analyse der Verkehrsdaten von Mitte März bis Anfang April 2020 aus der Zeit des ersten Lockdowns. Was die Pandemie aber auch gezeigt hat, ist das Bedürfnis der Bevölkerung nach Freiheit und Freiraum. Gerade im urbanen und vor allem dicht bebauten Gebiet sind Möglichkeiten zum Luft schnappen und Beine vertreten rar. Es gibt einen großen Bedarf an Erholungsorten im Freien, deren Aufenthaltsqualität durch Ruhe und Kühle bestimmt ist. Gerade vulnerable Bevölkerungsgruppen sind auf diese Ausweichmöglichkeiten angewiesen. Wie solche Brennpunkte erörtert werden könnten bzw. wo konkrete Maßnahmen umgesetzt werden sollten, zeigt die ”Aktions-Matrix” der Stadt Wien | Umweltschutz.
17:20	A Quantitative Comparison of Traffic Noise During, Before and Long Before the Pandemic Using A-Posteriori Heuristic Calibration Reyhaneh Abbasi, Peter Balazs, Johannes Spitzbart, Bernhard Graf, Nadja 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.
17:40	PanDeNoise: Measurements before and during the lockdown at Zederhaus Holger Waubke, Peter Balazs, Lukas Köhldorfer, Alexander 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.

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

9:20	Praktische und Künstliche Intelligenz. Hannah Arendts Ethik im Spiegel der Technik Monika Gatt, Marcus Maeder, Steffen Marburg [Abstract] Hannah Arendts Werk ”Vita activa oder Vom tätigen Leben” gilt als eine der wichtigsten ethisch-moralischen Schriften der Gegenwart. Die Philosophin versteht das lebenspraktische Handeln als unhintergehbare menschliche Bedingheit, als condicio humana (lat.). Praktische Philosophie, wozu Ethik und Moral gehören, steht im Spannungsfeld von Arbeit und Gesellschaft. Dort findet Technik Anwendung, mittlerweile hat Technik kulturell gestaltenden Einfluß, wie der Transhumanismus zeigt. Diese Beeinflussung wird von Wissenschaftler*innen zunehmend kritisch gesehen, menschliche Grenzen werden oftmals verletzt. In der ethischen Bewertung einer, auf Technik gerichteten Handlung, unterscheiden wir traditionell Aristotelisch zwischen poesis (gr.) und praxis (gr.). Mit poesis ist ein instrumenteller, zielgerichteter Herstellungsprozess gemeint, der sich in Umsetzung verwirklicht und im fertigen Produkt vollendet, mit praxis definieren wir menschliches Handeln, die gemeinsame Arbeit. Arendt interpretiert den technischen Konzeptions- und Werkprozess als Kreativität. Wir wollen als Homo faber die Welt schöner und nutzbringender gestalten oder als Animal laborans uns das Leben erleichtern und verlängern. Jedoch versuchen wir uns heute über Technik, wie sprachgesteuerte Software, im Lebensalltag zu orientieren. Aber, damit wir uns in der Welt orientieren können, ist nicht nur Technik notwendig, sondern insbesondere Intelligenz und praktisches Handeln. Der Vortrag zeigt die conditio humana des praktischen Handelns auf und welche Konsequenzen sich daraus ableiten lassen.
9:40	Urbane Akustik – Gestaltungsauftrag und Gesundheitsschutz Andreas Drechsler, Heinz-Martin 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.
10:00	Am Weg zu einer Ethik der Beschallung Peter Androsch [Abstract] Von wem Räume akustisch besetzt werden, ist eine Frage der Hegemonie. Wer ”das Sagen” hat, wer bestimmt, was wie und wann gehört wird (und damit auch, was und wer nicht gehört wird), kann Räume begrenzen, abschließen oder öffnen, kann Menschen ein- oder ausschließen, hören oder überhören. Diese Zusammenhänge könnten nicht nur für reale - öffentliche und/oder private - Räume gedacht werden, sondern auch für Denkräume. Auf dem Weg zu einer ”Ethik der Beschallung” geht es nicht darum, was man zu hören gibt, sondern welche Räume nötig sind und wie eine Beschallung aussehen muss, die dem Menschen gerecht wird: eine ”Beschallung”, die die körperliche Souveränität des Menschen wahrt und sein Recht auf Teilnahme und Teilhabe ernst nimmt, indem jeder akustische Raum auch als möglicher politischen Raum, als Raum mithin von Menschenrechten begriffen wird. Ist ”Beschallung” so eingerichtet, dass sie dem Menschen als ”Schallwesen” gerecht wird? Erlaubt die Form der ”Beschallung” Reden, Hören und Orientieren? Wird die Souveränität und Unverletzlichkeit des Menschen wahrgenommen und akustisch unterstützt? Dieser Beitrag wurde unter Mithilfe von Reinhard Kren erarbeitet. P.A.
10:20	Philosophische Betrachtung technischer Entwicklungsprozesse am Beispiel des Cochlea-Implantates Andrea Ebner, Monika Gatt, Steffen Marburg [Abstract] Die Würde des Menschen ist objektiv nicht messbar. Sie ist kein Wert, den wir einfach ausrechnen können. Wie können wir aber dennoch sicher stellen, sie in der Entwicklung technischer Geräte zu berücksichtigen und zu wahren? Dafür definieren wir Freiheit, Gleichheit und Verbundenheit als Notwendigkeit für Würde. Wir können die Grade der Freiheit des Menschen, der Gleichheit und der Verbundenheit als Maßstäbe für die Würde annehmen. Einführend betrachten wir das Hören aus philosophischer Sicht und geben einen kurzen Überblick über philosophische Begriffe und Konzepte, die für IngenieurInnen und WissenschaftlerInnen relevant sind. Anschließend identifizieren wir die philosophischen Herausforderungen in den Entwicklungsprozessen akustischer und im Allgemeinen technischer Geräte und benennen die konkreten Probleme anhand der Entwicklung von Cochlea-Implantaten. Außerdem geben wir eine Richtlinie, wie philosophisch-anthropologische Ansprüche an technologische Entwicklungen umgesetzt werden können und ein bedürfnisorientierter und würdevoller Konstruktionsprozess erreicht werden kann.
10:40	Verantwortungsethik als gesamtheitliche Aufgabe bei der Behandlung von Frühgeborenen Marcus Maeder, Vito Giordano, Lisa Bartha-Doering, Philipp Deindl, Matthias Bertsch, Angelika Berger, Christoph 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.

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

11:00

Der Lärm der anderen – Die Krise des Verursacherprinzips Michael 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.

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J.W. Delfs, DLR, Inst. für Aerodynamik und Strömungstechnik, Braunschweig M. Kaltenbacher, TU Graz, Institute of Fundamentals and Theory in Electrical Engineering

8:40	Neue Ergebnisse zur Hydrodynamisch-Akustischen Splitting-Methode mit Rückkopplung Roland Ewert, Johannes Kreuzinger [Abstract] Das Hydrodynamisch-Akustische Splitting (HAS) stellt eine gut validierte Simulationsmethodik für Strömungsgeräuschprobleme bei kleiner Machzahl dar. Der Standardprozess zur Formulierung von HAS-Gleichungssystemen basiert im Kern auf der Subtraktion der inkompressiblen von den kompressiblen Navier- Stokes Gleichungen. Das resultierende Störungssystem ist nichtlinear und beschreibt alle kompressiblen Effekte, inklusive akustischer Schwankungen. Aus dem Störungssystem können weiter vereinfachte Varianten der akustischen Gleichungen abgeleitet werden. In Konsequenz liefern die inkompressiblen Navier- Stokes-Gleichungen die maßgebliche Strömungsbeschreibung und es fehlt daher von Anfang an jedwede Rückwirkung der Akustik auf die Strömung. Die vorliegende Arbeit basiert auf der Ableitung eines alternativen hydrodynamisch-akustischen Gleichungssatzes durch streng formale Aufspaltung der kompressiblen Navier-Stokes Gleichungen. Das voll gekoppelte hydrodynamisch-akustische Gleichungssystem umfasst die strömungsakustische Rückkopplung und ist als äquivalente Formulierung der kompressiblen Navier-Stokes Gleichungen nicht auf kleine Machzahlen beschränkt. Davon ausgehend, kann durch Analyse der Machzahlskalierung der einzelnen Terme ein weiter vereinfachtes Gleichungssystem abgeleitet werden. Für das subsonische System kann eine Gültigkeit bis Machzahlen M<0.4 abgeschätzt werden. Relativ zur konventionellen HAS Methode ist die Impulsgleichung der Strömung um einen einzelnen eindeutig definierten Rückkopplungsterm ergänzt. Weitere Simulationsergebnisse für zwei Strömungen mit Rückkopplung werden gezeigt. Der Tonmechanismus einer generischen Pfeife kann reproduziert werden.
9:00	Simulation des Außenspiegelpfeifens mit Hilfe der zwei-Wege-gekoppelten hydrodynamisch-akustisch aufgeteilten Navier-Stokes-Gleichungen Johannes Kreuzinger, Haakon Strandenes, Jutta Pieringer, Marco Kiewat [Abstract] Aeroakustische Rückkopplung in laminaren Ablösebereichen kann tonale Schallabstrahlung verursachen. Ein Beispiel hierfür ist das Außenspiegelpfeifen. Solche Pfeifphänomene konnten bisher nur durch kompressible Simulationen untersucht werden. Mit den zwei-Wege-gekoppelten hydrodynamisch-akustisch aufgeteilten Navier-Stokes-Gleichungen (J. Kreuzinger & R. Ewert, DAGA 2020) können solche Fälle nun auch durch Simulationen untersucht werden, bei denen die Lösung der inkompressiblen Navier-Stokes-Gleichungen und der APE-Gleichungen wechselseitig durch Quellterme gekoppelt sind. Gezeigt werden eine Gitterstudie an einer Quasi-2D-Geometrie, eine Analyse des Effekts der akustischen Rückkopplung durch Vergleich mit Lösungen der nur einseitig gekoppelten Gleichungen und die Ergebnisse für einen isolierten dreidimensionalen Außenspiegel. Als Referenz dienen an diesen Geometrien durchgeführte direkte Aeroakustiksimulationen, also Lösungen der kompressiblen Navier-Stokes-Gleichungen von H. Frank (Dissertation Uni Stuttgart 2017).
9:20	Analysis of aeroacoustic sources in a hybrid simulation of human phonation using perturbed convective wave equation Andreas Wurzinger, Stefan Schoder, Paul Maurerlehner, Sebastian Falk, Stefan Kniesburges, Michael Döllinger, Manfred 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.
10:00	Aeroakustische Quelle aus anisotroper Turbulenz mittels synthetisch angeregter Turbulenztransportgleichung Nils Reiche, Roland Ewert, Jan 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.
10:20	[Abstract] In vielen Anwendungen wird die Verringerung der turbulenten kinetischen Energie als ein wichtiger Parameter zur Verringerung der strömungsakustischen Schallentstehung genutzt. Die Größe der turbulenten kinetischen Energie lässt sich aus Messungen und zeitgemittelten numerischen Simulationen bestimmen. Sie ist eine wichtige Größe in der statistischen Turbulenzmodellierung und zur Verringerung des strömungsmechanischen Widerstandes bzw. der Reibungsverluste. Ausgehend von den Definitionen der turbulenten kinetischen Energie in der Turbulenztheorie und der Definition der strömungsakustischen Quellterme wird ein physikalischer Zusammenhang hergestellt inwieweit die turbulente kinetische Energie für die Optimierung der strömungsinduzierten Schallabstrahlung in der Strömungsakustik genutzt werden kann. Die Erkenntnisse werden durch Anwendungen aus der Grundlagenforschung (wandgebundener Zylinder, vorwärtsspringende Stufe), aber auch durch praktische Anwendungsbeispiele (Ventilator) validiert.
10:40	Lighthill’s inhomogeneous wave equation for high Mach numbers Manfred Kaltenbacher, Clemens Freidhager, Stefan Schoder [Abstract] Lighthill’s famous analogy reformulates the compressible flow equations into an inhomogeneous wave equation exactly. In doing so, the wave operator with the density fluctuation as solution variable does not include any interaction between flow and wave structures. All nonlinearities and interactions are combined into the right-hand side being the second spatial derivative of Lighthill’s tensor including the Reynolds stresses, the excess of momentum transfer, and the viscous stress tensor. Although the numerical solution of this inhomogeneous wave equation can be performed efficiently, it first needs the results of the whole set of compressible flow dynamics equations to be able to calculate Lighthill’s tensor. Despite this challenge, Lighthill’s analogy might be an attractive approach even for confined flows as, e.g., turbocharger noise. In this contribution, we will discuss in detail the physical/mathematical prerequisites for this two-step approach: (1) Compressible flow computation on a restricted domain; (2) Solving Lighthill’s inhomogeneous wave equation by the Finite Element (FE) method on a larger domain.

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J.W. Delfs, DLR, Inst. für Aerodynamik und Strömungstechnik, Braunschweig

14:00	Ligthill’s aeroacoustic analogy applied to an automotive turbocharger compressor Clemens Freidhager, Stefan Schoder, Andreas Renz, Martin Heinisch, Manfred 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.
14:20	Aeroacoustic sources in turbulent flow through a pipe with a sharp orifice predicted by Large-Eddy Simulation. Johannes Tieber, Helfried Steiner, Paul Maurerlehner, Stefan Schoder, Manfred Kaltenbacher, Günter 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.
14:40	Numerical Prediction of Sound Emission of Confined Flows based on a Hybrid Approach Paul Maurerlehner, Stefan Schoder, Johannes Tieber, Helfried Steiner, Günter Brenn, Manfred 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.
15:00	An Efficient Framework Towards the Prediction of Trailing Edge Noise Daniel Kempf, Thomas Kuhn, Claus-Dieter Munz [Abstract] Hybrid simulation methods are often used in computational aeroacoustics. Here, the sources for the acoustic wave propagation are extracted from the flow data. Low-fidelity models such as RANS hydrodynamic simulations can reach their limits in terms of accuracy. Better results are obtained by high-fidelity models, such as wall-resolved LES. To close the gap between computational effort and accuracy, one approach is to restrict the LES domain to the region, in which the acoustic source terms have physical relevance. However, this requires a method to generate the inflow turbulence in the LES region. Here, the recently introduced RRALF method is used, which relies on time-averaged flow statistics to generate turbulence. For generic problems, pre-calculated data from a database can be used. But complex flow cases require a different approach. In this talk, an efficient methodology is presented to model the Reynolds stresses based on the distribution of the turbulent kinetic energy, obtained from a two-dimensional RANS simulation. This approach is possible as RANS promises to accurately predict the flow field outside critical regions, such as flow separation. Results of a zonal trailing edge simulation of an airfoil are presented and will be used to derive acoustic sources in a next step.
15:20	The influence of periodic structures on sound propagation through heat exchangers Felix Czwielong, Viktor Hruška, Michal Bednařík, Stefan 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.
15:40	Direkte Schallquellenlokalisation aus numerischen Oberflächendaten Richard Ruck, Philipp Dietrich, Marc Schneider, Jan 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.
16:00	Einsatz erweiterter Modellierung von Längenskalenanisotropie zur Vorhersage des Kopfspaltgeräusches von Axialventilatoren Lev Liberson, Nils Reiche, Roland Ewert, Jan 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.
16:20	Numerische Analysen der Hydro- und Luftschallabstrahlung einer Radialpumpe Matthias Witte, Andre Laß, Joscha Piepiorka, Otto Von Estorff, Frank-Hendrik Wurm [Abstract] Im Produktentwicklungsprozess muss neben dem Wirkungsgrad zunehmend auch den akustischen Eigenschaften Bedeutung beigemessen werden. Dies trifft insbesondere auch für Pumpen zu die in der Gebäudeversorgung eingesetzt werden. Kritisch sind dabei die im Betrieb auftretenden Druckpulsationen innerhalb der Pumpe. Unmittelbar führen diese zur Schwingungsanregung des Pumpengehäuses und damit zur Abstrahlung von Luftschall. Weiterhin kommt zur Abstrahlung von Hydroschall in das angeschlossene Rohrleitungsnetzwerk wodurch auch weit entfernt von der Pumpe Strukturschwingungen von Bauteilen des Rohrleitungsnetzes angeregt und Luftschall abgestrahlt werden kann. Gegenstand des Beitrags ist Vorstellung von Ergebnissen zur Untersuchung der Flüssigkeits- und Luftschallabstrahlung einer Radialpumpe mit experimentellen und numerischen Methoden. Die numerischen Untersuchungen stützen sich dabei auf Strömungssimulationen (CFD) mittels SBES Turbulenzmodellierung, welche die Quellterme für die Berechnung der Hydro- und Luftschallabstrahlung liefern. Die Hydroschallabstrahlung wurde mittels des ”Pertubed Convective Wave Equation” (PCWE) Verfahrens in OpenFoam berechnet. Die Eingangsgrößen zur Vorhersage der Luftschallabstrahlung durch ein Fast Multipole Randelementeverfahren (FMM-BEM), in Form der komplexen Schwingschnelleverteilung des Pumpengehäuses, wurden unter Verwendung der Wanddruckfluktuationen der CFD Simulation mittels finiter Element Simulation der Strukturschwingungen berechnet. In der Diskussion werden numerische und experimentelle Ergebnisse miteinander Verglichen und ein Ausblick gegeben in wieweit einfachere CFD Turbulenzmodelle auch mit hinreichender Genauigkeit für derartige Untersuchungen eingesetzt werden können.

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C. Blech, TU Braunschweig, Institut für Akustik T.P. Ring, TU Braunschweig, Institut für Akustik

10:00	Thermodynamic Behaviour of Acoustic Modes Drasko Masovic, Ennes 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.
10:20	Receptivity study of an acoustically excited plane jet using numerical simulation and comparison with experimental data András Szabó, György Paál, Péter Tamás Nagy [Abstract] We investigate the interaction of a two-dimensional plane jet plane acoustic waves propagating in the transversal direction, a classical configuration in the study of flue instruments. We focus on one of the most challenging problems of flue instrument modeling, namely, the receptivity problem, which is the process of the acoustic excitation triggering instabilities in the jet. The acoustic excitation is modeled through fluctuating boundary conditions in an incompressible CFD simulation, which is straightforward to implement in commercial computational fluid dynamics software. The results of the simulation are compared with extensive experimental data from other researchers. The comparison indicates that this model is able to predict not only the growth rate and phase speed but also the amplitude of the instability waves with reasonable accuracy.
10:40	Akustische Delaminationsprüfung von Metall-Kunststoff-Verbunden Matthias Klärner, Steffen Marburg, Lothar Kroll [Abstract] Verbundwerkstoffe mit metallischen Decklagen und thermoplastischen Kunststoffkernen weisen sehr gute spezifische Steifigkeiten bei gleichzeitig geringer Schallabstrahlung auf. Bei der Herstellung ist vor allem die Haftung an den Grenzflächen entscheidend für die Verbundeigenschaften, gleichzeitig aber aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten und Oberflächenenergien fehleranfällig. Eine direkte Qualitätssicherung der Fertigung und Überwachung im Produktlebenszyklus sind daher erforderlich. Die Modalanalyse bietet eine schnelle und effiziente Möglichkeit, Veränderungen der Struktur durch Verschiebungen in den Eigenfrequenzen zu ermitteln. Mit Hilfe der Impulsanregung und akustischen Analyse des Referenzsignals können Veränderungen durch zusätzliche Massen ausgeschlossen werden. Diese Art der Materialprüfung ist in Bereichen wie dem Instrumentenbau als intuitives Prüfverfahren bereits weit verbreitet. Mit Hilfe der FEM wurden Verbunde aus Leichtmetalldecklagen und Polyamidkernen hinsichtlich Delaminationen untersucht. Eine Parameterstudie zeigt den Einfluss unterschiedlicher Delaminationsgrößen, -formen und vor allem Positionen auf die Sandwichstrukturen. Die Änderungen der Eigenfrequenzen werden bezüglich möglicher Messgenauigkeiten in der Anwendung bewertet und daraus ein Konzept zur Erkennung dieser Fehler abgeleitet.

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C. Blech, TU Braunschweig, Institut für Akustik T.P. Ring, TU Braunschweig, Institut für Akustik

11:00	Alternative für Voigtsche Notation Oskar 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.
11:02	Faktorisierte 'One-Way'-Wellengleichung Oskar 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.
11:04	Inhomogene 'One-Way'-Wellengleichung Oskar 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.
11:06	Sphärische 'One-Way'-Wellengleichung Oskar Bschorr, Hans-Joachim 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.
11:08	Spherical One-Way Wave Equation / Messung Hans-Joachim Raida [Abstract] In dem DAGA-Beitrag ”Sphärische One-Way Wave Equation” wird zur Herstellung der Konsistenz zwischen Laplace-, Divergenz- und Nabla-Operator ein alternativer radialer Gradient eingeführt. Hierdurch vereinfacht sich die Schallfeld-Berechnung im Nahfeld, da der Imaginär-Anteil bzw. die Bessel-/Legendre-Funktionen entfallen. Durch eine Messung soll geprüft werden, inwieweit das reale Schallfeld mit der Berechnung basierend auf dem alternativen Ansatz übereinstimmt.

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J.W. Delfs, DLR, Inst. für Aerodynamik und Strömungstechnik, Braunschweig M. Kaltenbacher, TU Graz, Institute of Fundamentals and Theory in Electrical Engineering

11:00	Vergleich verschiedener Verfahren zur Erfassung einer Lautsprechermembranbewegung Kai Simanowski, Delf 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.
11:02	Aero-vibroacoustic formulation based on the perturbed convective wave equation Stefan Schoder, Clemens Freidhager, Paul Maurerlehner, Klaus Roppert, Manfred Kaltenbacher [Abstract] The perturbed convective wave equation (PCWE) is an exact reformulation of the acoustic perturbation equations (APE 2) for low Mach numbers. In doing so, the partial differential equation consists of a convective wave operator and the source term is defined by the substantial time derivative of the incompressible flow pressure. For the exact reformulation of APE to PCWE, the acoustic velocity potential is introduced as the solution variable. This equation allows for an extension to include the coupling to mechanical structures and thus consider vibroacoustic naturally. Furthermore, model-dependent simplifications are discussed and presented based on human phonation. To conclude, this formulation illustrates the difference between the sound generation process and the transmission of sound. The study helps to distinguish between fluid dynamic resonances, structural resonances, and acoustic amplification.
11:04	Der Einfluss saugseitiger Resonanzschalldämpfer auf die Strömungsmechanik und Akustik von Turboverdichtern Andreas Renz [Abstract] Resonanzschalldämpfer werden sowohl saug- als auch druckseitig an Verdichtern von PKW-Turboladern eingesetzt, um deren Schallabstrahlung zu minimieren. Sie können gezielt auf einen Frequenzbereich ausgelegt werden und sind auf Grund ihres kompakten und robusten Aufbaus ideal für diese Anwendung geeignet. Saugseitige Resonanzschalldämpfer sind in der Regel direkt vor dem Verdichtereinlass platziert. Diese Positionierung bringt es mit sich, dass sie zum Teil stark mit der Strömung am Verdichtereinlass interagieren. Im realen Einsatz wurde herausgefunden, dass sich diese Interaktion positiv auf das Betriebsverhalten auswirken kann, speziell im Pumpbereich. Um diese Phänomen besser zu verstehen, wurden an einem kaltgeblasenen Turboladerprüfstand umfangreiche Untersuchungen an verschiedene Resonatorgeometrien durchgeführt. So konnte die akustische Wirkung der Resonanzschalldämpfer als auch deren Einfluss auf das Betriebsverhalten eingehend untersucht werden. Hierbei konnte nachgewiesen werden, dass es möglich ist, mit Resonanzschalldämpfer das Betriebsverhalten in stark gedrosselten Betriebszuständen zu verbessern und die Pumpgrenze zu niedrigeren Massenströmen hin zu verschieben. Zusätzlich wurden instationäre Strömungssimulationen dieser Betriebszustände durchgeführt. Dabei wurde ersichtlich, dass bestimmte Resonanzschalldämpfervarianten einen großen Teil des rückströmenden, energiereichen und stark rotierenden Fluids direkt am Verdichtereinlass aufnehmen und ein Teil dessen kinetischer Energie im Schalldämpfervolumen dissipiert wird. Dies hat zur Folge, dass die einströmende Frischluft nicht eingeschnürt und der Verdichter insgesamt besser angeströmt wird.

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J. Verhey, OvG-Universität Magdeburg, Abteilung Experimentelle Audiologie B. Seeber, TU München, Audio Information Processing

14:00	Listening in the mix: Gesang in populärer Musik als Fokus der auditorischen Aufmerksamkeit Michel Bürgel, Johanna Rösch, Lorenzo Picinali, Kai Siedenburg [Abstract] Das menschliche Gehör ist in der Lage einzelne Instrumente in komplexen musikalischen Mixturen herauszuhören, obwohl sich die akustische Energie einzelner Klangquellen zeitlich und spektral überschneiden. In Popmusik spielt der Lead-Gesang eine zentrale Rolle und wird oft von weiteren Instrumenten begleitet. Es ist weitestgehend unerforscht wie sich solch ein Szenario auf die auditorische Aufmerksamkeit auswirkt und welche kognitiven Prozesse oder akustischen Merkmale dabei eine Rolle spielen. Um dies zu untersuchen, haben wir zwei Experimente zur Detektion von Instrumenten und Gesangsstimmen in musikalischen Mixturen durchgeführt. Hierzu verwendeten wir 2-sekündige Ausschnitte aus Reproduktionen populärer Musikstücke einer Mehrspur-Datenbank (http://musiclarity.com). Je Ausschnitt wurde ein einzelnes Zielinstrument und eine Mixtur aus mehreren Instrumenten extrahiert. Die Reihenfolge der Präsentation von Zielinstrument und Mixtur wurde zwischen den Probanden variiert. Im 1. Experiment wurden die Ausschnitte unverändert dargeboten, im 2. Experiment wurden Lautstärkeverhältnisse zwischen Zielinstrument und Mixtur angepasst. Es zeigte sich, dass die Detektion am einfachsten in der Reihenfolge Zielinstrument-Mixtur war. Einzig für das Zielinstrument Lead-Gesang blieb die Detektionsgenauigkeit trotz Veränderung der Reihenfolge oder Lautstärkeverhältnisse auf einem gleichen Niveau. Dies untermauert, dass der Gesang auf eine besondere Weise die Aufmerksamkeit in einer musikalischen Szene auf sich zieht. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um festzustellen, auf welchen Eigenschaften dieser Aufmerksamkeitseffekt beruht.
14:20	Exploring MEMR and natural sounds with a connection with hyperacusis Chiara Casolani, Bastian Epp, Arnaud Norena, Junzhe Wang, Paul Hinze, Falco 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.
14:40	Data-driven analysis of structure borne sound for the detection of hip-stem implant loosening Sascha Spors, Karl Völzer, Rainer Bader, Daniel 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.

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M. Klingel, Institut für Schallforschung, ÖAW B. Laback, Institut für Schallforschung, ÖAW

16:00	Adaption der auditiven Helligkeitswahrnehmung bei Hearables Feline Malin Barg, Kai Siedenburg, Henning Schepker [Abstract] In den vergangenen Jahren hat der Effekt der auditiven Adaption an Aufmerksamkeit in der Psychoakustik gewonnen. Verschiedenen Studien untersuchten bereits die auditive Adaption für unterschiedliche sprachliche und musikalische Kontexte. In einer Vorgänger-Studie wurde ein Adaptionseffekt der Helligkeitswahrnehmung von Stimuli für Langzeit- (globale) und Kurzeitkontexte (lokale) gezeigt, was in Experimenten mit einer künstlichen Manipulation der spektralen Gewichtung implementiert wurde. Offen geblieben ist die Frage nach der Konsistenz des Effektes für reale akustische Szenarien. Aus diesem Grund wird in dieser Studie die auditive Adaption von Helligkeiten für Stimuli untersucht, die durch natürliche Impulsantworten von kommerziellen Hearables gefiltert wurden. Hierfür wurde ein ”Morph” zwischen der gemessenen Impulsantwort eines Hearables und des offenen Ohrs eines KEMAR Kunstkopfes benutzt. Im Experiment wurden Stimuli zweier sich überlappender globaler Kontexte präsentiert, die eher heller oder eher dunkler klingende Stimuli enthielten und die durch verschiedene Stufen des Morphs erzeugt wurden. Proband*innen bewerteten die Stimuli der beiden Kontexte an unterschiedlichen Versuchstagen mit ”zu hell” oder ”zu dunkel”. Die Ergebnisse der Experimente zeigten starke Unterschiede in der Bewertung der Stimuli in Abhängigkeit des globalen Kontextes sowie schwächere lokale Adaptionseffekte.
16:02	Lautheits- und Entfernungswahrnehmung von Sprache in virtuellen Räumen Stephanie Blank, Stephan Töpken, Steven 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.
16:04	Using pitch discrimination tasks to tease apart the effects of pitch height and octave equivalence in our perception Bernhard Wagner, Christopher B. Sturdy, Ronald G Weisman, Marisa 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.
16:06	Modulation of Speech Processing using Tactile Stimuli Pierre Guilleminot, Tobias Reichenbach [Abstract] Speech is a complex signal, the processing of which requires segmentation of the acoustic stream into words, syllables and phonemes in order to extract semantic content. This segmentation presumably involves neural oscillations in the delta (1 - 4 Hz) and theta (4 - 8 Hz) frequency ranges that entrain to the rhythm of syllables and words. Transcranial current stimulation with such speech rhythms has indeed been found to influence speech-in-noise comprehension. Due to neural connections from the somatosensory system to the auditory cortex, such cortical oscillations may also be influenced through tactile stimuli. Here we investigated whether tactile stimuli paired to speech rhythms can influence the comprehension of speech in noise. We designed tactile stimuli that occurred at the centre of individual syllables in continuous speech, while measuring a subject’s speech comprehension as well as neural activity through electroencephalography (EEG). We found that the tactile stimuli could modulate speech comprehension, with varying effects depending on the delay between the tactile signal and the speech stream. Moreover, the neuroimaging data showed that the effects on speech comprehension were correlated with electrophysiological markers of audiotactile integration.
16:08	Text-related immersion for varying auditory background scenes Isabel S. Schiller, Jan Alber, Lukas Aspöck, Chinthusa Mohanathasan, Linda Wetzel, Sabine Schlittmeier [Abstract] Immersion can be described as the ”sense of being there” in a represented environment or situation. The phenomenon of immersion has, for example, been studied in the context of virtual reality, film, and literature. This interdisciplinary study aims at investigating text-related immersion in combination with varying auditory backgrounds. More specifically, the goal is to determine whether an auditory scene that matches a given textual scene (in terms of the location or situation that is described) increases the readerës perceived immersion compared to a situation in which auditory and textual scenes do not match. In a web-based experiment, we asked listeners to read short texts (∼160 words) and answer a set of questions from the German version of the Story World Absorption Scale (SWAS), assessing the subjectively perceived immersion. The texts were presented in a 2x2 complete within-subject design with the variables textual context (urban, forest) and auditory scene (traffic noise, nature sounds). Participants would read the texts, while being exposed to either consistent or inconsistent sound scenes, played back via headphones. After each text, participants answered the SWAS questions. We present a preliminary evaluation of the participantsë subjectively perceived text-related immersion as a function of matching vs. non-matching auditory scenes.

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H. Fastl, AG Technische Akustik, MMK, TU München

13:40	Mechanismen für die Detektion von granular-periodischen Wiederholungen Lara Stürenburg, Arne Oetjen, Steven 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.
14:00	The Effect of Overtones on Dissonance Perception Shun Nakamura, Arne Oetjen, Steven 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.
14:20	Entwicklung eines Verfahrens zur Berechnung der R-Rauigkeit Arne Oetjen, Steven 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.
14:40	Gehörbezogene Modellierung der Dissonanz Anna Rieger, Arne Oetjen, Steven Van De Par, Hans-Peter 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.
15:00	Rauigkeitswahrnehmung für schmalbandig modulierte Geräusche Michael Schaffert, Arne Oetjen, Steven 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.
15:20	Detection and Discrimination of Masked Tones in Masking Release Conditions Hyojin Kim, Viktorija Ratkute, Bastian 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.
15:40	Modellierung des Beitrag cochleärer Nichtlinearitäten auf die Verarbeitung von Komodulation Martin Gottschalk, Jesko 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.

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H. Fastl, AG Technische Akustik, MMK, TU München J. Verhey, OvG-Universität Magdeburg, Abteilung Experimentelle Audiologie

16:40	Pitch Sensitivity in Electric Hearing: Dual-Electrode Stimulation and Peripheral Interference Martin Lindenbeck, Bernhard Laback, Piotr Majdak [Abstract] Cochlear-implant (CI) listeners show impaired pitch perception compared to normal-hearing listeners. Peripheral channel interference is assumed to be a significantly limiting factor, being partly responsible for differences in sensitivity between single- and multi-electrode stimulation. In our work, pitch sensitivity for dual-electrode stimuli was measured in CI listeners using a discrimination task. The stimuli consisted of a target electrode (located in the center of the array) and a flanker electrode (located on either side of the target). Two interference conditions were tested. To create maximal interference, narrow flankers were selected to be adjacent to the target. To create minimal interference while being as close as possible to the target, wide flankers were selected based on the listener’s forward-masked spatial tuning curve. Per electrode, stimuli were either unmodulated 100-pps pulse trains or 1000-pps pulse trains with a 100-Hz amplitude modulation. The modulated stimuli were tested both with and without additional pulses placed with short inter-pulse intervals at modulation peaks. The delay between target and flanker was systematically varied in the range of one (modulation) period. The results showed a systematic effect of the delay that seemed to depend both on the amount of interference and the type of stimulus.
17:00	Lautheits- und präferenzäquivalente Pegel von Ventilatorgeräuschen bei verschiedenen Schalldruckpegeln Eike Claaßen, Stephan Töpken, Steven 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.
17:20	Audiovisuelle und kognitive Effekte bei der Lautheitsbeurteilung von Arbeitszyklen eines Baggers mit Hydraulikpumpe Markus Georgi, Tobias Pietrzyk, Katharina Schmitz, Sabine Schlittmeier [Abstract] Die Arbeitstätigkeiten von Baumaschinen können für Arbeitende wie Anwohner gravierende Lärmbelastungen bzw. -belästigungen darstellen. Durch die zunehmende Elektrifizierung von Baumaschinen treten nun Geräusche in den Vordergrund, die bisher durch den Verbrennungsmotor maskiert wurden. In der vorliegenden Laborstudie wird die subjektive Lautheit instationärer Schallsignale untersucht, die durch systematisch variierte Arbeitszyklen eines Baggerarms mit Hydraulikpumpe erzeugt wurden. In einem Hörversuch beurteilten 32 Versuchspersonen die subjektive Lautheit von vorab aufgezeichneten audiovisuellen Szenen eines Kompaktbaggers. Die 16 Szenen entstanden durch verschiedene Kombinationen von Geschwindigkeiten und Auslenkungen eines Baggerarms mit Hydraulikpumpe. In einem Versuchsblock wurden die Szenen mit Bild dargeboten (audiovisuelle Bedingung), in einem weiteren Versuchsblock ohne Bild (auditive Bedingung). Nach jeder Szene gab die Versuchsperson die subjektiv empfundene Lautheit auf einer 50-stufige Kategorienunterteilungs-Skala (KU-Skala) an. Es zeigt sich, dass die Szenen ohne Bild als lauter empfunden als mit Bild. Ebenso wurden höhere Geschwindigkeit und größere Auslenkungen des Baggerarms allgemein als lauter empfunden. Gleichmäßige Baggerarmbewegungen wurden als weniger laut empfunden als solche mit Geschwindigkeitsveränderungen. Traten letztere am Ende einer Bewegungssequenz auf, wurden diese Szenen als lauter wahrgenommen, wie wenn die Geschwindigkeitsänderung am Anfang der Sequenz erfolgte. Implikationen der Ergebnisse werden hinsichtlich kognitiver Effekte bei der Lautheitswahrnehmung instationärer Signale diskutiert (z.B. Primacy- vs. Recency-Effekt).
17:40	Lautheitsanalyse einzelner Programminhalte verschiedener Fernseh- und Rundfunksender Gerhard 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.
18:00	Effects of frequency on annoyance caused by motorcycle noise Omid Ghatreh Samani, M. Ercan 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.

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M. Klingel, Institut für Schallforschung, ÖAW B. Laback, Institut für Schallforschung, ÖAW

8:40	Psychoacoustic Annoyance and the EEG – A Deep Learning Approach Jonas 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.
9:00	Der Einfluss emotionaler Sprachprosodie auf die assoziative Leistung im Compound Remote Associates Test Cleopatra Christina Moshona, Andre 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.
9:20	Perception of Fluctuating Sounds Roland Sottek, Serafima Anisovich, Julian Becker, Thiago 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.
10:00	Dynamische Klangindividualisierung im Fahrzeug unter Berücksichtigung von Geräuschen in unterschiedlichen Fahrsituationen Sina Buchholz, Jens-E. Appell, Jörn Hübelt, Jan Rennies, Andreas 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.
10:20	Einflussfaktoren auf die Klangqualität der akustischen Transparenz eines (simulierten) Hörsystems Kristin Ohlmann, Birger Kollmeier, Florian Denk [Abstract] Für die Spontanakzeptanz von Hörsystemen ist es wichtig, die Klangqualität in Richtung akustischer Transparenz zu optimieren. Hierfür wird ein Entzerrungsfilter so eingestellt, dass die Übertragung zum Trommelfell möglichst der des individuellen offenen Ohrs entspricht, wofür verschiedene akustische Übertragungsfunktionen benötigt werden. Da individuelle Messungen am Trommelfell für die meisten Anwendungen nicht verfügbar sind, werden oft generische Messdaten (z.B. Kunstkopfmessungen) verwendet. Hier soll der Einfluss einer Nutzung von individuellen beziehungsweise generischen Übertragungsfunktionen bei der Berechnung des Entzerrungsfilters auf die wahrgenommene Klangqualität untersucht werden, sowie von Parametern des Hörsystems wie Latenz und Fit. Zudem wird untersucht, wie die richtungsabhängige Übertragungsfunktion vom Hörgerätemikrophon zum Trommelfell am besten richtungsunabhängig angenähert werden kann, um das Signal am offenen Ohr zu schätzen. Mit Hilfe von individuellen Messdaten wurde dazu ein Hörsystem im Ohr der Probanden durch Binauralsynthese simuliert, wobei die verwendeten Entzerrungsfilter variiert wurden. Die verschiedenen simulierten Hörsysteme wurden dann für unterschiedliche räumliche Szenen in einem MUSHRA-ähnlichen Framework über Kopfhörer präsentiert und von Probanden bezüglich ihrer Gesamtqualität bewertet. Qualitätsbewertungen für individuelle Konditionen fallen hierbei besser aus als für generische, und geschlossene Hörsysteme führen zu besseren Bewertungen als offene. Vor allem der Unterschied zwischen individuellen und generischen Daten ist hierbei für komplexere Szenen ausgeprägter.
10:40	Sind crossmodal correspondences kulturell erlernt? Zuordnungen von Farben und Tönen in Madagaskar Sarah Ambros, Jörg Jewanski, Christoph Reuter, August 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.
11:00	Preliminary study of the influence of skin stretching in force perception Pablo Alvarez Romeo, M. Ercan 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.
11:20	Vibrotaktile Wahrnehmungsschwelle für Vibrationen im Kinnbereich im Kontext von Violinen Friedrich Beyer, M. Ercan 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.

Sitzungsleitung:

M. Klingel, Institut für Schallforschung, ÖAW B. Laback, Institut für Schallforschung, ÖAW

14:00	Quantifizierung erwarteter taktiler Eigenschaften ohne Vibrationsdarbietung für taktiles Design Robert Rosenkranz, M. Ercan 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.
14:20	Whole-Body Haptic Feedback in Cinema Ugur Alican Alma, M. Ercan 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.
14:40	Kinderleicht greifen – angepasste haptische Eingabe für Kinder und Jugendliche Anna Schwendicke, Hans Winger, Florian Wieczorek, Lisa Lüneburg, Tina Bobbe, M. Ercan 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.
15:00	Reproducibility of an ABX-Listening Test using Electronic Documentation and Automation: A case study Max Schröder, Wiebke Hahne, Frank Krüger, Sascha 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.
15:20	Advantages and Challenges of Online Listening Tests for Sound Quality Studies Serkan Atamer, M. Ercan Altinsoy, Yue 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.

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W. Kreuzer, Institut für Schallforschung, ÖAW

16:40	3-D ACA for boundary element methods in time domain Anita Maria Haider, Martin 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.
17:00	Numerische Berechnung der Schallausbreitung in und um Röhren mittels BEM Wolfgang Kreuzer [Abstract] Die Berechnung der Schallausbreitung innerhalb von Röhren mittels BEM hat sich in der Vergangenheit als anspruchsvolles Testbeispiel erwiesen, bei dem einige ungewöhnliche Phänomene auftreten, wie zum Beispiel ein Akkumulieren des numerischen Fehlers über die Länge der Röhre (Stichwort Pollution Effekt) oder die Notwendigkeit, Gitter zu verwenden, die um einiges mehr als die üblichen 8-10 Elemente pro Wellenlänge besitzen. Ähnliche Effekte treten auch bei der Berechnung des abgestrahlten akustischen Felds von (offenen) Röhren auf, speziell in der Nähe von Resonanzfrequenzen. Im Vortrag wollen wir die Ergebnisse einiger numerischer Experimente mit Kollokations-BEM zu diesem Thema präsentieren, wobei wir sowohl ”reguläre” BEM-Elemente betrachten als auch eine spezielle Formulierung für (theoretisch unendlich) dünne Elemente. Wir untersuchen den Einfluss verschiedener Diskretisierungen der Oberfläche der Röhre und den Einfluss ihrer Wandstärke auf das abgestrahlte Feld.
17:20	Curvature-adaptive mesh grading for numerical approximation of head-related transfer functions Timon Palm, Sebastian Koch, Fabian Brinkmann, Marc 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.
17:40	Modellierung von Mehrfachreflexionen zwischen Wagenkasten und reflektierenden Lärmschutzwänden mittels der Randelementmethode Christian H. Kasess, Thomas Maly, Holger Waubke, Wolfgang Kreuzer [Abstract] Die von Lärmschutzwänden hervorgerufene optische Barrierewirkung kann durch transparente Wandelemente verringert werden. Allerdings können quellseitig positionierte schallharte oder stark reflektierende Oberflächen an Lärmschutzwänden im Bahnverkehr zu Mehrfachreflexionen zwischen Zug und Wand führen, welche das Einfügedämmmaß der Lärmschutzwand reduzieren können. In aktuellen Lärmkartierungsmethoden wie z.B. der EU Richtlinie 2015/996 werden solche Mehrfachreflexionen unter der Annahme paralleler Flächen und eines konstanten Absorptionskoeffizienten der Lärmschutzwand näherungsweise berücksichtigt. Es besteht aber ein Bedarf an genauen Untersuchungen der Einflüsse verschiedenster Rahmenbedingungen (variable Positionierung reflektierender Elemente, Abstand zum Gleis, Wagenkastenform, etc.) für verschiedene Emissions- und Immissionspunkte. Im vorliegenden Projekt soll einerseits auf theoretischem Weg mittels 2.5D-Randelementmethode systematisch untersucht werden, wie verschiedene Rahmenbedingungen sich auswirken. Andererseits werden anhand umfangreicher Messungen bei 4 verschiedenen Konfigurationen aus absorbierendem und reflektierendem Material diese Berechnungsmodelle validiert. Basierend auf den umfangreichen Simulationsergebnissen und anhand des gesteigerten Verständnisses über Wirkungszusammenhänge soll ein vereinfachtes, praxistaugliches Modell für die Prognoserechnung entwickelt werden. Vorläufige Daten zeigen, dass die Effekte reflektierender Elemente mittels der Randelementmethode zum Teil nachgebildet werden können, allerdings können gewisse zugtypspezifische Unterschiede momentan noch nicht zugeordnet werden. Die genauere Untersuchung dieser Effekte ist momentan im Gange.

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H. Alphei, Akustikbüro Göttingen V. Wittstock, Physikalisch-Technische Bundesanstalt C. Häusler, bauphysik.at

11:00	EduRA database: room models based on room acoustic measurements in primary and preschools Karin Loh, Julian Burger, Lukas Aspöck, Janina Fels [Abstract] To investigate effects of the acoustical situation in educational facilities, listening experiments are often conducted using simulated acoustic environments. In this case, it is essential to reproduce the acoustics close to the real-life settings to achieve a high ecological validity. However, acoustics strongly depends on the shape and interior design of the room, which vary significantly depending on their functional purposes, especially in the context of primary and preschools. It is, therefore, desirable to have representative sceneries for acoustic simulations to keep listening experiments comparable. This work intends to establish average room types covering the range of German educational rooms based on room acoustic measurements. In a first step, several rooms in primary and preschools in the city of Aachen were measured acoustically. Then, the rooms were categorized into five groups by clustering their room acoustics and physical features. Five average room models were derived from the resulting clustering and finally simulated using the room simulation environment RAVEN. This resulting database, EduRa (room acoustics in educational facilities), contains the room models and the simulated binaural room impulse responses from two receiver positions with eight source positions from each of the five average rooms.
11:02	'Der Gang des ewigen Schalls' - 'where no Acoustician has gone before' Mara - Kristin Lutz, Klaus-Hendrik Lorenz-Kierakiewitz, Christoph 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.
11:04	Einfluss des Bassverhältnisses auf die Sprachverständlichkeit von Grundschulkindern Dustin Selbach, Jan Selzer, Andre Fiebig [Abstract] Es ist weitreichend erforscht ist, dass die raumakustischen Bedingungen die Sprachverständlichkeit beeinflussen. Ebenso konnten Studien zeigen, dass mit zunehmendem Alter der Einfluss der akustischen Bedingungen auf die Sprachverständlichkeit sinkt. Normativ wird dieser Umstand unter anderem in der DIN 18041 berücksichtigt, welche entsprechende Anforderungen an Bildungsräume formuliert. Aufgrund der größeren Einschränkungen im Entwicklungsalter bestehen hier stärkere Abhängigkeiten zwischen Raumakustik und Wahrnehmung. Zur Beschreibung der Raumakustik stellt die Nachhallzeit eine zentrale Größe dar. Eine Abhängigkeit der Sprachverständlichkeit von der Nachhallzeit ist als evident zu sehen. Dahingegen sind derzeitig wenige Studien zur Untersuchung eines Einflusses des Frequenzverlaufs der Nachhallzeit auf die Sprachverständlichkeit bekannt. Insbesondere die durch die akustische Situation stärker belastete Zielgruppe der Grundschulkinder bedarf einer besonderen Berücksichtigung in einer entsprechenden Studie. Das hier vorgestellte Forschungsvorhaben soll einen Beitrag dazu leisten, die Diskussionsgrundlage dahingehend zu erweitern. Hierzu sind, mithilfe binauraler Raumimpulsantworten eines simulierten Klassenraumes, Hörversuche mit Grundschulkindern als Studienteilnehmende geplant. Das Bassverhältnis (BR) des Raumes soll gezielt eingestellt werden, um die Hypothese zu prüfen, ob eine Abhängigkeit zwischen BR und der Sprachverständlichkeit für Grundschulkinder feststellbar ist. Die Sprachverständlichkeit soll über eine kindergerechte, validierte auditiv und visuell dargebotene Arbeitsaufgabe gemessen werden.

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H. Alphei, Akustikbüro Göttingen V. Wittstock, Physikalisch-Technische Bundesanstalt

16:40	DEGA-Preis für Kommunikationsräume: Vorstellung des Gewinner-Beitrags Andreas Meier, Harald Frisch, Winfried 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.
17:00	DEGA-Preis für Kommunikationsräume: Vorstellung des Gewinner-Beitrags (2) Andreas Meier, Harald Frisch, Winfried 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.
17:20	Woran erkennt man raumakustische Hörexpertise Markus Von Berg, Jochen Steffens, Stefan Weinzierl, Daniel Müllensiefen [Abstract] In Hörversuchen werden als Beleg für eine ”akustische Expertise” häufig musikalische Fähig-keiten und professionelle Ausbildung und Erfahrung in der Akustik herangezogen. Es wurde bisher jedoch kaum empirisch untersucht, inwieweit die Fähigkeiten von Hörern mit diesen Faktoren tatsächlich zusammenhängen, zumal die in Hörversuchen präsentierten Aufgaben in musikalischen Kontexten häufig wenig relevant sind. In der vorliegenden Studie wurden am Beispiel raumakustischer Phänomene die Fähigkeiten, diese wahrzunehmen und zu verstehen, in Hörtests beobachtet und gleichzeitig musikalische Fähigkeiten sowie akustisches Fachwis-sen und professionelle Vorerfahrung der Probanden abgefragt. Um die perzeptive Sensibilität zu messen, mussten in einem Hörtest verschiedene, in Nachhallzeit und Spektrum variierte Raumimpulsantworten bei identischem Quellsignal unterschieden werden. In einem zweiten Hörtest wurde mithilfe wechselnder Quellsignale getestet, inwiefern die Probanden einen be-stimmten Raumklang kognitiv abstrahieren und wiedererkennen konnten. Dabei konnte die Sensibilität für Veränderungen der Nachhallzeit durch musikalisches Training und Fachwissen vorhergesagt werden, sowie die kognitiven Leistungen durch musikalisches Training und ton-meisterlichen Erfahrungen. Die relativ geringen Varianzaufklärungen zwischen 0,09 und 0,27 weisen allerdings darauf hin, dass raumakustische Hörexpertise insgesamt nur in begrenztem Umfang durch Musikalität und Fachwissen vorhergesagt werden kann.
17:40	Mehrdimensionale visuelle Clusteranalyse der raumakustischen Parameterwerte von Wiener Sälen, Kirchen und Auditorien Klaus-Hendrik Lorenz-Kierakiewitz, Christoph Reuter, Sebastian Kraync, Benjamin 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.

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H. Alphei, Akustikbüro Göttingen V. Wittstock, Physikalisch-Technische Bundesanstalt C. Häusler, bauphysik.at

8:40	Variable Raumakustik – Multifunktionalität von Probesälen Christiane Bangert, Martin Lachmann, Dominik Kessler, Martin 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.
9:00	Technischer Alleskönner – Akustik für das neue Future Art Lab in Wien Andreas Meier, Winfried Lachenmayr, Marcus 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.
9:20	Measuring Reverberation Times in Active Acoustic MIMO Systems Clemens Frischmann, Fabio 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.
9:40	Raumakustik aus einem interdisziplinären Blickwinkel Robert Hofer, Jamilla Balint, Milena 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.
10:00	Generatives Design für eine akustische Optimierung von Räumen für Sprache am Beispiel des „perfekten Klassenraums“ Kai-Peter Jurgeit, Omid Kokabi, Stefan Weinzierl [Abstract] Die akustische Optimierung von Räumen für Musik und Sprache ist derzeit meist noch ein weitgehend manueller Prozess, bei dem architektonische Entwürfe durch den Akustiker iterativ angepasst, und die Wirkung dieser Anpassung jeweils durch analytische oder numerische Verfahren auf den Einzelfall bezogen überprüft wird. Eine rein algorithmische, automatische Optimierung steht derzeit noch vor der Herausforderung, einerseits die große Anzahl möglicher Freiheitsgrade im Hinblick auf die Primär- und Sekundärstruktur zu bewältigen, andererseits verschiedene Algorithmen für die Modellierung des Raums, für die raumakustische Simulation, und für die Optimierung selbst miteinander zu verbinden. Die vorliegende Studie ist ein erster Schritt in diese Richtung. Am Beispiel eines Klassenraums, dessen Volumen, geometrische Proportionen und Wandmaterialien im Hinblick auf eine optimale Sprachverständlichkeit variiert werden sollen, stellen wir ein Software-Framework vor, das Algorithmen zur stochastischen Optimierung, zur Formgenerierung und zur akustischen Simulation kombiniert, und damit in der Lage ist, aus einer sehr großen Anzahl möglicher Lösungen nicht nur den ”optimalen Raum” zu finden, sondern auch den Einfluss einzelner Designvariablen und deren komplexes Zusammenspiel systematisch zu untersuchen.
10:20	Berechnung der Nachhallzeit in Rechteckräumen mit ungleichmäßiger Absorberverteilung Moritz Späh, Xiaoru Zhou, Klaudius Hengst, Ting 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.
10:40	Berechnung der Nachhallzeit in Rechteckräumen mit ungleichmäßiger Absorberverteilung - Teil II Raumkonfigurationen und Beispielberechnungen Klaudius Hengst, Moritz Späh, Xiaoru 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.

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H. Alphei, Akustikbüro Göttingen V. Wittstock, Physikalisch-Technische Bundesanstalt C. Häusler, bauphysik.at

14:00	Raked, flat, angled or horizontal – A room acoustical investigation on primary shapes of simplified halls Otavio Colella Gomes, Winfried Lachenmayr, Eckard 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.
14:20	Messung und Berechnung von Kantenabsorbern Christoph Santer, Gerhard Graber, Eric Kurz, Werner 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.
14:40	Fugenlose Akustikdecken – konstruktive Optimierung mit positivem Effekt auf die akustischen Eigenschaften Andreas 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.
15:20	So gut wie das Original? Mehrkanal-Lautsprechersetups als musikalische Schallquelle für raumakustische Untersuchungen Winfried Lachenmayr, Christian Fuchs, Hugo 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.
15:40	Raumakustische Untersuchung der Mensa der Hochschule Luzern - Technik & Architektur: Ein Fallbeispiel Armin Taghipour, Andreas Odermatt, Saeed Abbasion, Patrick Walczak, Thomas 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.
16:00	Verkürzung der Entwicklungszeiten von Schallabsorbermaterialien durch Nutzung eines Simulationsmodells Raphael Rehmet, Armin 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.
16:20	Room Acoustic Measurements under the Influence of Flight Noise from Quadcopter UAVs Eric 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.