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Aalmoes, Roalt

• How aircraft noise impact management can improve residents' quality of life - A field study
  J. Kuhlmann, B. Ohlenforst, F. Rajé, I. Richard, R. Aalmoes, P. Hooper und D. Schreckenberg
[Abstract]

The EU research project ANIMA (Aviation Noise Impact Management through Novel Approaches) aims to develop new instruments and methods for mitigating the impact of aircraft noise exposure and for enhancing residents’ quality of life (QoL). Within ANIMA, several existing interventions were evaluated with respect to their impact on nearby communities. For example, a consultation procedure that took place in 2018 in the Frankfurt Airport region was evaluated by means of qualitative in-depth telephone interviews. The consultation procedure dealt with a potential flight path change that would lead to a decrease in aircraft noise exposure in some areas but to an increase of exposure in other areas. Therefore, three communities, which would be differently affected by the flight path change, were selected for this study. In addition, existing survey data was re-analysed to assess residential satisfaction and which aspects of the living environment are most important to residents living nearby Schiphol Airport. In this contribution, the results of both the in-depth interviews and the survey are described and discussed. The ANIMA project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation program under grant agreement No [769627].

Abeßer, Jakob

• Construction-sAIt: Multi-modal AI-driven technologies for construction site monitoring
  J. Abeßer, A. Loos und P. Sharma
[Abstract]

In the construction industry, unexpected accidents, thefts, and vandalism can cause high costs due to construction delays. Also, logistic monitoring is of central importance to ensure a smooth construction process, especially for large-scale projects. Manual attempts to secure the safety of construction workers and to monitor traffic flows and deliveries of construction materials are often costly and inefficient. As a promising solution, audio-visual analysis algorithms combined with distributed sensor networks across construction sites can help to automate these processes. Inspired by human perception, the combination of multiple sensor modalities in a multi-modal approach is most promising since it allows to balance the individual weaknesses of a pure visual or acoustic analysis in particular application scenarios. In this paper, we will focus on several use-cases, where AI-driven machine listening and computer vision algorithms can be used to automatically analyze streaming audio and video recordings taken at different locations on a construction site. These use-cases include for instance the monitoring of the construction process by recognizing work steps such as drilling, sawing, and hammering, as well as the detection and classification of passing vehicles for logistic monitoring.

• Potentials and Challenges of AI-based Audio Analysis in Industrial Sound Analysis
  S. Gourishetti, S. Grollmisch, J. Abeßer und J. Liebetrau
[Abstract]

The rapid advances in artificial intelligence (AI)-based algorithms offer great potential for various domestic and industrial applications. AI-driven algorithms are already integrated into everyday applications such as face/object recognition, and voice assistance systems. However, several challenges must be addressed when deploying such algorithms in industrial sound analysis (ISA) scenarios such as the monitoring of production processes. First, training AI models requires a large quantity of diverse and well-balanced data combined with high quality annotations, which are consistent and accurate. Imbalanced and wrongly labeled data sets can cause models to be biased, which limits their performance. Second, when being deployed in real-world application scenarios, these models need to be robust towards domain shifts, which are caused by changing acoustic conditions due to different recording devices and ambient background noise. In this paper, we discuss effective countermeasures to face these challenges. This includes data balancing techniques to reduce data sparsity, data augmentation techniques to increase the variety of the available training data, as well as data normalization techniques to reduce domain shift. Furthermore, we will present how transfer learning and semi-supervised learning can help to create robust models for different ISA application scenarios when only few annotated examples are available for training.

• Analyzing Bird and Bat Activity in Agricultural Environments using AI-driven Audio Monitoring
  J. Abeßer, X. Wang, S. Bänsch, C. Scherber und H. Lukashevich
[Abstract]

Agricultural field management can directly affect biodiversity in rural areas. Pesticide reduction has been hypothesized to increase bird and bat activity in the field because food sources such as weeds and insects are more abundant in comparison to conventional farm management. Additionally, structural elements such as hedgerows in the surrounding landscape can serve as nesting habitats and flight corridors. Audio sensors can be easily installed at various locations and provide a largely autonomous, non-invasive technique for biodiversity monitoring under field conditions. AI-driven audio analysis methods allow to detect characteristic sound events associated with particular animal species. In this paper, we explore state-of-the-art deep-learning based audio analysis methods such as convolutional neural networks and pre-trained audio embeddings for bird and bat activity detection and classification in audio and ultrasonic recordings. Our recordings were derived from AudioMoth devices installed in the framework of a designed, large-scale experiment comprising arable fields with different field management and landscape surroundings. The applied methods allow for a detailed analysis of long-term audio recordings in order to draw conclusions on the influence of different agricultural field management techniques on local biodiversity. We show that AI-based audio monitoring is a promising tool for non-invasive long-term large-scale biodiversity assessment.

Abi Raad, Elie

• On using Machine Learning in Ultrasonic Metal Welding
  E. Abi Raad, X. Pan und M. Vorländer
[Abstract]

Ultrasonic Metal Welding (USMW) is a type of friction welding which offers, among its other advantages, a high potential for automatization. USMW can be used with a variety of metals, including copper, aluminum and gold, and the workpieces can have a range of geometries. Although it is often used in the industry, it still suffers from fluctuations in the strength of the welds produced, due to difficulties in finding the best welding parameters. Furthermore, the choice of these parameters is based on the experience of the machine operator and on previous trial welds, leading to a potentially time-consuming process to find appropriate parameters, one of which is the duration of welding. For these reasons, USMW would be a good candidate for optimisation with machine learning. Based on measurements of the vibrations of the horn and anvil and of the airborne sound during welding, this work investigates the use of machine learning in Ultrasonic Metal Welding to find a good stop time to the welding process. The workpieces were copper sheets, and the only varying parameter was the welding time. Based on the measurement data, an appropriate welding parameter is chosen, and several machine learning algorithms are investigated.

Abshagen, Jan

• Untersuchungen zur räumlichen Variabilität der Schallausbreitung im Tiefwasser
  C. Haak und J. Abshagen
[Abstract]

Durch die vertikale Schichtung im Meer treten aufgrund der ausgeprägten Abhängigkeit der Schallgeschwindigkeit von Temperatur, Salzgehalt und Druck im Tiefwasser Schallkanäle auch unterhalb der Oberfläche auf. Die Schallausbreitungsbedingungen in einem Tiefwasserkanal sind aber weder zeitlich noch räumlich stationär, sondern weisen in der Regel eine starke Variabilität auf. Es werden experimentelle Ergebnisse zur Charakterisierung der zeitlichen Fluktuation der Schallausbreitung im Tiefwasser vorgestellt. Die experimentellen Untersuchungen wurden mit Hilfe von unterschiedlichen Anordnungen von Sender und Empfänger im Sognefjord (Norwegen) durchgeführt. Die (quasi-)stationäre Messstrecke wurde jeweils zwischen dem Forschungsschiff Elisabeth Mann Borgese und einem driftenden Bojensystem aufgebaut. Untersucht wurde dabei der Einfluss sowohl der Messtiefe als auch des räumlichen Abstandes zwischen Sender und Empfänger, der bei den Experimenten bis zu 10 km betrug.

• Interior noise from a flow past an obstacle in an underwater experiment
  J. Abshagen
[Abstract]

Durch turbulente Umströmung einer hydroakustischen Antenne werden im Inneren der Antenne Strömungsgeräusche induziert, die bei sonarrelevanten Geschwindigkeiten signifikant zum sogenannten Eigenstörpegel beitragen. Dabei stellt die vibroakustische Anregung der Hülle durch die äußere turbulente Grenzschicht einen wesentlichen Mechanismus der Geräuschentstehung im Inneren dar. Mehrere Plattenkonfigurationen mit unterschiedlichen vibroakustischen Eigenschaften wurden mit dem Schleppkörpermesssystem FLAME in einem Geschwindigkeitsbereich von 4 bis 10 kn unter Seebedingungen untersucht und deren strömungsakustische Eigenschaften miteinander verglichen. Die Messungen wurden während einer Forschungsfahrt mit FS Elisabeth Mann Borgese im Sognefjord (Norwegen) durchgeführt.

Ackermann, David

• Attribute zur gesamtheitlichen Charakterisierung der Wahrnehmung von Straßenverkehrsgeräuschen
  A. Fiebig, D. Ackermann, S. Böhm, M. Chudalla, A. Karakantas, A. Oehme, S. Pourpart, M. Schuck, F. Strigari und S. Weinzierl
[Abstract]

Das BASt-Projekt ”Erprobung psychoakustischer Parameter für innovative Lärmminderungsstrategien” (FE 02.0431/2019/IRB) widmet sich in mehreren Studien der Anwendbarkeit psychoakustischer Parameter zur Bewertung von Verkehrsgeräuschen. Um diese vollständig zu charakterisieren und ihre perzeptive Wirkung aufzuzeigen, bedarf es der Kenntnis der zugrundeliegenden Dimensionen, die die Bewertung von Verkehrsgeräuschen in alltäglichen Situationen beeinflussen. In diversen Studien zur Wirkung von akustischen Umgebungen zeigte sich, dass die auditive Wahrnehmung mehrdimensionaler Natur ist, wobei häufig klassische Affektmodelle abgeleitet wurden. In einer ersten Probandenstudie werden mittels Stimulus-Dyaden-Vergleich auf Basis des Repertory-Grid-Verfahrens relevante Beschreibungsgrößen und Attribute elizitiert, um die latenten Wahrnehmungsdimensionen, die der Bewertung von Straßenverkehrsgeräuschen zugrunde liegen, systematisch zu explorieren. Dabei äußern sich die Probanden in einer offenen Befragung zu den perzeptiven Unterschieden der präsentierten Stimuluspaare. Hierfür werden Straßenverkehrssituationen in einem audio-visuellen Kontext auf Basis von 360^∘-Kamera- und Higher Order Ambisonics-Aufnahmen dargeboten. Die Straßenverkehrsszenen werden mittels Head Mounted Display und eines 21.2 Kanal-Ambisonics-Systems im Experiment dargestellt. Die präsentierten Stimulus-Dyaden decken den Merkmalsraum an Straßenverkehrsgeräuschen umfangreich ab und berücksichtigen systematisch Faktoren wie Verkehrsmenge, Verkehrsfluss, Verkehrszusammensetzung, Fahrbahnbelag und zulässige Höchstgeschwindigkeit. Der Beitrag erläutert die experimentelle Methodik, zeigt die mittels des Repertory-Grid-Verfahrens explorierten Attribute auf und skizziert die Entwicklung eines Fragebogens als Messinstrument zur Bestimmung perzeptiver Eindrücke im Kontext von Straßenverkehrsgeräuschen.

Adams, Christian

• Vibroakustische Modellversuche
  C. Adams
[Abstract]

Jede physikalische Gleichung muss dimensionshomogen sein. Diese Aussage erscheint so selbstverständlich, dass sie kaum einer tiefergehenden Diskussion bedarf. Tatsächlich markiert sie den Ausgangspunkt der Ähnlichkeits- und Modelltheorie. In den klassischen Anwendungsgebieten Strömungsmechanik und Thermodynamik wurden Verfahren zur Durchführung von ähnlichkeitsmechanischen Modellversuchen verstärkt im 19. und 20. Jahrhundert entwickelt, u.a. durch Hermann von Helmholtz. 1970 benennt erstmals Lothar Cremer die dimensionslose Wellenlänge ”Helmholtz-Zahl”. Im Themenfeld der Vibroakustik, d.h. der Entstehung, Ausbreitung und Abstrahlung von Körperschall, konnten sich Modellversuche bislang nicht durchsetzen. Zudem haben numerische Verfahren ähnlichkeitsmechanische Modellversuche im Ingenieurwesen ein Stück weit verdrängt. Andererseits sind Modellversuche hervorragend geeignet, um vibroakustische Eigenschaften maschinenbaulicher Systeme in frühen Entwurfsphasen abzusichern. Sie können somit schnelleren, parallelisierten Produktentwicklungsprozessen Rechnung tragen. Zunächst beschreibt der Beitrag ein Verfahren, das die klassischen Ähnlichkeitsansätze mit computergestützten Verfahren kombiniert. Dies vereinfacht die Durchführung von Modellversuchen an körperschallerregten Strukturen, da ausschließlich Ein- und Ausgangsgrößen wie beispielsweise Geometriedaten bzw. modale Größen oder Übertragungsfunktionen benötigt werden. Sodann zeigen Beispiele aus dem Maschinenbau wie etwa körperschallerregte Platten oder Getriebe, welche Herausforderungen bei vibroakustischen Modellversuchen auftreten und wie sie beherrscht werden können. Schließlich sollen die Prinzipien der Modellähnlichkeit als Ausblick auf zukünftige Arbeiten im Hinblick auf Selbstähnlichkeit diskutiert und mögliche Anwendungsszenarien in der Vibroakustik aufgezeigt werden.

• Data acquisition for AI-aided identification of mapped acoustic radiation modes
  Y. Ren, C. Adams und T. Melz
[Abstract]

Acoustic radiation modes (ARMs) and their corresponding radiation efficiencies characterize the emission of sound from the surface of a vibrating structure to the air. This gives a more accurate prediction of sound power than using the hypothesis of monopole radiator. Therefore, ARM is widely studied relating to structural dynamics, evaluation of sound power, and active noise control. Previous research shows that the ARMs of different geometries share similar forms. Thus, the assumption is made that the ARMs of a three-dimensional convex geometry can be obtained from the known ARMs of simple geometries, for example spheres. Other than the traditional mapped ARM using Boundary Element Method (BEM), the booming Artificial Intelligence (AI) techniques gain our attention to optimize and accelerate the identification process. In this work a set of virtual data from numerical simulations are acquired for the purpose of AI-aided identification of mapped ARMs. Besides, the numerical simulation is validated with theoretical knowledge.

• Unsicherheit in der Vibroakustik: Ein Überblick
  W. Xu, C. Adams, R. Feldmann, N. Kleinfeller und T. Melz
[Abstract]

Unsicherheit ist allgegenwärtig und beeinflusst das Verständnis eines vibroakustischen Systems negativ. Auf der einen Seite führt Unsicherheit in der Modellbildung während der Entwurfsphase zur Streuung in der Vorhersage der vibroakustischen Eigenschaften des Systems. Auf der anderen Seite weicht die Systemdynamik während des Betriebs eines Systems aufgrund der unvollständigen Datenerfassung von der einer Prüfstandsmessung ab. Aufgrund steigender Anforderungen der akustischen Qualität der Produkte, z.B. akustikgerechte Gestaltung und Sound Design des Antriebstrangs einschließlich des Motorgeräuschs hinsichtlich des Fahrzeugs, soll ein besseres Verständnis der vibroakustischen Eigenschaften des Systems erreicht werden. Aus diesem Grund muss die zugrundeliegende Unsicherheit berücksichtigt werden. Unsicherheit kann beispielsweise durch probabilistische Methoden identifiziert und quantifiziert werden. Anhand der Betrachtung der Unsicherheit z.B. Wahrscheinlichkeitsverteilungen von vibroakustischen Zielgrößen kann das Systemverständnis verbessert werden. Weiterhin können zuverlässige Entscheidungen hinsichtlich der vibroakustischen Eigenschaften getroffen werden. Aufgrund dieses Potenzials wird die Betrachtung der Unsicherheit in der Vibroakustik im Rahmen dieses Beitrags vorgestellt. Dieser Beitrag zeigt den Stand der Wissenschaft der Unsicherheit in der Vibroakustik auf und fasst die wesentlichen Methoden und Begriffe zusammen.

• Auralization of a Tuning Fork
  S. Benatti Camargo, C. Adams und T. Melz
[Abstract]

Auralization is a technique that makes it possible not only to predict the sound power radiated by a vibrating structure, but also to listen to a simulation of the sound radiated in a simulated environment. One of the main advantages of this method is that a product can be optimized at an early stage of its development. Listening directly to the results of a simulation gives an immediate impression of the product’s acoustics and facilitates communication between engineers, customers and workers in an industry. This technique also allows an improvement of the prototype in terms of acoustic quality, since the psychoacoustic characteristics of the sound are included in the rendering process. The aim of this article is to auralize the numerical model of an acoustic source and obtain an audio file that is indistinguishable from the sound experimentally recorded from the physical structure. In a first study aimed at conducting such an analysis, it is beneficial to use an acoustic source that is not too complex to model and that emits an audible sound. The tuning fork is an acoustic resonator that meets these requirements and the numerical model of it is the object of study of this analysis.

Ahnert, Wolfgang

• Zur Raumakustik des neuen Atatürk Kultur Zentrums in Istanbul
  T. Behrens und W. Ahnert
[Abstract]

Ende Oktober 2021 wurde nach 4-jähriger raum- und bauakustischer Planung das neue Atatürk Kultur Zentrum (AKM: Atatürk Kültür Merkezi) in Istanbul eröffnet. Zum Gebäudekomplex gehören eine Oper (2.100 Plätze), ein Theater (825 Plätze), eine Mehrzweckspielstätte sowie ein Kino mit zugehörigen Foyers, zahlreiche Probensäle und Aufnahmestudios. Musikschule, Museum sowie Bibliothek nebst ’Cultural Street’ mit Ladenlokalen und Gastronomie ergänzen das kulturelle Angebot des AKM. Die Oper ist Blickfang des AKM: Der Saal in Hufeisen-Grundform (Parkett und 2 Ränge) hat ein Volumen von ca. 17.200 m³. Die vom Opernfoyer bzw. vom Taksim-Platz aus sichtbare primär kugelförmige Saal-Kubatur, wie auch die recht große Saal- bzw. Portalbreite mit den damit verbundenen hohen Schalllaufzeiten erforderten spezielle Maßnahmen zur Vermeidung nachteiliger raumakustischer Effekte wie Schallfokussierungen bzw. Echos. Der Beitrag geht auf die Planung, Realisierung und messtechnischen Resultate ein.

Albers, Albert

• Auslegung FDM-gedruckter Metamaterial-Resonatoren als Add-On Lösung in bestehenden Gehäusestrukturen
  M. Bopp und A. Albers
[Abstract]

Vibroakustische Metamaterialien (VAMM) bieten die Möglichkeit, unerwünschte Geräuschanteile sehr gezielt und schmalbandig zu reduzieren. Viele Konzepte basieren dabei auf mechanischen Biege-Resonatoren, die in ihrer Eigenfrequenz als Schwingungstilger wirken und auf diese Weise Energie aufnehmen, die sonst in Form von Luftschall abgestrahlt, und als Störgeräusch wahrgenommen werden würde. Oftmals kann während der Konstruktionsphase noch nicht hinreichend genau abgeschätzt werden, welche Flächen akustisch auffällig werden und in welchen Frequenzbereichen potentielle Störgeräusche liegen werden. Ein Konzept mit nachträglich integrierten Resonatoren erscheint daher sinnvoll. In diesem Beitrag wird eine Methode vorgestellt, mit der FDM-gedruckte Biege-Resonatoren zur nachträglichen Anbringung in Gehäusestrukturen teil- automatisiert ausgelegt werden können. Als Eingangsgrößen hierfür können bspw. eine Luftschallmessung oder Beschleunigungsmessungen dienen, aus denen die Ziel-Frequenz der Resonatoren abgeleitet wird. Über eine Python-Automatisierung wird die Geometrie der Resonatoren innerhalb eines FEM Solvers iterativ angepasst bis die gewünschte Resonanzfrequenz erreicht wird. Die Resonatoren werden anschließend gedruckt und es erfolgt eine messtechnische Validierung der Auslegung innerhalb eines Demonstrator-Gehäuses.

Alphei, Henning

• Praxiserfahrungen mit dem Beurteilungspegel für gebäudetechnische Anlagen
  T. Hils, H. Alphei und K. Köhler
[Abstract]

Die Beurteilung gebäudetechnischer Anlagen wird in den bisher vorliegenden Regelwerken (z. B. DIN 4109) anhand eines Maximalpegelkriteriums vorgenommen. Dies kann dazu führen, dass einerseits kurze Geräuschspitzen, die nicht als störend empfunden werden, zu einer Überschreitungen der Zielwerte führen, während anderseits oftmals besonders störende tonhaltige Dauergeräusche das Maximalpegelkriterium einhalten. Aus diesem Grund wurde ein erweitertes Beurteilungsverfahren entwickelt, das in dem Dezember 2020 erschienenen DEGA-Memorandum BR 105 beschrieben ist. In diesem Vortrag werden erste praktische Erfahrungen mit der Beurteilung gebäudetechnischer Anlagen nach dem neuen Verfahren anhand von Fallbeispielen vorgestellt.

Altinsoy, M. Ercan

• Wie exakt muss eine Wiedergabe erfolgen, um plausibel in einer virtuellen Umgebung zu wirken?
  R. Rosenkranz, M.E. Altinsoy, K. Yen Li Kang und S.-C. Li
[Abstract]

Virtuelle Umgebungen spielen in unserem Leben eine immer größere Rolle, z. B. für Forschung und Entwicklung, im Gesundheitsbereich sowie zur Unterhaltung. Damit gewinnt die Frage nach deren Erzeugung zunehmend Gewicht. Bisher wurde meist die Notwendigkeit der Erzeugung authentischer Stimuli angenommen, d.h. ein Stimulus in einer virtuellen Umgebung soll in einem A : B-Vergleich nicht von einem Stimulus in der realen Umgebung unterscheidbar sein. Bei den meisten virtuellen Umgebungen kann der Nutzer auf die reale Umgebung zwecks Vergleich gar nicht zugreifen und muss sich daher auf seine Innere Referenz als Summe seiner Vorerfahrungen bezüglich eines Situationskontexts verlassen. Dabei ist bisher unbekannt, wie fein diese innere Referenz eines durchschnittlichen Nutzers überhaupt aufgelöst ist. Damit verbunden ist die Frage, wie exakt eine Wiedergabe von Stimuli erfolgen muss, damit wahrgenommene mit den erwarteten Eigenschaften als übereinstimmend und damit als plausibel bewertet werden. In dieser Untersuchung wurden daher auditiv-visuell-taktile Fahrzeugszenen aufgenommen. Anschließend wurden die originalen Vibrationen im Pegel verändert um schrittweise ansteigende Unterschiede zu den originalen Vibrationen zu erzeugen. Die auditiv-visuellen Fahrzeugszenen wurden anschließend zusammen mit den Vibrationsvarianten in einer virtuellen Umgebung dargeboten und jeweils die Plausibilität bewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass mittlere Abweichungen zunächst wenig Einfluss auf die Plausibilität haben, bevor diese stärker abfällt.

• Simulation des Einflusses von Materialparametern auf das Schwingungsverhalten einer Gitarrendecke
  S. Merchel, B. Zenker, M.E. Altinsoy und D. Olson
[Abstract]

In vorangegangenen Hörversuchen wurden signifikante Präferenzunterschiede zwischen Gitarren mit identischem Design aber variierenden Materialparametern festgestellt. Dieser Beitrag diskutiert grundlegende Einflüsse verschiedener Materialparameter auf das Klangverhalten von Gitarrendecken mit Hilfe von Simulationsmethoden und abstrahierten Modellen. Der Fokus liegt dabei auf dem Verständnis des Einflusses verschiedener Materialparameter auf die Verschiebung von Modalfrequenzen der Resonanzdecke. Um die Modenverschiebung besser zu verstehen, wurde das Schwingungsverhalten einer vereinfachten Resonanzdecke mit der vibroakustischen Simulationssoftware Wave6 numerisch modelliert. Die Abmessungen des verwendeten Finite-Elemente-Modells wurden so gewählt, dass sie einer echten Gitarrendecke (50 cm x 35 cm) entsprechen. Vor allem aber wurde der orthotrope Charakter des Holzes mit separater Steifigkeit in Längs- und Querrichtung berücksichtigt. Weiterhin wurde der relative Einfluss der Dichte ρ und des Schermoduls G simuliert. Der Einfachheit halber wurde ein stark abstrahiertes Deckenmodell mit fest eingespannten Kanten und ohne Leisten, Steg, ... verwendet. Die Ergebnisse illustrieren das Potential von simulationsbasierten Ansätzen bei der Untersuchung des Schwingungsverhaltens von Musikinstrumenten und zeigen anschaulich, dass der relative Einfluss von Längs- und Quersteifigkeit stark von der Modenform abhängt.

• Modelling Vibro-Acoustic Behaviour of Membrane Absorbers
  M.S. Özer, F. Beyer, B. Zenker, S. Merchel und M.E. Altinsoy
[Abstract]

Membrane absorbers are frequently used structures for narrowband absorption of noise in room acoustics. These absorbers are based on the resonance phenomenon and convert sound energy into thermal energy through vibration that occur in the front panels. The dynamic behaviour of membrane absorbers is of great importance and can be modelled to investigate whether the desired absorption requirements are fulfilled. In this study, vibro-acoustic modelling of box-shaped membrane absorbers was investigated. Coupled models were created using the commercial software (Wave6) utilizing boundary element (BE) and finite element (FE) methods. During the numerical study, various front panel properties and the size of the back volumes were examined. The findings were validated by experiments in an anechoic environment. It was observed that the generated models could represent the vibro-acoustic behaviour of membrane absorbers. The results confirm that the dynamic behaviour of membrane absorbers can be predicted with high accuracy using the approach used in this paper.

• Comparative acoustic study of electromagnetic actuator technologies used in haptic applications
  P. Alvarez Romeo, H. Winger und M.E. Altinsoy
[Abstract]

When designing force feedback wearables for haptics, various mechanical and electrical parameters are taken into account for choosing an actuator. However, motor technologies produce acoustic noise when operating, which may in turn affect users’ perception, and thus, their immersion in haptic applications. Such noise is influenced by different elements, such as the deployed technology or the motion of the actuator, being an issue that has not been addressed in detail in haptic research. In this work, a comparative study of various motors performing a similar motion is realized, conducting some listening tests in order to evaluate the perceived annoyance for each electromagnetic actuation noise. In addition to loudness, tonality and temporal characteristics play an important role on the perceived annoyance, thus being analysed for each case and compared to each other.

• Comparison of Different Types of Printer Noise with Regard to Their Perception
  S. Atamer, K. Ganesan und M.E. Altinsoy
[Abstract]

Printer noise is an important annoyance source especially in open-plan offices. Even if the averaged levels are relatively low, other features of the noise can disturb the employees at the tasks, which requires undivided attention. For some of the available printers on market, maximum operating noise levels are given in A-weighted levels. However, former studies show that averaged levels are not suitable for describing the objective evaluations of printer noise. Used printing technology changes also the emitted noise from a printer, a cartridge printer sound very different then a laser printer. In this study, noise of different type and brand of printers are compared with each other with regard to their perceived features, such as the strong tonality of laser printers and the impulsive characteristics of cartridge printers.

• A study on the components of vacuum cleaner noise and the possible noise generation mechanisms from an end user’s perspective
  K. Ganesan, S. Atamer und M.E. Altinsoy
[Abstract]

Vacuum cleaners, which are one of the most loudest and annoying household electrical appliance has its acoustic signature in the form of a very broadband frequency noise with several tonal components. Although DIN EN 60704 clearly prescribes the placement of the suction tube and the body of the vacuum cleaner closer together as they are both potential noise sources, such a placement does not fully correspond to the actual user case scenario. Therefore, this study focuses on a more end-user case oriented arrangement to analyze the effect of placement of the suction tube and the body of the vacuum cleaner on the perceived noise. The secondary objective is to understand the effects of disassembling the individual components that make up the vacuum cleaner to study their effects in either amplifying or attenuating the source noise.

• Study on the Effect of Back Cavity and Front Panel Materials on the Sound Absorption of Distributed Mode Absorbers
  F. Beyer, M.S. Özer, B. Zenker, S. Merchel und M.E. Altinsoy
[Abstract]

Sound absorbing materials integrated in design elements are important for room acoustics and sound-oriented interior design. Especially in the lower frequency range, obtaining high sound absorption is challenging and often requires large and expensive absorber elements. In a current research project, a new approach to sound absorbers is investigated. It aims at an efficient, thin and inexpensive solution for absorption in the low-frequency range. The principle of operation is based on membrane absorbers incorporating an increased density of vibrating modes in the front panel. In this study the sound absorption performance of different configurations of membrane absorbers is investigated. Several sets of experiments were conducted in a reverberation chamber. The results show that the absorption performance of the membrane absorbers is highly dependent on the sizes of the back cavities and the front panel materials. An effective solution can be obtained by accurately selecting these parameters.

• Retesting of Soundscape Field Studies in A Multimodel Measurement Laboratory Setting
  Ö. Gök Tokgöz und M.E. Altinsoy
[Abstract]

Environmental noise is one of the main sources of discomfort for people. In this situation, designing pleasant environments is the main subject of the soundscape approach. In soundscape research, it is important to deal with the descriptors and indicators of the acoustic environment with the perception and evaluation of the relevant people. Perceptions of people are taken into account through surveys and interviews conducted in field studies. In this study, it is aimed to simulate the soundscape studies carried out in the field area in the laboratory environment. For this purpose, audio and video recordings were taken in the field and field survey were carried out. The video and sound recordings taken were re-prepared for the Multi-Model Measurement Laboratory (MMM Lab) at the Dresden University of Technology. The field survey conducted in the urban area was repeated with participant groups in the laboratory environment. As a result of the study, it was evaluated whether soundscape studies could be simulated in the laboratory environment, considering the change in human perception.

• Safety Investigation on Traffic Scenarios using Virtual Environments in a Wave Field Synthesis Laboratory
  L. Steinbach, F. Beyer, M.E. Altinsoy, D. Oberfeld-Twistel und M. Wessels
[Abstract]

As cars are becoming quieter, traffic safety is an increasingly important topic. Due to safety issues and reproducibility, experiments in this field are usually conducted in virtual environments (VE). The improvement of these VEs are object of current research. While navigating through traffic, not only visual, but also auditory cues are highly important. In this study, we investigate the auditory perception of pedestrians in car pass-by scenarios. An important aspect of pedestrian behavior in traffic is time-to-collision (TTC) estimation, where a person estimates the point in time when a vehicle would arrive at their position. TTC estimation is required when a pedestrian intends to cross a road while a vehicle is approaching. We present a pilot study on auditory TTC estimation for approaching vehicles, using the possibilities and flexibility of wave field synthesis in the Multi-Modal lab (MMM) at the TU Dresden. The results are compared with data from a similar experiment conducted by our project partners at Uni Mainz using a higher-order Ambisonics setup [Oberfeld, Wessels & Büttner, DAGA 2021].

Alujevic, Neven

• Active metamaterial cell using non-collocated velocity feedback
  M. Jalsic, N. Alujevic, I. Catipovic und I. Senjanovic
[Abstract]

This paper deals with the development of an active metamaterial cell which does not obey the principle of dynamic reciprocity. Within the metamaterial cell two decentralized velocity feedback loops are implemented, where the sensor-actuator transducers are non-collocated. A lumped parameter mathematical model of the active electromechanical system is derived. The model is used to conduct a detailed analysis of the system in terms of stability, paying special attention to the selection of parameters of the passive system which would ensure good stability margins. It is shown that, when the dynamics of the sensors and actuators are neglected, the system can be made unconditionally stable despite the non-collocated transducer arrangement. However, when these dynamics are taken into account, no such property can be guaranteed and the system becomes conditionally stable. Nevertheless, a substantial gain margin can be expected. The theoretical model is verified using a 3D printed experimental prototype of the metamaterial cell. Measurements were made both with and without active control. A considerable loss of dynamic reciprocity is registered when the active control is present, along with a substantial vibration transmission reduction in one direction, accompanied by a vibration transmission increase in the opposite direction.

Alvarez Romeo, Pablo

• Comparative acoustic study of electromagnetic actuator technologies used in haptic applications
  P. Alvarez Romeo, H. Winger und M.E. Altinsoy
[Abstract]

When designing force feedback wearables for haptics, various mechanical and electrical parameters are taken into account for choosing an actuator. However, motor technologies produce acoustic noise when operating, which may in turn affect users’ perception, and thus, their immersion in haptic applications. Such noise is influenced by different elements, such as the deployed technology or the motion of the actuator, being an issue that has not been addressed in detail in haptic research. In this work, a comparative study of various motors performing a similar motion is realized, conducting some listening tests in order to evaluate the perceived annoyance for each electromagnetic actuation noise. In addition to loudness, tonality and temporal characteristics play an important role on the perceived annoyance, thus being analysed for each case and compared to each other.

Ambros, Sarah

• Crossmodal Correspondences bei Musiker:innen und Nichtmusiker:innen im empirischen Vergleich
  S. Ambros und C. Reuter
[Abstract]

Diese Studie soll anhand der Befragung von Musiker:innen untersuchen, inwiefern musikalische Tätigkeit und Expertise die Zuordnungen von Farben, Tönen und Klangfarben beeinflussen. Die Wissenschaft im Bereich der multisensorischen Verarbeitung stellt sich bereits seit mehreren Jahren die Frage, wie crossmodal correspondences entstehen bzw. ob es sich um eine veränderliche Fähigkeit handelt (Deroy & Spence 2016) - die Antwort darauf ist noch nicht vollständig geklärt. Die Verbindung von unterschiedlichen sensorischen Reizen im menschlichen Gehirn konnte aber bereits häufig in den unterschiedlichsten Ausprägungen beobachtet werden (e.g. Deroy & Spence 2013, Adeli et al. 2014). Es wird davon ausgegangen, dass diese Verknüpfungen möglicherweise auf drei unterschiedliche Arten entstehen: auf strukturelle, statistische oder semantisch-basierte Weise (Spence 2011). Diese Annahme soll anhand der Studienergebnisse analysiert werden.

Durchgeführt wird die Befragung über scoscisurvey.com. Zu 36 kurzen Hörbeispielen neun unterschiedlicher Instrumente (in je zwei Tonhöhen) sollen die Teilnehmenden aus einer Auswahl von 12 Farben die passende Farbe zuordnen. Untersucht wird die Stabilität der Zuordnungen von Musiker:innen und Nichtmusiker:innen. Unterschiedliche Farbwerte sowie Klangeigenschaften ermöglichen eine Analyse der Farbwahl einzelner Klangfarben. Außerdem wird erarbeitet, ob das Spielen eines Instruments crossmodale Verknüpfungen verändert. Die genauen Ergebnisse der Studie werden auf der DAGA 2022 präsentiert.

Angermeier, Julian

• Einfluss der Eingabemethode auf Ergebnisse von Lokalisationstests
  S. Roth, J. Angermeier, W. Hemmert und S. Zirn
[Abstract]

Die Lokalisation von Schallquellen in der Horizontalebene ist eine ökologisch valide Hörleistung, deren Messung auch bei Schwerhörigen klinisch interessant sein kann. Bei gängigen Testverfahren werden akustische Stimuli typischerweise an den diskreten Lautsprecherpositionen wiedergegeben und die Antworteingabe ist auf die möglichen Lautsprecherposition beschränkt (1). Bei normalhörenden Studienteilnehmer/innen entsteht dabei bei einem größeren Winkelabstand der Lautsprecher (wie z.B. 30^∘) meist ein Ceiling-Effekt. In dieser Arbeit haben wir experimentell den Einfluss der Eingabemethode (diskret versus kontinuierlich) auf die Ergebnisse der Lokalisation untersucht. Das verwendete Wiedergabe-Setup bestand aus 12 diskreten Lautsprechern, die im Winkelabstand von 30^∘ im Vollkreis in der Horizontalebene in einer Hörkabine angeordnet waren. Die Eingabe des Winkels der Lokalisationswahrnehmung erfolgte über eine eigens dafür programmierte App auf einem Tablet (2). Darauf wurden entweder die diskreten Lautsprecherpositionen dargestellt, auf die der/die Studienteilnehmer/in tippen konnte oder ein voller kontinuierlich dargestellter Kreis ohne Lautsprechermarkierungen. Bei 10 Normalhörenden ergab sich kein statistisch signifikanter Unterschied zwischen der diskreten und kontinuierlichen Winkeleingabe. Es zeigte sich eine durchschnittliche Differenz von 3.1±3.9^∘ (p = 0.32) im root-mean-square (RMS) error und von 0.7±0.6^∘ (p = 0.28) im signed bias. Gerade hinsichtlich der Möglichkeit mittels virtueller Akustik auch die Wiedergabe zwischen physikalischen Lautsprecherorten zu realisieren, ist die kontinuierliche Eingabemöglichkeit interessant.

Literatur 1. Yost WA, Loiselle L, Dorman M, Burns J, Brown CA. Sound source localization of filtered noises by listeners with normal hearing: A statistical analysis. J Acoust Soc Am. Mai 2013;133(5):2876-82. 2. Angermeier J, Hemmert W, Zirn S. Sound Localization Bias and Error in Bimodal Listeners Improve Instantaneously When the Device Delay Mismatch Is Reduced. Trends Hear. Januar 2021;25:233121652110161.

Angster, Judit

• Physics-based model of the sound generation by dynamic lingual organ pipes
  P. Rucz, J. Angster und A. Miklós
[Abstract]

Dynamic lingual organ pipes utilize a blown open free tongue which allows for changing the loudness of the pipe by the blowing pressure with maintaining a steady pitch. This principle is in contrast with traditional reed pipes that have blown closed tongues and always operate at a specified windchest pressure. A physics-based model of the sound generation by the dynamic lingual pipe construction is elaborated in this paper and the design parameters affecting the pipe sound are explored. The physical model incorporates a modal description of the vibration of the tongue, a one-dimensional waveguide model of the resonator, and a flow model for the coupling of the tongue and the resonator.

First, the effects of tuning the tongue and the resonator are discussed whereby different domains of operation are discovered. Then, a sensitivity analysis is performed to determine the most important parameters for sound design. The examined parameters include the curvature of the tongue, the gap size on the tongue holder plate, and the position of the tongue along the length of the resonator. As a validation of the model, comparisons with measurements on experimental pipes are presented.

Aoki, Yohko

• Akustikgestaltung von Gebäudefassaden
  D. Goecke, P. Brandstätt, Y. Aoki und F. Schmidberger
[Abstract]

Die Lärmbelastung im urbanen Gebiet ist an Mobilitätsflächen, wie Straßenschluchten oder Parkplätzen, und in Innenhofbereichen von aktueller Bedeutung. Hier wird der Schall ausgehend von Straßen- und Schienenverkehr, Baustellen, Parkplätzen, Freizeitaktivitäten, Abfallentsorgung und zukünftig auch Drohnen an häufig schallhart ausgeführten Fassadenelementen reflektiert. Deshalb bieten schallabsorbierend ausgekleidete Fassaden sowie aktiv geregelte Fassadensysteme das Potenzial, die Schallimmission der Umgebung bzw. in den Gebäuden zu reduzieren. Die Herausforderungen dabei sind jedoch vielseitig: so sind schallabsorbierende Fassadenelemente vor Witterungseinflüssen ausreichend resistent auszuführen und weitere bauphysikalische Anforderungen, wie Wärmedämmung und Brandschutz, zu berücksichtigen. Außerdem ist die Abschätzung der (flächenanteilig) notwendigen schallabsorbierenden Fassadenelemente für eine bestimmte Situation und deren Randbedingungen ohne ausreichende Expertise kaum möglich. Zusätzlich führen Fassadenöffnungen, wie sie temporär bei der natürlichen Lüftung durch Fenster entstehen, zu einer erhöhten Lärmbelastung innerhalb der Gebäude. Dieser Beitrag berichtet beispielhaft an einer urbanen Innenhofsituation über die Akustikgestaltung von Gebäudefassaden. Dabei werden schallabsorbierende Materialien für die Auskleidung von Fassaden angenommen. Ein am Fraunhofer-Institut für Bauphysik (mit der Firma SCHÜCO) entwickeltes Prognosewerkzeug ermöglicht darauf aufbauend eine Einordnung des Einflusses derart ausgestalteter Fassaden auf die Schallimmission in der Umgebung. Schließlich wird ein Konzept einer intelligenten Fenstersteuerung vorgestellt, die unter Berücksichtigung der subjektiven Geräuschbewertung und geeigneten Geräuschanalyse die Lärmbelastung in Gebäuden reduziert.

• Experimental and numerical study of absorptive properties of a suspended ceiling under grazing incidence
  Y. Aoki, M. Späh, X. Zhou und K. Hengst
[Abstract]

In a previous project, it was found that the reverberation time of a real room with a perforated suspended ceiling was shorter than expected, based on its absorption coefficient in the reverberation chamber. We hypothesise that the short reverberation time is caused by high absorptive property of a perforated suspended ceiling under high-oblique angle and eventually grazing incidence. It is possible to measure the insertion loss of suspended ceilings under grazing incidence in the laboratory test stand for ducted silencers. Compared to a reference situation, the insertion loss of different suspended ceiling constructions are measured and analysed aiming at the derivation of sound absorption coefficients for gracing incidence. Additionally, numerical simulation of the oblique incidence absorption coefficient of the suspended ceiling was also performed by a three-dimensional model in FEM. The experimental and numerical results are compared and should lead to a better understanding of the absorptive properties of suspended ceilings with perforated plates and the causes of the short reverberation time in a room. In this contribution results of the investigation are presented.

• Akustisch optimierte Polymerwerkstoffe, Komponenten und Geometrien für Kunststoffgehäuse
  J. Rohlfing, Y. Aoki, R. Wack und J. Diemert
[Abstract]

Lärmemissionen von Anlagen und Geräten stellen im Alltag und am Arbeitsplatz eine erhebliche Belästigung und Belastung dar. Akustisch optimierte Produkte sorgen für mehr Komfort und Sicherheit. Kunststoffe sind ideale Konstruktionswerkstoffe für Gehäuse und andere Gerätekomponenten: leicht, meist preiswert und komplex in 3D formbar, und vielfach großserientauglich, weswegen sie in vielfältiger Form zum Einsatz kommen. Allerdings ist gerade das geringe Gewicht und oftmals geringe innere Dämpfung von Kunststoffcompounds sowie aus akustischer Sicht nicht ideal. Umso wichtiger ist es, die Potentiale einer akustischen Optimierung dieser Werkstoffe sowie einer akustisch optimierten konstruktiven Ausgestaltung und Fertigungstechniken auszuschöpfen, um so eine deutliche Reduzierung der Geräuschemissionen von Geräten zu erzielen. Im Rahmen des Fraunhofer-Forschungsprojektes PolymerAkustik entsteht hierzu ein umfassendes Technologieangebot. Dieser Beitrag fasst Ergebnisse aus diesem Forschungsvorhaben zusammen. Insbesondere werden Ergebnisse in Bezug auf neue polymerbasierte Werkstoffkonzepte mit justierbaren akustischen Eigenschaften für großserienfähige Fertigungsverfahren präsentiert. Dazu gehört auch die Nutzung weiterentwickelter (hybrider) Kunststoffverarbeitungsverfahren für Schichtstrukturen aus Polymeren mit hoher innerer Dämpfung und akustisch optimierten Polymerschäumen. Des Weiteren werden Konzepte für eine akustisch optimierte Ausgestaltung von Geräteöffnungen und elastischer Lagerelemente vorgestellt.

Araujo Duarte Junior, Jose Luiz

• Dynamic Road Noise Mapping Prediction Using Machine Learning
  R.E. Campos Ruiz, J.L. Araujo Duarte Junior, J.C. Boscher Torres und M. Rembold Petraglia
[Abstract]

Urban traffic is one of the most important causes of noise in the cities. Noise metrics, such as Equivalent and Day-night levels, are based on road traffic characteristics over long term time periods and do not describe the traffic noise dynamics. This paper presents a method for predicting and producing dynamic noise maps from flow traffic data obtained by surveillance cameras and processed by machine learning algorithms. Convolutional networks, based on transfer learning process, are used to identify the vehicles in the scene and classify them according to their size, while geometry projection algorithms are used to determine the vehicle position, speed and acceleration. The data extracted from video, such as vehicle category, speed and lane, are useful to calculate sound pressure level in any given location. Therefore, by adding energetically such levels for each frame, a dynamic noise map can by produced, representing the sound pressure variation over the time, according to the traffic flow. The levels predicted from the videos are compared to measurements realized in control points to validate the model. Results of the proposed model are presented as well as the model restrictions to produce the noise maps.

Arend, Johannes M.

• Towards the virtualization of a sound source localization acuity test to aid the diagnosis of spatial processing disorder in school-aged children: An experimental approach
  M. Ramírez, J.M. Arend, P. Von Gablenz, K. Schmidt, K. Plotz und C. Pörschmann
[Abstract]

The spatial processing disorder (SPD) is an auditory processing disorder characterized as a reduced ability to use binaural cues to localize, segregate, and group sound sources in the space selectively. It affects up to 5% of the school-aged population, impairing the normal development of their listening, learning, and communication skills. Sound source localization accuracy is one of the most relevant measures for diagnosing auditory processing disorders such as SPD. However, it is not often assessed in pediatric audiology because the required measurement setups are rather complex and expensive. This work presents the conceptualization, development, and preliminary results of a series of three listening experiments in augmented- and virtual reality to assess the feasibility of a child-appropriate virtual binaural sound source localization test. The series of experiments were controlled by replacing each test component with its virtual counterpart at a time. Future studies will further evaluate the feasibility and sensibility of the system presented in this study. If successful, such a sound source localization accuracy test presented over standalone head-mounted displays (HMDs) could scale into a portable, widely accessible, and inexpensive tool to assess childrens’ spatial listening abilities and aid the SPD diagnosis.

• Analysis and Visualization of Dynamic Human Voice Directivity
  C. Pörschmann und J.M. Arend
[Abstract]

The human voice directivity is highly dynamic, with rapid changes between different phonemes. Even though the human voice directivity has been the subject of various studies, the perceptual role of these dynamic changes is still quite unexplored. We present a first analysis and visualization of human voice directivity with its time-variant characteristics when speaking. We captured the sound radiation of fluent speech with a surrounding spherical microphone array with 32 microphones. We spatially upsampled the dataset using the SUpDEq (Spatial Upsampling by Directional Equalization) method, which we already evaluated for directivities of individual vowels and fricatives. The results reveal fast fluctuations of the directivity while speaking. Furthermore, the strength of these fluctuations is rather small and varies by less than 3 dB for frequencies up to 4 kHz in the frontal hemisphere. Our research forms a basis for further perceptual studies investigating the relevance of dynamic voice directivities in virtual acoustic environments.

Arnold, Jörg

• Acoustic travel time tomography: Applicability of an array of directional sound sources
  N.S. Dokhanchi, J. Arnold, A. Vogel und C. Völker
[Abstract]

The technique of acoustic travel time tomography (ATOM) employs the travel-time of early reflections to calculate the distribution of air temperature through an entire room. The number of detected early reflections in the room impulse response (RIR) which stands for the desired sound paths inside the room, has a significant impact on the resolution of reconstructed temperatures. In this study, the possibility of utilizing an array of directional sound sources for ATOM measurements is investigated. To compensate for the number of sound paths not appearing due to the directivity of the sound source, the consideration of high-energy third order reflections is proposed. For this purpose, the image source model (ISM) algorithm is developed to simulate the early reflections up to third-order image sources. The results indicate that the sufficient number of sound paths can ensure a proper tomography reconstruction.

• Vergleich gemessener und simulierter raumakustischer Parameterwerte der Wallfahrtskirche Maria, Königin des Friedens in Velbert-Neviges
  K.-H. Lorenz-Kierakiewitz, D. Sefczyk und J. Arnold
[Abstract]

Zur raumakustischen Beurteilung von Räumen werden immer häufiger Computersimulationen herangezogen. Voraussetzungen für die Aussagesicherheit und Vorhersagekraft solch softwarebasierter Untersuchungen sind möglichst umfangreiche Evaluationen anhand unterschiedlicher Gebäude und Raumgeometrien. Die Wallfahrtskirche Maria, Königin des Friedens in Velbert-Neviges stellt als ein nichtparallelepipedischer unregelmäßiger halliger Vieleckraum ein geeignetes Untersuchungsobjekt für den Vergleich zwischen messtechnisch erfassten und simulierten raumakustischen Parameterwerten dar. Es erfolgte ein pfadbezogener Vergleich zwischen den Impulsantwortstrukturen und Werten daraus abgeleiteter raumakustischer Parameter sowohl aus Messungen nach DIN EN ISO 3382-1 als auch aus digitalen Simulationen mit einer gängigen Simulationssoftware in zwei verschiedenen Versionen. Im Ergebnis ist festzuhalten, dass nach Maßgabe der durchgeführten Untersuchungen bei halligen polyedrischen Raumgeometrien die Voraussetzungen für eine Vorhersagekraft solcher Simulationen für die üblichen raumakustischen Parameter in mittleren und hohen Frequenzbändern gegeben sind, wenn die Möglichkeit einer Kalibrierung des Simulationsmodells durch Daten von raumakustischen Messungen besteht, hier mit Ausnahme der EDT. Da die Positionen von Gegenständen, Reflexionsflächen sowie Absorptionsmaterialien in die Simulationsergebnisse einfließen, besteht ein deutlicher Mehrwert gegenüber statistischen Berechnungsverfahren. Zur Orientierung über die globalen Raumeigenschaften kann die Erstellung eines digitalen Simulationsmodells also ein gut geeignetes Instrument sein, auch wenn raumakustische Messungen an Maßstabsmodellen, wie sie auch aktuell noch praktiziert werden, derzeit noch genauere Ergebnisse liefern.

• Flatterechos – Messtechnische Untersuchungen zur Effektivität grundlegender Maßnahmen zu Ihrer Verringerung
  K.-H. Lorenz-Kierakiewitz, T.F. Gruhl und J. Arnold
[Abstract]

Durch gegenwärtig bevorzugte Bauweisen und Raumgestaltungen werden zunehmend glatte schallharte Oberflächen realisiert. Insbesondere bei gewerblichen Gebäuden steigt der Anteil großer transparenter und schallharter Flächen an der Fassade und im Innenausbau, wodurch weniger Flächen zur Absorption genutzt werden können. Durch baustellenseits mittlerweile standardmäßig zur Verfügung stehende technische Hilfsmittel zur Realisation planparalleler raumabschließender Bauteile werden zudem Randbedingungen geschaffen, die die Entstehung störender Flatterechos begünstigen. Die Vermeidung störender Flatterechos stellt somit ein aktuelles, nicht zu vernachlässigendes Thema bei raumakustischen Planungen neuer Gebäude wie auch bei Bestandsgebäuden mit planparallelen reflektierenden Begrenzungsflächen dar. Um messtechnisch die Effektivität grundlegender Maßnahmen zur Verringerung von Flatterechos zu untersuchen, wurde ein uneingerichteter Wohnraum üblicher Größe eines Bestandsgebäudes zunächst baulich zu einem Prüfraum ertüchtigt, und zwar derart, dass als Referenz messtechnisch zunächst möglichst starke Flatterechos erfasst werden konnten. Anschließend wurden die Auswirkungen verschiedener raumakustischer Abhilfemaßnahmen zur Verringerung von Flatterechos im Hinblick auf deren Reflexionsstruktur evaluiert. Eine wesentliche Reduktion von Häufigkeit und Stärke der Flatterechos ergab sich sowohl bei Anbringung von ausreichend viel und geeignetem Absorptionsmaterial an den wesentlichen Positionen der flatterechogenerierenden Raumbegrenzungsflächen, als auch bei einer Drehung einer der parallelen Flächen um 9^∘ aus der Parallelen hinaus. Flatterechos mit geeigneten Diffusorgeometrien ausreichend zu reduzieren, erweist sich hingegen als anspruchsvoller.

Aspöck, Lukas

• Aeroacoustic Performance of Air Diffusers and their Psychoacoustic Evaluation
  L. Stürenburg, L. Aspöck und J. Fels
[Abstract]

People in industrialised countries spend most of their days indoors and are often exposed to the noise of ventilation systems. Since such systems are not only used in industry but also increasingly in residential buildings. For a valid statement on the annoyance and the acceptance of ventilation systems when assessing noise, the A-weighted sound serves as a criterion to a limited extent. Therefore, psychoacoustic analysis and evaluation need to be included. This research project aims to identify if geometric design features of air vents enhance psychoacoustic features and flow phenomena. Furthermore, it will be found out if there are correlations between psychoacoustic features and flow phenomena. The first steps to achieve the goals include acoustic measurements of several air vents in a hemi-anechoic room with the help of a developed mobile supply unit. Thereafter, the measured signals can be evaluated regarding parameters as sharpness, loudness and tonality.

Atamer, Serkan

• Comparison of Different Types of Printer Noise with Regard to Their Perception
  S. Atamer, K. Ganesan und M.E. Altinsoy
[Abstract]

Printer noise is an important annoyance source especially in open-plan offices. Even if the averaged levels are relatively low, other features of the noise can disturb the employees at the tasks, which requires undivided attention. For some of the available printers on market, maximum operating noise levels are given in A-weighted levels. However, former studies show that averaged levels are not suitable for describing the objective evaluations of printer noise. Used printing technology changes also the emitted noise from a printer, a cartridge printer sound very different then a laser printer. In this study, noise of different type and brand of printers are compared with each other with regard to their perceived features, such as the strong tonality of laser printers and the impulsive characteristics of cartridge printers.

• A study on the components of vacuum cleaner noise and the possible noise generation mechanisms from an end user’s perspective
  K. Ganesan, S. Atamer und M.E. Altinsoy
[Abstract]

Vacuum cleaners, which are one of the most loudest and annoying household electrical appliance has its acoustic signature in the form of a very broadband frequency noise with several tonal components. Although DIN EN 60704 clearly prescribes the placement of the suction tube and the body of the vacuum cleaner closer together as they are both potential noise sources, such a placement does not fully correspond to the actual user case scenario. Therefore, this study focuses on a more end-user case oriented arrangement to analyze the effect of placement of the suction tube and the body of the vacuum cleaner on the perceived noise. The secondary objective is to understand the effects of disassembling the individual components that make up the vacuum cleaner to study their effects in either amplifying or attenuating the source noise.

Attenberger, Alexander

• Überwachung der akustischen Qualität des Straßennetzes mittels Reifen-Torus-Messungen (ATM)
  A. Hinträger, A. Attenberger, J. Gebhardt, L. Schade und W. Bartolomaeus
[Abstract]

Etwa Dreiviertel der Bundesbürger fühlen sich durch den Straßenverkehrslärm gestört oder belästigt. Die dominierende Lärmquelle ist das Reifenrollgeräusch. Als Torusgeräusch kann dieses auch im Inneren eines Rad-Reifens gemessen werden. Die Idee hierfür stammt aus den 80er Jahren von Dr. Oskar Bschorr. In den Sommermonaten wurden Dienstfahrzeuge am LfU mit sogenannten akustischen Torus-Messsystemen (ATMS) ausgestattet und mittels Flottenversuch die akustische Qualität von insgesamt ca. 3850 Fernstraßen-km in Bayern untersucht. Die Resultate wurden mit den bautechnischen Eigenschaften der Deckschichten aus dem Bayerischen Straßeninformationssystem (BAYSIS) verglichen. Begleitend fanden an ausgewählten Orten statistische Vorbeifahrt-, Nahfeld- und Texturmessungen statt. Darüber hinaus wurden am Prüfstand Fahrzeug/Fahrbahn der BASt die Einflussgrößen Geschwindigkeit, Fülldruck des Reifens und statische Radlast untersucht. Als ausschlaggebende Einflussgröße wurde die Wellenlänge der prägenden Textur einer Deckschicht identifiziert. Auf Basis dieser Ergebnisse wurde der Entwurf einer Technischen Prüfvorschrift für akustische Torus-Messungen (TP ATM) verfasst. In dem Vortrag wird der aktuelle Stand der Entwicklung des ATMS vorgestellt und gezeigt, dass mit akustischen Torus-Messungen die Qualität von Deckschichten effizient und kostengünstig erfasst werden kann. Ein möglicher Schritt in Richtung ”Real Driving Emissions” beim Straßenverkehrslärm im Außerortsbereich.

Atzrodt, Heiko

• Application of vibroacoustic metamaterials in a vehicle door
  M. Droste, D. Manushyna, S. Rieß, H. Atzrodt, T. Druwe, S. Melzer, J. Troge, A. Struß, A. Lühring und J. Clausen
[Abstract]

In the presented work, vibroacoustic metamaterials are designed and tested for an application in a vibroacoustic-optimized vehicle door. The focus of this work is the implementation of resonator concepts to different components of a vehicle door. Concepts suitable for large-scale production, which were designed and validated in previous works, are applied to simplified as well as more complex representative components of vehicle doors. The resonators are designed to achieve vibration reduction in the frequency range around 500 Hz, considering geometric complexity and requirements to installation space. The proposed concepts are investigated numerically and tested experimentally on demonstrators. Based on the investigations a favored concept will be chosen to be implemented in a complete vehicle door demonstrator in future work. This will enable comparison of the vibroacoustic metamaterial effectiveness to conventional state-of-the-art solutions.

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

In this work, application of vibroacoustic metamaterials based on a local resonance effect has been investigated for the usage in launcher components on example of a conceptual cylindrical interstage 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. Different designs of resonators have been considered to fulfill the requirements on high damping and low additional mass. In the preliminary design, three configurations of planar specimens made of carbon fiber reinforced polymers (CFRP) have been investigated numerically with the target out-of-plane frequency at 160 Hz. The results have been validated and one favored design selected for application on cylindrical component made of CFRP to represent a scaled interstage component of launcher. The desired vibration reduction behavior could be demonstrated in both simulation and experimental results, thus showing potential of vibroacoustic metamaterials for composite launcher components.

Audehm, Jan

• Das Sonar des TRIPLE-Vorfelderkundungssystems für die Navigation in Gletschereis
  J. Audehm, B. Burgmann, M.G. Do, S. El Mentawi, D. Heinen, J. Hermannsgabner, A. Nöll, S. Sakhare, C. Wiebusch, Y. Ye und S. Zierke
[Abstract]

Die Monde Europa und Enceladus im äußeren Sonnensystem stellen interessante Orte für die Suche nach extraterrestrischem Leben dar. In den Ozeanen unter der dicken Eiskruste sind die Bedingungen für die Entstehung von Leben erfüllt. In der TRIPLE-Projektlinie der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR werden Technologien zur schnellen Eisdurchdringung und zur Erforschung subglazialer Seen entwickelt, um die Grundlage für zukünftige Explorationsmissionen zu diesen Eismonden zu schaffen. Diese Technologien werden in einem terrestrischen Analogszenario demonstriert. Dabei transportiert eine Schmelzsonde ein miniaturisiertes autonomes Unterwasserfahrzeug durch das Eis zu einem darunter gelegenen Wasserreservoir, um dieses zu untersuchen. In einer solchen Mission ist es von großer Bedeutung, dass die Sonde Hindernissen auf ihrem Weg ausweicht und den Übergang zwischen Eis und Wasser erkennen kann, um dort zu verankern. Diese Navigation wird durch das Vorfelderkundungssystem TRIPLE-FRS unterstützt. Es besteht aus einer Kombination von Radar und Sonar, um mit den sich ergänzenden Techniken eine hohe Leistungsfähigkeit und Robustheit in Gletschereis gewährleisten zu können. Damit das Sonar direkt an der Spitze der Sonde positioniert werden kann, dient der Schmelzkopf als Frontmasse für einen piezoelektrischen Tonpilzschallwandler zur Signalemission. Es werden das Konzept für das Sonarsystem und Simulationen der Eigenschaften des Schallwandlers vorgestellt.

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

 

Bacher, Stefan

• Schallschutz und Schalldämmung im Holzbau - Vorplanung und Nachweisverfahren
  A. Rabold und S. Bacher
[Abstract]

Im Zuge der normativen Überarbeitung der Schallschutzanforderungen und Nachweisverfahren stellt sich immer wieder die Frage nach der Korrelation zwischen der nachgewiesenen Größe und dem vom Bewohner wahrgenommenen Schallschutz. Sie gewinnt durch die kontinuierlich zunehmende Diversität und Durchmischung der Bauweisen weiter an Bedeutung, so dass sich dem Bauphysiker neben der dringlichen Frage nach einem geeigneten Berechnungs- und Nachweisverfahren für die zu beurteilende Bauausführung auch die Frage nach der Vergleichbarkeit der Berechnungsergebnisse für verschiedene Bauweisen und Ausführungsdetails stellt.

Zusätzlich zur Beurteilung anhand der bauteilbezogenen Schalldämmung oder dem auf die Bausituation bezogenen Schallschutz zwischen den Räumen, zeigt sich immer deutlicher die Notwendigkeit, geeignete Spektrum-Anpassungswerte in der Beurteilung der Bauausführung zu berücksichtigen. Während die Verbesserung des Zusammenhangs zwischen der Beurteilungsgröße und dem wahrgenommenen Schallschutz durch die Berücksichtigung von Spektrum-Anpassungswerte relativ gut zeigen lässt und bei verschiedenen europäischen Projekten der letzten Jahrzehnte gut vergleichbare Ergebnisse aufwies, ist eine Umsetzung in den Anforderungswerten und Nachweismodellen deutlich komplexer.

Der Beitrag soll für Trennwände, -decken und Außenbauteile eine Einführung in die aktuellen Planungs- und Nachweisverfahren geben und mit einer Übersicht zu den bisher vorhandenen Erkenntnissen zum wahrgenommenen Schallschutz die Diskussions- und Vortragsreihe eröffnen.

Badel, Gloria-Tabea

• Interaktion von Brummen, Wummern und Dröhnen beim niedertourigen Fahren
  J. Verhey, G.-T. Badel und F. Doleschal
[Abstract]

Niedertouriges Fahren mit einem Verbrennungsmotor bietet eine Möglichkeit, den Spritverbrauch zu reduzieren. Allerdings ändert sich durch diese Fahrweise auch der Motorklang im Fahrzeuginnenraum. So wird dieser häufig als brummend, wummernd oder dröhnend wahrgenommen. Notwendig zur Auslösung dieser Empfindungen ist die Anwesenheit von tieffrequenten tonalen Komponenten [siehe z.B. Verhey, Badel, Doleschal, DAGA 2021]. Eine unmodulierte tonale Komponente kann zur Empfindung Brummen führen. Weist diese Komponente zeitliche Pegelschwankungen auf, wird das Geräusch als wummernd wahrgenommen. Finden sich im Geräusch neben einer tonalen tieffrequenten Komponente noch höherfrequente Anteile, deren Frequenzabstände der Frequenz der tieffrequente Komponente entsprechen, wird das Signal als dröhnend empfunden. Jede dieser Empfindungen führt im Allgemeinen zu einer Reduktion der Angenehmheit des Motorklangs. Im vorliegenden Beitrag werden Messergebnisse zu den drei Empfindungsgrößen Brummen, Wummern und Dröhnen mit realen Geräuschen aus dem Fahrzeuginnern und spektro-temporal veränderten Geräuschen vorgestellt. Dabei wird der Frage nachgegangen, ob die drei Empfindungen sich gegenseitig beeinflussen.

Bader, Rainer

• Detecting Hip-Stem Implant Loosening by Deep Anomaly Detection using Structure Borne Sound
  L. Krukewitt, S. Spors, K. Völzer, R. Bader und D. Klüß
[Abstract]

Loosening of hip stem implants is a major reason for the revision of total hip replacements. Current diagnostic methods cannot detect a loosening in an early stage with high sensitivity and specificity. Previous analysis showed the potential of classifying a loosening by the analysis of extracorporeally captured structure borne sound. 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. Experiments with four human femur bones from body donations have been conducted in a previous study. Results showed that the loosening can be detected almost certain using individual models and with high accuracy using a non-individual model trained with data from multiple individuals. This contribution aims to discuss the generalization of the previously developed non-individual model. Data augmentation is used to emulate inter-individual variability and cross-validate the non-individual model. Alternative outlier detection strategies besides the previously applied mean average error method are evaluated.

Bänsch, Svenja

• Analyzing Bird and Bat Activity in Agricultural Environments using AI-driven Audio Monitoring
  J. Abeßer, X. Wang, S. Bänsch, C. Scherber und H. Lukashevich
[Abstract]

Agricultural field management can directly affect biodiversity in rural areas. Pesticide reduction has been hypothesized to increase bird and bat activity in the field because food sources such as weeds and insects are more abundant in comparison to conventional farm management. Additionally, structural elements such as hedgerows in the surrounding landscape can serve as nesting habitats and flight corridors. Audio sensors can be easily installed at various locations and provide a largely autonomous, non-invasive technique for biodiversity monitoring under field conditions. AI-driven audio analysis methods allow to detect characteristic sound events associated with particular animal species. In this paper, we explore state-of-the-art deep-learning based audio analysis methods such as convolutional neural networks and pre-trained audio embeddings for bird and bat activity detection and classification in audio and ultrasonic recordings. Our recordings were derived from AudioMoth devices installed in the framework of a designed, large-scale experiment comprising arable fields with different field management and landscape surroundings. The applied methods allow for a detailed analysis of long-term audio recordings in order to draw conclusions on the influence of different agricultural field management techniques on local biodiversity. We show that AI-based audio monitoring is a promising tool for non-invasive long-term large-scale biodiversity assessment.

Balint, Jamilla

• Innovative Kommunikationsräume
  M. Stavric und J. Balint
[Abstract]

Die akustische Beschaffenheit von Konferenzzentren steht bei jeder Veranstaltung im Fokus. Die Herausforderungen sind ausreichend Platz und ausreichend Säle zur Verfügung zu stellen (neben gutem Kaffee) und die bestmögliche Sprachverständlichkeit für die Vorträge und Posterpräsentation bereitzustellen. Im folgenden Beitrag werden anhand von zwei Konferenzen die akustischen Optimierungsmöglichkeiten für Posterpräsentationen vorgestellt und das Potential von interdisziplinärer Arbeit zwischen Akustik und Architektur aufgezeigt. Durch kombinierte Herangehensweisen, innovative Produktionsmöglichkeiten und neue Einblicke in die jeweiligen Fachrichtungen konnten neue Maßstäbe gesetzt werden, was die akustische und ästhetische Gestaltung von Innenräumen betrifft. Durch die Verbindung von Lehre und universitärer Forschung wurde gemeinsam mit Studierenden der Technischen Universität Graz ein Konzept für die Reduktion der Nachhallzeit, die Lärmpegelminderung und die ästhetische Gestaltung des Raumes erarbeitet und das Thema Akustik und Architektur aus neuen Blickwinkeln betrachtet.

• The methodology matrix to investigate evaluation methods in auditory cognition in interactive virtual environments
  J. Balint, A. Raake und J. Fels
[Abstract]

This work establishes the methodological basis to investigate quality evaluation methods in terms of ”auditory-cognition research validation” and ”auditory-cognition-centric VR evaluation” within the interdisciplinary priority program DFG SPP2236 AUDICTIVE (AUDItory CogniTion in Interactive Virtual Environments). Across the different projects in the program, we identified potential dependent and independent variables influencing auditory cognition in IVEs and potential covariates. Subsequently, a methodology matrix was generated related to independent variables (scene classification, VR-technology, user groups) and dependent variables (cognitive performance, behaviour, physiological measures, subjective evaluation). By collecting the information via the methodology matrix from all projects in the program, we systematically categorize the research paradigms, data collection methods, realization of the virtual environments, and the methods to evaluate quality, as a first step towards developing a comprehensive database, targeting an Open Science approach. Results indicate that (i) the subjective evaluation method is a common variable across projects, that (ii) the available VR- (or AR-, MR-) technology used within the projects is highly diverse and provides a versatile quality evaluation environment from a technological point of view, and that (iii) a vocabulary for scene description has to be established across projects and disciplines, in order to set the basis for a common ground.

Barthle, Steffen

• Bestimmung der freien Schnelle von Abwassersystemen
  S. Öhler, S. Barthle und B. Kaltbeitzel
[Abstract]

Sanitärinstallationen und dabei besonders Abwassersysteme, führen häufig zu schallschutztechnischen Mängeln in Gebäuden. Wie störend ein Abwassersystem im angrenzenden Raum letztlich sein kann, hängt dabei neben den Eigenschaften des Abwassersystems im Wesentlichen von der an der Körperschallübertragung beteiligten Gebäudestruktur selbst ab. Hierbei gibt es große Unterschiede was den Massiv- und den Leichtbau angeht. Messtechnisch lassen sich die Beiträge der Gebäudestruktur und des Abwassersystems voneinander trennen. Man kann also die vom Gebäude unabhängigen Eigenschaften des Abwassersystems ermitteln. Die charakterisierende Größe ist dabei, neben der Kurzschlusskraft (blocked force), die freie Schnelle (free velocity) des Abwassersystems. Aus den beiden Messgrößen kann anschließend die Admittanz (mobility, Anregbarkeit) des Systems abgeschätzt werden. Die Methodik zur Durchführung der Messungen wurde an einem Abwassersystem erprobt. Dabei wird in diesem Beitrag insbesondere auf die praktische Umsetzung zur Messung der freien Schnelle eingegangen. Inwieweit Vereinfachungen in der Vorgehensweise möglich und letztlich zulässig sind, ohne die Qualität der erhaltenen Ergebnisse zu beeinträchtigen, ist dabei wesentliches Ziel der Untersuchungen. Schließlich wurde eine Methode entwickelt und überprüft, mit der die freie Schnelle von Abwassersystemen auf praktische Weise und gleichzeitig mit hoher Wiederholgenauigkeit und Präzision bestimmt werden kann.

Bartolomaeus, Wolfram

• Überwachung der akustischen Qualität des Straßennetzes mittels Reifen-Torus-Messungen (ATM)
  A. Hinträger, A. Attenberger, J. Gebhardt, L. Schade und W. Bartolomaeus
[Abstract]

Etwa Dreiviertel der Bundesbürger fühlen sich durch den Straßenverkehrslärm gestört oder belästigt. Die dominierende Lärmquelle ist das Reifenrollgeräusch. Als Torusgeräusch kann dieses auch im Inneren eines Rad-Reifens gemessen werden. Die Idee hierfür stammt aus den 80er Jahren von Dr. Oskar Bschorr. In den Sommermonaten wurden Dienstfahrzeuge am LfU mit sogenannten akustischen Torus-Messsystemen (ATMS) ausgestattet und mittels Flottenversuch die akustische Qualität von insgesamt ca. 3850 Fernstraßen-km in Bayern untersucht. Die Resultate wurden mit den bautechnischen Eigenschaften der Deckschichten aus dem Bayerischen Straßeninformationssystem (BAYSIS) verglichen. Begleitend fanden an ausgewählten Orten statistische Vorbeifahrt-, Nahfeld- und Texturmessungen statt. Darüber hinaus wurden am Prüfstand Fahrzeug/Fahrbahn der BASt die Einflussgrößen Geschwindigkeit, Fülldruck des Reifens und statische Radlast untersucht. Als ausschlaggebende Einflussgröße wurde die Wellenlänge der prägenden Textur einer Deckschicht identifiziert. Auf Basis dieser Ergebnisse wurde der Entwurf einer Technischen Prüfvorschrift für akustische Torus-Messungen (TP ATM) verfasst. In dem Vortrag wird der aktuelle Stand der Entwicklung des ATMS vorgestellt und gezeigt, dass mit akustischen Torus-Messungen die Qualität von Deckschichten effizient und kostengünstig erfasst werden kann. Ein möglicher Schritt in Richtung ”Real Driving Emissions” beim Straßenverkehrslärm im Außerortsbereich.

• Messung der akustischen Wirksamkeit von Diffraktoren
  F. Strigari, R. Becker und W. Bartolomaeus
[Abstract]

Ein möglicher Ansatz für innovative Lärmschutzlösungen für Straßenverkehrslärm ist die Nutzung des Diffraktionsprinzips, um eine Aufwärtsbeugung des Schalls zu bewirken. Technisch handelt es sich hierbei um periodische Gitterstrukturen mit unterschiedlich tiefen Resonanzkammern. Diese bewirken einen Minderungseffekt, der sich über einen breitbandigen Frequenzbereich erstreckt. Diffraktoren können im Straßenseitenraum eingelassen oder auf einer Lärmschutzwand montiert werden. In der vorliegenden Untersuchung wurde die akustische Wirksamkeit zweier Diffraktor-Typen mittels kontrollierter und statistischer Vorbeifahrtmessungen ermittelt. Um eine bestmögliche Quantifizierung des Lärmminderungspotentials zu gewährleisten, erfolgten die Messungen an jeweils vier Mikrofonen zeitgleich am Diffraktor und an einer Referenz. Als Referenz diente eine äquivalente Lärmschutzwand gleicher Höhe oder die Ausbreitung über Freifeld. Die zeitgleichen Messungen an Diffraktor und Referenz ermöglichen einen direkten Vergleich derselben Emissionsquelle bei nahezu identischer Emissionsstärke und -charakteristik. Die Auswertung der Differenzpegel für verschiedene Pegelgrößen zeigt einen signifikanten und höhenabhängigen zusätzlichen Minderungseffekt durch die Diffraktoren. Die Betrachtung der Terzbänder verdeutlicht die auf das Straßenverkehrslärmspektrum optimierte Wirkweise. Neben der Einordnung der akustischen Wirksamkeit der untersuchten Diffraktoren wird auch die generelle Eignung des Messprinzips diskutiert. Die Ergebnisse liefern zudem einen wichtigen Input für mögliche Ansätze zur Berücksichtigung von Diffraktoren bei der Berechnung der Schallausbreitung an Straßen, wie im Beitrag ”Simulation des Schallfeldes hinter Diffraktoren” vorgestellt wird.

• Simulation des Schallfeldes hinter Diffraktoren
  W. Bartolomaeus, R. Becker und F. Strigari
[Abstract]

Akustische Diffraktoren bewirken in Analogie zu den optischen Reflexionsgittern durch ihre periodische Struktur eine Aufwärtsbeugung des Schalls. Sie können im Straßenseitenraum eingelassen oder auf einer Lärmschutzwand montiert werden. Die Voraussetzung ihrer Wirksamkeit, die Kohärenz des einfallenden Schalls, ist für vorbeifahrende Fahrzeuge bei kleinen Winkeldifferenzen und nicht zu hohen Frequenzen erfüllt. Durch unterschiedlich tiefe Kammern gelingt eine spektral breitbandige Wirkung der Diffraktoren. Ausgehend von den im Beitrag ”Messungen der akustischen Wirksamkeit von Diffraktoren” dargestellten Ergebnissen stellt sich die Frage, wie die akustische Wirkung der Diffraktoren bei der Berechnung der Schallausbreitung von Straßen berücksichtigt werden könnte. Dazu wurde die von Rasmussen bereits 1982 beschriebene Ausbreitung von Verkehrsgeräuschen über ebenem Gelände mit einem Impedanzsprung Straße - Grasland erweitert und auf die Situation mit Diffraktoren angewandt. Durch den Abgleich der an unterschiedlichen Positionen aufgenommenen Schallsignale von Vorbeifahrtmessungen sollte es möglich sein, die akustische Wirkung eines zusätzlich neben der Straße angeordneten Streifens von Diffraktoren durch einen entsprechenden Streifen mit einer frequenzabhängigen akustischen Impedanz zu modellieren. Die Transformation der hier gewonnenen Ergebnisse in die energetische Betrachtungsweise der ISO 9613-2 zur Schallausbreitung im Freien ist sicherlich nicht einfach. Eine indirekte Möglichkeit wäre die Einführung einer frequenzabhängigen vertikalen Richtwirkung der Schallquellen, die die Wirkung des Diffraktors gleich mitberücksichtigt.

Batke, Johann-Markus

• Evaluierung von Head-Tracking mittels Webcam zur Einbindung in eine Digitale-Audio-Workstation
  O.-A. Schmidt und J.-M. Batke
[Abstract]

Head-Tracking kann mittels Webcam zur Erzeugung einer dynamischen binauralen Synthese auf gängigen Laptop-Computern umgesetzt werden. Dies wird im Kontext einer Digitalen-Audio-Workstation (DAW) einer Evaluierung unterzogen.

Hierfür wird die Head-Tracking-Komponente (HTK) der DAW mit einem eigens entwickelten WebcamSDK in der Programmiersprache C++ erweitert. Für die Einbindung der Webcam und die Berechnung der Kopfausrichtung des Anwenders anhand der gefilmten Bilder werden Computer Vision (CV)-Technologien verwendet, die als statische Bibliotheken in das WebcamSDK integriert werden.

Für die Evaluierung der Realisierung wird ein Hörexperiment mit 15 Versuchspersonen durchgeführt. Dabei bewerten die Versuchspersonen in zwei Durchgängen mit und ohne Webcam-Head-Tracking die Positionen virtueller Schallquellen anhand vorgegebener Lokalisierungspunkte.

Bau, David

• Technical Evaluation of an Easy-To-Use Head-Related Transfer Function Measurement System
  D. Bau und C. Pörschmann
[Abstract]

Measurements of individual Head-Related Transfer Functions (HRTF) are generally of great interest, whether to improve the quality of binaural reproduction or to obtain ground-truth data for further research on advanced individualization methods. However, conventional impulse response measurements of individual HRTF datasets are demanding in terms of measurement time and equipment. To simplify this process, we recently presented an easy-to-use measurement system that can be used in regular rooms. The provided open-source measurement application requires only a stationary loudspeaker, a pair of in-ear microphones and a commercially available tracking system. This way, subjects can measure their individual full-spherical HRTF dataset by unsupervised head movements for an arbitrary number of directions. In this work, we provide a technical evaluation of various specific aspects inherent to this type of measurement system. First, since the subject has to perform extensive body movements for certain measurement directions, the head-above-torso orientation varies between measurements. Second, as the head position is not constrained to the speaker axis, the radiation pattern of the employed loudspeaker can affect the measurements. Finally, we address the influence of the room acoustics and measurement equipment since the measurement system should provide predictable results independent of the conditions of a practical measurement environment.

Bauerschmidt, Philipp

• Physics-Informed Neural Networks as Data-Driven Method in Computational Vibroacoustics
  J.D. Schmid, P. Bauerschmidt, C. Gürbüz und S. Marburg
[Abstract]

Currently, the computational methods in vibroacoustics are mainly based on discretization like the finite element method (FEM). The main drawback of these conventional methods is that the computational effort considerably increases with finer discretization. Especially applications become computationally expensive, where a high number of model evaluations is required, e.g. uncertainty quantification, optimization or inverse problems. In contrast, an ever-increasing amount of data is being collected and is available, which strengthens the need for efficient data- driven surrogate models. Deep learning (DL) is an emerging machine learning method, but a purely supervised approach requires a large amount of high-quality training data, which are often not available. In this contribution, physics-informed neural networks (PINNs) are used in order to solve vibroacoustics problems in a data- driven manner. The idea is to incorporate the residual of the partial differential equations that govern the elastodynamics behavior into the loss function of the neural network, which guides the training of the network to only learn physically admissible solutions. This additional physics-informed prior information allows for better generalization even in the small data regime. The application of PINNs is demonstrated on academic elastodynamics models and its performance is discussed in comparison to conventional neural networks.

Baumgart, Johannes

• Auswertung des Infraschallsignals einer Windenergieanlage
  J. Baumgart, C. Fritzsche und S. Marburg
[Abstract]

Windenergieanlagen erzeugen im Betrieb ein sogenanntes Infraschallsignal. Dies wird durch die strömungsmechanische Interaktion des rotierenden Rotorblattes mit dem Turm hervorgerufen. Streicht ein Rotorblatt am Turm vorbei, wird durch die Schrägstellung die Strömung abgelenkt und die Druckfelder der beiden Bauteile interagieren. Hierdurch entstehen periodische Druckänderungen, welche in der Umgebung messtechnisch nachweisbar sind. Gleichzeitig verursacht der Wind ein stochastisches Drucksignal. Zur Charakterisierung des periodischen Signals bietet sich die Fourier-Transformation an. Durch Mittelung lässt sich der stochastische Anteil reduzieren.

Die Auswertung des Infraschallsignals einer realen Windenergieanlage zeigt Pegel deutlich unter der menschlichen Wahrnehmungsschwelle (Journal of Sound and Vibration, 2021, 116310). Der Hauptanteil des Pegels ist dem Wind zuzurechnen. Die Ergebnisse werden im Kontext der Besonderheiten des menschlichen Gehörs diskutiert.

Baumgartner, Bernhard

• Korrelation zwischen SPB und CPX - Messungen des Reifen/Fahrbahn - Rollgeräusches
  B. Baumgartner, R. Wehr, M. Haider, H. Hoislbauer und K. Zeilinger
[Abstract]

Zur Bestimmung des Rollgeräusches in Abhängigkeit verschiedener Straßendeckschichttypen und Fahrgeschwindigkeiten kommen üblicherweise Rollgeräuschanhänger, z.B. in Form der close-proximity (CPX) Methode, bzw. die Aufnahme einzelner Vorbeifahrten (SPB/CPB-Methode) zur Anwendung. Während die CPX-Methode eine schnelle Untersuchung längerer Streckenabschnitte erlaubt, ermöglichen statistische Vorbeifahrten Aussagen über Fahrzeugkategorien und deren Rollgeräusch stationär an einer bestimmten Stelle. Zusätzliche Messungen kontrollierter Vorbeifahrten (CPB) eines bekannten Vehikels erlauben Vergleiche der Stichprobe mit einem stets gleichen Kraftwagen. Im vorliegenden Paper soll eine gesamtpegel- und frequenzbasierte Korrelation zwischen den beschriebenen Messmethoden an mehreren Stellen im hochrangigen Straßennetz Österreichs in Abhängigkeit verschiedener Straßendeckschichttypen, Geschwindigkeits- und Fahrzeugkategorien hergestellt werden. Des Weiteren soll dieser Zusammenhang auf eine mögliche zeitliche Änderung anhand einzelner Abschnitte, die in vergangenen Messkampagnen bereits mehrmals mittels CPX und SPB/CPB analysiert wurden, untersucht werden.

Baumgartner, Hannah

• Sprachverstehen im Fernsehen - Evaluation von Technologien zur Verringerung der Höranstrengung von Personen mit Hörbeeinträchtigung
  J. Thomas, H. Baumgartner, I. Holube, R. Huber und J. Rennies
[Abstract]

Das Verstehen von Dialogen in Film und Fernsehen ist für Menschen mit Hörminderung eine große Herausforderung. In dieser Untersuchung wurden daher Technologien analysiert, die auf eine Verringerung der Höranstrengung abzielen und bereits für normalhörende Menschen eine signifikante Verbesserung erzielt hatten. Als Stimuli dienten Audioaufnahmen von Sendungen verschiedener öffentlich-rechtlicher Sender. Die Signale wurden mit Algorithmen zur blinden Quellentrennung, bei der Dialog von den Hintergrundgeräuschen getrennt wird, bzgl. des Signal-zu-Hintergrund-Verhältnisses modifiziert, wobei unterschiedliche Arten der Signalmanipulation durchgeführt wurden. Diese umfassten eine adaptive Absenkung des Hintergrunds, die durch die Vorhersage eines Modells gesteuert wird und nur dann in das Originalsignal eingreift, wenn die Höranstrengung zu hoch ist, um die ursprüngliche Klanggestaltung so wenig wie möglich zu beeinflussen. Da neben Höranstrengung für Anwendungen im Broadcastbereich auch die Sprach- und Klangqualität eine sehr große Bedeutung hat, umfasste die Evaluation die Bewertung all dieser Größen mittels einer an das MUSHRA-Verfahren angelehnten Methodik bei Personen mit Hörbeeinträchtigung. Instrumentelle Maße für Audioqualität und Höranstrengung dienten dabei zum einen bei der Auswahl von Audioausschnitten, die eine starke Veränderung der Audioqualität bzw. der Höranstrengung durch die Algorithmen erwarten lassen. Zum anderen wurden die verarbeiteten Audiosignale auch mit den Maßen bewertet, um die modellbasierte Vorhersagbarkeit der Ergebnisse zu analysieren.

Bay, Karlheinz

• Berechnung der Schallpegel im Raum aus der Quellenleistung
  X. Zhou, M. Späh, K. Bay und T. Zhang
[Abstract]

Im Rahmen eines Projekts für Luftreinigungsgerät sollen für verschiedene Luftmengen die Lärmbelastung solcher Geräte untersucht werden. Die Bestimmung der Schallleistung und die Beurteilung der Einsatzmöglichkeiten der Geräte in verschiedenen Räumen mit unterschiedlichen Anwendungszwecken war Teil des Projekts. Die Abschätzung des erzeugten Schalldruckpegels Lp aus der Schallleistung einer Lärmquelle Lw in einem Raum durch Anwendung einer Korrektur, abhängig vom Abstand zur Quelle r, der Nachhallzeit T und dem Raumvolumen V, ist eine klassische Aufgabe. Bei genauerer Betrachtung und komplizierteren Raumsituationen hängt die Korrektur zusätzlich von der Geometrie, der Absorptionsverteilung des Raums sowie der zusätzlichen Dämpfung durch mögliche ”Störkörper” ab. Bei Flachräumen mit wenigen akustischen Maßnahmen an der Decke wird die Abstanddämpfung der Schallwelle geringer. Die Schallausbereitung im solchen Räumen wird durch die kleinste Raumdimension (z.B. die Höhe) und die mittleren Absorptionsgrade in dieser Dimension durch ein einheitliches Rechenmodell beschrieben. Das Rechenmodell zeigt, dass in würfelförmigen bzw. flachen Räumen mit hoher Deckenabsorption der Direktschall sich ähnlich einer Kugelwelle, in Flachräumen mit niedriger Deckenabsorption dagegen ähnlich einer Zylinderwelle ausbreitet. Rechenbeispiele für ein gewähltes Luftreinigungsgerät zeigen, dass durch Optimierung die geforderten Grundgeräuschpegel und Luftvolumen gleichzeitig erreicht werden können.

• Zur Akustik von Luftreinigungsgeräten
  K. Bay und J. Rohlfing
[Abstract]

Luftreinigungsgeräte finden sich seit der Corona-Krise in vielen Klassen-, Büro- und Wohnräumen. Sie leisten einen wesentlichen Beitrag zur Bekämpfung der Pandemie. Trotz kompakter Bauweise müssen diese Geräte eine hohe Luftleistung im Dauerbetrieb erbringen und dürfen z.B. währende des Unterrichts bzw. der Arbeitszeit nicht ausgeschaltet werden. Daraus ergeben sich Herausforderungen in Bezug auf die akustischen Emissionen dieser Geräte. Im Rahmen verschiedener Forschungsprojekte wurden dazu Recherchen zu Anforderungen, Marktanalysen sowie Reihenmessungen zur Akustik von Luftreinigungsgeräten durchgeführt. Außerdem wurden im Fraunhofer-Forschungsprojekt ReinluftAkustik  Voruntersuchungen zur akustischen Charakterisierung und Optimierung von Luftreinigungsgeräten durchgeführt. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse einer Bestandsaufnahme normativer Verweise, Empfehlungen und Förderrichtlinien zusammengefasst und akustischen Gerätekennwerten gegenübergestellt. Die entscheidende Kenngröße für die Akustik ist dabei die volumenstrombezogene Schallleistung der Geräte. Diese ermöglicht in Verbindung mit den raumakustischen Eigenschaften am Aufstellungsort eine Prognose der resultierenden Schalldruckpegel im Raum. Am Beispiel der Anwendung in einem typischen Klassenraum wird die Problematik der gleichzeitigen Einhaltung von hygienischen und akustischen Anforderungen diskutiert. Abschließend erfolgt eine akustische Betrachtung der Schallquellen und Schallübertragungswege von Luftreinigungsgeräten. Darauf aufbauend werden mögliche hybride aktive/passive Schallschutzkonzepte vorgestellt und diskutiert.

• Luftreinigungsgeräte – akustische Anforderungen und Optimierungsmöglichkeiten
  D. Beer, P. Fritzsche, B. Fiedler, J. Rohlfing, K. Bay, J. Troge, J. Millitzer und C. Tamm
[Abstract]

Durch die COVID-19-Pandemie ist die Nachfrage bezüglich antiviral wirkender Luftreinigungsgeräte erheblich gestiegen. Moderne Wohn- und Geschäftshäuser, Schulen oder Kindergärten werden zunehmend mit kompakten Lüftungsanlagen ausgestattet. Diese Lüftungssysteme und mobilen Luftreinigungsgeräte können die Virenkonzentration in Räumen deutlich reduzieren, führen allerdings häufig zu erhöhten Lärmpegeln. In der Folge treten häufiger Kommunikations- oder Konzentrationsschwierigkeiten auf. Eine wichtige Herausforderung ist die Entwicklung, Umsetzung und Validierung geeigneter Schallschutzmaßnahmen. Im Projekt ReinluftAkustik hat ein Kompetenzcluster aus vier Fraunhofer-Instituten grundlegende Ursachen der Betriebsgeräuschentstehung und allgemeine Ansätze für die akustische Optimierung betrachtet. Im Projekt wurden unterschiedliche Luftreinigungsgeräte verschiedener Luftreinigungsprinzipien hinsichtlich ihrer akustischen Emissionen analysiert und den Anforderungen für den Einsatz in einem Klassenraum gegenübergestellt. Der Ventilator ist häufig die primäre Schallquelle. Drehklanganteile können hier durch Einspeisen eines gegenphasigen Wechselmoments sowie Stromoberwellen reduziert werden. Eine weitere Reduktion ist durch den Einsatz verschiedener Absorber als auch Resonatoren möglich. Für den Bedarf eines einstellbaren Wirkfrequenzbereiches wurde auch eine aktive Schallschutzmaßnahmen (engl. Active Noise Control) untersucht, prototypisch umgesetzt und an einem Demonstrator validiert. Um die akustische Wirkung von Luftreinigungsgeräten neben technischen Daten auch erlebbar zu machen, wurde ein webbasiertes Auralisationswerkzeug erarbeitet.

Baydoun, Suhaib Koji

• Ein numerischer Ansatz zur Bestimmung der modalen Dämpfung durch Schallabstrahlung
  S.K. Baydoun und S. Marburg
[Abstract]

Dämpfung durch Schallabstrahlung bezeichnet die Energiedissipation vibrierender Strukturen durch Schallabstrahlung ins akustische Fernfeld. Sie leistet vor allem bei Leichtbaustrukturen einen wesentlichen Beitrag zur gesamten Strukturdämpfung. Diese Arbeit stellt ein hybrides Verfahren zur Bestimmung der Dämpfung durch Schallabstrahlung vor, welches sowohl auf Experimenten als auch auf Simulationen beruht. Die Struktur wird durch eine Mobilitätsmatrix charakterisiert, welche experimentell mittels Impulshammeranregung und Laser-Doppler-Vibrometrie bestimmt wird. Die Mobilitätsmatrix enthält Übertragungsfunktionen, welche die Beziehung zwischen Strukturschnelle und der Anregungskraft herstellt. Die abgestrahlte Schallleistung, welche zur Beurteilung der resultierenden Strukturdämpfung notwendig ist, wird durch akustische Simulationen ermittelt. Dazu wird die gemessene Mobilitätsmatrix mit einem Boundary Element Modell (BEM) gekoppelt. Dieser hybride Ansatz bietet den Vorteil, dass die elastischen Eigenschaften komplexer Materialien und der Einfluss mechanischer Randbedingungen berücksichtigt werden können. Dabei kann auf vereinfachten Idealisierenden, wie sie in Finite Elemente Modellen üblichen sind, verzichtet werden. Auf der anderen Seite werden akustische Messungen und die damit verbundenen Einschränkungen vermieden. Die Verwendung der BEM ermöglicht die simulative Erzeugung von diffusen Schallfeldern selbst im niederfrequenten Bereich. Außerdem kann der Einfluss von akustischem Kurzschluss durch Schlitze berücksichtigt werden. Die Einsatzmöglichkeit des vorgestellten Verfahrens wird am Beispiel von flachen und gekrümmten Sandwichplatten demonstriert.

Bayer, Jeremias

• Prognoseverfahren für Installationsgeräusche im Holzbau
  J. Bayer, F. Schöpfer, A. Mayr und U. Schanda
[Abstract]

Im Entwurf der EN 12354-5 sind Übertragungsfunktionen als eine Möglichkeit zur Prognose von Geräuschen aus gebäudetechnischen Anlagen für den allgemeinen Fall vorgesehen. Der allgemeine Fall beschreibt dabei Situationen, in welchen die Admittanz von Geräten und der angekoppelten Struktur in derselben Größenordnung liegen. Zur Prognose können sowohl gemessene als auch berechnete Übertragungsfunktionen herangezogen werden. Vor allem im Hinblick auf die Überarbeitung von Teil 36 der DIN 4109 sollen Übertragungsfunktionen als Bauteilkatalog für die Prognose angeboten werden. Für den Massivbau stellt sich hier die Möglichkeit, diese für ausgewählte, repräsentative Bausituationen nach den Verfahren der DIN EN 12354 zu berechnen. Für den Holzbau stehen entsprechende Rechenmodelle und die dafür nötigen Eingangsdaten nicht zur Verfügung. Hier wird deshalb auf Messungen der Übertragungsfunktionen nach DIN EN ISO 10848-1 zurückgegriffen. Aus zwei Forschungsprojekten an der TH-Rosenheim liegen hier schon Daten vor, die im Rahmen eines aktuell laufenden Forschungsprojektes ergänzt und für eine Implementierung in der DIN 4109-36 aufbereitet werden.

Bechtel, Philipp

• Zur Reproduzierbarkeit von quellnahen Schießlärmmessungen zur Beurteilung des Gehörschädigungsrisikos
  C. Kleinhenrich, P. Bechtel, T. Langenbucher, C. Hudasch und K.-W. Hirsch
[Abstract]

Untersuchungen zeigen, dass die ausschlaggebende Kenngröße zur Beurteilung der Gehörgefährdung durch hochenergetische Impulsschalle nicht allein der Spitzenschalldruck ist, sondern viele Eigenschaften des gesamten Schalldruckzeitsignals des Impulses eine maßgebliche Rolle spielen. Zur Untersuchung der Auswirkung von Mündungsknallen von Handfeuerwaffen auf das Gehör wird häufig der Schalldruckzeitverlauf in Entfernungen größer gleich 80 cm von der Mündung an mehreren Messpositionen aufgezeichnet. Seit 2021 steht als Regelwerk dazu die ISO 17201 Teil 6 ”Geräuschexposition im Nahbereich der Geräuschquelle” zur Verfügung. Für die so aufgezeichneten Signale können Gehörgefährdungsprognosen anhand unterschiedlicher etablierter Verfahren berechnet und anschließend eine Anzahl unbedenklicher Schüsse abgeleitet werden. Es ist gängige Praxis, durch Wiederholung des Messvorgangs, bei ansonsten unveränderten Randbedingungen, das Vertrauensniveau der Untersuchung zu erhöhen. Waffenknalle gelten als sehr gut reproduzierbar. Allerding ist bei den Messungen zu beobachten, dass bei der realitätsnahen Versuchsdurchführung mit Schützen oder Schützinnen der Quellort zwangsläufig variiert. Im vorgestellten Beitrag werden die Auswirkungen der Variationen von Ort und Ausrichtung der Quelle auf die zu ermittelnden Gehörgefährdungsprognosen diskutiert. Dabei wird insbesondere untersucht, wie robust die beiden ausgewählten Prognoseverfahren nach Pfander und nach dem AHAAH-Modell gegenüber derartigen Messunsicherheiten sind. Hierzu werden sowohl theoretische als auch praktische Untersuchungen vorgestellt.

• Schießlärm & Gehörschützer Modellierung von Gehörschützern für Schießgeräusche - Gehörgefährdungsprognosen
  P. Bechtel, C. Hudasch, C. Kleinhenrich, T. Langenbucher und M. Simons
[Abstract]

Ein allgemein verbreitetes Mittel zur Reduktion der Gehörbelastung durch Schießlärm sind Gehörschützer. Eine Maßzahl zur Kennzeichnung der verbleibenden Gehörbelastung unter einem Gehörschützer kann mit Gehörgefährdungs-Prognoseverfahren, wie z.B. dem AHAAH-Modell oder dem Pfander-Verfahren, bestimmt werden. Auf Grundlage dieser Prognosen resultiert eine Anzahl unbedenklicher Schüsse als Qualitätskenngröße für den Gehörschützer. Dementsprechend ist die Zuverlässigkeit des eingesetzten Prognoseverfahrens von entscheidender Bedeutung. Die prognostizierte Gehörgefährdung hängt wiederum signifikant von den verwendeten Gehörschützern und deren Modellierung ab. Somit ist eine realitätsnahe Berücksichtigung der Schutzwirkung des Gehörschützers von hoher Relevanz und wird in diesem Beitrag behandelt. Hierzu werden zunächst individuell gemessene Gehörschützerübertragungsfunktionen als bestmögliches Modell betrachtet. Anhand dieser Übertragungsfunktionen und aufgezeichneter Waffenknalle werden - mittels Faltung - Schusssignale am Ohrkanaleingang synthetisiert. Aus dem Vergleich dieser synthetischen Signale mit den unter einem Gehörschützer, in-situ gemessenen Schusssignalen kann die Qualität der Gehörschützerübertragungsfunktionen untersucht werden. Zur Untersuchung werden neben klassischen akustischen Einzahlwerten Verfahren zur Prognose der Gehörgefährdung anwendet. Auf Basis der Qualität der Gehörschützerübertragungsfunktionen wird eine mögliche Modellierung des Gehörschützers diskutiert.

Becker, Julian

• Psychoacoustic Modeling of Fluctuation Strength
  J. Becker, R. Sottek und T. Lobato
[Abstract]

Fluctuating sounds easily attract the listener’s attention and can therefore have a profound impact on sound quality. Therefore, quantifying the fluctuation of sounds according to human perception is a task of great importance. However, there is currently no standardized calculation method for the perceived fluctuation. This paper describes an algorithm for calculating the perceived fluctuation. This method is based on a model of human hearing. This model is also used as the basis for calculating psychoacoustic tonality and roughness in the ECMA-418-2 standard, which contains psychoacoustic metrics using models based on human perception. The method was validated using the results of jury tests with synthetic sounds under systematic modification of various sound parameters, as well as jury tests with technical sounds. The method is likely to be included in a future version of the ECMA-418-2 standard.

• Loudness of sounds with a subcritical bandwidth: improved prediction with the concept of tonal loudness
  R. Sottek, T. Lobato und J. Becker
[Abstract]

For narrowband signals with subcritical bandwidths, it is generally assumed that loudness is independent of bandwidth. This assumption is also demonstrated by standardized loudness models. However, there are several published experimental studies that show different results. For example, Zwicker (1974) measured a positive level difference between a critical bandwidth noise and an equally loud pure tone. In 2010, our own experiments on loudness matching of a tone and bandpass-filtered pink noises showed similar results. In 2013, Hots et al. published two papers on the loudness of subcritical bandwidth sounds as a function of bandwidth, center frequency and level, and obtained similar results. This implies that the loudness of pure tones compared to noise is underestimated by existing standards. Sottek’s hearing model standardized in ECMA 418-2 for tonality and roughness calculation uses the specific loudness in an input step. An autocorrelation function separates tonal and non-tonal parts of a sound, resulting in two loudness components. This paper shows how Sottek’s hearing model can be improved to achieve higher accuracy of overall loudness based on a suitable combination of these two partial loudnesses.

Becker, Ralf

• Messung der akustischen Wirksamkeit von Diffraktoren
  F. Strigari, R. Becker und W. Bartolomaeus
[Abstract]

Ein möglicher Ansatz für innovative Lärmschutzlösungen für Straßenverkehrslärm ist die Nutzung des Diffraktionsprinzips, um eine Aufwärtsbeugung des Schalls zu bewirken. Technisch handelt es sich hierbei um periodische Gitterstrukturen mit unterschiedlich tiefen Resonanzkammern. Diese bewirken einen Minderungseffekt, der sich über einen breitbandigen Frequenzbereich erstreckt. Diffraktoren können im Straßenseitenraum eingelassen oder auf einer Lärmschutzwand montiert werden. In der vorliegenden Untersuchung wurde die akustische Wirksamkeit zweier Diffraktor-Typen mittels kontrollierter und statistischer Vorbeifahrtmessungen ermittelt. Um eine bestmögliche Quantifizierung des Lärmminderungspotentials zu gewährleisten, erfolgten die Messungen an jeweils vier Mikrofonen zeitgleich am Diffraktor und an einer Referenz. Als Referenz diente eine äquivalente Lärmschutzwand gleicher Höhe oder die Ausbreitung über Freifeld. Die zeitgleichen Messungen an Diffraktor und Referenz ermöglichen einen direkten Vergleich derselben Emissionsquelle bei nahezu identischer Emissionsstärke und -charakteristik. Die Auswertung der Differenzpegel für verschiedene Pegelgrößen zeigt einen signifikanten und höhenabhängigen zusätzlichen Minderungseffekt durch die Diffraktoren. Die Betrachtung der Terzbänder verdeutlicht die auf das Straßenverkehrslärmspektrum optimierte Wirkweise. Neben der Einordnung der akustischen Wirksamkeit der untersuchten Diffraktoren wird auch die generelle Eignung des Messprinzips diskutiert. Die Ergebnisse liefern zudem einen wichtigen Input für mögliche Ansätze zur Berücksichtigung von Diffraktoren bei der Berechnung der Schallausbreitung an Straßen, wie im Beitrag ”Simulation des Schallfeldes hinter Diffraktoren” vorgestellt wird.

• Simulation des Schallfeldes hinter Diffraktoren
  W. Bartolomaeus, R. Becker und F. Strigari
[Abstract]

Akustische Diffraktoren bewirken in Analogie zu den optischen Reflexionsgittern durch ihre periodische Struktur eine Aufwärtsbeugung des Schalls. Sie können im Straßenseitenraum eingelassen oder auf einer Lärmschutzwand montiert werden. Die Voraussetzung ihrer Wirksamkeit, die Kohärenz des einfallenden Schalls, ist für vorbeifahrende Fahrzeuge bei kleinen Winkeldifferenzen und nicht zu hohen Frequenzen erfüllt. Durch unterschiedlich tiefe Kammern gelingt eine spektral breitbandige Wirkung der Diffraktoren. Ausgehend von den im Beitrag ”Messungen der akustischen Wirksamkeit von Diffraktoren” dargestellten Ergebnissen stellt sich die Frage, wie die akustische Wirkung der Diffraktoren bei der Berechnung der Schallausbreitung von Straßen berücksichtigt werden könnte. Dazu wurde die von Rasmussen bereits 1982 beschriebene Ausbreitung von Verkehrsgeräuschen über ebenem Gelände mit einem Impedanzsprung Straße - Grasland erweitert und auf die Situation mit Diffraktoren angewandt. Durch den Abgleich der an unterschiedlichen Positionen aufgenommenen Schallsignale von Vorbeifahrtmessungen sollte es möglich sein, die akustische Wirkung eines zusätzlich neben der Straße angeordneten Streifens von Diffraktoren durch einen entsprechenden Streifen mit einer frequenzabhängigen akustischen Impedanz zu modellieren. Die Transformation der hier gewonnenen Ergebnisse in die energetische Betrachtungsweise der ISO 9613-2 zur Schallausbreitung im Freien ist sicherlich nicht einfach. Eine indirekte Möglichkeit wäre die Einführung einer frequenzabhängigen vertikalen Richtwirkung der Schallquellen, die die Wirkung des Diffraktors gleich mitberücksichtigt.

Becker, Stefan

• Oberflächenmodifikation zur Reduzierung des strömungsinduzierten Eigenstörgeräusches bei Schleppantennen
  F. Wachter, S. Dietrich und S. Becker
[Abstract]

Sonar-Schleppantennen sind horizontal geschleppte, hydroakustische Messsysteme, die zur Wasserschallvermessung und zur Detektion von Schallquellen in Gewässern 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. Oberflächenmodifikationen der Schlauchülle können zu einer lokalen, wandnahen Reduktion der Turbulenz führen. Der Einfluss einer solchen Modifikation auf die strömungsinduzierten Störgeräusche wird im Vergleich zu einer Referenzschlauchhülle ohne Modifikation numerisch untersucht. Hierzu werden Simulationen der Fluid-Struktur-Akustik-Interaktion eingesetzt. Im Rahmen des Vortrags werden Herangehensweise und Ergebnisse vorgestellt.

• Charakterisierung der Stimmlippenvibration an einem synthetischen Larynx-Modell mittels Laser-Scanning-Vibrometrie
  C. Näger, A. Lodermeyer und S. Becker
[Abstract]

Die menschliche Stimme entsteht in einem komplexen Zusammenspiel aus Strömung, Strukturschwingung und Akustik. Dabei spielt die Oszillation der Stimmlippen eine entscheidende Rolle, zum einen durch die Modulation des Luftstroms, zum anderen durch die Abstrahlung von Strukturschall. Daher wird in dieser Studie die Stimmlippenvibration in einem synthetischen Larynx-Modell mittels Laser-Scanning-Vibrometrie untersucht. Ziel ist es, eine möglichst vollständige Beschreibung der Strukturschwingung in diesem Fluid-Struktur-Akustik-Problem zu generieren, wobei ein starker Fokus auf die harmonischen Frequenzen gelegt wird. Zur Vermessung der Stimmlippenoberseite wird der Laserstrahl des Vibrometers durch den supraglottalen Kanal auf die Stimmlippenoberfläche geleitet. Ein eigens dafür konstruierter subglottaler Kanal bietet einen optischen Zugang, um auch die Unterseite der Stimmlippen vermessen zu können. Die beiden Messungen werden zu einem Datensatz vereint, der die gesamte Stimmlippenschwingung umfasst. An diesem werden anschließend die Schwingungsmoden der Stimmlippen analysiert. Synchron zu den Vibrometermessungen werden High-Speed-Kamera-Aufnahmen der Stimmlippenschwingung durchgeführt, aus denen die glottal area waveform mittels Bildverarbeitung extrahiert wird. Damit kann ein Zusammenhang zwischen dem Öffnungszustand der Stimmlippen und der Oberflächengeschwindigkeit hergestellt werden. Eine solche vollständige Charakterisierung der Stimmlippenschwingung wurde bisher nur in Hemilarynx-Experimenten durchgeführt, welche lediglich eine statt zwei Stimmlippen verwenden, sodass sie hinsichtlich der Abbildung des Phonationsprozesses limitiert sind.

• Investigation of the influence of Lighthill’s source term parts in an automotive turbocharger compressor
  C. Freidhager, S. Schoder, A. Renz, S. Becker und M. Kaltenbacher
[Abstract]

Lighthill’s inhomogeneous wave equation in combination with the Finite Element (FE) method is an adequate approach for computing pressure fluctuations inside a turbocharger compressor, giving multiple advantages. Firstly, computing fluctuations using FE are not influenced by numeric dissipation. Furthermore, this methodology allows investigating the influence of the additions connected to the compressor by interpolating Lighthill’s source terms onto different propagation grids. Lighthill’s source term consists of three different main parts (1) the Reynolds stress term, (2) the excess term, and (3) the viscous term. The influence of those three source term parts on propagation simulations in the inlet and outlet region of turbocharger compressors are investigated by comparing them with flow simulation results and measurements of a cold gas test rig. Furthermore, also the Ffowcs Williams-Hawkings approach was used applied for comparing simulation results.

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

Flugwindkraftwerke sind die Zukunft der Windenergie, da sie die Nutzung starker und stetiger Höhenwinde zur Erzeugung elektrischer Energie ermöglichen. Erste Testanlagen lassen 120 qm große Kites in einem speziellen Energiegewinnungszyklus auf bis zu 600 m Höhe steigen. Problematisch ist der laute Pfeifton, der bei hohen Windgeschwindigkeiten durch die Leinen des Kitesegels erzeugt wird. Ziel der Untersuchung war es, den strömungsinduzierten Schall sowie die Schwingungen der Kiteleinen zu charakterisieren und Erkenntnisse zur Schallentstehung an den querangeströmten Kiteleinen zu gewinnen. Den Autoren sind keine veröffentlichten Forschungsergebnisse zum Einfluss der Leinenschwingungen auf den abgestrahlten Schall bekannt, es wurde lediglich der Einfluss der Leinenschwingungen auf ihren Strömungswiderstand untersucht. Daher wurden Schallmessungen umströmter Kiteleinen in einem aeroakustischen Windkanal durchgeführt und zusätzlich die Leinenschwingungen bedingt durch die Wirbelablösung, mithilfe eines Laser-Scanning-Vibrometers erfasst. Die Korrelation der Schall- und Schwingungsmessdaten zeigt einen Zusammenhang der angeregten Vibrationen zu der Schallabstrahlung. Die Messergebnisse handelsüblicher Kiteleinen sowie aeroakustisch optimierte Leinen werden mit den Messergebnissen von starren Zylindern verglichen. Weiterführende Untersuchungen des Geschwindigkeitsfeldes im Nachlauf bieten weitere interessante Forschungsmöglichkeiten.

• Installationseffekte von Wärmeübertragern auf Axialventilatoren
  F. Czwielong, V. Hruška, J. Soldat, N. Schamberger, T. Mader und S. Becker
[Abstract]

Die Verknüpfung von Wärmeübertrager und Axialventilator stellt nicht nur eine sehr häufige Kombination in realen Anwendungen wie Klimaanlagen, Wärmepumpen oder Kühlkreisläufen dar, sondern erweist sich auch als ein äußert komplexes System mit unterschiedlichen Wechselwirkungen. So induzieren saugseitige Wärmeübertrager Installationseffekte auf stromabwärts positionierte Axialventilator, welche Auswirkungen auf die aerodynamischen, die aeroakustischen und die strukturmechanischen Eigenschaften des Gesamtsystems haben. Auf Basis von umfangreichen experimentellen Untersuchungen konnten einzelne Installationseffekte separiert werden und neue Erkenntnisse für das Grundverständnis der Wechselwirkungen zwischen Wärmeübertrager und Axialventilator gewonnen werden. Es zeigte sich, dass der Kühlmittelrohrdurchmesser wesentlich die Einströmturbulenzen zum Axialventilator beeinflussen und dass das Gehäuse Inhomogenität im Strömungsfeld erzeugt. Zusätzlich konnten schallabsorbierende Effekte aufgrund von periodischen Anordnungen innerhalb des Wärmeübertragers festgestellt werden. Mit den gefundenen Erkenntnissen können Designvorschriften für leise Wärmeübertrager-Axialventilator-Kombinationen abgeleitet werden und somit einfache Richtlinien in zukünftige Entwicklungen integriert werden.

Beckmann, Björn

• Digitaler Kalibrierschein (DCC) am Beispiel der Mikrofonkalibrierung
  B. Beckmann
[Abstract]

Die Anzahl an Sensoren und Messsystemen nimmt stetig zu und auch die bei einer Kalibrierung erzeugten Daten werden teilweise umfangreicher. Um Kalibrierdaten in Messsystemen verarbeiten zu können, ist eine Digitalisierung von Kalibrierscheinen nötig. Mit einem digitalen Kalibrierschein können unter anderem geeignete Messsysteme selbstständig ihren Kalibrierstatus verwalten. Um das umzusetzen hat die Physikalisch-Technische Bundesanstalt das Konzept des Digital Calibration Certificate (DCC) vorgestellt. Dadurch wird eine Grundstruktur für einen generellen Austausch von Daten vorgegeben. Einige Anwendungen, zum Beispiel zur Kalibrierung von Massestücken, sind schon implementiert worden. Im Bereich der Akustik wird an dem Beispiel der Mikrofonkalibrierung gezeigt, wie weitere Festlegungen zu treffen sind, um einen reibungslosen, maschinenlesbaren Austausch zwischen den verschiedenen Systemen zu gewährleisten. Ziel ist in Zukunft auch Mikrofonkalibrierungen mit einem DCC anstatt eines papiernen Kalibrierscheins zu zertifizieren.

Beer, Daniel

• Bio-inspired, nonlinear and adaptive acoustic sensing – Study of sensor design
  C. Lenk, T. Ivanov, V. Gubbi, K. Ved, M. Ziegler, T. Fritsch, J. Küller und D. Beer
[Abstract]

Bio-inspired signal pre-processing introduced into speech processing systems can increase the performance of these systems regarding e.g. recognition rate remarkably. Thereby, pre-processing mainly refers to frequency decomposition and nonlinear amplification of the signal. In contrast to the inner ear, this pre-processing is applied only after the transduction stage and realized mainly in software. A hardware-based implementation of the functionality directly at the sensor level cannot only enable real-time performance, reduce data streaming to the processing stage, and increase efficiency of the overall system but also improve signal-to-noise ratio and sensitivity particularly in noisy or hard-to-hear conditions.

We developed such an acoustic sensor system with integrated bio-inspired signal processing using active silicon beams with integrated deflection sensing and actuation in combination with real-time feedback. While resonant operation enables the frequency decomposition, the feedback enables a wide tuning of sensor properties including switching from linear to nonlinear transfer characteristics. Here, we present our experimental and numerical study of the linear and nonlinear sound response for two different sensor designs.

• Adaptive Automatic Compensation of Transducer Nonlinearities Using Extremum-Seeking Control
  A. Männchen, G. Fischer, T. Fritsch, M. Fiedler und D. Beer
[Abstract]

In many applications, signal distortions effected by nonlinear input-output transducer characteristics pose a significant problem. Loudspeaker nonlinearities, for example, can impair audio quality to an unacceptable degree, when the systems are driven in the large signal domain. With electrostatic loudspeakers, the tried-and-true approach for dealing with transducer nonlinearities-mainly the Coulomb force-has been to increase the DC bias voltage to optimize the operating point of the force-voltage characteristic of the system. At the optimized operating point, the system is driven in the small signal domain. This approach carries some disadvantages regarding the cost of electrical components and efficiency. This article proposes a signal processing method for the adaptive automatic compensation of electrostatic transducer nonlinearities that enables lower DC bias voltages as well as large signal domain driving of the transducer with low levels of nonlinear distortion. It is based on a predistortion of the input signal by parameterized inversions of polynomial characteristics. Adaptive behavior of the predistortion is achieved by real-time optimization of its parameters through extremum-seeking control with a cost function that estimates the amount of nonlinear distortion. This approach is evaluated with respect to its performance and stability for different operating points and input signals.

• Luftreinigungsgeräte – akustische Anforderungen und Optimierungsmöglichkeiten
  D. Beer, P. Fritzsche, B. Fiedler, J. Rohlfing, K. Bay, J. Troge, J. Millitzer und C. Tamm
[Abstract]

Durch die COVID-19-Pandemie ist die Nachfrage bezüglich antiviral wirkender Luftreinigungsgeräte erheblich gestiegen. Moderne Wohn- und Geschäftshäuser, Schulen oder Kindergärten werden zunehmend mit kompakten Lüftungsanlagen ausgestattet. Diese Lüftungssysteme und mobilen Luftreinigungsgeräte können die Virenkonzentration in Räumen deutlich reduzieren, führen allerdings häufig zu erhöhten Lärmpegeln. In der Folge treten häufiger Kommunikations- oder Konzentrationsschwierigkeiten auf. Eine wichtige Herausforderung ist die Entwicklung, Umsetzung und Validierung geeigneter Schallschutzmaßnahmen. Im Projekt ReinluftAkustik hat ein Kompetenzcluster aus vier Fraunhofer-Instituten grundlegende Ursachen der Betriebsgeräuschentstehung und allgemeine Ansätze für die akustische Optimierung betrachtet. Im Projekt wurden unterschiedliche Luftreinigungsgeräte verschiedener Luftreinigungsprinzipien hinsichtlich ihrer akustischen Emissionen analysiert und den Anforderungen für den Einsatz in einem Klassenraum gegenübergestellt. Der Ventilator ist häufig die primäre Schallquelle. Drehklanganteile können hier durch Einspeisen eines gegenphasigen Wechselmoments sowie Stromoberwellen reduziert werden. Eine weitere Reduktion ist durch den Einsatz verschiedener Absorber als auch Resonatoren möglich. Für den Bedarf eines einstellbaren Wirkfrequenzbereiches wurde auch eine aktive Schallschutzmaßnahmen (engl. Active Noise Control) untersucht, prototypisch umgesetzt und an einem Demonstrator validiert. Um die akustische Wirkung von Luftreinigungsgeräten neben technischen Daten auch erlebbar zu machen, wurde ein webbasiertes Auralisationswerkzeug erarbeitet.

Behrens, Tobias

• Zur Raumakustik des neuen Atatürk Kultur Zentrums in Istanbul
  T. Behrens und W. Ahnert
[Abstract]

Ende Oktober 2021 wurde nach 4-jähriger raum- und bauakustischer Planung das neue Atatürk Kultur Zentrum (AKM: Atatürk Kültür Merkezi) in Istanbul eröffnet. Zum Gebäudekomplex gehören eine Oper (2.100 Plätze), ein Theater (825 Plätze), eine Mehrzweckspielstätte sowie ein Kino mit zugehörigen Foyers, zahlreiche Probensäle und Aufnahmestudios. Musikschule, Museum sowie Bibliothek nebst ’Cultural Street’ mit Ladenlokalen und Gastronomie ergänzen das kulturelle Angebot des AKM. Die Oper ist Blickfang des AKM: Der Saal in Hufeisen-Grundform (Parkett und 2 Ränge) hat ein Volumen von ca. 17.200 m³. Die vom Opernfoyer bzw. vom Taksim-Platz aus sichtbare primär kugelförmige Saal-Kubatur, wie auch die recht große Saal- bzw. Portalbreite mit den damit verbundenen hohen Schalllaufzeiten erforderten spezielle Maßnahmen zur Vermeidung nachteiliger raumakustischer Effekte wie Schallfokussierungen bzw. Echos. Der Beitrag geht auf die Planung, Realisierung und messtechnischen Resultate ein.

Beinstingel, Andreas

• Simulation des Anregungsverhaltens von Zahnradgetrieben
  A. Beinstingel, S. Schabert, M. Heider, B. Pinnekamp und S. Marburg
[Abstract]

Bereits in der frühen Entwicklungsphase von Zahnradgetrieben nimmt die Untersuchung des Schwingungs- und Geräuschverhaltens eine zentrale Rolle ein. Dabei stellen die wechselnden Kontaktverhältnisse bei der Kraftübertragung die maßgebliche Anregungsquelle dar. Eine effiziente und möglichst genaue Abbildung des Zahneingriffs bestimmt daher zunächst die Qualität der Simulation. Der anschließende Transport des erzwungenen Körperschalls zur Gehäuseoberfläche wird zusätzlich durch die Wechselwirkungen zwischen Verzahnung, Welle, Lager und Gehäuse beeinflusst. Allerdings steigt die Kenntnis über die genannten Bauteile und deren Eigenschaften meist erst im Laufe der Produktentwicklung an. Aus diesem Grund ist eine effiziente und vertrauenswürdige Abschätzung des grundsätzlichen Schwingungsverhaltens bereits im frühen Entwicklungsstadium vorteilhaft. Der Modellierung der schwankenden Steifigkeitsverhältnisse im Zahnkontakt kommt hierbei besondere Bedeutung zu. In diesem Vortrag werden verschiedene Techniken vorgestellt.

Beiroth, Kim Marcel

• Isogeometrische Formulierung der Energie-Boundary-Elemente-Methode
  M. Ram, K.M. Beiroth und O. Von Estorff
[Abstract]

Die Energie-Boundary-Elemente-Methode (EBEM) ist ein Verfahren zur Vorhersage der akustischen Schallabstrahlung bei hohen Frequenzen. Entgegen 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 kann somit gering gehalten werden. In einer isogeometrischen Analyse erfolgt die Berechnung direkt auf Basis einer CAD-Geometrie, indem die zugrundeliegenden Non-Uniform Rational B-Splines (NURBS) sowohl zur Geometriebeschreibung als auch zur Approximation der Randwerte in der numerischen Analyse genutzt werden. Damit kann auf die üblicherweise zur Diskretisierung genutzten Lagrange-Elemente verzichtet werden. Der mit der Vernetzung verbundene Aufwand sowie der bei Nutzung von Lagrange-Elementen unvermeidliche Geometriefehler entfallen. Eine isogeometrische EBEM ermöglicht potentiell sehr schnelle akustische Simulationen im Hochfrequenzbereich, da sowohl die Modellerstellung als auch die Berechnung drastisch beschleunigt werden. Änderungen der Geometrie, die im CAD-Modell vorgenommen werden, liegen zudem unmittelbar auch im Rechenmodell vor, wodurch ein iterativer Entwicklungsprozess wesentlich beschleunigt werden kann. Im vorliegenden Beitrag wird eine isogeometrische Formulierung der EBEM vorgestellt und anhand von Anwendungsbeispielen diskutiert.

• Akustische isogeometrische Analysen mit schnellen Boundary-Elemente-Methoden
  K.M. Beiroth, M. Ram, S. Keuchel und O. Von Estorff
[Abstract]

Die Boundary-Elemente-Methode (BEM) ist ein etabliertes 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 Non-Uniform Rational B-Splines (NURBS) zur Geometriebeschreibung. Die oberflächenbasierte BEM ermöglicht dabei die Verknüpfung zwischen CAD- und Berechnungsmodell. Auf diese Weise reduziert sich neben dem Diskretisierungsfehler auch der mit der Vernetzung verbundene Aufwand erheblich.

Ein entscheidender Nachteil der BEM ergibt sich jedoch aufgrund der nicht-symmetrischen und in der Regel vollbesetzen Systemmatrizen. Durch den hohen hierfür erforderlichen Speicherbedarf ist die Anwendung der BEM auf Systeme mit einer geringen Anzahl an Freiheitsgraden und somit vergleichsweise niedrige Frequenzen beschränkt. Eine Möglichkeit zur Steigerung der Recheneffizienz und der damit einhergehenden Betrachtung größerer Systeme ist die Verwendung schneller Verfahren, wie der Fast-Multipole-Methode oder hierarchische Matrizen. Im vorliegenden Beitrag wird eine Kombination der IGABEM mit schnellen Verfahren vorgestellt und anhand akustischer Anwendungsbeispiele verifiziert.

Belke, Christin

• The role of non-acoustic factors in subjective noise abatement management
  D. Schreckenberg, C. Belke, S. Benz und J. Kuhlmann
[Abstract]

Findings from studies on community responses to noise indicate an excess in noise annoyance judgments after a change in the noise exposure, e.g., due to a flight path change. This ’change-effect’ means a shift in the exposure-response relationship following the direction of the change in exposure. There are several explanations for this change-effect in annoyance. One is that non-acoustic factors (NAF) play an important role in such change situations. As a rule of thumb, about one third of noise annoyance is explained by average sound level metrics. Another third is explained by NAF. The last third - so far unexplained - may comprise further not assessed acoustic or non-acoustic factors and measurement error. This contribution reflects on the role of non-acoustic factors in situations of change due to the implementation of noise abatement measures. Understanding the impact of non-acoustic factors of annoyance requires an understanding of the concept of noise annoyance. In our contribution, we introduce noise annoyance as a psychological stress response to noise requiring coping with or recover from the noise situation. We explain the role of non-acoustic factors within this stress process and outline how the consideration of non-acoustic factors could improve the noise abatement management.

Benatti Camargo, Sabina

• Auralization of a Tuning Fork
  S. Benatti Camargo, C. Adams und T. Melz
[Abstract]

Auralization is a technique that makes it possible not only to predict the sound power radiated by a vibrating structure, but also to listen to a simulation of the sound radiated in a simulated environment. One of the main advantages of this method is that a product can be optimized at an early stage of its development. Listening directly to the results of a simulation gives an immediate impression of the product’s acoustics and facilitates communication between engineers, customers and workers in an industry. This technique also allows an improvement of the prototype in terms of acoustic quality, since the psychoacoustic characteristics of the sound are included in the rendering process. The aim of this article is to auralize the numerical model of an acoustic source and obtain an audio file that is indistinguishable from the sound experimentally recorded from the physical structure. In a first study aimed at conducting such an analysis, it is beneficial to use an acoustic source that is not too complex to model and that emits an audible sound. The tuning fork is an acoustic resonator that meets these requirements and the numerical model of it is the object of study of this analysis.

Bendtsen, Hans

• Factors moderating people's subjective reactions to road noise
  H. Bendtsen, C.P. Volk, T. Holm Pedersen, S. Eggers und T. Gjestland
[Abstract]

The objective of the FAMOS project was to develop a European guide-book with practical applications for the National Road Administrations on how to handle noise annoyance by non-acoustic moderators in planning of roads, road enlargement as well as road maintenance. When the road administrations have used all technically feasible and economically possible measures to reduce the noise, there can still be a need for further reduction of the annoyance. Analyses reveal that only about 1/3 of the variance in the annoyance response is caused by the noise level itself, whereas the other 2/3 are determined by so-called non-acoustic factors. The annoyance response therefore can be altered without changes to the actual noise level. The FAMOS project will quantify how different factors modify people’s subjective reactions to road traffic noise. Reports from previous surveys have been analysed in order to describe the different annoyance moderators and experimental tests using sound walks, questionnaires and listening tests have been performed. Various methods have been used to find, extract and analyse data and turn the results into models formulated for practical use with illustrative examples.

Benz, Sarah

• The role of non-acoustic factors in subjective noise abatement management
  D. Schreckenberg, C. Belke, S. Benz und J. Kuhlmann
[Abstract]

Findings from studies on community responses to noise indicate an excess in noise annoyance judgments after a change in the noise exposure, e.g., due to a flight path change. This ’change-effect’ means a shift in the exposure-response relationship following the direction of the change in exposure. There are several explanations for this change-effect in annoyance. One is that non-acoustic factors (NAF) play an important role in such change situations. As a rule of thumb, about one third of noise annoyance is explained by average sound level metrics. Another third is explained by NAF. The last third - so far unexplained - may comprise further not assessed acoustic or non-acoustic factors and measurement error. This contribution reflects on the role of non-acoustic factors in situations of change due to the implementation of noise abatement measures. Understanding the impact of non-acoustic factors of annoyance requires an understanding of the concept of noise annoyance. In our contribution, we introduce noise annoyance as a psychological stress response to noise requiring coping with or recover from the noise situation. We explain the role of non-acoustic factors within this stress process and outline how the consideration of non-acoustic factors could improve the noise abatement management.

Bergner, Jakob

• Analyzing the Degree of Immersion of Music Reproduction by means of Acoustic Fingerprinting
  J. Bergner, D. Schössow, S. Preihs, J. Peissig, Y. Wycisk, K. Sander, R. Kopiez und F. Platz
[Abstract]

In the past few decades the use of high-quality multi-channel audio reproduction formats and systems became widespread. Driven by developments and investments in the film industry, technologies and devices gained a market readiness level such that private use and mass distribution became more and more accepted and commercially successful. Each generation of audio formats and codecs developed by companies such as Dolby, DTS, THX or Auro/Barco, promises to deliver advanced audio playback quality and user experience as well as the feeling of being present in the reproduced auditory scene, what is known as ”Immersion”. However, it has not been conclusively clarified to what extent advanced audio reproduction formats and systems actually contribute to the physical properties of the reproduced soundfield, the psychophysical perception or the emotional response. The interdisciplinary research project ”Wagner 3.0” addresses these questions, whereby the presented work investigates the acoustic properties of 9 selected music recordings, each reproduced with three different loudspeaker setups (stereo, 5.1 and 5.1.4). For this, 189 signal-based parameters within the categories level, quality and spaciousness are calculated and compared. Appropriate dimensional reduction methods reveal the underlying components that characterise the differences of the respective music reproductions and form a so called acoustic fingerprint.

• An Open-Source Python Framework for the Generation of Questionnaire GUIs without Programming
  D. Schössow, J. Bergner, S. Preihs und J. Peissig
[Abstract]

Questionnaires in paper form are more and more replaced with digital equivalents, but those are often hardly adaptable to one’s individual wishes. To simplify the use of digital questionnaires, a Python-based open-source framework was developed, that allows to create diverse questionnaires without any programming knowledge. The software has a graphical user interface as well as the possibility to edit the entire questionnaire structure in one configuration text file. Many common question and answer types are already implemented, but the selection will be extended. Furthermore, interfaces for communication with other software and systems are possible, for example OSC. The software is designed so that different components can also run on different computers. The presented framework is explained on the example of a listening test environment which utilizes subsystems for audio, pupillometry and collection of physiological data, that are controlled and synchronized on 3 computers.

Berlinger, Philipp

• Messungen im Bereich eines Windparks mit Fokus auf tief- und niederfrequente Schallemissionen und -immissionen
  E. Blumendeller, L. Gaßner, F. Müller, M. Wigger, P. Berlinger und P.W. Cheng
[Abstract]

Die Nutzung von Windenergie wird einen entscheidenden Anteil am erneuerbaren Energiemix der Zukunft haben. Während der Stromgewinnung geben Windenergieanlagen (WEA) Schall und Erschütterungen (seismische Wellen) in die Umgebung ab, vor allem im tieffrequenten Bereich. Im Zuge des Verbundprojektes Inter-Wind werden akustische Messungen zur Unterstützung psychologischer Fragebögen, kombiniert mit seismischen und meteorologischen Messungen an Windparks auf der Schwäbischen Alb durchgeführt. Ziel des Projektes ist es, die Gründe für Belästigung der Anwohner in Zusammenhang mit den Immissionen der WEA zu verstehen. Hierbei liegt der Fokus auf dem tieffrequenten (20-200 Hz) und niederfrequenten (1-20 Hz) Bereich. Akustische und seismische Messungen wurden an zwei Windparks auf der Schwäbischen Alb, mit drei (Windpark Tegelberg) und sechzehn (Windpark Lauterstein) WEA des Typs GE 2.75-120 durchgeführt. Parallel dazu konnten Anwohner Belästigungszeiträume über eine Geräuschmelde-App dokumentieren. In diesem Beitrag wird die Umsetzung einer interdisziplinären Messkampagne im Bereich eines Windparks und eines Wohngebäudes in Tallage in ca. 1∼km Entfernung zum Windpark beschrieben. Schließlich werden erste Ergebnisse der akustischen Messungen und interdisziplinären Untersuchung vorgestellt und diskutiert. Diese Studie wird gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschluss des Deutschen Bundestages (03EE2023B).

Bertsch, Matthias

• Stage-Fright Training with EMG - or Biofeedback for Musicians by means of Virtual and Augmented Reality
  M. Bertsch und M. Frank
[Abstract]

Auftrittsängste und Lampenfieber sind häufige Begleiter in der Karriere von Musiker:innen. Aufnahmeprüfungen an einer Musikhochschule, Konzerte oder Probespiele sind existenzielle Herausforderungen, um erfolgreich zu sein. Klassisches Auftrittscoaching oder Expositionstherapien sind bekannte hilfreiche Methoden, um sich mental auf die unbekannten Situationen vorzubereiten. Der hier präsentierte Beitrag zeigt kombinierte, neueste technische Möglichkeiten für ein Lampenfiebertraining, das psychophysiologische Messdaten erfasst und den Spieler:innen nachfolgend ein Feedback gibt, ob unter Stressbedingungen erhöhte Muskelanspannungen oder veränderte Atemmuster gemessen wurden. Die Stresssituation ist eine möglichst reale Performance in einem Live-AV-Stream, der gleichzeitig anderen zur Beurteilung dargebracht wird. Dabei spielt der/die Bläser:in mit einem VR-Headset und sieht reale Bilder oder Videos mit Personen in einer Probespielsituation. Anders als in kommerziell bekannten Apps, handelt es sich nicht um simulierte Räume mit Avataren, sondern um reale Szenarien, bei denen auch raumakustische Aspekte die Immersion verstärken. Unsere bisherigen Pilotstudien belegen die Kombinationsmöglichkeit der multiplen Techniken. Beispielsweise zeigen EMG- Messungen beim Spielen in Unterrichtsräumen (leerer Raum, geringer Nachhall) deutlich weniger Anspannungen, als die EMG- Daten bei der Exposition in eine ”virtuell echte” Probespielsituation (360^∘ 3D-Videopräsentation im großen Raum mit mehr Nachhall), welche simultan auf YouTube gestreamt wird.

Beyer, Friedrich

• Modelling Vibro-Acoustic Behaviour of Membrane Absorbers
  M.S. Özer, F. Beyer, B. Zenker, S. Merchel und M.E. Altinsoy
[Abstract]

Membrane absorbers are frequently used structures for narrowband absorption of noise in room acoustics. These absorbers are based on the resonance phenomenon and convert sound energy into thermal energy through vibration that occur in the front panels. The dynamic behaviour of membrane absorbers is of great importance and can be modelled to investigate whether the desired absorption requirements are fulfilled. In this study, vibro-acoustic modelling of box-shaped membrane absorbers was investigated. Coupled models were created using the commercial software (Wave6) utilizing boundary element (BE) and finite element (FE) methods. During the numerical study, various front panel properties and the size of the back volumes were examined. The findings were validated by experiments in an anechoic environment. It was observed that the generated models could represent the vibro-acoustic behaviour of membrane absorbers. The results confirm that the dynamic behaviour of membrane absorbers can be predicted with high accuracy using the approach used in this paper.

• Study on the Effect of Back Cavity and Front Panel Materials on the Sound Absorption of Distributed Mode Absorbers
  F. Beyer, M.S. Özer, B. Zenker, S. Merchel und M.E. Altinsoy
[Abstract]

Sound absorbing materials integrated in design elements are important for room acoustics and sound-oriented interior design. Especially in the lower frequency range, obtaining high sound absorption is challenging and often requires large and expensive absorber elements. In a current research project, a new approach to sound absorbers is investigated. It aims at an efficient, thin and inexpensive solution for absorption in the low-frequency range. The principle of operation is based on membrane absorbers incorporating an increased density of vibrating modes in the front panel. In this study the sound absorption performance of different configurations of membrane absorbers is investigated. Several sets of experiments were conducted in a reverberation chamber. The results show that the absorption performance of the membrane absorbers is highly dependent on the sizes of the back cavities and the front panel materials. An effective solution can be obtained by accurately selecting these parameters.

• Safety Investigation on Traffic Scenarios using Virtual Environments in a Wave Field Synthesis Laboratory
  L. Steinbach, F. Beyer, M.E. Altinsoy, D. Oberfeld-Twistel und M. Wessels
[Abstract]

As cars are becoming quieter, traffic safety is an increasingly important topic. Due to safety issues and reproducibility, experiments in this field are usually conducted in virtual environments (VE). The improvement of these VEs are object of current research. While navigating through traffic, not only visual, but also auditory cues are highly important. In this study, we investigate the auditory perception of pedestrians in car pass-by scenarios. An important aspect of pedestrian behavior in traffic is time-to-collision (TTC) estimation, where a person estimates the point in time when a vehicle would arrive at their position. TTC estimation is required when a pedestrian intends to cross a road while a vehicle is approaching. We present a pilot study on auditory TTC estimation for approaching vehicles, using the possibilities and flexibility of wave field synthesis in the Multi-Modal lab (MMM) at the TU Dresden. The results are compared with data from a similar experiment conducted by our project partners at Uni Mainz using a higher-order Ambisonics setup [Oberfeld, Wessels & Büttner, DAGA 2021].

Birkholz, Peter

• Sprachakustik in den Staatlichen Kunstsammlungen Dresden
  R. Hoffmann, P. Birkholz, S. Kürbis und P. Plaßmeyer
[Abstract]

Automaten, Androiden und Roboter - sie alle prägen heute das berufliche wie private Umfeld und sind Ausdruck des menschlichen Wunsches, künstliches Leben zu schaffen. Scheinbar zum Greifen nahe Utopien wie 4.0 und Künstliche Intelligenz sind keine verwirklichten Fantasien unserer Zeit, sondern lassen sich weit zurückverfolgen. Die Museen der Staatlichen Kunstsammlungen Dresden bewahren einen Schatz mechanischer Objekte von der Renaissance bis in die Gegenwart, wie ihn kaum ein anderer Museumsverbund zeigen kann. Vom 3. Juni bis zum 25. September 2022 wird der Dresdner Bestand erstmals in einer Ausstellung mit dem Titel ”Der Schlüssel zum Leben. 500 Jahre mechanische Figurenautomaten” präsentiert. Sie wird durch Leihgaben zur Geschichte der Konstruktion künstlichen Lebens ergänzt, darunter auch zur Entwicklung der sprechenden Automaten. Die TU Dresden steuert dazu Objekte aus ihrer historischen akustisch-phonetischen Sammlung (HAPS) bei. Außerdem zeigt sie Beispiele für aktuelle Forschungsergebnisse aus der Professur für Sprachtechnologie und Kognitive Systeme, die belegen, dass die Nachbildung des menschlichen Sprechapparates noch längst keine abgeschlossene Aufgabe ist. Der Beitrag beschreibt die Exponate zur Sprachakustik sowie ihre Einordnung in das Gesamtkonzept der Ausstellung.

Blaschke, Kim Kristin

• Raumakustische Eigenschaften von Lehmoberflächen
  K.K. Blaschke, S. Schwickert und M. Kob
[Abstract]

Der Baustoff Lehm erlebt seit einigen Jahren eine Renaissance. Im Bauwesen werden Lehmprodukte wieder vermehrt eingesetzt. Seine mechanischen, thermischen und hygrischen Eigenschaften werden dementsprechend vielfach untersucht, wohingegen die raumakustischen Eigenschaften von Lehmoberflächen vergleichsweise wenig betrachtet werden. Um die Absorptionseigenschaften einer Probewand zu untersuchen, wurden Messungen zur Ermittlung der frequenzabhängigen Schallabsorptionsgrade mittels Hallraum-Verfahren nach DIN EN ISO 345 (2003-12 Akustik - Messung der Schallabsorption in Hallräumen) verschiedener Lehm-Oberflächen durchgeführt, z.B. einer klassischen Stampflehmwand sowie einer mit lehmverputzter Oberfläche. Gegenüber einer Massivwand zeigt die rohe Lehmwand einen deutlich höheren mittleren Absorptionsgrad. Das Verputzen der Stampflehmwandoberfläche wiederum bewirkt ein Herabsetzen des Absorptionsverhaltens. Ein besonderer Fokus der Untersuchung liegt auf der Entwicklung des Schallabsorptionsgrades der Stampflehmwandoberfläche im Trocknungsprozess. Die Ergebnisse dieser Messungen zeigen einen deutlichen Anstieg des Schallabsorptionsgrades von der ersten Messung der frisch erstellten Stampflehmwand bis zur letzten Messung nach einem Trocknungsprozess von 40 Tagen. Bis zur DAGA sollen weitere Messungen an Aufbauten mit Lehmbauplatten erfolgen, wie sie in Übungsräumen nutzbar sind. Auch werden noch Messungen mit dem Kundtëschen Rohr durchgeführt, die die Abhängigkeit der komplexen Impedanz vom Trocknungsprozess der Stampflehmwandoberfläche beleuchten soll. Die Untersuchungen werden im Rahmen des DBU-geförderten Projekt ECOsights - Nachhaltiges Museum Detmold angefertigt.

Blaschke, Peter

• Risserkennung und Schadensdetektion an Eisenbahnradreifen
  R. Pianowski, R. Kamenzky und P. Blaschke
[Abstract]

Die vorgestellte Arbeit beschreibt eine akustische, zerstörungsfreie Methode zur Detektion von Radreifenrissen. Über eine Transferpfadanalyse (TPA) wird auf die Schallabstrahlung des einzelnen Rades rückberechnet. Mit der synthetisierten Schallabstrahlung wird mittels des akustischen Resonanztests (ART) während der Überfahrt des Zuges über eine Messstelle die Rissidentifikation durchgeführt.

Risse in Radreifen der Bahn verändern die strukturellen Eigenschaften der Komponente. Die Rissufer bilden innerhalb des Radreifens eine Fügestelle, an der kinetische Energie bei strukturdynamischen Bewegungen aufgrund von Reibung in Wärme dissipiert wird. Wird ein intakter und ein rissbehafteter Radreifen spektral verglichen, so müssen sich Unterschiede in ihren modalen Eigenschaften feststellen lassen.

Basis der Risserkennung ist die Analyse des Radreifen-Schallspektrums. Dieses kann mit der Transferpfadanalyse (TPA) und -synthese (TPS) aus der Überfahrt des Zuges über eine Messstelle in der Schiene für jedes einzelne Rad extrahiert werden. Die Herausforderungen der Verkehrswende erzwingen einen Ausbau des Personen- und Güterverkehrs auf der Schiene. Eine in situ Risserkennung während des Betriebs kann hierzu einen entscheidenden Beitrag zur Kapazitätserhöhung und Sicherheit des Schienenverkehrs liefern.

Der Vortrag präsentiert die Fortschritte und Erkenntnisse der Arbeit.

• Untersuchung eines Messverfahrens für das Vorbeifahrtgeräusch von Güterwagen basierend auf der Transferpfadanalyse und -synthese
  R. Kamenzky, R. Pianowski und P. Blaschke
[Abstract]

In dieser Arbeit wird der Versuchsaufbau für die Untersuchung einer neuartigen Methode zur Lärmemissionsmessung vorbeifahrender Güterzüge allein aus dem Schwingungssignal nahe des Rad-Schiene-Kontaktes vorgestellt. Sie ist unempfindlich gegen Störeinflüsse und erlaubt eine eindeutige Zuordnung von Schallemissionen zu den einzelnen Radsätzen.

Im Zuge des seit Dezember 2020 geltenden Schienenlärmschutzgesetzes gibt es Bedarf für ein System zur radgenauen Lärmmessung und Kontrolle von Güterzügen. Mikrofonmessungen an der Bahnstrecke sind dazu ungeeignet, da das Mikrofonsignal von Umgebungsgeräuschen überlagert werden kann, gemessene Lärmpegel stark von den Umgebungsbedingungen abhängen und somit keine hinreichende Bestimmung des Lärmemittenten und der genauen Pegelüberschreitung möglich ist.

Die Methode basiert auf der Modellierung des Rad-Schiene-Systems durch eine Transferpfadanalyse. Die Anregung durch das rollende Zugrad wird dann von einem Beschleunigungssensoren an der Schiene gemessen und mittels des Transferpfadmodells zu einem äquivalenten Schalldruckpegel synthetisiert. Der vorgestellten Versuchsaufbau besteht aus einem Rad-Schiene-Modell im Labormaßstab und erlaubt die Untersuchung optimaler Methoden für die Erstellung des Transferpfadmodells und die Quantifizierung von Stör- und Einflussgrößen.

In ersten Versuchen konnten gute Übereinstimmungen von synthetisierten Lärmpegeln zu Referenzmessungen mit Mikrofonen gezeigt werden. Der Versuchsaufbau sowie die Ergebnisse der Labormessungen werden in dieser Arbeit vorgestellt und mögliche Limitierungen des Messaufbaus und der Methode diskutiert.

Blau, Matthias

• The influence of affective voice on sound distance perception
  L. Kroczek, S. Rosskopf, F. Stärz, M. Blau, S. Van De Par und A. Mühlberger
[Abstract]

Emotions bias perception. Previous studies have mostly investigated perceptual biases in the visual domain, while the impact of emotions on perception in the auditory domain remains less clear. The goal of the present study was to investigate the influence of affective voice on sound distance perception in Virtual Reality. During the experiment, participants wore a head mounted display on which a virtual classroom was visually rendered. Sound stimuli (words) were played from four real loudspeakers located at distinct, frontal positions in the laboratory (unseen by the participants). Participants had to place a virtual agent or a virtual loudspeaker at the perceived location of the sound source. As experimental manipulation, word stimuli were spoken either with an angry or neutral voice, and presented at two different sound levels. Distances between participants and the estimated sound locations as well as distances between the estimated location and the actual loudspeaker position were measured as dependent variables. We hypothesized that angry voices are placed closer to the participants than neutral voices and that this effect is more pronounced when distance estimates are given for human agents in comparison to loudspeakers.

Blinstrub, Jason

• Einfluss von verschiedenen Betriebsparametern auf die Fluglärmimmission in großen Entfernungen
  J. Blinstrub, T. Raitor und R. Schmid
[Abstract]

In den letzten Jahren sind Bestrebungen im Gange, Tages- bzw. Nachtdauerschallpegel in der Größenordnung von 40 bzw. 30 dB auszuweisen, was insbesondere auch an den von der WHO empfohlenen niedrigen Lärmgrenzwerten liegt. Problematisch hierbei ist, dass der Dauerschallpegel stark durch die Bewegungshäufigkeit beeinflusst wird. An einem Flughafen mit vielen Bewegungen treten diese geringen Dauerschallpegel dementsprechend erst in Bereichen auf, die 40-50 km vom Startrollpunkt entfernt sind. Auf Grund der niedrigen Maximalpegel können jedoch in dieser Entfernung keine automatischen Fluglärmmessstationen mehr betrieben werden, so dass berechnete Pegelwerte nicht mehr validiert werden können und entsprechend unsicher sind. Erschwerend kommt hinzu, dass die lokalen Pegelgradienten in großen Entfernungen sehr klein sind. Daraus folgt, dass bereits eine kleine Änderung im berechneten Pegel zu einer verhältnismäßig großen Änderung der Konturfläche führen kann.

Um in Zukunft auch geringe Dauerschallpegel ausweisen zu können, muss die Qualität der Lärmberechnung in großen Entfernungen zum Flughafen erhöht werden. Dazu muss zunächst untersucht werden, welche Betriebsparameter überhaupt einen Einfluss auf die Immissionsberechnung haben. In diesem Beitrag wird daher der Einfluss von verschiedenen Betriebsparametern untersucht. Der Fokus liegt auf den Einfluss der Meteorologie und der lateralen Positionsungenauigkeit. Zusätzlich wird der Einfluss von Startverfahren und der Auslastung untersucht.

• Entwicklung der Fluglärmsituation in Deutschland bis zum Jahr 2050
  R. Schmid, W. Grimme, M. Gelhausen und J. Blinstrub
[Abstract]

Beispielhaft wird anhand von drei Flughäfen die Entwicklung der Fluglärmimmission in Deutschland bis zum Jahr 2050 aufgezeigt, um politische Ziele (wie z. B. ACARE Flightpath 2050 Goals) überprüfen zu können. Dafür werden typische Verkehre für das Jahr 2019 für einen generischen Einbahnflughafen mit 120 000 Flugbewegungen und für einen Zweibahn- sowie für einen Dreibahnflughafen mit jeweils 450 000 Flugbewegungen von realen deutschen Flughäfen abgeleitet. Diese Verkehre werden jeweils für sieben Szenarien (für unterschiedliche Verkehrsentwicklungen) bis zum Jahr 2050 prognostiziert. Auf Basis der neu vorgeschlagenen Datensätze für die AzB (Anleitung zur Berechnung von Lärmschutzbereichen) werden die gewichteten Dauerschallpegel LDEN in 5-Jahresschritten berechnet und die von Isolinien eingeschlossenen Flächen hinsichtlich der Fluglärmentwicklung analysiert. Diese Untersuchungen finden im Rahmen des DLR-Projekts FLUID-21 ”Entwicklung der Fluglärmsituation in Deutschland im 21. Jahrhundert” statt.

Blockmans, Bart

• Auralization of radiated gearbox noise from a full-scale transaxle model using numerical vibro-acoustic transfer functions
  J. De Troij, L. Van Belle, S. Van Ophem, J. Marco I Jordan, B. Blockmans, B. Pluymers und W. Desmet
[Abstract]

Due to the increasingly stringent noise exposure regulations as well as rising customer expectations, there is a growing need to incorporate, assess and improve the vibro-acoustic behavior of products in early design stages. In transportation industry, the current ecological trends towards electrification and light-weighting of vehicles also bring forth novel and formerly masked noise problems. Going beyond typical frequency domain analysis and providing an audible prediction of the radiated noise, can add an extra dimension for the design engineer to assess the expected noise characteristics, without the need for full-scale prototypes. In the context of gearbox noise, the current paper proposes combining time-domain drivetrain simulations with a frequency-domain vibro-acoustic finite element model of a gearbox housing to determine audible sound pressure responses for the assessment of different bearing input forces and housing design changes. To this end, simulated time-domain bearing force signals are filtered using vibro-acoustic frequency response functions obtained from free-field sound pressure responses for a unit point force excitation of the gearbox housing at a bearing location. The proposed method models the full chain from noise source to output and thus enables translating design changes into audible impressions of the resulting noise characteristics.

Blödt, Adrian

• Akustische Verbesserungsmaßnahmen an Stoßstellen im Holzbau
  A. Blödt und C. Höller
[Abstract]

Durch die zunehmende Leistungsfähigkeit der Bauteile im Holzbau kommt der flankierenden Übertragung sowohl bei der Tritt- als auch bei der Luftschalldämmung zunehmende Bedeutung zu. Dabei muss die reine Holzbauweise im Wesentlichen in zwei Gruppen unterteilt werden, nämlich den Holzleichtbau (z.B. Holztafelbauwände) und den Massivholzbau. Hybride aus beiden Bauweisen oder mit weiteren Bauarten bedürfen einer erweiterten Betrachtung. Die Verbesserung an Stoßstellen um deren akustische Leistungsfähigkeit zu erhöhen kann allerdings nicht losgelöst von anderen Planungsdisziplinen wie der Standsicherheit, dem Brandschutz oder der Wirtschaftlichkeit geschehen. Besonders hervorzuheben sind elastische Zwischenlagen zur akustischen Verbesserung der Stoßstellen im Massivholzbau. Diese beeinflussen sowohl die statische Durchbildung des Gebäudes sowie die raumabschließenden Eigenschaften von Trennbauteilen, sind aber in vielen Fällen aus akustischer Sicht unabdingbar. Die der Vernetzung dieser Planungsdisziplinen ist neben dem akustischen Erfolg auch maßgeblich für den Gesamterfolg eines Bauwerks verantwortlich. Dieser Beitrag zeigt die üblichen Verbesserungsmaßnahmen und deren Wirksamkeit im akustischen Sinne an flankierenden Bauteilen auf. Dabei soll auch der Anteil der tieffrequenten Übertragung bei der Trittschallanregung über die Flanken diskutiert werden. Auch auf statische Überlegungen bei der Wahl der Verbindungsmittel und der elastischen Zwischenlagen wird eingegangen. Für die elastischen Zwischenlagen werden akustische und baukonstruktive Auslegungsvorschläge unterbreitet, welche durch in-situ Messungen an Stoßstellen verifiziert wurden.

• Kenngrößen zur Beschreibung elastisch gebundener Schüttungen auf Decken in Holzbauweisen
  A. Blödt, C. Höller und M. Schneider
[Abstract]

Zur Verbesserung der Luft- und Trittschalldämmung werden auf Decken in Holzbauweise sowohl unter Trocken- als auch unter Nassestrichen Beschwerungen aufgebracht. Hierfür sind Betonauflagen, Plattenbeläge aus Beton oder Lehm sowie lose und elastisch gebundene Schüttungen in Gebrauch. Der bewertete Norm-Trittschallpegel und das bewertete Schalldämm-Maß weisen für verschiedene Beschwerungsarten deutliche Unterschiede auf, auch bei gleicher Konstruktionsart der Decken und gleicher flächenbezogener Masse der Beschwerungen. Die flächenbezogene Masse der Beschwerung reicht demnach nicht für eine adäquate akustische Beschreibung aus. Vielmehr spielen auch die Steifigkeit der Beschwerung und der Verlustfaktor eine Rolle. In der Praxis haben sich elastisch gebundene Schüttungen als wirtschaftliche Lösung etabliert, da sie durch eine Pumpe eingebracht werden können. Dabei wird sehr häufig eine gebundene Splittschüttung (z.B. aus Kalksplitt) eingesetzt, die unter anderem mittels Bindemittel (Latexmilch, Polyurethan, Zement) in der Lage auf der Holzdecke fixiert wird. Für die Steifigkeit der Bindung ist bisher kein Kennwert gebräuchlich, der einen Zusammenhang mit der schalldämmenden Wirkung herstellt. Dieser Beitrag stellt die Ergebnisse von ersten messtechnischen Untersuchungen an Probekörpern aus elastisch gebundenen Schüttungen zur Bestimmung der Steifigkeit und des dynamischen E-Moduls vor. Dabei werden verschiedene Bindemittel für die Schüttungen miteinander verglichen. Ziel ist es, eine Beurteilung der akustischen Leistungsfähigkeit von Schüttungen zu ermöglichen.

Blondé-Weinmann, Cyril

• Beiträge zur Modellierung der Phänomene, welche Gehörschutz bei starkem Impulslärm begrenzen
  C. Blondé-Weinmann, P. Hamery, T. Joubaud, V. Zimpfer und S. Roth
[Abstract]

Starker Impulslärm kann ein akutes Schalltrauma verursachen. Um dies zu verhindern, wird Gehörschutz verwendet der die Luftschallübertragung reduziert. Die daraus resultierende Abschwächung des Schallimpulses ist jedoch begrenzt und kann in einigen Extremsituationen unzureichend sein. Zum einen liegt das an den Eigenschaften des Gehörschutzes, zum anderen an der Charakteristik des Außenohrgewebes, Schallwellen aufzunehmen und als mechanische Schwingungen weiterzuleiten (”Knochenleitung”). Obwohl diese Phänomene bekannt sind, lassen sie sich experimentell nur schwer ermitteln. Aus diesem Grund ist die Finite-Elemente-Methode ein angemessenes Hilfsmittel, um sie zu analysieren. Zahlreiche Untersuchungen haben sich bisher ausschließlich auf den Frequenzbereich fokussiert. Unsere Arbeiten basieren auf zeitlichen Analysen der Impulswellen, die ebenso erforderlich sind und bisher selten im Rahmen einer Gehörschutzbewertung durchgeführt wurden. Diese Herangehensweise ist jedoch die beste Lösung, um die sekundären Ausbreitungswege der Schallimpulse und der Folgen aufzuzeigen. Zu diesem Zweck wurden mehrere Modelle von zunehmender Komplexität entwickelt und die Ausbreitung des Impulsschalles simuliert. Mit den Ergebnissen konnte die Kopplung von Gehörschutz und Haut neu bewertet, die Grenzen von Gehörschutz besser verstanden und Perspektiven für Verbesserungen vorgeschlagen werden.

Blumendeller, Esther

• Messungen im Bereich eines Windparks mit Fokus auf tief- und niederfrequente Schallemissionen und -immissionen
  E. Blumendeller, L. Gaßner, F. Müller, M. Wigger, P. Berlinger und P.W. Cheng
[Abstract]

Die Nutzung von Windenergie wird einen entscheidenden Anteil am erneuerbaren Energiemix der Zukunft haben. Während der Stromgewinnung geben Windenergieanlagen (WEA) Schall und Erschütterungen (seismische Wellen) in die Umgebung ab, vor allem im tieffrequenten Bereich. Im Zuge des Verbundprojektes Inter-Wind werden akustische Messungen zur Unterstützung psychologischer Fragebögen, kombiniert mit seismischen und meteorologischen Messungen an Windparks auf der Schwäbischen Alb durchgeführt. Ziel des Projektes ist es, die Gründe für Belästigung der Anwohner in Zusammenhang mit den Immissionen der WEA zu verstehen. Hierbei liegt der Fokus auf dem tieffrequenten (20-200 Hz) und niederfrequenten (1-20 Hz) Bereich. Akustische und seismische Messungen wurden an zwei Windparks auf der Schwäbischen Alb, mit drei (Windpark Tegelberg) und sechzehn (Windpark Lauterstein) WEA des Typs GE 2.75-120 durchgeführt. Parallel dazu konnten Anwohner Belästigungszeiträume über eine Geräuschmelde-App dokumentieren. In diesem Beitrag wird die Umsetzung einer interdisziplinären Messkampagne im Bereich eines Windparks und eines Wohngebäudes in Tallage in ca. 1∼km Entfernung zum Windpark beschrieben. Schließlich werden erste Ergebnisse der akustischen Messungen und interdisziplinären Untersuchung vorgestellt und diskutiert. Diese Studie wird gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschluss des Deutschen Bundestages (03EE2023B).

Blumrich, Reinhard

• Psychoakustische Metrik zur Bewertung instationärer Windgeräusche
  D. Staron, M. Riegel, R. Blumrich und A. Wagner
[Abstract]

Das Windgeräusch stellt bekanntermaßen bei Fahrgeschwindigkeiten ab etwa 120 km/h den dominanten Anteil am Innengeräusch eines Fahrzeugs dar und hat somit wesentlichen Einfluss auf den Fahrkomfort. Spektral handelt es sich um ein breitbandiges Rauschen. Aus instationären Strömungsverhältnissen, beispielsweise durch den natürlichen Wind oder andere Verkehrsteilnehmer, resultieren außerdem zeitliche Strukturen im Windgeräusch in Form von Modulationen. In diesem Beitrag wird eine psychoakustische Metrik zur Bewertung der Lästigkeit von Windgeräuschen vorgestellt, die auch die instationären Geräuscheigenschaften berücksichtigt. Sie beschreibt die subjektive Wahrnehmung der Lästigkeit anhand objektiver Messgrößen und ermöglicht somit, die Fahrzeugentwicklung gezielt auf den Geräuschkomfort der Insassen auszurichten. Der Metrik liegen binaurale Aufnahmen der Windgeräusche aus dem Aeroakustik-Fahrzeugwindkanal sowohl bei stationären als auch bei realistischen instationären Strömungsbedingungen zugrunde. Letztere wurden mit dem aktiven Böengenerator FKFS swing erzeugt. Die zugehörigen subjektiven Bewertungen wurden für eine repräsentative Geräuschauswahl im Hörversuch ermittelt. Die resultierende Metrik basiert auf den psychoakustischen Größen Lautheit und Schärfe sowie einer eigens für den instationären Windgeräusch-Anteil entwickelten Kenngröße. Sie beschreibt die subjektive Wahrnehmung sehr gut (R² > 0,95). Die entwickelte psychoakustische Metrik vervollständigt eine Methodik zur realistischen und reproduzierbaren Ermittlung und Bewertung instationärer Windgeräusche für die Fahrzeugentwicklung.

Blutner, Friedrich

• Zeichentheoretische Grundlagen zur Gestaltung einer lebenswerten akustischen Umwelt
  F. Blutner, S. Kronmüller und B. Martin
[Abstract]

Auf Basis des von Charles S. Peirce begründeten triadischen Zeichenbegriffs wird eine Analyse-Synthese- Strategie zur akustischen Gestaltung entwickelt. Dazu wird der Begriff des Synoptischen Feldes eingeführt und eine formale Struktur erörtert, die auf der Peirce’schen Unterscheidung von Erstheit, Zweitheit und Drittheit basiert.

Die Akustik bietet ein ideales Anwendungsfeld für solche Semiose-Anwendungen, die auf einem Schichtenmodell beruhen und neben analytischen psychoakustischen Parametern auch holistische oder integrale Wahrnehmungsbeurteilungen (”Qualia”, unter Berücksichtigung von Emotion, Akzeptanz und individueller Beurteilung) einbeziehen. Das wird an noch nicht veröffentlichten Beispielen illustriert, die inzwischen weltweit vermarktet wurden.

Es wird dann gezeigt, dass die in über 450 Anwendungsprojekten empirisch entwickelte Methodik für die akustische Gestaltung ein Semiose-Schalenmodell nach Peirce repräsentiert, welches das Zusammenspiel von Engineering und Künstlertum als ausbalanciertes System exogener und endogener Prozesse beschreibt. Leitender Gesichtspunkt ist dabei die Lust am Gestalten. Hier bieten sich nun überraschende Bezüge der Zeichenlehre zur Neurophysiologie der ventralen, dorsalen und limbischen Pfade im Gehirn. Inneres Erleben (Subjektbezug, Drittheit) und äußere Reizgrößen (Objektbezug, Zweitheit) werden Teil des triadischen Schemas.

• Hörbar gut: Hörstrategien und Hörperspektiven im 3D- Audioraum
  S. Kronmüller, F. Blutner und B. Martin
[Abstract]

Wie entsteht das gute Gefühl beim Hören und wie beeinflußt dieses Gefühl unsere Wahrnehmungs- und Erlebenswelten im akustischen Raum? Was ist dabei objektiv messbar und was entzieht sich einer solchen Analyse? Ist Subjektivität ein zu elimierender Restfehler oder ein Schlüsselelement jeder kreativen Gestaltung?

In realen komplexen räumlichen Umgebungen mit vielen Schallquellen, Raumreflexionen und Störmustern ist unser Gehör besonders gefordert. Hier spielen endogene und exogene Prozesse der Aufmerksamkeitslenkung eine zentrale Rolle, die ihre Leistungskraft erst in ihrem harmonischen Zusammenspiel entfalten können.

Die Zeichentheorie von Peirce bietet dafür eine geeignete und vollständige Plattform. Dazu wurde ein bidirektionales Modell entwickelt, dass endogene und exogene Prozesse mit Hilfe von Analyse-Synthese-Schleifen für die räumliche Lokalisation (Wo- Bahn), Muster-und Objekterkennung (Was-Bahn) und Qualia-Wahrnehmung (Wie-Bahn) beschreibt.

An praktischen Beispielen wird schließlich gezeigt, welchen entscheidenden Einfluß das harmonische Zusammenspiel der exogenen und endogenen Komponenten auf die Erlebensqualitäten im 3D-Audioraum haben. Ein erstes Beispiel betrifft den Einfluß des Raumes selbst auf das hier stattfindende Erleben. Ein zweites Beispiel betrifft die die Verknüpfung mehrerer Räume zu einem akustischen Ökosystem und ein drittes Beispiel betrifft die Präsentation einer Hightech-Carbongeige im akustischen Ökosystem.

• ADA-Dimensionsmalerei und 3D-Hörerleben - eine Symbiose zur Schulung der Sinne und Synthese des Erlebens
  B. Martin, S. Kronmüller und F. Blutner
[Abstract]

Die Symbiose von 3D-Seh- und Hörerereignissen bietet ein neues Feld für die nachhaltige Gestaltung menschlicher Lebens- und Erlebensräume. Auf Grundlage eines multisensuellen Semiose-Modells werden dabei endogene und exogene Entspannungstechniken mit 3D-Erlebnis- und Belohnungsstrategien verknüpft. Diese Synthese des Erlebens führt zu einer Potenzierung der Teileffekte der verschiedenen Sinneskanäle.

Nach einer kurzen Einführung in die physikalischen Grundlagen der patentierten ADA-Dimensionsmalerei wird der medizinische Hintergrund einschließlich der neuropsychologischen Aspekte erörtert. Darauf aufbauend wird das Programm zur Schulung der Sinne erörtert, das Erlebens- und Belohnungsaspekte von Sehen, Hören und anderen Sinneskanälen in einer einzigartigen Synthese zusammenführt. Techniken der ADA-Dimensionsmalerei (Originalwerke, Print auf Papier, Aludibond, Leinwand, Beton, Holz, Stoff u.v.a.) werden dabei mit modernen 3D-Audio-Systemen (3D-Audio-Einzelräume und komplette akustische Ökosysteme) zusammengeführt.

Abschließend werden nachhaltige Nutzungsmöglichkeiten im Hinblick auf Effizienz, Klimaneutralität und Nachhaltigkeit vorgestellt und anhand konkreter Anwendungsbeispiele diskutiert. Das betrifft beispielsweise Einsatzmöglichkeiten in der Wellnesbranche, dem Bildungssektor, dem Reha-Bereich und Health Care, Long Covid-Behandlungen u.v.a.

Bodenschlägel, Kay

• BIM-gestützte Schallschutz-Planung
  K. Bodenschlägel, F. Frischmann, A. Rabold und C. Châteauvieux-Hellwig
[Abstract]

Der Beitrag integriert die Schallschutz-Planung in einen von Building Information Modelling (BIM) gestützten Planungsprozess auf Basis von IFC- Datenmodellen (Industry Foundation Classes). Er gibt einen Einblick in die Grundlagen von BIM mit einem Schwerpunkt auf die Methodik des Information Delivery Manual (IDM) und zeigt exemplarisch, wie im Sinne des IDM BIM-Ziele, BIM-Anwendungsfälle, Prozesse und auszutauschende Informationen für ein fiktives Muster-Bauprojekt erörtert worden sind. Dabei wird die Nutzung eines Akustik-Fachmodells für modellgestützte Schallschutz-Prognosen mit VBAcoustic skizziert. Das herstellerneutrale IFC-Datenmodell wird anhand der ermittelten Anforderungen an den Informationsaustausch für die Bauakustik untersucht. Während die IFC-Klassen für den Austausch mit anderen Projektbeteiligten unter Zuhilfenahme benutzerdefinierter Eigenschaften (Property Sets) ausreichend sind, existieren aktuell nur unzureichende Strukturen und Standards, um bauakustische Sachverhalte für Berechnungen und Simulationen im IFC-Modell abzubilden. Eine Behelfslösung wird vorgeschlagen, um zu diesem Zweck dennoch Informationen und Kennwerte von Stoßstellen und Schallübertragungen in IFC-Modellen zu hinterlegen. Mithilfe solcher Gebäudemodelle und interoperabler Branchensoftware kann die BIM-Methode zukünftig ein mächtiges Werkzeug für die Bauakustik-Planung darstellen. Doch im Sinne der BIM-Methodik sollte man sich langfristig nicht nur auf Akustik-Fachmodelle beschränken, sondern eine umfangreiche Integration der gesamten Bauphysik anstreben.

Böhm, Jenny

• Das LärmLab 21 des Deutschen Zentrums für Schienenverkehrsforschung
  J. Böhm, H. Brick und E. Roll
[Abstract]

Das Deutsche Zentrum für Schienenverkehrsforschung beim Eisenbahn-Bundesamt (DZSF) ist eine im Jahr 2019 gegründete Ressortforschungseinrichtung des Bundes. Am DZSF wird in einem interdisziplinären Team zur Stärkung der Schiene geforscht. Ein wichtiges Thema zur Gewährleistung der Akzeptanz des Verkehrsträgers Schiene ist die Minderung von Schall und Erschütterungen. Zur Stärkung der Forschung und der Umsetzung von innovativen Minderungsmaßnahmen wird das LärmLab 21 am DZSF aufgebaut. In einem ersten Schritt wird eine Teststrecke zur Erprobung neuer Maßnahmen für Schall- und Erschütterungsschutz eingerichtet. Das Konzept für die Erprobung wird auf Basis vorangegangener Aktivitäten, insbesondere den Messungen im Rahmen des Konjunkturpakets II und der Initiative Lärmschutzerprobung neu und anwendungsorientiert (I-LENA), weiterentwickelt. Ziel ist es, die Zahl der anwendungsreifen Maßnahmen für den Schall- und Erschütterungsschutz zu erhöhen. Neben der technischen Erprobung unter realistischen Bedingungen soll die Forschung durch einen intensiven Dialog mit Herstellern, Wissenschaft und Gesellschaft unterstützt werden. So können Innovations- und Migrationshemmnisse frühzeitig identifiziert und die Akzeptanz der Maßnahmen gesteigert werden. In diesem Beitrag wird ein Überblick über den aktuellen Stand des LärmLab 21 gegeben.

Böhm, Lukas

• Nutzung von Programmierschnittstellen am Beispiel des passiven Schallschutzes nach der 24. BImSchV beim Neu- und Umbau von Schienenverkehrswegen
  L. Böhm
[Abstract]

Die automatisierte Auswertung von Messungen, Verarbeitung von Daten oder Erstellung von Prognosen nimmt in der heuten Zeit einen immer größeren Stellenwert ein. Auch bei der Planung und Umsetzung von Projekten im Bereich Schienenverkehrstechnik ist eine händische Bearbeitung bei der Fülle an Daten und Anforderungen seitens der Auftraggeber und des Gesetzgebers nicht mehr wirtschaftlich. Gleichzeitig ist der Einkauf oder die Entwicklung von professionellen Softwarelösungen mit hohen Kosten und Zeitaufwand verbunden. Als praktische und schnell erlernbare Lösung können Programmierschnittstellen herangezogen werden. Ziel des Vortrags ist es, Anwenderhinweise bei der Erstellung dieser Schnittstellen zu vermitteln. Kernpunkte wie Typing, Benennung von Variablen und Strukturierung des Codes (z. B. in VBA) sollen behandelt und anhand der internen Auswertesoftware ODipaS für passiven Schallschutz verdeutlicht werden.

Böhm, Michael

• SPA - das BAuA-Tool zur Abschätzung der Lärmbelastung in Arbeitsräumen auf der Basis von Geräuschemissionsangaben
  G. Brockt und M. Böhm
[Abstract]

Die Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) stellt auf ihrer Homepage die freie Software SPA (SchallPrognoseApp) zum unentgeltlichen Download bereit. Die Software bietet die Möglichkeit auf der Basis von Geräuschemissionsdaten von Maschinen oder anderen Schallquellen eine vereinfachte Schallprognose in Arbeitsräumen vorzunehmen. Ohne eingehende Vorkenntnisse in der Berechnung der Schallausbreitung kann damit eine Abschätzung der Lärmbelastung an Arbeitsplätzen vorgenommen werden und so die Gefährdungsbeurteilung unterstützt werden. SPA wurde von der Datakustik GmbH im Auftrag der BAuA erstellt. Dabei lag der Fokus auf einer vereinfachten Bedienung, was den Anwendungsbereich auf einfache, aber praxisgerechte Fälle begrenzt. Die Berechnungen der Software erfolgen im Wesentlichen nach dem Spiegelquellenverfahren der VDI 3760 Anhang A und eignen sich für quaderförmige Räume unter der Annahme punktförmiger Schallquellen. Aus der Eingabe der Raumdimensionen, der akustischen Eigenschaften der Raumbegrenzungsflächen und der Schallleistungspegel sowie der Emissionsschalldruckpegel der Schallquellen wird die Schallimmission an unterschiedlichen Arbeitsplätzen berechnet. Es besteht dabei die Möglichkeit Teilflächen mit anderen Absorptionseigenschaften innerhalb der Raumbegrenzungsflächen zu editieren, während die Eingabe der Absorptionseigenschaften und der Streuköpereigenschaften durch eine vereinfachte Klassifizierung erfolgt. Das Entstehen von Lärmbereichen oder die Überschreitung von Auslösewerten können damit frühzeitig z. B. bei der Einrichtung von Arbeitsstätten oder bei maßgeblichen Änderungen im Betrieb abgeschätzt werden.

Böhm, Sandra

• Attribute zur gesamtheitlichen Charakterisierung der Wahrnehmung von Straßenverkehrsgeräuschen
  A. Fiebig, D. Ackermann, S. Böhm, M. Chudalla, A. Karakantas, A. Oehme, S. Pourpart, M. Schuck, F. Strigari und S. Weinzierl
[Abstract]

Das BASt-Projekt ”Erprobung psychoakustischer Parameter für innovative Lärmminderungsstrategien” (FE 02.0431/2019/IRB) widmet sich in mehreren Studien der Anwendbarkeit psychoakustischer Parameter zur Bewertung von Verkehrsgeräuschen. Um diese vollständig zu charakterisieren und ihre perzeptive Wirkung aufzuzeigen, bedarf es der Kenntnis der zugrundeliegenden Dimensionen, die die Bewertung von Verkehrsgeräuschen in alltäglichen Situationen beeinflussen. In diversen Studien zur Wirkung von akustischen Umgebungen zeigte sich, dass die auditive Wahrnehmung mehrdimensionaler Natur ist, wobei häufig klassische Affektmodelle abgeleitet wurden. In einer ersten Probandenstudie werden mittels Stimulus-Dyaden-Vergleich auf Basis des Repertory-Grid-Verfahrens relevante Beschreibungsgrößen und Attribute elizitiert, um die latenten Wahrnehmungsdimensionen, die der Bewertung von Straßenverkehrsgeräuschen zugrunde liegen, systematisch zu explorieren. Dabei äußern sich die Probanden in einer offenen Befragung zu den perzeptiven Unterschieden der präsentierten Stimuluspaare. Hierfür werden Straßenverkehrssituationen in einem audio-visuellen Kontext auf Basis von 360^∘-Kamera- und Higher Order Ambisonics-Aufnahmen dargeboten. Die Straßenverkehrsszenen werden mittels Head Mounted Display und eines 21.2 Kanal-Ambisonics-Systems im Experiment dargestellt. Die präsentierten Stimulus-Dyaden decken den Merkmalsraum an Straßenverkehrsgeräuschen umfangreich ab und berücksichtigen systematisch Faktoren wie Verkehrsmenge, Verkehrsfluss, Verkehrszusammensetzung, Fahrbahnbelag und zulässige Höchstgeschwindigkeit. Der Beitrag erläutert die experimentelle Methodik, zeigt die mittels des Repertory-Grid-Verfahrens explorierten Attribute auf und skizziert die Entwicklung eines Fragebogens als Messinstrument zur Bestimmung perzeptiver Eindrücke im Kontext von Straßenverkehrsgeräuschen.

Böhme, Sten

• Verbesserung der Sprachverständlichkeit von Headsets mit aktiver Schallreduktion für Hubschrauberpiloten
  F. Ernst, D. Sachau und S. Böhme
[Abstract]

Hubschrauberpiloten sind im Cockpit einer hohen Lärmbelastung ausgesetzt. Zur Reduktion dieser Belastung wird im Flugbetrieb passiver Lärmschutz in Form von Headsets oder Helmen mit Sprechgarnitur eingesetzt. Um trotz der hohen Umgebungslautstärke eine ausreichende Sprachverständlichkeit über Sprechfunk und Intercom zu erreichen, werden diese Signale oft mit hoher Verstärkung wiedergegeben. Der Hintergrundlärm wirkt jedoch auch auf das Mikrofon des sprechenden Piloten ein, was auch zu einer verstärkten Wiedergabe des Lärms bei der restlichen Besatzung führt. Zur Reduktion des Hintergrundlärms werden Mikrofonsignale gefiltert, so dass nur sprachrelevante Signalanteile übertragen werden. Einige Frequenzanteile des Lärms liegen jedoch auch im Bereich der Sprache und lassen sich nicht vollständig herausfiltern. Darüber hinaus führt die Filterung zu einer Verschlechterung der Sprachverständlichkeit. In vorangegangenen Untersuchungen wurde ein Active Noise Control Headset entworfen, das die Lärmbelastung für den Piloten deutlich reduziert. Zur Verbesserung der Sprachverständlichkeit und zur Minimierung der Belastung durch das verrauschte Intercom-Signal werden verschiedene Ansätze zur Sprachverbesserung unter Verwendung des aktiven Headsets untersucht. Als Grundlage hierfür dient das Prinzip der ”Spectral Subtraction”. Die Sprach- und Referenzsignale wurden durch einen Kunstkopf mit aktivem Mundsimulator bei einem Testflug in einem Hubschrauber aufgezeichnet. Die Ansätze zur Sprachverbesserung werden in einer Simulationsumgebung untersucht und zeigen eine messbare Verbesserung der Sprachqualität.

Börner, Dominik

• Bewertung der Sprachverständlichkeit von Atemschutzmasken unter Berücksichtigung ihrer morphologisch-materiellen Eigenschaften
  D. Börner, C.C. Moshona, A. Fiebig und A. Thormann
[Abstract]

Seit dem Beginn der Covid-19-Pandemie ist das Tragen von Atemschutzmasken ein wesentlicher Bestandteil unseres Alltags geworden. Neben der haptischen Gewöhnung hat die Verwendung von Atemschutzmasken auch Auswirkungen auf die Sprachverständlichkeit und damit verbundene psychoakustische Effekte. Infolgedessen sind die morphologisch-materiellen Eigenschaften von Atemschutzmasken für die Produktentwicklung immer relevanter geworden.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Zusammenhang zwischen den Materialeigenschaften von Atemschutzmasken und der Sprachverständlichkeit. Zu diesem Zweck wurde eine breite Auswahl von Atemschutzmasken hinsichtlich ihrer strukturellen Materialeigenschaften wie Porosität, Faser-und Schichtdicke analysiert. Drei raumakustische Messumgebungen wurden definiert und in Bezug auf ihre Hörsamkeit kategorisiert, eine Eigenschaft, die mit der spezifischen Nachhallzeit und der Raumgröße zusammenhängt. Eine angepasste Form der Speech Transmission Index (STI) Messung wurde verwendet, um die Sprachverständlichkeit von Atemschutzmasken in verschiedenen Entfernungen von der Quelle zur Empfangsposition sowie unterschiedlichen Umgebungsbedingungen zu messen. Alle materialmorphologischen Parameter wurden dann mit dem gemessenen STI-Werten der Atemschutzmasken korreliert. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass einige morphologisch-materielle Aspekte einen signifikanteren Einfluss auf die Sprachverständlichkeit haben als andere.

Bös, Joachim

• Intelligentes akustisches Monitoring durch ausgewählte Mikrofonierungskonzepte
  T. Fritsch, J. Bös, S. Grollmisch, S. Gourishetti, P. Hofmann und J. Liebetrau
[Abstract]

Akustische Signale geben dem Menschen wichtige Informationen über ihre Umgebung. Dies gelingt dadurch, dass die Schallsignale im Gehirn mit anderen Sensorinformationen, Erfahrungswerten, Erinnerungen oder auch Emotionen verknüpft werden. Beim akustischen Monitoring wird versucht, diese menschliche Fähigkeit automatisiert und objektiviert nachzubilden. Akustische Signale werden mittels geeigneter Sensorik aufgenommen, mit klassischer Signalanalyse oder mithilfe maschineller Lernverfahren analysiert und mit Wissen verknüpft. Anschließend werden daraus Handlungsempfehlungen abgeleitet.

Akustisches Monitoring wird u. a. dazu genutzt, Defekte an Maschinen oder Prozessveränderungen automatisiert zu erkennen. Um jedoch eine präzise automatische Ereignis- oder Anomaliedetektion zu erzielen, müssen Daten in erforderlicher Menge und Qualität erhoben werden. Einen großen Einfluss auf die Datenqualität und den Erfassungsaufwand haben dabei das verwendete Sensorkonzept (z. B. Mikrofon) und auftretende akustische Phänomene. Ohne eine solche Berücksichtigung ist weder eine optimale Datengrundlage garantiert noch das Wissen für eine robuste KI-basierte Klassifikation von Geräuschen oder die Erkennung von akustischen Abweichungen potenziell ausgeschöpft. In diesem Beitrag wird das Potenzial abgestimmter Kombinationen aus Sensorik (Mikrofon) und KI-Algorithmik für eine ausgewählte Schallfeldsituation dargestellt. Dabei werden Faktoren wie Mikrofonrichtcharakteristik, Mikrofonanzahl oder Vorverarbeitung des Mikrofonsignals näher betrachtet.

• Web-based Auralization of Noise Protection Measures in Urban Living Spaces
  B. Fiedler, J. Millitzer, C. Weigel, V. Mees, A. Loos, W. Lorenz, C. Sladeczek und J. Bös
[Abstract]

Noise is one of the greatest health hazards for people in industrialized countries. Noise assessment is based on long-term evaluations of standard sound sources, which have little relation to real short-term sound events. Before the implementation of planning and cost- intensive noise protection measures, their effectiveness is evaluated and analyzed visually and with the help of numerical simulations. Since the perception of noise is highly individual, the effect of noise protection measures can only be conveyed to a limited extent without auralization. For the realistic auralization of noise situations with noise protection measures in urban living spaces, a web-based application was realized. Based on an AI-supported evaluation of satellite images, the noise situation to be made audible is automatically analyzed and prepared for an object-based auralization. In addition to a noise source and a listening position, the position of a virtual noise protection measure can be defined in the software tool. For three states initial noise situation (1), noise situation considering a passive noise barrier (2) and an active noise barrier with active noise control (3), the auralization is calculated and provided. By showing an example, the use of the auralization application is illustrated and noise reduction potentials are shown.

Bopp, Manuel

• Auslegung FDM-gedruckter Metamaterial-Resonatoren als Add-On Lösung in bestehenden Gehäusestrukturen
  M. Bopp und A. Albers
[Abstract]

Vibroakustische Metamaterialien (VAMM) bieten die Möglichkeit, unerwünschte Geräuschanteile sehr gezielt und schmalbandig zu reduzieren. Viele Konzepte basieren dabei auf mechanischen Biege-Resonatoren, die in ihrer Eigenfrequenz als Schwingungstilger wirken und auf diese Weise Energie aufnehmen, die sonst in Form von Luftschall abgestrahlt, und als Störgeräusch wahrgenommen werden würde. Oftmals kann während der Konstruktionsphase noch nicht hinreichend genau abgeschätzt werden, welche Flächen akustisch auffällig werden und in welchen Frequenzbereichen potentielle Störgeräusche liegen werden. Ein Konzept mit nachträglich integrierten Resonatoren erscheint daher sinnvoll. In diesem Beitrag wird eine Methode vorgestellt, mit der FDM-gedruckte Biege-Resonatoren zur nachträglichen Anbringung in Gehäusestrukturen teil- automatisiert ausgelegt werden können. Als Eingangsgrößen hierfür können bspw. eine Luftschallmessung oder Beschleunigungsmessungen dienen, aus denen die Ziel-Frequenz der Resonatoren abgeleitet wird. Über eine Python-Automatisierung wird die Geometrie der Resonatoren innerhalb eines FEM Solvers iterativ angepasst bis die gewünschte Resonanzfrequenz erreicht wird. Die Resonatoren werden anschließend gedruckt und es erfolgt eine messtechnische Validierung der Auslegung innerhalb eines Demonstrator-Gehäuses.

Bopst, Juliane

• Sachstand der UBA-Aktivitäten/Forschungsvorhaben in Zusammenhang mit einer möglichen Novellierung des Fluglärmgesetzes
  J. Lindmaier und J. Bopst
[Abstract]

Gemäß dem Gesetz zum Schutz gegen Fluglärm (FluLärmG) von 2007 wurde dem Deutschen Bundestag von der Bundesregierung im Jahre 2017 Bericht über die Wirkung dieses Gesetzes erstattet. Hierbei sollte insbesondere erörtert werden, ob das FluLärmG noch dem Stand der Lärmwirkungsforschung und der Luftfahrttechnik entspricht, ob es die gesetzten Ziele - eine deutliche Verbesserung des Fluglärmschutzes - erreicht hat und wie es sich im praktischen Vollzug bewährt hat.

Auch wenn nach diesem Bericht politisch noch nicht entschieden wurde, inwiefern das FluLärmG erneut novelliert werden solle, so hat das Umweltbundesamt (UBA) einige Aktivitäten insbes. Forschungsvorhaben in die Wege geleitet, um eine etwaige Novellierung vorzubereiten. Ergänzend zum Fluglärmbericht des UBA von 2017 (aufbauend auf dem diesbezüglichen Forschungsvorhaben) hat das UBA vor allem ein Vorhaben zur Fortentwicklung der Anleitung zur Berechnung von Lärmschutzbereichen (AzB) für zivile sowie eines bezüglich militärischer Luftfahrzeuge konzipiert und vergeben. Nach Abschluss des ersten diesbezüglichen Vorhabens sind nun Vergleichsberechnung eines Datenerfassungssystem (DES) nach aktueller AzB sowie auf der nach diesem Vorhaben erarbeiteten Gruppierungsstruktur und Datenbasis (”AzB21”) beauftragt worden. In diesem Vortrag wird über den Sachstand dieser Vorhaben berichtet.

• Grenzen und Nutzen der Verwendung von Radarspuren bei der Berechnung der Geräuschbelastung in der Umgebung von Flugplätzen
  J. Bopst und B. Vogelsang
[Abstract]

Die Nutzung von Radardaten zum Zwecke der Fluggeräuschberechnung ist etabliert - gleichwohl nicht standardisiert. Radardaten liefern die hierfür erforderliche dreidimensionale Trajektorie des Luftfahrzeugs als Funktion der Zeit und als redundante Information die Geschwindigkeit. Je nach Ursprung sind die ”Rohdaten” zunächst aufzubereiten, das umfasst die Extrapolation fehlender Flugbahnsegmente zur Landebahn, die Glättung von Ausreißern sowie die Geschwindigkeitsmodellierung in Bodennähe. Entsprechend den Randbedingungen der zu verwendenden Berechnungsmethode werden Stützpunkte generiert, die die Flugspur nachbilden. Da sich die lärmrelevante Schubsetzung nur indirekt und ungenau aus Radardaten ableiten lässt, müssen Flugspurdaten zur Ermittlung der Geräuschemission mit Leistungsdaten bestehender Flugprofile kombiniert werden. Es ist dem Anwender überlassen, ob neben den Flugwegkoordinaten auch Flughöhe und Geschwindigkeit aus Radardaten oder dem Flugprofil herangezogen werden. Hinsichtlich der Genauigkeit bei der Berechnung zeitbasierter Pegel ist die Messanlageneinstellung nach DIN45643 von Bedeutung. Abhängig von der Höhe des Schwellenpegels und der zu überschreitenden Mindestdifferenz von Maximal- und Schwellenpegel werden bestimmte Fluglärmereignisse nicht erkannt oder nur unvollständig erfasst. Dies wirkt sich auf den Dauerschallpegel aus - im letzten Fall durch eine Unterbewertung des Schalldruckexpositionspegels. In diesem Beitrag sollen die Auswirkungen der Wahl der Flugprofilparameter analysiert und der Einfluss der Messanlageneinstellung auf Pegelgrößen dargestellt werden sowie die Berücksichtigung dessen in verschiedenen softwaretechnische Realisierungen.

Boscher Torres, Julio Cesar

• Dynamic Road Noise Mapping Prediction Using Machine Learning
  R.E. Campos Ruiz, J.L. Araujo Duarte Junior, J.C. Boscher Torres und M. Rembold Petraglia
[Abstract]

Urban traffic is one of the most important causes of noise in the cities. Noise metrics, such as Equivalent and Day-night levels, are based on road traffic characteristics over long term time periods and do not describe the traffic noise dynamics. This paper presents a method for predicting and producing dynamic noise maps from flow traffic data obtained by surveillance cameras and processed by machine learning algorithms. Convolutional networks, based on transfer learning process, are used to identify the vehicles in the scene and classify them according to their size, while geometry projection algorithms are used to determine the vehicle position, speed and acceleration. The data extracted from video, such as vehicle category, speed and lane, are useful to calculate sound pressure level in any given location. Therefore, by adding energetically such levels for each frame, a dynamic noise map can by produced, representing the sound pressure variation over the time, according to the traffic flow. The levels predicted from the videos are compared to measurements realized in control points to validate the model. Results of the proposed model are presented as well as the model restrictions to produce the noise maps.

Brammer, Anthony

• Vorhersagemodell für vaskuläre Schäden durch Hand-Arm-Vibrationen – Gültigkeit und Überarbeitungsmöglickeiten
  M. Scholz, A. Brammer und S. Marburg
[Abstract]

Vibrationen, die von handgehaltenen Geräten auf das Hand-Arm-System des Nutzers übertragen werden, können zu gesundheitlichen Schäden führen. Zum Schutz vor diesen wurden Standards mit Grenzwerten für Schwingungen und die jeweilige Nutzungsdauer implementiert. Eine grundlegende hierbei ist die DIN EN ISO 5349-1. In dieser ist neben Grenzwerten und Messmethoden auch ein Modell beschrieben, mit welchem berechnet wird nach welcher Belastungsdauer in Jahren mit einer Vibration, die einen gewissen Beschleunigungswert aufweist, 10% der betrachteten Nutzergruppe von vaskulären Schäden betroffen sind. Für diese Berechnung wird der 8h energieäquivalente Beschleunigungswert genutzt, um die Vibration zu beschreiben, denen Arbeiter im Rahmen eines 8 stündigen Arbeitstages häufig von verschiedenen Geräten ausgesetzt sind. In verschiedenen Studien wird die Gültigkeit dieses Modells in Frage gestellt und 2017 wurde von Nilsson u.a. eine Meta-Analyse zu den gesundheitlichen Schäden durch Hand-Arm-Vibrationen veröffentlicht. Sowohl die Ergebnisse dieser Meta-Analyse, als auch die in anderen Studien beleuchteten Aspekte zeigen unbeantwortete Fragen und Unsicherheiten bezüglich des bestehenden Modells auf. Diese lassen sich unter anderem in die Themenbereiche Gültigkeit für verschiedene Vibrationsarten und sinnvolle Überarbeitung des Modells gliedern. Diese werden in diesem Beitrag betrachtet.

Brandner, Manuel

• Vowel intelligibility analysis in singing using voice directivity features
  M. Brandner, M. Frank und A. Sontacchi
[Abstract]

Intelligible pronunciation is a key aspect in classical singing and a necessity for correct text delivery. On the contrary, the modification of vowels in classical singing is used to achieve better resonance and ease at high pitches. This can result in diminished vowel intelligibility, which has been reported in literature especially for sopranos and tenors. Still, it seems not possible to clearly identify up to which pitch vowel intelligibility is most likely feasible and there exist contradictory results. Common approaches for vowel identification use linear prediction coefficients or mel-frequency cepstral coefficients. For both, the accuracy is reported to be pitch-dependent and decreases with increasing pitch. We present a novel approach to vowel identification by using voice directivity features. The voice directivity is affected by the size of the mouth opening. Preliminary results show that a distinction between back vowels and front vowels is possible based on features of voice directivity.

• Perceptual Evaluation of Spatial Resolution in Early Reflections
  M. Frank, M. Brandner und F. Zotter
[Abstract]

Efficient computation with low latencies is important for rendering interactive, virtual acoustics, especially on mobile devices. In Ambisonic rendering, the computational costs are increasing with the spatial resolution. It is known that direct sound requires a spatial resolution exceeding the order of 3 to be rendered perceptually accurate on headphones, and rendering of the diffuse late part of spatial impulse responses mainly requires preserving the binaural covariance. This study evaluates the perceptual requirements for the intermediate, early reflections. The evaluation employs various settings (e.g. audio material, room size, source position, number of reflections) and compares lower-order playback to a 7th-order reference using head-tracked binaural Ambisonics.

Brandstätt, Peter

• Akustik urbaner Mobilität – Status und Perspektiven
  P. Leistner und P. Brandstätt
[Abstract]

Urbane Mobilität ist und bleibt eine zentrale Herausforderung für künftige Stadtentwicklung, daran haben auch die Sondereffekte der vergangenen Monate kaum etwas geändert. Der Straßenverkehr dominiert die Geräuschkulisse in zunehmend verdichteten Städten und weder der öffentliche Nahverkehr noch die wachsende Zahl an Elektrofahrzeugen können bislang die urbane Hörqualität spürbar verbessern. Zur Verbesserung dieser Hörqualität bedarf es mehr denn je einer ganzheitlichen Herangehensweise, die Fahrzeuge und Gebäude sowie Verkehr und Infrastruktur gemeinsam berücksichtigt. Der interdisziplinäre Gestaltungsspielraum reicht von Regeln und Anreizen über technische und bauliche Lösungen bis zu Informations- und Steuerungsmethoden. Dabei ist die Akustik im Kontext der anderen Ziele urbaner Entwicklung zu betrachten und so in die nachhaltige Transformation der Städte zu integrieren. Dieser Aufgabe widmen sich weltweit sowohl Forschungsansätze als auch Umsetzungsversuche mit vielfältigen Ergebnissen. Der Beitrag behandelt die Akustik urbaner Mobilität aus verschiedenen Perspektiven und stellt aktuelle Erkenntnisse aus unterschiedlichen Bereichen vor.

• Akustikgestaltung von Gebäudefassaden
  D. Goecke, P. Brandstätt, Y. Aoki und F. Schmidberger
[Abstract]

Die Lärmbelastung im urbanen Gebiet ist an Mobilitätsflächen, wie Straßenschluchten oder Parkplätzen, und in Innenhofbereichen von aktueller Bedeutung. Hier wird der Schall ausgehend von Straßen- und Schienenverkehr, Baustellen, Parkplätzen, Freizeitaktivitäten, Abfallentsorgung und zukünftig auch Drohnen an häufig schallhart ausgeführten Fassadenelementen reflektiert. Deshalb bieten schallabsorbierend ausgekleidete Fassaden sowie aktiv geregelte Fassadensysteme das Potenzial, die Schallimmission der Umgebung bzw. in den Gebäuden zu reduzieren. Die Herausforderungen dabei sind jedoch vielseitig: so sind schallabsorbierende Fassadenelemente vor Witterungseinflüssen ausreichend resistent auszuführen und weitere bauphysikalische Anforderungen, wie Wärmedämmung und Brandschutz, zu berücksichtigen. Außerdem ist die Abschätzung der (flächenanteilig) notwendigen schallabsorbierenden Fassadenelemente für eine bestimmte Situation und deren Randbedingungen ohne ausreichende Expertise kaum möglich. Zusätzlich führen Fassadenöffnungen, wie sie temporär bei der natürlichen Lüftung durch Fenster entstehen, zu einer erhöhten Lärmbelastung innerhalb der Gebäude. Dieser Beitrag berichtet beispielhaft an einer urbanen Innenhofsituation über die Akustikgestaltung von Gebäudefassaden. Dabei werden schallabsorbierende Materialien für die Auskleidung von Fassaden angenommen. Ein am Fraunhofer-Institut für Bauphysik (mit der Firma SCHÜCO) entwickeltes Prognosewerkzeug ermöglicht darauf aufbauend eine Einordnung des Einflusses derart ausgestalteter Fassaden auf die Schallimmission in der Umgebung. Schließlich wird ein Konzept einer intelligenten Fenstersteuerung vorgestellt, die unter Berücksichtigung der subjektiven Geräuschbewertung und geeigneten Geräuschanalyse die Lärmbelastung in Gebäuden reduziert.

Brandstetter, Markus

• Sensitivity Analysis in Vehicle NVH Involving Trim Parts
  M. Brandstetter und S. Corveleyn
[Abstract]

In the automotive industry the acoustic comfort is key in vehicle development. With the electrification of the vehicle fleets the frequency of interest is growing, reaching 10 kHz or more. Thus the sensitivity and variability of results are increasing. This variability is a risk for production if not evaluated in early stage. If uncertainties are not considered, certain vehicles might not meet the defined targets during production. The impact of the vehicle trims on the interior noise is increasing with the frequency. Especially when porous materials are involved, the sensitivity and variability of those parts need to be evaluated. Besides of the behavior due the material properties, mass and boundary conditions have an impact on the results. While masses are mainly well controlled, boundary conditions are uncertain when it comes to trim attachments (clips or snaps), or zone of contact between trim and the vehicle structure. This article proposes a method that evaluates the sensitivity of acoustic trims on interior noise and structure vibrations due to different sources of uncertainties on an industrial model. Considered uncertainties are due to material data, attachments, mass distribution and contact zones of trims with the structure.

Braren, Hark

• On the Influence of Knee Reflections in HRTF Measurements
  H. Braren, M. Kohnen, M. Vorländer und J. Fels
[Abstract]

Accurate head-related transfer functions (HRTFs) are an essential aspect for the binaural presentation of virtual acoustic environments. HRTF measurement systems, however, differ greatly between institutions. One difference is whether the participants are standing or sitting during the measurement procedure. Previous publications indicate, that while the overall HRTF measurements in different systems yield comparable results, knee reflections while sitting down may affect the measured HRTFs, especially at lower frequencies. To further investigate how these reflections affect the HRTF, boundary element simulations of a sitting and standing artificial head with added lower extremities were conducted. The spectral effects and their spatial variance of the two different postures were analyzed and compared to previous measurements from different labs.

Brauchler, Alexander

• Material Parameter Identification of Classical Guitars by Means of Surrogate Models Based on Parametric Model Order Reduction
  A. Brauchler, P. Ziegler und P. Eberhard
[Abstract]

The classical guitar is a popular string instrument whose sound is created through a coupled mechanical process. Typically, the different parts of a guitar are made of different types of wood. The variability of the used woods’ material parameters causes the vibrational behavior of even seemingly identical instruments to vary, and thus each instrument develops an individual sound. In this contribution, a method is presented that allows the non-destructive identification of the most influential material parameters of a complete guitar. First, the modal parameters of a specific guitar are determined by an experimental modal analysis. The guitar is then modeled using CT scans and discretized for the finite element method. In addition to the detailed geometry, the model includes the orthotropic material parameters of the different wood species and the fluid-structure interaction between the body and the enclosed air. This model will subsequently be used to identify the material parameters of the real guitar. For this purpose, many evaluations of the parameterized model are necessary, which leads to very long computation times. Hence, parametric model order reduction is applied, which can significantly reduce the model order and thus the computational time, while maintaining the parameter dependence in the reduced model.

Braun, Tobias

• Die urbane akustische Umgebung durch Zeit und Raum - Eine Analyse der SALVE Studie
  T. Haselhoff, T. Braun, J. Hornberg, B. Lawrence und S. Moebus
[Abstract]

Die urbane akustische Umgebung spielt eine unterschätzte Rolle im alltäglichen Leben der städtischen Bevölkerung. Sie enthält eine Menge an Informationen über Stadt, Verkehr oder Biodiversität und in Form von Lärm beeinflusst sie die Gesundheit der Menschen. Aber obwohl die urbane Geräuschkulisse unzählige Informationen bietet und seit vielen Jahren in geeigneter Weise aufgenommen und wiedergegeben werden kann, fehlen Analysen, die ihre Komplexität abbilden.

Wir verwenden Daten von Mai 2019 bis März 2020 des längsschnittlichen Audiodatensatzes der SALVE Studie, um die urbane akustische Umwelt systematisch zu charakterisieren. Seit 2019 werden hier mittels ”Wildlife Acoustics SM4 Acoustic Recorder” 2-mal stündlich drei Minuten an 23 zufällig ausgewählten Orten in Bochum akustisch aufgezeichnet. Die vorliegende Analyse umfasst ca. eine Mio. Minuten.

Unter Betrachtung der Entropie des Signals und der Varianz innerhalb der verschiedener Frequenz-Bins wurde die Klassenbreite des Frequenzspektrums bestimmt, um damit die Frequenz-Dynamik der Signale und deren Verlauf über neun verschiedene Landnutzungstypen zu analysieren. Dabei konnten sowohl klare tageszeitliche als auch saisonale Strukturen ermittelt werden. Zudem wurden die resultierenden Frequenzspektren über die Zeit korreliert, um so zu zeigen, welche Frequenzen in der urbanen Geräuschkulisse gleichzeitig besetzt sind. Je nach Landnutzungstyp ergeben sich unterschiedliche Muster, die künftig einen Rückschluss auf die vorhandenen Geräuschquellen ermöglichen könnten.

Brence, Blaz

• Interdigital Transducers for Structural Health Monitoring
  B. Brence, Y. Lugovtsova und J. Prager
[Abstract]

Interdigital transducers (IDTs) are a well-known tool for excitation of surface acoustic waves. The use of IDTs is versatile, but they are most commonly employed as actuators for excitation of ultrasonic guided waves. However, they are still a relatively new technology, which leaves many possibilities for future research, especially in the scope of newly emerging structural health monitoring (SHM) systems. IDTs offer low weight, design flexibility and beam directivity, which make them ideal candidates for employment in such systems.

Due to the IDTs’ and waves’ complexity, problems often cannot be described analytically, therefore they require numerical solutions and experimental validations. In this contribution, a novel, simple use of IDTs, in the scope of SHM is described. Firstly, numerical findings acquired with finite element method are presented. To validate those results, experiments in a plate-like waveguide are carried out. A good agreement between them is found. The results show the potential of the IDTs in yet another prospective application, which could be attractive for adoption in the future.

Brenn, Günter

• Aeroacoustic sources in turbulent flow through a 90° pipe bend predicted by Large-Eddy Simulation
  J. Tieber, H. Steiner, P. Maurerlehner, S. Schoder, M. Kaltenbacher und G. Brenn
[Abstract]

The method of Large-Eddy Simulation (LES) has increasingly gained popularity, as it directly captures a major part of the unsteady vortical motion in a turbulent flow field. The uncertainty of turbulence modeling is thus limited to the unresolved sub-grid scales (SGS). This makes LES a highly attractive method for predicting flow-induced sound sources for use in hybrid Computational Aeroacoustics (CAA). The possible sound emission generated by turbulent 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 vehicle’s engine compartment may lead to unfavorable flow conditions. The present study performs incompressible LES to predict the turbulent flow field of a 90^∘ circular pipe bend. The computational results are compared against experimental data from dedicated measurements and existing numerical solutions in literature. The predicted instantaneous flow field is used to evaluate acoustic source terms for different acoustic formulations, such as Lighthill’s acoustic analogy and the Perturbed Convective Wave Equation (PCWE). A special focus is on the sound generation in the separated flow region at the exit of the bend.

• Comparison of aeroacoustic formulations for coupling of confined flows with the flow-guiding structure
  P. Maurerlehner, S. Schoder, J. Tieber, H. Steiner, G. Brenn und M. Kaltenbacher
[Abstract]

The absence of combustion noise in electric vehicles results in a dominance of other sound sources, 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 packaging requirements and the ambitious demand for passenger comfort. By coupling the computational fluid domain with the surrounding structural domain through appropriate interface conditions, 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. For doing so, the (two-step) hybrid aeroacoustic approach is often used to deal with the disparity of scales between flow structures and audible acoustic wavelengths in CAA. When applying this two-step approach, several aeroacoustic formulations are available to compute the flow-induced sound. We compare different aeroacoustic equations, such as Lighthill’s wave equation and the Perturbed Convective Wave Equation (PCWE), regarding their suitability for coupling the aeroacoustic and structural mechanics domains. The comparison considers typical flow configurations of turbulent low Mach number airflows (Ma<0.3), assuming different flow speeds. The accuracy, the computational effort, and the applied computational procedure are analyzed.

Brick, Haike

• Das LärmLab 21 des Deutschen Zentrums für Schienenverkehrsforschung
  J. Böhm, H. Brick und E. Roll
[Abstract]

Das Deutsche Zentrum für Schienenverkehrsforschung beim Eisenbahn-Bundesamt (DZSF) ist eine im Jahr 2019 gegründete Ressortforschungseinrichtung des Bundes. Am DZSF wird in einem interdisziplinären Team zur Stärkung der Schiene geforscht. Ein wichtiges Thema zur Gewährleistung der Akzeptanz des Verkehrsträgers Schiene ist die Minderung von Schall und Erschütterungen. Zur Stärkung der Forschung und der Umsetzung von innovativen Minderungsmaßnahmen wird das LärmLab 21 am DZSF aufgebaut. In einem ersten Schritt wird eine Teststrecke zur Erprobung neuer Maßnahmen für Schall- und Erschütterungsschutz eingerichtet. Das Konzept für die Erprobung wird auf Basis vorangegangener Aktivitäten, insbesondere den Messungen im Rahmen des Konjunkturpakets II und der Initiative Lärmschutzerprobung neu und anwendungsorientiert (I-LENA), weiterentwickelt. Ziel ist es, die Zahl der anwendungsreifen Maßnahmen für den Schall- und Erschütterungsschutz zu erhöhen. Neben der technischen Erprobung unter realistischen Bedingungen soll die Forschung durch einen intensiven Dialog mit Herstellern, Wissenschaft und Gesellschaft unterstützt werden. So können Innovations- und Migrationshemmnisse frühzeitig identifiziert und die Akzeptanz der Maßnahmen gesteigert werden. In diesem Beitrag wird ein Überblick über den aktuellen Stand des LärmLab 21 gegeben.

Brinkmann, Fabian

• Mesh2HRTF/NumCalc: Ein quelloffenes Paket zur Berechnung von HRTFs und akustischer Wellenausbreitung in 3D
  W. Kreuzer, F. Brinkmann, K. Pollack und P. Majdak
[Abstract]

Mesh2HRTF (https://mesh2hrtf.sourceforge.io) ist ein frei verfügbares quelloffenes Softwarepaket, mit dem es möglich ist, basierend auf einer Darstellung der Geometrie des Kopfes kopfbezogene Außenohrübertragungsfunktionen (engl. head-related transfer functions, HRTFs) zu berechnen. Mesh2HRTF stellt Skripte zum Export der Geometrie aus Blender (https://www.blender.org) bereit, die dann von NumCalc, dem numerischen Kern in Mesh2HRTF, zur Berechnung des Schallfelds mittels der Randelementemethode (engl. boundary element method, BEM) genutzt wird. Im letzten Schritt werden aus dem berechneten Schallfeld HRTFs generiert und im sogenannten spatially oriented format for acoustics (SOFA) als Datei abgespeichert. Mesh2HRTF bietet eine Plattform, BEM ohne Fachwissen auf einfache Weise anzuwenden. Im Vortrag werden wir NumCalc, den numerischen Kern von Mesh2HRTF, vorstellen, der sich abseits der HRTF-Berechnung auch zur Lösung anderer akustischer Probleme in 3D verwenden lässt. Wir werden die numerischen Komponenten hinter der BEM-Implementierung besprechen, auf deren Grenzen im Bezug auf Rechenaufwand und Genauigkeit eingehen, sowie verschiedene Eingabeparameter für NumCalc beschreiben, die eine Anpassung an diverse Probleme erlauben, wie zum Beispiel, die Verwendung frequenzabhängiger Admittanz-Randbedingungen.

Brockt, Georg

• SPA - das BAuA-Tool zur Abschätzung der Lärmbelastung in Arbeitsräumen auf der Basis von Geräuschemissionsangaben
  G. Brockt und M. Böhm
[Abstract]

Die Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) stellt auf ihrer Homepage die freie Software SPA (SchallPrognoseApp) zum unentgeltlichen Download bereit. Die Software bietet die Möglichkeit auf der Basis von Geräuschemissionsdaten von Maschinen oder anderen Schallquellen eine vereinfachte Schallprognose in Arbeitsräumen vorzunehmen. Ohne eingehende Vorkenntnisse in der Berechnung der Schallausbreitung kann damit eine Abschätzung der Lärmbelastung an Arbeitsplätzen vorgenommen werden und so die Gefährdungsbeurteilung unterstützt werden. SPA wurde von der Datakustik GmbH im Auftrag der BAuA erstellt. Dabei lag der Fokus auf einer vereinfachten Bedienung, was den Anwendungsbereich auf einfache, aber praxisgerechte Fälle begrenzt. Die Berechnungen der Software erfolgen im Wesentlichen nach dem Spiegelquellenverfahren der VDI 3760 Anhang A und eignen sich für quaderförmige Räume unter der Annahme punktförmiger Schallquellen. Aus der Eingabe der Raumdimensionen, der akustischen Eigenschaften der Raumbegrenzungsflächen und der Schallleistungspegel sowie der Emissionsschalldruckpegel der Schallquellen wird die Schallimmission an unterschiedlichen Arbeitsplätzen berechnet. Es besteht dabei die Möglichkeit Teilflächen mit anderen Absorptionseigenschaften innerhalb der Raumbegrenzungsflächen zu editieren, während die Eingabe der Absorptionseigenschaften und der Streuköpereigenschaften durch eine vereinfachte Klassifizierung erfolgt. Das Entstehen von Lärmbereichen oder die Überschreitung von Auslösewerten können damit frühzeitig z. B. bei der Einrichtung von Arbeitsstätten oder bei maßgeblichen Änderungen im Betrieb abgeschätzt werden.

Broẑová, Natálie

• Interrelation Analysis of Distance Metrics for Head-Related Transfer Functions
  S. Doma, N. Brožová und J. Fels
[Abstract]

Differences between sets of measured or approximated head-related transfer functions (HRTFs) largely impact the state of realism achieved in binaural rendering. Auditory perception, regarding both timbral and spatial aspects, can be altered by the presence of non-individual auditory cues and the loss of detail in individualized HRTFs. For direct comparison and evaluation of HRTF accuracy, various metrics have been previously introduced. The present work examines the redundancy between several chosen metrics. Three sets of HRTFs (acoustically measured, reconstructed from principal components, and individualized based on anthropometric features) are used to identify how inter- and intra-individual cue differences, as well as varying levels of representation accuracy, are captured by the measures studied. The goal is to define a subset of perceptually orthogonal metrics, which can be used for a more holistic prediction of the perceived error.

Bruchhaus, Christian

• Numerische Untersuchung des aeroakustischen Verhaltens eines generischen Schlitzauslasses
  P. Ostmann, C. Bruchhaus, M. Kremer und D. Müller
[Abstract]

Die akustische Geräuschentwicklung bei Luftdurchlässen stellt eine Beeinträchtigung einer produktiven Arbeitsumgebung und damit einen erheblichen Limitierungsfaktor in Lüftungssystemen dar. In dieser Arbeit soll das aeroakustische Verhalten von Luftdurchlässen numerisch untersucht werden. Zu diesem Zweck wird mithilfe der Software StarCCM+ ein dreidimensionales Strömungsmodell aufgebaut. In einem ersten Schritt wird das Netz mittels stationärer Simulationen vorentwickelt. Unter Anwendung von Breitband-Schall-Modellen werden die Bereiche hoher Schallemission identifiziert. In Vorbereitung auf die transienten Strömungssimulationen werden diese Bereich besonders fein aufgelöst. Aus experimentellen Daten ist der zu erwartende Frequenzbereich bekannt und anhand dessen wird die Netzgröße und der Zeitschritt abgeschätzt, um Schallfrequenzen von bis zu 1000 Hz vorhersagen zu können. Die transienten Simulationen werden mit der LES-Methode berechnet, wodurch abhängig von der Netzgröße auch kleinere Wirbel aufgelöst und analysiert werden können. Zur Berechnung des Schalls wird sowohl das Ffowcs-Williams-Modell eingesetzt, als auch eine direkte Berechnung des Schalls (Direct Noise Simulation) durchgeführt. Diese beiden Ansätze werden final mit durchgeführten Experimenten verglichen, um die Qualität der Modelle zu bewerten. Es zeigt sich, dass beide Modellansätze die Frequenzen des Schalls gut vorhersagen. Es werden zwei prominente Frequenzmaxima bei etwa 300 Hz und 950 Hz berechnet, welche sich an ähnlicher Stelle auch in den aufgenommen Daten zeigen.

Brüers, Malte

• Einfluss des Onsets auf den Präzedenz-Effekt in halligen Räumen
  M. Brüers, M. Ohlenbusch und S. Van De Par
[Abstract]

Mit dem Präzedenz-Effekt wird erklärt, wie es Menschen möglich ist Quellen in halligen Räumen zu lokalisieren. Genutzt werden dabei vor allem die Informationen des Startzeitpunktes der ersten Wellenfront. Hier werden Versuche beschrieben, die den Einfluss des Onsets in unterschiedlich halligen Situationen erforschen. Als Stimulus wurde breitbandiges Rosa-Rauschen in von RAZR simulierten Räumen präsentiert. Diese Stimuli wurden mit und ohne Onsets präsentiert. Die Präsentation der Stimuli erfolgte über ein Lautsprecher-Array in einem reflexionsarmen Raum. Die Ergebnisse zeigen, dass die Lokalisation auch mit Stimuli ohne Onset funktioniert. Jedoch nimmt die Lokalisationsgenauigkeit mit steigender Nachhallzeit ab. Der Onset scheint mit steigendem Nachhall immer wichtiger für eine genaue Lokalisation zu werden. In einer zusätzlichen Kondition wird die Direktschallkomponente der Raumimpulsantwort gegenüber der ersten Reflexion verzögert. In dieser Kondition zeigt sich, dass der Direktschall noch immer die wahrgenommenen Richtung bestimmt, aber nur, wenn der Stimulus ohne Onset präsentiert wird. Insgesamt zeigen die Ergebnisse, dass eine zeitlich getrennte Darbietung von Direktschall im Onset des Stimulus keine Voraussetzung ist für die Wirkung vom Präzedenz-Effekt in akustisch komplexen Umgebungen so wie schon gezeigt von Dizon and Colburn mit abstrakten Stimuli (JASA, 2006, Vol. 119. p. 2947-2964).

Brümann, Klaus

• Speech Enhancement for Hearing Aids using a Combination of Binaural and Periodicity Features
  J. Thomsen, K. Brümann, R. Varzandeh und V. Hohmann
[Abstract]

Developing adaptive algorithms in hearing devices is essential for improving speech enhancement in challenging acoustic scenarios. Recent findings from auditory modeling (Josupeit and Hohmann, 2017) and audio signal processing (Chen and Hohmann, 2015) suggest that periodicity filtering is a promising candidate to complement established speech enhancement techniques in noisy conditions. We propose to extend an existing approach by (Chen and Hohmann, 2015), in which monaural input signals are analysed with an auditory filterbank and filtered based on the periodicity features, for binaural signals by adding a cancellation mechanism and a binaural stage. The input signal is filtered based on a signal-to-noise ratio estimation using the periodicity features followed by a directional filter based on interaural time delays. Experimental results are shown using realistic speech signals with varying levels of background noise. The speech enhancement performance of the proposed binaural implementation of the periodicity filtering algorithm is compared with the monaural reference implementation using objective measures for noise reduction, speech quality, and intelligibility.

Bschorr, Oskar

• 'One-Way'-Schwingungsabsorber
  O. Bschorr
[Abstract]

Ein derartiger Absorber besteht aus einem 1D-Wellenleiter bei dem ein Ende kraftschlüssig an dem zu dämpfenden Bauteil angekoppelten ist und das andere Ende einen reflexionsfreien Abschluss darstellt. Bevorzugte Einsatzfälle sind dickwandige Metall-Strukturen wie Eisenbahnschienen, Stahlbrücken, Stahlräder. Die Dämpfung wird primär durch die Eingangsimpedanz des 1D-Leiters bestimmt, Optimum besteht bei Leistungsanpassung mit gleicher Resistanz und entgegengesetzter Reaktanz von Struktur und Absorber. Die Dimensionierung dieser Impedanz-Parameter nach der konventionellen ”Two-Way”-Wellengleichung, einer partiellen Differentialgleichung (PDG) 2. Ordnung, liefert nur für spezielle, einfache Leiter-Konturen analytische Lösungen, alle anderen Fälle sind nur über numerische FE-Rechenprogramme zugänglich. Die konkurrierende, ”One-Way”-Wellengleichung PDG 1. Ordnung dagegen beruht auf dem Impedanz-Theorem und erlaubt eine problemlose, gezielte Dimensionierung des ”One-Way”- Schwingungsabsorbers.

• 'One-Way'-Breitbandresonator: Cochlea.
  O. Bschorr
[Abstract]

Ein Resonanz-Absorber ist sehr viel effektiver als der breitbandige Normalabsorber, ist aber leider nur bei Festfrequenzen - wie 50-Hz-Brumm und bei konstanten Drehzahlen - einsetzbar. Im menschlichen Ohr mit der Cochlea als Moens/Korteweg-Wellenleiter dagegen ist über den gesam-ten Hörbereich Resonanz-Betrieb realisiert. Die über die Cochlea-Strecke verteilten, von 2 kHz bis 20 Hz reichenden Resonanzstellen der Basilarmembran bewirken lokal spektrale Impedanz-Einbrüche und dadurch eine Reflexion der Cochlea-Wellen am sog. weichen Ende. Bei einem Phasenunterschied entsprechend λ/4 lässt sich so am Cochlea-Eingang maximale und bei λ/2 minimale Impedanz realisieren. Ein direkter Beweis dieses Prinzips ist der otoakustische Nachhall beim evozierten OAE-Effekt. Dieses Wirkungsprinzip ist direkt auf technische Resonanz-Absorber übertragbar. Eine Berechnung nach der konventionellen ”Two-Way”-Wellengleichung - einer partiellen Differentialgleichung (PDG) 2. Ordnung - geht praktisch nur über numerische FE-Programme und zeigte an den Resonanz-Stellen reflexionsfreie Energie-Senken. Die konkurrierende ”One- Way”-Wellengleichung PDG 1. Ordnung dagegen ist einmal mathematisch sehr viel einfacher und bestätigt die erwarteten Impedanz-Senken und damit die breitbandige Resonanz/Antiresonanz-Wirkung.

Buchholtzer, Walter

• Investigation of the perceptual relevance of directivity of real and virtual sources in different acoustic environments
  J. Thilakan, W. Buchholtzer und M. Kob
[Abstract]

Researchers invest huge efforts in capturing and modelling the directivity of musical instruments with high spatial-resolution in order to analyse or auralize a musical instrument accurately. However, its perceptual relevance in realistic acoustic environments is still not fully understood. As a simplified approach to assess the perceptual relevance of directivity of musical instruments in different acoustic environments, the sound field of five musical instruments and their two electroacoustic sound source counterparts with significantly different directivity patterns (studio monitor and omnidirectional speaker) are captured in three distinct acoustic environments. The signals from a clip-on microphone attached to the instruments were used as the input signal for the two virtual sound sources. A listening test with experienced listeners is carried out to evaluate the perceptual difference due to the directivity between real and virtual sources using cues such as timbre, spatial modulation and engulfment. Initial evaluation indicates that the perceptual difference is significantly influenced by the characteristics of the acoustic environment. Exemplary, an electroacoustic source with simplified radiation pattern in larger distance within a reverberant acoustic environment was similar to the impression of a real instrument whereas the similarity in a closer distance could be obtained with a directive simulated source only.

• The impact of acoustic environments on the perception of directivity of musical instruments
  W. Buchholtzer, J. Thilakan und M. Kob
[Abstract]

Directivity of a musical instrument is a characteristic feature that is critical in several domains, including instrument recording, seating arrangement of orchestra, and auralization of instruments. An interesting question is the influence of the room acoustic environment on the perceptual difference of directivity of an instrument. To answer this question, a series of musical recordings of five different instruments has been performed in three distinct room acoustic environments. The resultant sound fields were recorded using binaural heads at near and far-field locations. Musical fragments for instruments were composed in order to bring the possible variations in the directivity patterns. In each room, the musicians had to play the musical fragment with maximum possible consistency and excite the room in different orientations. These recorded samples are evaluated using a listening test with expert listeners (Tonmeister students and musicians) to rate the sound perception with respect to the angle of orientations of the instrument and the contribution of room acoustics on it. Initial studies reveal that the perception of difference in the directivity of an instrument is a parametric function of the acoustic environment characteristics. The correlation of room acoustic parameters with the test responses is performed and discussed in this work.

Büdding, Yvonne

• Akustische Planungsparameter zur Bewertung der leiseren Stadt
  J. Krimm, H. Techen, H. Marschner und Y. Büdding
[Abstract]

In den Prozessen im Bauwesen zur Errichtung von Gebäuden ist für die einzelnen Planungsschritte von Aufstellung eines Bebauungsplanes bis hin zur Ausführung des Gebäudes keine Bestimmung der akustischen Qualität etabliert. Im Hinblick auf die Gestaltung der akustischen Qualität beziehen sich alle Planungsschritte rein auf die quantitative Betrachtung der Pegelwerte wie sie aufgrund der geltenden Gesetze, Verordnungen und anerkannten technischen Regelwerke ermittelt werden. Es ist anerkannt, dass ein Pegelwert alleine keine Qualität beschreiben kann. Einen belastbaren Planungsparameter, wie er für die Akustik von Innenräumen mit der Nachhallzeit eingeführt ist gibt es bislang nicht. Im Rahmen des laufenden Forschungsprojektes an der Frankfurt University of Applied Sciences soll diese Lücke über die Entwicklung akustischer Planungsparameter für die leisere Stadt geschlossen werden. Im urbanen Raum wurden anhand umfangreicher Feldmessungen städtische Räume akustisch dokumentiert. Die Datensätze der ca. 70 Messorte bilden einen Katalog städtischer Regelsituationen. Anhand erkennbarer akustischer Muster, die in Abhängigkeiten von bestimmten urbanen Anordnungen identifiziert werden können, sollen Planungsparameter entwickelt und zur Diskussion gestellt werden.

• Automatisierte Erkennung von vergleichbaren Vorbeifahrten von Straßenfahrzeugen im laufenden Verkehr
  Y. Büdding, J. Krimm, H. Marschner und H. Techen
[Abstract]

Die Lärmbelastung in Städten ist zum einen abhängig von der Menge und Art der am Verkehr beteiligten Fahrzeuge und zum anderen vom akustischen Verhalten der Stadt als schallfeldbestimmende Größe. Zur Homologation von Fahrzeugen existieren standardisierte Tests wie die Vorbeifahrt nach DIN ISO 362-1-2017-10, welche die Fahrzeugakustik unter definierten Umgebungsbedingungen charakterisieren. Die Ergebnisse sind auf den realen Straßenverkehr nicht übertragbar, da in Städten keine Freifeldbedingungen herrschen und ein gänzlich anderes Bewegungsprofil auftritt. Dass der vorhandene Verkehr als repräsentatives Eingangssignal zur Schallfeldcharakterisierung genutzt werden kann, zeigen vorangegangene Forschungen der Frankfurt University und der BAST. Dazu ist eine große Zahl vergleichbarer Vorbeifahrten erforderlich. Um den Arbeitsaufwand gering zu halten, eignet sich eine automatisierte Erkennung der Vorbeifahrten. Diese wird durch Filterung der Fahrgeräusche und anschließender Ermittlung der lokalen Pegelmaxima ermöglicht. Anschließend werden die ausgegebenen Vorbeifahrten auf weitere Störfaktoren und auf annähernde Gleichheit der Pegel und Frequenzen bezüglich des zeitlichen Verlaufs untersucht. Als Ergebnis erhält man vergleichbare Vorbeifahrten von Straßenfahrzeugen im laufenden Verkehr, die verschiedene urbane Räume einer Stadt repräsentieren. Diese referenzierten Vorbeifahrten können nun als Eingangssignal genutzt werden, um die akustischen Effekte von Gebäuden im Zusammenhang mit Straßenverkehr im städtischen Bereich genau zu untersuchen.

Bulling, Jannis

• Defect Characterization in Plate Models Facilitated by Algorithmic Differentiation
  J. Bulling, B. Jurgelucks, J. Prager und A. Walther
[Abstract]

In non-destructive testing and structural health monitoring with ultrasonic waves, the quantification of damage in components is one of the main tasks. In many shell-like structures, such as plates, pipes, or laminate components, ultrasonic waves propagate as guided waves. Although guided waves enable the testing of large areas, their multimodal and dispersive properties make it challenging to analyze signals. So, there is a need for more advanced algorithms to handle these properties, especially when reconstructing damage position and geometry.

The reconstruction can be formulated as an inverse problem where the measured signals are fitted with a simulative forward model. Due to the small wavelength of ultrasonic waves, classic forward models based on, e.g., the Finite Element Method are computationally intensive. In contrast, the authors use the semi-analytical Scaled Boundary Finite Element Method (SBFEM) to reduce the computational effort. The SBFEM approximates arbitrary long, undamaged parts of the structure with only a few degrees of freedom.

This contribution summarizes a general inverse procedure based on algorithmic differentiation in combination with the SBFEM. Results are presented for damaged 2D cross-sectional models of waveguides. These results include an analysis of the robustness of the proposed algorithms against noise.

• Quadtree decomposition as a meshing strategy for guided waves simulations using the scaled boundary finite element method.
  D. Lozano, J. Bulling und J. Prager
[Abstract]

SHM techniques associate strongly with damage detection and characterization. Ultrasonic guided waves (UGW), for such scope, arise as one promising methods for many reasons, i.e. UGW are able to travel long distances and they are easy to excite. In this context, the necessity to model realistic wave-defect interaction occurs to be critical.

Introducing arbitrary geometries, i.e flaws in a computational domain is not trivial. Nevertheless, these realistic damage scenarios can be modeled through the usage of image-based quadtree meshes. Images such as the outcome from X-ray scans or ultrasonic C-scans can be converted into meshes for further integration into a model. Quadtree meshes are created by converting intensity of the pixels to quadrilaterals. Homogeneous regions inside one image result in one quad and features such as discontinuities are described with smaller quads.

This contribution proposes an efficient methodology to model wave defect interaction, using as a framework the scaled boundary finite element method (SBFEM) and quadtrees. Problems as non-conforming regions in the mesh due to the space-tree decomposition can be avoided using SBFEM’s polygonal elements. The Semi-analytical nature of the SBFEM allows the modeling of arbitrarily long prismatic regions of the waveguides without an increase in the computational burden.

• Quantification of the adhesive coupling of layered structures using guided ultrasonic waves
  M. Nicolai, H. Zeipert, Y. Lugovtsova, J. Bulling, S. Johannesmann, J. Prager und B. Henning
[Abstract]

Adhesive bonds have clear advantages over conventional methods and ensure high-performance of structures, especially in lightweight construction such as in automotive and aerospace industries. Unfortunately, destructive methods are still widely used for testing of these joints. In this contribution, a new and possibly more advantageous non-destructive method is presented which investigates the strength of the adhesive interface layer by means of guided ultrasonic waves. For this purpose, so-called mode repulsion regions (MRRs) are used, which represent interesting properties in dispersion curves of layered materials.

The dispersion curves of layered materials are calculated using the Scaled Boundary Finite Element Method (SBFEM). The Young’s modulus of the adhesive interface layer is chosen as a parameter representing the coupling strength. The averaged curvature of the repulsive modes of all MRRs in a certain frequency-wavenumber region is used as an evaluation parameter for coupling strength. For weakly coupled plates, the curvature is high and decreases steadily with increasing interface layer stiffness. The evaluation of the properties of MRR shows promising results, which could be used for non-destructive testing of adhesive joints.

Bullón Tarrasó, Esteban

• Machine learning-based sound coding for cochlear implants
  B. Seeber und E. Bullón Tarrasó
[Abstract]

Sound coding strategies for cochlear implants (CIs) translate the incoming sound signal into parameters for the electrical pulse pattern delivered by the implant. Without specific noise reduction, the common envelope coding in CIs, like in the continuous interleaved sampling strategy (CIS), leads to problems with sound localization and listening in situations with noise and reverberation. Hence, this basic sound coding is accompanied by noise reduction and de-reverberation stages, which clean the sound signal prior to pulse processing, together achieving good performance in many listening situations. Statistical approaches using deep neural networks (DNN) achieve impressive results for segregating sound sources against a background of other sources and reverberation. These networks, like ConvTasNet, contain stages for filtering and amplitude extraction similar to the processing in CIs. We investigated if a DNN could be trained to replace the complete sound coding strategy of a CI. We compare the amplitude stimulation sequences for each electrode computed by a new stochastic approach and compare them to those of the classic CIS strategy. Results show that a DNN is capable of replacing existing CI coding strategies like CIS, while having the potential to include preprocessing stages for source segregation at no extra computational cost.

Burger, Julian

• Stimulus Onset Asynchronies in Audio-visual Serial Recall Performance
  L. Vollmer, J. Burger, C.A. Ermert und J. Fels
[Abstract]

Multisensory integration has mostly been studied with focus on perceptual effects. Only few examples exist that demonstrate multisensory enhancement, e.g., for object recognition, based on semantic integration, i.e., the combination of stimulus features to form a coherent perceptual representation of the object. However, it is unclear how these perceptual benefits support more complex cognitive processes. To study the relevance of audiovisual perception for these processes systematically, short-term memory is proposed as a suitable target for further investigations. This study makes an initial attempt to present audiovisual stimuli in a serial recall task and to compare task performance across uni- and multi-modal stimulation. Volunteers will be presented with numbers one to nine in random order which they are asked to recall after a retention interval. Acoustic stimuli consist of spoken number words presented diotically via headphones, and visual stimuli are numerals printed on a screen. Only congruent stimulus pairs are considered in the audio-visual case. As a further step, stimulus onset asynchronies are introduced in the presentation of the audio-visual stimuli to assess the influence of simultaneity on serial recall performance.

Burgmann, Ben

• Das Sonar des TRIPLE-Vorfelderkundungssystems für die Navigation in Gletschereis
  J. Audehm, B. Burgmann, M.G. Do, S. El Mentawi, D. Heinen, J. Hermannsgabner, A. Nöll, S. Sakhare, C. Wiebusch, Y. Ye und S. Zierke
[Abstract]

Die Monde Europa und Enceladus im äußeren Sonnensystem stellen interessante Orte für die Suche nach extraterrestrischem Leben dar. In den Ozeanen unter der dicken Eiskruste sind die Bedingungen für die Entstehung von Leben erfüllt. In der TRIPLE-Projektlinie der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR werden Technologien zur schnellen Eisdurchdringung und zur Erforschung subglazialer Seen entwickelt, um die Grundlage für zukünftige Explorationsmissionen zu diesen Eismonden zu schaffen. Diese Technologien werden in einem terrestrischen Analogszenario demonstriert. Dabei transportiert eine Schmelzsonde ein miniaturisiertes autonomes Unterwasserfahrzeug durch das Eis zu einem darunter gelegenen Wasserreservoir, um dieses zu untersuchen. In einer solchen Mission ist es von großer Bedeutung, dass die Sonde Hindernissen auf ihrem Weg ausweicht und den Übergang zwischen Eis und Wasser erkennen kann, um dort zu verankern. Diese Navigation wird durch das Vorfelderkundungssystem TRIPLE-FRS unterstützt. Es besteht aus einer Kombination von Radar und Sonar, um mit den sich ergänzenden Techniken eine hohe Leistungsfähigkeit und Robustheit in Gletschereis gewährleisten zu können. Damit das Sonar direkt an der Spitze der Sonde positioniert werden kann, dient der Schmelzkopf als Frontmasse für einen piezoelektrischen Tonpilzschallwandler zur Signalemission. Es werden das Konzept für das Sonarsystem und Simulationen der Eigenschaften des Schallwandlers vorgestellt.

Burkhart, Christian

• Umschaltgeräusche von Armaturen, Aktueller Stand und erforderliche Entwicklungen
  C. Burkhart
[Abstract]

Umschaltgeräusche von Armaturen der Wasserinstallation sind teilweise nutzerabhängig, weisen jedoch teilweise keinen, bzw. nur einen geringen Nutzereinfluss auf. Unabhängig von der Untätigkeit diverser Normungsgremien in Bezug auf die Umschaltgeräusche ohne Nutzereinfluss weist diese Geräusche unverändert eine sehr hohes Störpotential auf. Ein mögliches Messverfahren wurde auf der DAGA 2016 in Aachen vorgestellt. Was ist daraus geworden? Wie groß ist der Nutzereinfluss auf die Umschaltgeräusche? Wie häufig treten diese Umschaltgeräusche in der Praxis auf? Was muss sich ändern?

Busse, Thomas

• Psychoakustisch determinierte Schallschutzklassen im Holzbau
  N. Herget, B. Müller, M. Socher und T. Busse
[Abstract]

Das hier vorgestellte Forschungsprojekt verfolgt das Ziel der Erarbeitung eines psychoakustisch determinierten Klassifikationssystems, welches eine leicht zu kommunizierende Beurteilungsskala für die akustische Qualität von Wohnhäusern im Holzbau definiert und damit eine Prognose bezüglich der zu erwartenden Zufriedenheit ihrer Bewohner ermöglicht. Ziel des Projektes war es daher, einen Bewertungsmaßstab für die Praxis auf Basis der Hörwahrnehmung abzuleiten, der eine eindeutige Einstufung von Holzbaukonstruktionen hinsichtlich ihrer Schallschutzwirkung ermöglicht. Dabei ging es nicht darum, neue Anforderungswerte zu definieren, sondern vielmehr die existierenden Schallschutzkennwerte in einen leicht verständlichen und einfach kommunizierbaren Erwartungswert zu übersetzen. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde eine hinsichtlich der trittschalldämmenden Eigenschaft repräsentative Auswahl von 16 Gebäuden und darin ausgeführten Bauteilen zunächst messtechnisch erfasst. Dabei wurde darauf geachtet, mit den ausgewählten Gebäuden eine möglichst hohe Varianz in der Bauteilqualität zu erzeugen. Zusätzlich zu den bauakustischen Messungen wurden binaurale Aufnahmen in den Gebäuden angefertigt, welche im Rahmen von Hörversuchen durch Probanden evaluiert wurden. Weiterhin wurden die Bewohner*innen der ausgewählten Gebäude zur akustischen Qualität befragt. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse der Messungen, auch mit Blick auf die eigentlich zu erwartenden Ergebnisse vorgestellt sowie die Ergebnisse der Befragung und des Hörversuchs präsentiert.

• Messung der Schallabsorption von möglichen Referenzabsorbern
  M. Späh, X. Zhou, T. Busse und D. Goecke
[Abstract]

Durch die Überarbeitung der ISO 354 ”Messung der Schallabsorption in Hallräumen” soll die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse aus unterschiedlichen Hallräumen verbessert werden. Hierzu wird zurzeit ein internationaler Ringversuch durchgeführt, bei dem auch das Fraunhofer IBP beteiligt ist. Für die Norm wurden mehrere Materialien als Referenzabsorber vorgeschlagen und es gibt Vorgaben zur Konditionierung des Hallraums. In diesem Vortrag wird über Untersuchungen berichtet, die Im Rahmen des Ringversuchs durchgeführt wurden und die die Konditionierung des Hallraums betreffen.

With the revision of ISO 354 ”Measurement of sound absorption in a reverberation room” the reproducibility of the results from different reverberation rooms should be improved. For this, a currently running round robin test is performed and the Fraunhofer IBP is contributing to it. For the standard, different materials are proposed as reference absorbers and there are guidelines for conditioning the reverberation rooms. In this presentation tests are reported, which were performed for the round robin test and which relate to the conditioning of the reverberation room.

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

 

Campos Ruiz, Roberto Esteban

• Dynamic Road Noise Mapping Prediction Using Machine Learning
  R.E. Campos Ruiz, J.L. Araujo Duarte Junior, J.C. Boscher Torres und M. Rembold Petraglia
[Abstract]

Urban traffic is one of the most important causes of noise in the cities. Noise metrics, such as Equivalent and Day-night levels, are based on road traffic characteristics over long term time periods and do not describe the traffic noise dynamics. This paper presents a method for predicting and producing dynamic noise maps from flow traffic data obtained by surveillance cameras and processed by machine learning algorithms. Convolutional networks, based on transfer learning process, are used to identify the vehicles in the scene and classify them according to their size, while geometry projection algorithms are used to determine the vehicle position, speed and acceleration. The data extracted from video, such as vehicle category, speed and lane, are useful to calculate sound pressure level in any given location. Therefore, by adding energetically such levels for each frame, a dynamic noise map can by produced, representing the sound pressure variation over the time, according to the traffic flow. The levels predicted from the videos are compared to measurements realized in control points to validate the model. Results of the proposed model are presented as well as the model restrictions to produce the noise maps.

Cantu, Marcos

• 'Hörbrille': Speech Enhancement with an Eyeglass Integrated Microphone Array
  M. Cantu, H.S. Colburn und V. Hohmann
[Abstract]

An ongoing project at the University of Oldenburg (UOL) involves development and evaluation of prototype assistive listening devices that incorporate a microphone array into the frame of a pair of eyeglasses. The eyeglass-integrated array can be used to implement adaptive beamforming and/or Short-Time Target Cancellation (STTC) processing, which computes a ratio mask (i.e., a time-varying spectral gain) that can be used either to filter the binaural signals at the Left and Right ears or as a spectro-temporal postfilter for the adaptive beamforming. The STTC processing does not require training or a priori knowledge about the number or locations of interfering sound sources; only an assumed ”look” direction is needed. Where adaptive beamforming computes a complex-valued filter-vector, the STTC processing computes a real valued time-varying spectral gain; the two approaches are compatible and our evaluation results, using both instrumental and psychoacoustic measures, indicate that their combination has an additive effect. This approach, of using an eyeglass-integrated microphone array to compute a ratio mask, should not be thought of as an attempt to supplant the ear-worn hearing aid; it is instead an approach that is additive and compatible with a traditional hearing aid and can further enhance established approaches to speech enhancement.

Cardenuto, Joao Ricardo

• Source Directivity for Auralization Using Precomputed Data Based on Discontinuous Galerkin Simulations
  J.R. Cardenuto, J. Heinz, T. Van Putten, M. Kaltenbacher und W. Desmet
[Abstract]

We present a framework for the auralization of room-acoustics computed with discontinuous Galerkin (DG) simulation. Our approach lets us auralize the sound propagation in an enclosure independent of source and listener directivity, using time-domain simulated room impulse responses. Linear combinations of monopoles, surrounding the source location, represent the source directivity. Using the DG solver, we compute the sound field of each monopole separately and store the pressure results, obtained at several microphone positions, in a database. During the post-processing, a synthesis of these precomputed room impulse responses (RIR) yields the sound field of a generic source, using the precalculated monopole contributions. We perform interpolation on the pressure signals captured at the listener position in real-time and apply HRTF as filters to the latter signals to obtain the binaural output. The approach allows incorporating any source and listener directivity to time-domain simulated RIRs. Results show how the binaural output is affected by modifying the number of monopoles representing the source generated sound field. We also analyze the effect of the DG simulation parameters, such as element size and time-step, on the binaural output.

Catipovic, Ivan

• Active metamaterial cell using non-collocated velocity feedback
  M. Jalsic, N. Alujevic, I. Catipovic und I. Senjanovic
[Abstract]

This paper deals with the development of an active metamaterial cell which does not obey the principle of dynamic reciprocity. Within the metamaterial cell two decentralized velocity feedback loops are implemented, where the sensor-actuator transducers are non-collocated. A lumped parameter mathematical model of the active electromechanical system is derived. The model is used to conduct a detailed analysis of the system in terms of stability, paying special attention to the selection of parameters of the passive system which would ensure good stability margins. It is shown that, when the dynamics of the sensors and actuators are neglected, the system can be made unconditionally stable despite the non-collocated transducer arrangement. However, when these dynamics are taken into account, no such property can be guaranteed and the system becomes conditionally stable. Nevertheless, a substantial gain margin can be expected. The theoretical model is verified using a 3D printed experimental prototype of the metamaterial cell. Measurements were made both with and without active control. A considerable loss of dynamic reciprocity is registered when the active control is present, along with a substantial vibration transmission reduction in one direction, accompanied by a vibration transmission increase in the opposite direction.

Celik, Ertac

• Entwicklung eines Praktikumsversuchs zur Luftschallmessung nach DIN
  S. Retka und E. Celik
[Abstract]

In diesem Beitrag wird die Entwicklung eines Versuchsstandes zur Luftschallmessung nach DIN im Rahmen des Masterstudiengangs Produkt- und Systementwicklung unter Leitung des im Jahr 2019 neu gegründeten Labors für Akustik an der Hochschule für angewandte Wissenschaften Würzburg-Schweinfurt vorgestellt. Ziel des Projektes ist es, die Studierenden ein stückweit in die Welt der Akustik einzuführen, indem Luftschallmessungen im reflexionsarmen Halbraum zur Validierung desselben nach DIN EN ISO 3745 vorgenommen und diese Ergebnisse seitens der Studierenden beurteilt werden. Hauptaugenmerk des Beitrags liegt auf der Automatisierung der Messung zur vereinfachten Handhabung und wiederholten Durchführung durch die Studierenden. Neben der Schwierigkeit der variablen Konstruktion, um Messbahnen von unterschiedlicher Länge abbilden zu können, muss der Aufbau auch reflexionsarm gestaltet werden. Die Mikrofonpositionen entlang der Messlinien werden von außerhalb der Messkabine mithilfe eines selbstgeschriebenen Programms zur Steuerung eines Linearmotors, angefahren. Durch die Automatisierung des Messverfahrens steht im Ergebnis eine erhebliche Zeitersparnis bei der Luftschallmessung.

Cesbron, Julien

• Einfluss von Reifen- und Betriebsparametern auf das Reifen-/Fahrbahngeräusch unter Drehmoment
  C. Hoever, A. Tsotras, M.-A. Pallas und J. Cesbron
[Abstract]

Übermäßiger Straßenverkehrslärm hat einen negativen Einfluss auf die menschliche Gesundheit in vielen Teilen Europas, vor allem in Städten. Die Einführung von Elektromobilität wird in diesem Zusammenhang oftmals als eine der besten Lösungen angesehen, die Lärmbelastung in urbanen Gebieten zu reduzieren. Für das Verkehrsgeräusch von Elektrofahrzeugen (EV) ergibt sich dabei im Vergleich zu klassischen Verbrennerfahrzeugen aufgrund der deutlichen Reduzierung des maskierenden Antriebsstranggeräusches eine erhöhte Bedeutung des Reifen-/Fahrbahngeräusches. Dieser Effekt wird unter Beschleunigung verstärkt. Einerseits ist bekannt, dass das Reifen-/Fahrbahngeräusch unter Drehmoment oftmals höher als im Zustand des freien Rollens ist. Andererseits fehlt bei EVs insbesondere in genau denjenigen Fahrzuständen, in denen es zu einem erhöhten Reifendrehmoment kommt, die Maskierung durch den Antriebsstrang, der bei klassischen Verbrennerfahrzeugen fast immer mit diesen Situationen einhergeht. Im Rahmen des LIFE E-VIA-Projektes soll der Straßenverkehrslärm in urbanen Umgebungen durch für EVs optimierte Straßenbeläge und Reifen reduziert werden. Aufgrund der angesprochenen Effekte muss dabei für eine wirksame Lärmreduzierung neben der Konstantfahrt auch beschleunigtes Fahren berücksichtigt werden. Daher wurde im E-VIA Projekt mittels Messungen am Rollenprüfstand und auf einer Teststrecke untersucht, welchen Einfluss unterschiedliche Reifen- und Betriebsparameter auf die Veränderung des Reifen-/Fahrbahngeräusches unter Drehmoment im Vergleich zur Konstantfahrt haben.

Châteauvieux-Hellwig, Camille

• BIM-gestützte Schallschutz-Planung
  K. Bodenschlägel, F. Frischmann, A. Rabold und C. Châteauvieux-Hellwig
[Abstract]

Der Beitrag integriert die Schallschutz-Planung in einen von Building Information Modelling (BIM) gestützten Planungsprozess auf Basis von IFC- Datenmodellen (Industry Foundation Classes). Er gibt einen Einblick in die Grundlagen von BIM mit einem Schwerpunkt auf die Methodik des Information Delivery Manual (IDM) und zeigt exemplarisch, wie im Sinne des IDM BIM-Ziele, BIM-Anwendungsfälle, Prozesse und auszutauschende Informationen für ein fiktives Muster-Bauprojekt erörtert worden sind. Dabei wird die Nutzung eines Akustik-Fachmodells für modellgestützte Schallschutz-Prognosen mit VBAcoustic skizziert. Das herstellerneutrale IFC-Datenmodell wird anhand der ermittelten Anforderungen an den Informationsaustausch für die Bauakustik untersucht. Während die IFC-Klassen für den Austausch mit anderen Projektbeteiligten unter Zuhilfenahme benutzerdefinierter Eigenschaften (Property Sets) ausreichend sind, existieren aktuell nur unzureichende Strukturen und Standards, um bauakustische Sachverhalte für Berechnungen und Simulationen im IFC-Modell abzubilden. Eine Behelfslösung wird vorgeschlagen, um zu diesem Zweck dennoch Informationen und Kennwerte von Stoßstellen und Schallübertragungen in IFC-Modellen zu hinterlegen. Mithilfe solcher Gebäudemodelle und interoperabler Branchensoftware kann die BIM-Methode zukünftig ein mächtiges Werkzeug für die Bauakustik-Planung darstellen. Doch im Sinne der BIM-Methodik sollte man sich langfristig nicht nur auf Akustik-Fachmodelle beschränken, sondern eine umfangreiche Integration der gesamten Bauphysik anstreben.

Chatziioannou, Vasileios

• High-resolution 3D directivity measurements of a trumpet
  A. Corcuera Marruffo, J. Thilakan, A. Hofmann, V. Chatziioannou und M. Kob
[Abstract]

Knowing the directivity characteristics of musical instruments is useful in several situations such as microphone placement in musical recordings and auralization of virtual musical instruments. One way to measure the directivity patterns of musical instruments is to use artificial excitation, a microphone, and a turntable which allows high-resolution directivity patterns to be acquired. However, a downside of employing this method is that the acoustic shadowing caused by the musician, which is an integral element of the setup in a real scenario, is not included in the measurements. In this paper, we present high-resolution directivity patterns of a trumpet in 3D, measured using artificial excitation, a turntable and a mannequin. Measurements were done using different setups, with the instrument alone and with a mannequin attached to the setup that allowed to obtain an approximation of the acoustic effect of a musician in a performance. Similarities and variations in the measured patterns are observed and discussed in this work.

• A Deep Learning Approach for Angle Specific Source Separation from Raw Ambisonics Signals
  F. Lluís Salvadó, N. Meyer-Kahlen, V. Chatziioannou und A. Hofmann
[Abstract]

Deep neural networks have significantly increased the performance of sound source separation in recent years. At the same time, Higher Order Ambisonics is more broadly adopted, for example in virtual reality applications. Here, we present a deep learning approach that performs end-to-end source separation from raw Ambisonics signals, conditioned on a specific direction on the sphere. First results on musical mixtures show that our neural network can extract sound from a specific target direction, without relying on an explicit beamforming stage. This proves that the network implicitly learns the correspondence between the spatial information contained in the Ambisonics signal and the conditioning angle.

Chavan, Aishwarya Ramdas

• Untersuchungen zur Durchgangsdämpfung seriell angeordneter Resonatoren als Basis für die Entwicklung von Metamaterial-Schalldämpfern
  A. Troll, A.R. Chavan und J. Rohlfing
[Abstract]

Akustische Metamaterialien (AMM) basierend auf Multi-Resonator-Systemen bieten vielversprechende Ansätze für die Entwicklung innovativer, kompakter, faserfreier Schalldämpfer mit individuell angepassten akustischen Eigenschaften. Die Resonatoren können dabei seriell, parallel, periodisch oder nicht-periodisch verteilt sowie gleich oder unterschiedlich abgestimmt sein. Voraussetzung für die Entwicklung marktgerechter Schalldämpfersysteme aus AMM sind praxisgerechte Auslegemethoden und wirtschaftliche Herstellungsverfahren, die zurzeit noch nicht zur Verfügung stehen.

Im Rahmen des Fraunhofer-Forschungsprojektes MetaVib werden Untersuchungen zur Auslegung und technischen Umsetzung von passiven sowie aktiven AMM für die Anwendungsbeispiele Rohr- und Kulissenschalldämpfer durchgeführt. Ziel ist es AMM-Schalldämpfer auf Basis von Simulationstools zu konzipieren und industriell herzustellen. Im Rahmen des Projektes werden Grundlagen zur Auslegung von AMM geschaffen, AMM-Schalldämpfer konzipiert, prototypisch umgesetzt und experimentell validiert. Neben der akustischen Wirksamkeit stehen auch unterschiedliche Herstellungsverfahren im Fokus.

In akustischen Multi-Resonator-Systemen können sich komplexe Stehwellenfelder ausbilden. Bei korrekter Auslegung ergeben sich dadurch die gewünschten AMM-Effekte. Allerdings kann eine falsche Auslegung zu unerwünschten Einbrüchen in der Durchgangsdämpfung führen. In diesem Beitrag werden Ergebnisse aus numerischen und experimentellen Untersuchungen zur Durchgangsdämpfung für den eindimensionalen Fall dargestellt. Das Beispiel von zwei seriell angeordneten Resonatoren mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen und variablen Abstand wird genauer betrachtet. Diese Ergebnisse bilden die Basis für die Entwicklung von AMM-Schalldämpfer-Systemen.

Cheer, Jordan

• Evaluation of Active Control Concepts for a Self-adjusting Membrane-type Acoustic Metamaterial
  F. Langfeldt und J. Cheer
[Abstract]

Membrane-type acoustic metamaterials (MAM) consist of a thin pre-stretched membrane with masses periodically attached to the membrane. MAM can be designed to be very lightweight and exhibit anti-resonances at low frequencies with sound transmission loss values that can be much higher than the mass-law. This makes MAM very appealing for different noise control applications. However, the typically narrow bandwidth of the anti-resonances is a big challenge for applying MAM to noise sources that consist of changing tonal frequencies and/or broadband noise. In this contribution the preliminary results of a concept study for a self-adjusting MAM using active control are presented. In this concept, the added mass is replaced by an inertial electrodynamic shaker which enables the actuation of the MAM. The performance of different control strategies is evaluated using analytical and numerical models of the MAM. In particular, this evaluation will focus on methods to enable the MAM to adjust its anti-resonances to changing tonal frequencies and to improve the broadband noise reduction of the MAM. Additionally, it is investigated how the performance of the active MAM is affected when not every unit cell of the MAM contains an actuator in order to reduce the complexity of the system.

Cheng, Po Wen

• Messungen im Bereich eines Windparks mit Fokus auf tief- und niederfrequente Schallemissionen und -immissionen
  E. Blumendeller, L. Gaßner, F. Müller, M. Wigger, P. Berlinger und P.W. Cheng
[Abstract]

Die Nutzung von Windenergie wird einen entscheidenden Anteil am erneuerbaren Energiemix der Zukunft haben. Während der Stromgewinnung geben Windenergieanlagen (WEA) Schall und Erschütterungen (seismische Wellen) in die Umgebung ab, vor allem im tieffrequenten Bereich. Im Zuge des Verbundprojektes Inter-Wind werden akustische Messungen zur Unterstützung psychologischer Fragebögen, kombiniert mit seismischen und meteorologischen Messungen an Windparks auf der Schwäbischen Alb durchgeführt. Ziel des Projektes ist es, die Gründe für Belästigung der Anwohner in Zusammenhang mit den Immissionen der WEA zu verstehen. Hierbei liegt der Fokus auf dem tieffrequenten (20-200 Hz) und niederfrequenten (1-20 Hz) Bereich. Akustische und seismische Messungen wurden an zwei Windparks auf der Schwäbischen Alb, mit drei (Windpark Tegelberg) und sechzehn (Windpark Lauterstein) WEA des Typs GE 2.75-120 durchgeführt. Parallel dazu konnten Anwohner Belästigungszeiträume über eine Geräuschmelde-App dokumentieren. In diesem Beitrag wird die Umsetzung einer interdisziplinären Messkampagne im Bereich eines Windparks und eines Wohngebäudes in Tallage in ca. 1∼km Entfernung zum Windpark beschrieben. Schließlich werden erste Ergebnisse der akustischen Messungen und interdisziplinären Untersuchung vorgestellt und diskutiert. Diese Studie wird gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschluss des Deutschen Bundestages (03EE2023B).

Chocholaty, Bettina

• Detektion von Nichtlinearität in Holz-Stahl-Verbindungen
  B. Chocholaty, N.B. Roozen und S. Marburg
[Abstract]

Deckenelemente bestehend aus einem Verbund von Stahl und Holz bieten eine nachhaltige Alternative bei gleichzeitig hoher Tragfähigkeit zur vorherrschenden Massivbauweise. Um die verwendeten Rohstoffe nach dem Ende des Lebenszyklus der Decke effizienter trennen und recyceln zu können, werden zum Zusammenfügen der Deckenkomponenten Schraubenverbindungen genutzt. Diese Verbindungen können jedoch zu Nichtlinearität im Schwingungsverhalten der Struktur führen, weshalb im Rahmen dieser Arbeit experimentelle Untersuchungen an Holz-Stahl-Verbindungen durchgeführt werden. Die Betrachtungen fokussieren sich dabei auf Nichtlinearitäten im Zusammenhang mit der Abhängigkeit der Strukturantwort von der aufgebrachten Lastamplitude sowie dem Auftreten höherer Harmonischer in der Strukturantwort. Die durchgeführten Messungen zeigen nur in vereinzelten Fällen eine Lastamplitudenabhängigkeit, jedoch gleichzeitig des Öfteren Anteile höherer Harmonischer. Verschiedene Einflüsse auf die Entstehung dieser teilweise vorhandenen Nichtlinearität werden ebenfalls identifiziert.

Chudalla, Michael

• Attribute zur gesamtheitlichen Charakterisierung der Wahrnehmung von Straßenverkehrsgeräuschen
  A. Fiebig, D. Ackermann, S. Böhm, M. Chudalla, A. Karakantas, A. Oehme, S. Pourpart, M. Schuck, F. Strigari und S. Weinzierl
[Abstract]

Das BASt-Projekt ”Erprobung psychoakustischer Parameter für innovative Lärmminderungsstrategien” (FE 02.0431/2019/IRB) widmet sich in mehreren Studien der Anwendbarkeit psychoakustischer Parameter zur Bewertung von Verkehrsgeräuschen. Um diese vollständig zu charakterisieren und ihre perzeptive Wirkung aufzuzeigen, bedarf es der Kenntnis der zugrundeliegenden Dimensionen, die die Bewertung von Verkehrsgeräuschen in alltäglichen Situationen beeinflussen. In diversen Studien zur Wirkung von akustischen Umgebungen zeigte sich, dass die auditive Wahrnehmung mehrdimensionaler Natur ist, wobei häufig klassische Affektmodelle abgeleitet wurden. In einer ersten Probandenstudie werden mittels Stimulus-Dyaden-Vergleich auf Basis des Repertory-Grid-Verfahrens relevante Beschreibungsgrößen und Attribute elizitiert, um die latenten Wahrnehmungsdimensionen, die der Bewertung von Straßenverkehrsgeräuschen zugrunde liegen, systematisch zu explorieren. Dabei äußern sich die Probanden in einer offenen Befragung zu den perzeptiven Unterschieden der präsentierten Stimuluspaare. Hierfür werden Straßenverkehrssituationen in einem audio-visuellen Kontext auf Basis von 360^∘-Kamera- und Higher Order Ambisonics-Aufnahmen dargeboten. Die Straßenverkehrsszenen werden mittels Head Mounted Display und eines 21.2 Kanal-Ambisonics-Systems im Experiment dargestellt. Die präsentierten Stimulus-Dyaden decken den Merkmalsraum an Straßenverkehrsgeräuschen umfangreich ab und berücksichtigen systematisch Faktoren wie Verkehrsmenge, Verkehrsfluss, Verkehrszusammensetzung, Fahrbahnbelag und zulässige Höchstgeschwindigkeit. Der Beitrag erläutert die experimentelle Methodik, zeigt die mittels des Repertory-Grid-Verfahrens explorierten Attribute auf und skizziert die Entwicklung eines Fragebogens als Messinstrument zur Bestimmung perzeptiver Eindrücke im Kontext von Straßenverkehrsgeräuschen.

• Innovation Lehmlärmschutz
  M. Chudalla und F. Strigari
[Abstract]

Wellerlehm und Stampflehm sind in Europa seit Hunderten von Jahren verbreitete traditionelle Lehmbauweisen. Mit einem Pilotprojekt bei Nebelin in Brandenburg soll an einer geplanten Raststätte an der Autobahn A14 diese in Vergessenheit geratene und mittlerweile als innovativ anzusehende Bautechnologie an einer Lärmschutzwand, der sogenannten ”Alhambra Brandenburgs”, Anwendung finden. Ziel ist es, die erforderlichen Randbedingungen zur Erstellung von Lärmschutzwänden in Lehmbauweise, welche sowohl die technischen Anforderungen der ZTV-Lsw als auch ökologisch sinnvolle Kriterien erfüllen, festzustellen.

Schon alleine aufgrund der Wandstärke einer Lehmlärmschutzwand von bis zu einem Meter und der Dichte des Baustoffes stellt die Luftschalldämmung keine erhöhte Anforderung dar. Jedoch muss zur Verbesserung der absorbierenden Eigenschaften die dichte und schallharte Oberfläche des Wellerlehms um eine Art Vorsatzschale ergänzt werden. Vielversprechende Ergebnisse diesbezüglich zeigen erste Messungen im Impedanzrohr mit Heraklit und dem sogenannten Agrarbeton Hanfkalk, einem Verbundwerkstoff aus Hanf-Leichtholz und Kalk-Bindemittel. In weiteren Testreihen werden zur Optimierung des Absorptionsspektrums auf das Straßenverkehrsspektrum die Materialzusammensetzungen der Probenkörper variiert.

Durch die natürlichen und lokal vorkommenden Materialien erhofft man sich einen Beitrag zur Reduzierung des Energieverbrauchs und durch den hohen Gehalt an nachwachsenden Rohstoffen eine vorteilhafte CO2-Bilanz und eine Minderung der Treibhausgasemissionen. Weiter wird durch die rein natürlich vorkommenden Rohstoffe eine vollständige Recyclingfähigkeit erreicht.

Claaßen, Eike

• Lautheits- und präferenzäquivalente Pegel von Ventilatorgeräuschen gegenüber einem Referenzgeräusch bei 45, 60 und 75 dB(A)
  E. Claaßen, S. Töpken und S. Van De Par
[Abstract]

Ventilatoren werden als ein Bestandteil vieler technischer Geräte und Anlagen im täglichen Leben von Menschen gehört. In der Praxis wird zur Charakterisierung der Unangenehmheit oftmals der A-bewerteten Schalldruckpegel mit Pegelzuschlägen kombiniert. In dieser Studie wurden lautheits- und präferenzäquivalente Pegel für 19 unterschiedliche Ventilatorgeräusche für verschiedene Referenzpegel (45, 60 und 75 dB(A)) in Hörexperimenten ermittelt. Mit einem adaptiven Messverfahren wurde hierfür der Pegel der Ventilatorgeräusche so lange variiert, bis sie entweder als gleich laut (lautheitsäquivalenter Pegel) oder gleich angenehm (präferenzäquivalenter Pegel) gegenüber einem bandbegrenzten weißen Referenzrauschen empfunden wurden. Die Differenz zwischen dem Referenzpegel und den Äquivalenzpegeln lässt sich als empirisch ermittelter Pegelzuschlag für gleiche Lautheit bzw. Präferenz interpretieren. Für alle getesteten Ventilatorgeräusche ergeben sich aus den Präferenzurteilen Pegelzuschläge im Bereich von 3 bis 17dB. Insbesondere für die präferenzäquivalenten Pegel sind die Pegelreduktionen bei dem Referenzpegel von 45 dB(A) stärker ausgeprägt als für die höheren Referenzpegelstufen. Für den hohen Referenzpegel deuten die Ergebnisse über alle Testsignale auf einen starken Einfluss der wahrgenommenen Lautheit auf die Präferenzurteile hin. Bei dem niedrigen Referenzpegel scheint hingegen der Klangcharakter, z.B. durch tonale Komponenten, ein prominenter zusätzlicher Einflussfaktor über die Lautheit hinaus zu sein, der auch bei den eher angenehmen Geräuschen zum Tragen kommt.

Claes, Leander

• Identification of piezoelectric material parameters using optimised multi-electrode specimens
  L. Claes, N. Feldmann, V. Schulze, B. Jurgelucks, A. Walther und B. Henning
[Abstract]

Due to the availability of computational resources, modern design processes of sensor and actor systems are becoming increasingly simulation-driven. A prerequisite of these processes is, however, that the materials used are well-known and described by a material model. For piezoceramic materials the parameters of such a model is especially hard to determine, as it includes mechanical, electrical, and piezoelectric quantities. The authors have previously shown that a complete set of piezoelectric material parameters can be identified based on three electrical impedance measurements of a disc-shaped specimen with three ring electrodes. As a continuation of this work, a new electrode structure requiring only a single impedance measurement is determined by a simulation-based sensitivity optimisation process. Using this new electrode structure, the material parameters of a physical specimen are determined in an inverse procedure by matching the measured impedance with the impedance of a virtual sample incorporating the parameterised material model using an optimisation algorithm. Along with linear parameters for mechanical, electrical, and piezoelectric behaviour, absorption parameters are determined as well. Good agreement between virtual and physical impedances indicates the model’s potential to describe the physical behaviour accurately.

• Estimation of viscoelastic material parameters of polymers using Lamb waves
  S. Johannesmann, L. Claes und B. Henning
[Abstract]

For a realistic simulation of ultrasonic waves in components, the material parameters of its constituents need to be known. Especially in polymers, viscoelastic behaviour must be considered to account for the material’s absorption. A possible method for material characterisation is based on Lamb waves using broadband thermoelastic excitation. Signal acquisition of ultrasonic waves at different distances from the excitation yields a matrix of signals depending on time and space. A 2D-Fourier transform yields a matrix in the temporal and spatial frequency domain similar to a dispersion diagram from which the propagating modes are extracted. Subdividing the propagation distance in N subdomains and applying a 2D-Fourier transform to each matrix results in N sub-matrices depending on frequency and real wavenumber. These are used to fit an exponential function in the spatial domain for each frequency and real wavenumber pair yielding the acoustic absorption, i.e. the imaginary part of the wavenumber. In an inverse procedure, the detected frequencies and complex wavenumbers are inserted into the analytic, complex Rayleigh-Lamb-equation, which is balanced by varying the complex, viscoelastic material parameters using a global optimisation algorithm. The resulting values for the material parameters serve as estimates for a quantitative description of the viscoelastic material behaviour.

Clausen, Jan

• Application of vibroacoustic metamaterials in a vehicle door
  M. Droste, D. Manushyna, S. Rieß, H. Atzrodt, T. Druwe, S. Melzer, J. Troge, A. Struß, A. Lühring und J. Clausen
[Abstract]

In the presented work, vibroacoustic metamaterials are designed and tested for an application in a vibroacoustic-optimized vehicle door. The focus of this work is the implementation of resonator concepts to different components of a vehicle door. Concepts suitable for large-scale production, which were designed and validated in previous works, are applied to simplified as well as more complex representative components of vehicle doors. The resonators are designed to achieve vibration reduction in the frequency range around 500 Hz, considering geometric complexity and requirements to installation space. The proposed concepts are investigated numerically and tested experimentally on demonstrators. Based on the investigations a favored concept will be chosen to be implemented in a complete vehicle door demonstrator in future work. This will enable comparison of the vibroacoustic metamaterial effectiveness to conventional state-of-the-art solutions.

Colangeli, Claudio

• Transfer Learning for Booming Noise Classification
  D.S. Kunte, C. Colangeli, B. Cornelis, K. Gryllias, C. De Veuster und K. Janssens
[Abstract]

Booming noise influences perceived vehicle quality and passenger comfort. Therefore, it becomes important for automotive manufacturers to have a reliable method for the detection of booming noise. Machine learning models can effectively address this need. However, in the absence of sufficient data samples, machine learning models have been known to perform poorly. In this paper, we study the efficacy of simulation-driven machine learning and transfer learning techniques to overcome this data scarcity problem. In this study, the source and target datasets are synthesized starting from a limited set of original recordings. The machine learning database is obtained through modification of baseline vehicle runup sounds, by defining booming events on a pre-existing vehicle order profile. A modified definition of booming noise and change in vehicle orders and background noise are the primary differences between the source and target datasets. We use transfer learning techniques to leverage the knowledge gained from the source dataset to make better predictions in the target dataset.

Colburn, H. Steven

• 'Hörbrille': Speech Enhancement with an Eyeglass Integrated Microphone Array
  M. Cantu, H.S. Colburn und V. Hohmann
[Abstract]

An ongoing project at the University of Oldenburg (UOL) involves development and evaluation of prototype assistive listening devices that incorporate a microphone array into the frame of a pair of eyeglasses. The eyeglass-integrated array can be used to implement adaptive beamforming and/or Short-Time Target Cancellation (STTC) processing, which computes a ratio mask (i.e., a time-varying spectral gain) that can be used either to filter the binaural signals at the Left and Right ears or as a spectro-temporal postfilter for the adaptive beamforming. The STTC processing does not require training or a priori knowledge about the number or locations of interfering sound sources; only an assumed ”look” direction is needed. Where adaptive beamforming computes a complex-valued filter-vector, the STTC processing computes a real valued time-varying spectral gain; the two approaches are compatible and our evaluation results, using both instrumental and psychoacoustic measures, indicate that their combination has an additive effect. This approach, of using an eyeglass-integrated microphone array to compute a ratio mask, should not be thought of as an attempt to supplant the ear-worn hearing aid; it is instead an approach that is additive and compatible with a traditional hearing aid and can further enhance established approaches to speech enhancement.

Colella Gomes, Otavio

• Perceptual Consequences of Direction and Level of Early Reflections in a Chamber Music Hall
  O. Colella Gomes, N. Meyer-Kahlen, W. Lachenmayr und T. Lokki
[Abstract]

Early reflections are considered to be important for the impression of concert hall acoustics. So far, the audibility of room reflections have mostly been studied in strongly simplified and artificial settings. In this study, spatial room impulse response measurements of a chamber music hall are used. Wall reflections are identified using spatial analysis. Subsequently, their levels and directions are modified and the resulting response is rendered to a multi-channel loudspeaker array. A listening test explores the audibility threshold of these modifications and their influence on perceptual attributes such as width, clarity and loudness. The results have applications in the optimization of concert hall designs and efficient virtual acoustic rendering.

Corcuera Marruffo, Andrea

• High-resolution 3D directivity measurements of a trumpet
  A. Corcuera Marruffo, J. Thilakan, A. Hofmann, V. Chatziioannou und M. Kob
[Abstract]

Knowing the directivity characteristics of musical instruments is useful in several situations such as microphone placement in musical recordings and auralization of virtual musical instruments. One way to measure the directivity patterns of musical instruments is to use artificial excitation, a microphone, and a turntable which allows high-resolution directivity patterns to be acquired. However, a downside of employing this method is that the acoustic shadowing caused by the musician, which is an integral element of the setup in a real scenario, is not included in the measurements. In this paper, we present high-resolution directivity patterns of a trumpet in 3D, measured using artificial excitation, a turntable and a mannequin. Measurements were done using different setups, with the instrument alone and with a mannequin attached to the setup that allowed to obtain an approximation of the acoustic effect of a musician in a performance. Similarities and variations in the measured patterns are observed and discussed in this work.

Cordes, Patrick

• Objektives Messverfahren zur Sitzkomfortcharakterisierung von Economy-Class Flugzeugsitzen
  Y. Hoven, P. Cordes und K. Kochan
[Abstract]

Effiziente Flugzeugtriebwerke mit erhöhtem Bypass-Ratio und zukünftige verteilte elektrische und hybridelektrische Triebwerke können durch Drehzahl induzierte Vibrationen zu niedrigfrequenten Schwingungen des Kabinenbodens führen. Hierdurch rückt der dynamische Sitzkomfort als Qualitätsmerkmal zunehmend in den Fokus. Der Sitzkomfort wird maßgeblich über die Eigenschaften des Passagiersitzes bestimmt. Um im Vorfeld des Einbaus eine Aussage zur Güte des Sitzkomforts von Sitzen treffen zu können, müssen dessen Eigenschaften charakterisiert werden. Bisher wurden hierfür aufwändige und teure Probandentests durchgeführt. Zusätzlich ist aufgrund der Vibrationsquellen im Flugzeug der Frequenzbereich oberhalb von 20Hz von Interesse, wo viele bisherige Untersuchungen keine Daten lieferten. Innerhalb eines Forschungsprojekts wurde ein objektives Messverfahren zur Charakterisierung von Economy-Class Sitzreihen entwickelt. Hierfür wurde eine typische Sitzreihe auf einer frei hängenden Unterkonstruktion befestigt und angeregt. Ein entwickelter Dummy zur Abbildung des Passagiereinflusses erfasst die Beschleunigungen an der Sitzposition. Hierdurch wird die Untersuchung des Sitzreiheneinfluss auf die beim Passagier ankommenden Vibrationen möglich. Die Charakterisierung der Sitzeigenschaften erfolgt anhand von Transferfunktionen. Der Vergleich der messtechnischen Untersuchung mit beim Projektpartner durchgeführten Probandentest gibt Anhaltspunkte, in welchen Frequenzbereichen eine Anpassung des Schwingungsverhaltens der Sitzreihe empfehlenswert ist. Das entwickelte Messverfahren hat das Potential die Vorentwicklung und Auswahl von Sitzreihen im Hinblick auf den Sitzkomfort zu unterstützen und Entwicklungskosten zu sparen.

Cornelis, Bram

• Transfer Learning for Booming Noise Classification
  D.S. Kunte, C. Colangeli, B. Cornelis, K. Gryllias, C. De Veuster und K. Janssens
[Abstract]

Booming noise influences perceived vehicle quality and passenger comfort. Therefore, it becomes important for automotive manufacturers to have a reliable method for the detection of booming noise. Machine learning models can effectively address this need. However, in the absence of sufficient data samples, machine learning models have been known to perform poorly. In this paper, we study the efficacy of simulation-driven machine learning and transfer learning techniques to overcome this data scarcity problem. In this study, the source and target datasets are synthesized starting from a limited set of original recordings. The machine learning database is obtained through modification of baseline vehicle runup sounds, by defining booming events on a pre-existing vehicle order profile. A modified definition of booming noise and change in vehicle orders and background noise are the primary differences between the source and target datasets. We use transfer learning techniques to leverage the knowledge gained from the source dataset to make better predictions in the target dataset.

Corveleyn, Samuel

• Sensitivity Analysis in Vehicle NVH Involving Trim Parts
  M. Brandstetter und S. Corveleyn
[Abstract]

In the automotive industry the acoustic comfort is key in vehicle development. With the electrification of the vehicle fleets the frequency of interest is growing, reaching 10 kHz or more. Thus the sensitivity and variability of results are increasing. This variability is a risk for production if not evaluated in early stage. If uncertainties are not considered, certain vehicles might not meet the defined targets during production. The impact of the vehicle trims on the interior noise is increasing with the frequency. Especially when porous materials are involved, the sensitivity and variability of those parts need to be evaluated. Besides of the behavior due the material properties, mass and boundary conditions have an impact on the results. While masses are mainly well controlled, boundary conditions are uncertain when it comes to trim attachments (clips or snaps), or zone of contact between trim and the vehicle structure. This article proposes a method that evaluates the sensitivity of acoustic trims on interior noise and structure vibrations due to different sources of uncertainties on an industrial model. Considered uncertainties are due to material data, attachments, mass distribution and contact zones of trims with the structure.

Csóka, Bence

• Acoustical beamforming with distance estimation
  B. Csóka, P. Fiala und P. Rucz
[Abstract]

The topic of this paper is the automatized determination of the position and trajectory of sound sources by acoustic measurements with microphone arrays. The base idea of the process is the suitable delay and amplification of the sound signals received by the sensors. The exact delay and amplification values are defined by beamforming algorithms, one of the most well-known being the so-called MUSIC (Multiple Signal Classification) algorithm. This method separates the cross-spectral matrix of the received signals to signal and noise subspaces. Its popularity is due to its simplicity and relatively high accuracy. Beamforming can be used to focus on different points in the space and assess the likelihood of a sound source being in their vicinity. Previously, we devised a method to estimate the direction and the distance of sound sources. Direction estimation is already an extensively discussed topic when it comes to beamforming. Our distance estimation method showed promising results during simulations, but when processing measurement data, it failed to perform satisfactorily due to less favourable environmental conditions. Our goal is to devise and test a more accurate and reliable, although presumably slower algorithm that could be optimized in the future.

Czedik-Eysenberg, Isabella

• Who is gonna make you dance? Einfluss von Musiker und Musikproduzent auf die Klanggestaltung im Rap
  N. Kudakov, C. Reuter, M. Roos, I. Czedik-Eysenberg und A. Emmer
[Abstract]

Rap gehört zu den populärsten Musikgenres in Deutschland. Seit den 1980er Jahren waren vor allem drei Musikproduzenten in diesem Genre besonders erfolgreich und stilprägend: Rick Rubin, Dr. Dre und Timbaland. Da alle drei mit den ebenfalls sehr erfolgreichen Rappern LL Cool J, Jay-Z, Eminem und Nas zu verschiedenen Zeiten ihrer Karrieren zusammengearbeitet haben, bietet es sich an, auf der Grundlage der jeweils produzierten Stücke und in Kenntnis der jeweils verwendeten Studio-Infrastruktur zu untersuchen, ob es typische signalanalytisch erfassbare Klangmerkmale gibt, die eine Zuordnung der Werke zu einem bestimmten Musikproduzenten und/oder Rapper ermöglichen. Unter dieser Fragestellung wurden 129 von Rick Rubin, Dr. Dre und Timbaland produzierte Songs der Rapper LL Cool J, Jay-Z, Eminem und Nas mit Hilfe von Signalanalyse-Bibliotheken wie AudioCommons Timbral Models, Essentia, LibRosa, MIRToolbox und MiningSuite auf ihre klanglichen Eigenschaften analysiert und via MANOVA sowie t-Tests auf ihre klanglichen Unterschiede und Gemeinsamkeiten untersucht. Es zeigte sich, dass sich die klanglichen Unterschiede zwischen den Musikproduzenten hauptsächlich mit einigen wenigen sehr prominenten Merkmalen beschreiben lassen, zu denen sich die Rapper Musikproduzenten-abhängig zuordnen lassen. Anhand der erhobenen Daten wird deutlich, dass die klanglichen Merkmale im Rap hauptsächlich von den Musikproduzenten (und ihrer Infrastruktur) bestimmt werden und weniger von den Rappern/Künstlern selbst.

• Das klinget so herrlich, Das klinget so schön... Signalanalytische Modelle zur Ermittlung des Wohlklangs von Glockenklängen
  C. Reuter, M. Plitzner, M. Roos, I. Czedik-Eysenberg, V. Weber und A. Rupp
[Abstract]

Was zeichnet eine wohlklingende Glocke aus? Spätestens seit den ”Limburger Richtlinien für die klangliche Beurteilung neuer Glocken” (1951) und den ”Definitionen zur Glockenprüfung” (Thienhaus 1951) steht diese Frage auch im Fokus akustischer Messungen mit dem Ziel Klangbeschreibungen wie ein ”gesunder, volltönender, reicher Klang” (Ellerhorst 1957) in Zahlenwerte zu gießen. Hierzu entwickelte Benotungssysteme (Weissenbäck/Pfundner 1961) und Wohlklangsberechnungen (Aures 1981) legen nahe, dass eine wohlklingende Glocke eine weiche, volle, helle und klare Tongebung mit einem grundtönigen, geräuscharmen Klangspektrum vereint, wobei der Schlagton leuchtend-klar ausgeprägt ist und es möglichst wenig Nebenschlagtongeräusche gibt (Wernisch 2004/2006). So stellt sich die Frage: Welche signalanalytisch berechenbaren Klangeigenschaften sind entscheidend für einen schönen Glockenklang? Als Erweiterung des in der Glockenforschung bewährten ”musikalischen Fingerabdrucks” (Rupp/Flade 2000; Plitzner 2015) werden mit Hilfe von Signalanalyse-Techniken mehr als 120 Klangmerkmale für eine Reihe von prototypischen Glockenklängen ermittelt, die in Hörversuchen von Glockenexperten und Laien auf einer Skala zwischen 1 (besonders hässlich) und 7 (besonders schön) bewertet werden. Die in den Hörversuchen ermittelten Urteile werden auf Korrelationen mit den signalanalytisch ermittelten Klangeigenschaften der Glocke geprüft, so dass auf dieser Grundlage ein Vorhersagemodell für eine rechnerische Einschätzung des Wohlklangs von Glocken erstellt werden kann. Erste Ergebnisse dieser Studie werden auf der DAGA2022 vorgestellt.

• Der Einfluss von Aerosolfiltern auf den Klang von Blechblasinstrumenten
  S. Siddiq, C. Reuter, I. Czedik-Eysenberg und M. Eder
[Abstract]

COVID-19 wird hauptsächlich über Tröpfchen oder Aerosole verbreitet (Meselson 2020). Blasinstrumente ”blasen” zwar keine Tröpfchen aus, allerdings emittieren sie Aerosole (Schwalje/Hoffmann 2020). Als Gegenemaßnahme wurden Aerosolfilter aus Zellulose (Becher et al. 2020) bzw. Molton vorgeschlagen (Siddiq et al. 2021).

In dieser Studie wurde untersucht, ob die vorgeschlagenen Filter einen nennenswerten Einfluss auf Klang und Abstrahlcharakteristik der Musikinstrumente haben.

Die Klänge von fünf Blasinstrumenten (Flöte, Waldhorn, Posaune, Trompete, Tuba) wurden jeweils mit und ohne Filter aufgenommen und im Hörversuch bewertet. Die Filter wurden aus Molton genäht und zur rückstandsfreien Anbringung mit einem elastischen Saum versehen. Das Abstrahlverhalten wurde mittels akustischer Kamera aufgezeichnet. Low-Level-Audiomerkmale wurden extrahiert und analysiert, um die akustischen Eigenschaften zu identifizieren, die durch den Filter beeinflusst werden. Der Vergleich des Abstrahlverhaltens mit und ohne Filter verdeutlicht den Einfluss der Filter auf die Schallabstrahlung.

Ein Filter hatte kaum Einfluss auf die subjektiven Klangbewertungen, was auch die spektralen Low-Level-Audiomerkmale bestätigen. Erst bei zwei Filtern ist der Unterschied zur Null-Filter-Bedingung signifikant. Insgesamt war der Einfluss auf die Intonation deutlich größer als auf den Klang an sich. Unterschiede in der Schallabstrahlung wurden nicht festgestellt.

Czwielong, Felix

• Revisiting the EAA Benchmark for a low-pressure axial fan
  S. Schoder, F. Czwielong und M. Kaltenbacher
[Abstract]

We revisit the detailed experimental and existing numerical results of the EAA benchmark case of a low-pressure axial fan. Thereby, we present the whole aeroacoustic simulation process and its validation by experimental results. A successful computation of the flow and acoustic involves the following procedure, including validation: 1. Obtaining a verified mesh for the CFD simulation. 2. Evaluating turbulence modeling. 3. Performing a CFD convergence study. 4. Validating significant flow results concerning a subsequent acoustic simulation. 5. Establishing a computational domain and meshing regarding the acoustic field. 6. Acoustic source term calculation, including a possible truncation and interpolation from the CFD to the acoustic grid. 7. The acoustic field computation and validation of its significant physical quantities. We will present physical and methodological details for a successful aeroacoustic fan simulation.

• Analytisch und iterativ berechnete Steering-Vektoren zur Lokalisierung rotierender Schallquellen
  C. Ocker, G. Herold, F. Czwielong und W. Pannert
[Abstract]

Die Lokalisierung und Quantifizierung rotierender Schallquellen an Axialventilatoren, Windturbinen oder Flugzeugtriebwerken erhöht das Verständnis der Schallentstehungsmechanismen. Dies ermöglicht somit eine geometrische Optimierung der rotierenden Komponenten hinsichtlich der Schallentstehung und -abstrahlung. Hierbei werden Mikrofonarrays verwendet und eine entsprechende Signalverarbeitung für rotierende Schallquellen eingesetzt. Die Grundidee zur Lokalisierung rotierender Schallquellen ist die Transformation in ein rotierendes Bezugsystem, so dass die rotierenden Schallquellen stationär relativ zu den Mikrofonen erscheinen. Diese Transformation wird auf die gemessenen Drucksignale an den Mikrofonen und auf das Medium zwischen Schallquellen und Mikrofonen angewendet. Im rotierenden Bezugsystem rotiert damit das zunächst ruhende Medium selbst. Dies muss bei der Berechnung der Schallausbreitung berücksichtigt werden. Die Steering-Vektoren, welche die Schallausbreitung von der Schallquelle zu den einzelnen Mikrofonen im rotierendem Medium berücksichtigen, können analytisch oder iterativ berechnet werden. Bei der Schallquellenlokalisierung muss sowohl die Amplitude als auch die Phase an den Mikrofonpositionen richtig berechnet werden. Die auf unterschiedliche Weise berechneten Steering-Vektoren werden bei der Auswertung eines Benchmarks mit simulierten Drucksignalen und eines Benchmarks mit gemessenen Drucksignalen von einem Axialventilator eingesetzt. Damit soll die Zuverlässigkeit der Berechnungsmethoden für unterschiedliche Anwendungsbereiche beurteilt werden.

• Installationseffekte von Wärmeübertragern auf Axialventilatoren
  F. Czwielong, V. Hruška, J. Soldat, N. Schamberger, T. Mader und S. Becker
[Abstract]

Die Verknüpfung von Wärmeübertrager und Axialventilator stellt nicht nur eine sehr häufige Kombination in realen Anwendungen wie Klimaanlagen, Wärmepumpen oder Kühlkreisläufen dar, sondern erweist sich auch als ein äußert komplexes System mit unterschiedlichen Wechselwirkungen. So induzieren saugseitige Wärmeübertrager Installationseffekte auf stromabwärts positionierte Axialventilator, welche Auswirkungen auf die aerodynamischen, die aeroakustischen und die strukturmechanischen Eigenschaften des Gesamtsystems haben. Auf Basis von umfangreichen experimentellen Untersuchungen konnten einzelne Installationseffekte separiert werden und neue Erkenntnisse für das Grundverständnis der Wechselwirkungen zwischen Wärmeübertrager und Axialventilator gewonnen werden. Es zeigte sich, dass der Kühlmittelrohrdurchmesser wesentlich die Einströmturbulenzen zum Axialventilator beeinflussen und dass das Gehäuse Inhomogenität im Strömungsfeld erzeugt. Zusätzlich konnten schallabsorbierende Effekte aufgrund von periodischen Anordnungen innerhalb des Wärmeübertragers festgestellt werden. Mit den gefundenen Erkenntnissen können Designvorschriften für leise Wärmeübertrager-Axialventilator-Kombinationen abgeleitet werden und somit einfache Richtlinien in zukünftige Entwicklungen integriert werden.

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

 

D'Aniello, Raffaele

• Spectral POD Analysis of Combustion Noise Emitted by a Non-reacting Combustor Simulator
  R. D'Aniello, S. Gövert, K. Knobloch und C. Kissner
[Abstract]

Combustion noise represents an important part of the overall emissions of gas turbines and aerospace engines. For modern lean combustors, there are several relevant physical phenomena which contribute to combustion noise, such as fluctuations of heat release in case of so-called direct combustion noise or acceleration of flow inhomogeneities in case of so-called indirect combustion noise. In order to describe the noise production mechanisms, it remains although difficult to distinguish between the different sources and to quantify the corresponding sound emission using classical approaches based on linear acoustics. This study therefore proposes an alternative method to identify the noise components based on an empirical mode decomposition technique, the so-called Spectral Proper Orthogonal Decomposition (SPOD). Using data extracted from a Large Eddy Simulation of a non-reacting combustor simulator, the suitability of the SPOD to identify the relationship between entropy disturbances due to cooling air entering the combustor and sound production was investigated. The comparison of the coherent structures obtained with the SPOD from entropy and pressure fluctuations clearly evidences similarities in spatial distributions and mode orders as well as energy peaks at similar frequencies. This makes the SPOD a promising approach to identify main features and structures of combustor noise components.

Däuble, Lukas

• Entwicklung und Validierung eines Finite-Elemente-Modells für ein Abwasserrohr
  L. Däuble, J. Scheck, B. Zeitler, T. Kruse und U. Schanda
[Abstract]

Abwassersysteme gehören zu den problematischsten Lärmquellen in Gebäuden. Bei Wasserdurchfluss durch das Rohr wird dieses zu Schwingungen angeregt. Dadurch kommt es sowohl zu einer Luftschallabstrahlung als auch zu einer Körperschallübertragung über die Befestigungspunkte in die angekoppelten Bauteile (Wände und Decken). In einer Studienarbeit an der TH Rosenheim wurden experimentelle und analytische Untersuchungen zum internen (Material-) Verlustfaktor des Rohres durchgeführt, welche im Rahmen einer Masterarbeit an der HFT Stuttgart am selben Referenz-Rohrsystem fortgesetzt und erweitert werden sollen. Hauptziel der Masterarbeit ist es, ein Finite-Elemente-Modell für ein frei aufgehängtes Abwasserrohr zu erstellen und anhand von Messungen, insbesondere einer experimentellen Modalanalyse zu validieren. In einem weiteren Schritt soll das Rohr über eine Rohrschelle an eine Empfangsplatte angekoppelt und auch hierfür ein FE-Modell erstellt und validiert werden.

Davies, William J.

• The influence of memories on soundscape perception responses
  M.S. Engel, M.L. De Ulhôa Carvalho und W.J. Davies
[Abstract]

In recent years, it became more evident that the physical environment cannot characterize the sonic built environment without considering subjects’ opinions, preferences, and expectations while using the urban space. Due to these reasons, an increase of the investigations on soundscape studies related to cognitive aspects such as the emotional dimension and recognition of sound marks was observed. Few studies verified the influence of memories on soundscape perception. This work aims to characterize the effect of memories on perception responses according to different context configurations, such as functionality, seasonality and the socio-cultural dimensions of the soundscape perception data collected in Aachen - Germany and Goiânia - Brazil. The classification of memory types and their stages followed those suggested by Atkinson & Shiffrin (1968). The statistical analysis was a Two-Step Cluster Analysis that helps form the user’s profile for each identified cluster. With the identifications of how memories relate to the soundscape experience, the specified preferences can indicate and enhance urban design for better living.

De Troij, Jan

• Auralization of radiated gearbox noise from a full-scale transaxle model using numerical vibro-acoustic transfer functions
  J. De Troij, L. Van Belle, S. Van Ophem, J. Marco I Jordan, B. Blockmans, B. Pluymers und W. Desmet
[Abstract]

Due to the increasingly stringent noise exposure regulations as well as rising customer expectations, there is a growing need to incorporate, assess and improve the vibro-acoustic behavior of products in early design stages. In transportation industry, the current ecological trends towards electrification and light-weighting of vehicles also bring forth novel and formerly masked noise problems. Going beyond typical frequency domain analysis and providing an audible prediction of the radiated noise, can add an extra dimension for the design engineer to assess the expected noise characteristics, without the need for full-scale prototypes. In the context of gearbox noise, the current paper proposes combining time-domain drivetrain simulations with a frequency-domain vibro-acoustic finite element model of a gearbox housing to determine audible sound pressure responses for the assessment of different bearing input forces and housing design changes. To this end, simulated time-domain bearing force signals are filtered using vibro-acoustic frequency response functions obtained from free-field sound pressure responses for a unit point force excitation of the gearbox housing at a bearing location. The proposed method models the full chain from noise source to output and thus enables translating design changes into audible impressions of the resulting noise characteristics.

De Ulhôa Carvalho, Maria Luiza

• The influence of memories on soundscape perception responses
  M.S. Engel, M.L. De Ulhôa Carvalho und W.J. Davies
[Abstract]

In recent years, it became more evident that the physical environment cannot characterize the sonic built environment without considering subjects’ opinions, preferences, and expectations while using the urban space. Due to these reasons, an increase of the investigations on soundscape studies related to cognitive aspects such as the emotional dimension and recognition of sound marks was observed. Few studies verified the influence of memories on soundscape perception. This work aims to characterize the effect of memories on perception responses according to different context configurations, such as functionality, seasonality and the socio-cultural dimensions of the soundscape perception data collected in Aachen - Germany and Goiânia - Brazil. The classification of memory types and their stages followed those suggested by Atkinson & Shiffrin (1968). The statistical analysis was a Two-Step Cluster Analysis that helps form the user’s profile for each identified cluster. With the identifications of how memories relate to the soundscape experience, the specified preferences can indicate and enhance urban design for better living.

De Veuster, Christophe

• Transfer Learning for Booming Noise Classification
  D.S. Kunte, C. Colangeli, B. Cornelis, K. Gryllias, C. De Veuster und K. Janssens
[Abstract]

Booming noise influences perceived vehicle quality and passenger comfort. Therefore, it becomes important for automotive manufacturers to have a reliable method for the detection of booming noise. Machine learning models can effectively address this need. However, in the absence of sufficient data samples, machine learning models have been known to perform poorly. In this paper, we study the efficacy of simulation-driven machine learning and transfer learning techniques to overcome this data scarcity problem. In this study, the source and target datasets are synthesized starting from a limited set of original recordings. The machine learning database is obtained through modification of baseline vehicle runup sounds, by defining booming events on a pre-existing vehicle order profile. A modified definition of booming noise and change in vehicle orders and background noise are the primary differences between the source and target datasets. We use transfer learning techniques to leverage the knowledge gained from the source dataset to make better predictions in the target dataset.

Deckers, Elke

• Deep Learning for Photogrammetric Ear Point Clouds Denoising
  F. Di Giusto, F. Lluís Salvadó, S. Van Ophem, W. Desmet und E. Deckers
[Abstract]

Individual Head Related Transfer Functions (HRTFs), necessary for the realistic audio rendering of a virtual scene, can be efficiently computed using numerical methods on three-dimensional scans of the ears and head of a subject. However, accurate geometries are required to obtain perceptually valid HRTFs. The most precise scanning techniques generally require specialized equipment, making them unpractical for a wide application. Photogrammetry, on the other hand, shows a great potential in terms of speed and affordability at the cost of a generally lower geometrical accuracy. The lack of precision of photogrammetric ear scans tends to significantly hinder the validity of the computed HRTFs. This is due to the complexity of the ear shape, generating a lack of visibility that negatively impacts the photogrammetric reconstruction algorithm, resulting in incomplete and noisy point clouds. This paper discusses the usage of deep neural networks for denoising and improving ear point clouds scanned through photogrammetry. Different neural network architectures are trained and tested on precise ear geometries to which artificial noise mimicking real photogrammetric error is applied. The results are compared to classical denoising approaches, and the validity of the HRTFs computed on the denoised scans is benchmarked against reference data.

Desmet, Wim

• Source Directivity for Auralization Using Precomputed Data Based on Discontinuous Galerkin Simulations
  J.R. Cardenuto, J. Heinz, T. Van Putten, M. Kaltenbacher und W. Desmet
[Abstract]

We present a framework for the auralization of room-acoustics computed with discontinuous Galerkin (DG) simulation. Our approach lets us auralize the sound propagation in an enclosure independent of source and listener directivity, using time-domain simulated room impulse responses. Linear combinations of monopoles, surrounding the source location, represent the source directivity. Using the DG solver, we compute the sound field of each monopole separately and store the pressure results, obtained at several microphone positions, in a database. During the post-processing, a synthesis of these precomputed room impulse responses (RIR) yields the sound field of a generic source, using the precalculated monopole contributions. We perform interpolation on the pressure signals captured at the listener position in real-time and apply HRTF as filters to the latter signals to obtain the binaural output. The approach allows incorporating any source and listener directivity to time-domain simulated RIRs. Results show how the binaural output is affected by modifying the number of monopoles representing the source generated sound field. We also analyze the effect of the DG simulation parameters, such as element size and time-step, on the binaural output.

• Deep Learning for Photogrammetric Ear Point Clouds Denoising
  F. Di Giusto, F. Lluís Salvadó, S. Van Ophem, W. Desmet und E. Deckers
[Abstract]

Individual Head Related Transfer Functions (HRTFs), necessary for the realistic audio rendering of a virtual scene, can be efficiently computed using numerical methods on three-dimensional scans of the ears and head of a subject. However, accurate geometries are required to obtain perceptually valid HRTFs. The most precise scanning techniques generally require specialized equipment, making them unpractical for a wide application. Photogrammetry, on the other hand, shows a great potential in terms of speed and affordability at the cost of a generally lower geometrical accuracy. The lack of precision of photogrammetric ear scans tends to significantly hinder the validity of the computed HRTFs. This is due to the complexity of the ear shape, generating a lack of visibility that negatively impacts the photogrammetric reconstruction algorithm, resulting in incomplete and noisy point clouds. This paper discusses the usage of deep neural networks for denoising and improving ear point clouds scanned through photogrammetry. Different neural network architectures are trained and tested on precise ear geometries to which artificial noise mimicking real photogrammetric error is applied. The results are compared to classical denoising approaches, and the validity of the HRTFs computed on the denoised scans is benchmarked against reference data.

• Auralization of radiated gearbox noise from a full-scale transaxle model using numerical vibro-acoustic transfer functions
  J. De Troij, L. Van Belle, S. Van Ophem, J. Marco I Jordan, B. Blockmans, B. Pluymers und W. Desmet
[Abstract]

Due to the increasingly stringent noise exposure regulations as well as rising customer expectations, there is a growing need to incorporate, assess and improve the vibro-acoustic behavior of products in early design stages. In transportation industry, the current ecological trends towards electrification and light-weighting of vehicles also bring forth novel and formerly masked noise problems. Going beyond typical frequency domain analysis and providing an audible prediction of the radiated noise, can add an extra dimension for the design engineer to assess the expected noise characteristics, without the need for full-scale prototypes. In the context of gearbox noise, the current paper proposes combining time-domain drivetrain simulations with a frequency-domain vibro-acoustic finite element model of a gearbox housing to determine audible sound pressure responses for the assessment of different bearing input forces and housing design changes. To this end, simulated time-domain bearing force signals are filtered using vibro-acoustic frequency response functions obtained from free-field sound pressure responses for a unit point force excitation of the gearbox housing at a bearing location. The proposed method models the full chain from noise source to output and thus enables translating design changes into audible impressions of the resulting noise characteristics.

Deutsch, Thomas

• An Assessment of Higher-Order Ambisonics Reproduction in the Context of Spatial Release from Masking
  T. Deutsch und J. Fels
[Abstract]

Spatial release from masking is an important effect in the context of auditory selective attention, since it facilitates, e.g., understanding a target speaker in the presence of a distracting second sound source when target and distractor are spatially separated. Hence, the virtual sound sources created for listening tests using a spatial reproduction method such as higher-order Ambisonics need to be able to successfully recreate this effect. A listening experiment was conducted to test the hypothesis that the spatial release from masking effect is reproduced more accurately with increasing order of Ambisonics reproduction, and to evaluate whether the spatial fidelity of the highest orders tested is sufficient to achieve a degree of realism comparable to real sound sources. In our paradigm, the spatial release from masking effect is quantified as the difference between the measured speech reception thresholds for the co-located and the spatially separated case of target and masking sound sources. Virtual target and masking noise sound sources were created with Ambisonics orders from one to nine using the AllRAD algorithm, reproduced with a spherical loudspeaker array. Real sound sources were included as reference conditions. Implications of the results in the context of an auditory selective attention paradigm are discussed.

Di Bari, Roberta

• Akustisches Verhalten von Holzgeschossdecken ökologisch neu gestalten
  T. Müller und R. Di Bari
[Abstract]

Die Erreichbarkeit der akustischen Qualität von Geschossdecken in Holzkonstruktionen stellt aufgrund der geringen Masse und Steifigkeit eine Herausforderung dar. Die für den Leichtbau typische erhöhte Schallübertragung im tieffrequenten Bereich kann zu Unbehagen bei den Nutzern führen. Optimierungsansätze ergeben oftmals suboptimale Lösungen, wie z.B. das Hinzufügen von zusätzlicher Masse und Steifigkeit in Form von Betonelementen. Diese Ansätze stehen im Widerspruch zu den modernen Ansprüchen im Bauwesen und der Architektur sowie zu den Vorteilen von Holz, die durch Nachhaltigkeit und geringes Eigengewicht charakterisiert sind. Im Gegensatz zum konventionellen Planungsprozess hat das Exzellenzcluster IntCDC an der Universität Stuttgart die Untersuchung von integrativen Ansätzen (Co-Design) als zentrale Zielsetzung. Dies soll die methodischen Grundlagen für eine Modernisierung des Bauschaffens legen. Mit dem Co- Design und unter Zuhilfenahme neuartiger digitaler Technologien und sowohl Entwurfs- als auch Planungstechniken können innovative Lösungskonzepte entwickelt werden, die das Schwingungsverhalten von Geschossdecken verbessern und die Umweltvorteile von Holz beibehalten. Dies ermöglicht die Betrachtung ökologischer Herausforderungen im Sinne eines ganzheitlichen und digitalen Planungsprozesses, um zur Schaffung einer qualitätsvollen und nachhaltig gebauten Umwelt beizutragen. Der Zusammenhang und die Wechselwirkung zwischen akustischer Performanz und der ökologischen Qualität von Holzdeckenkonstruktionen wird deutlich anhand eines Vergleiches mit konventionellen Deckenelementen aus Beton im Rahmen einer ganzheitlichen Untersuchung.

Di Giusto, Fabio

• Deep Learning for Photogrammetric Ear Point Clouds Denoising
  F. Di Giusto, F. Lluís Salvadó, S. Van Ophem, W. Desmet und E. Deckers
[Abstract]

Individual Head Related Transfer Functions (HRTFs), necessary for the realistic audio rendering of a virtual scene, can be efficiently computed using numerical methods on three-dimensional scans of the ears and head of a subject. However, accurate geometries are required to obtain perceptually valid HRTFs. The most precise scanning techniques generally require specialized equipment, making them unpractical for a wide application. Photogrammetry, on the other hand, shows a great potential in terms of speed and affordability at the cost of a generally lower geometrical accuracy. The lack of precision of photogrammetric ear scans tends to significantly hinder the validity of the computed HRTFs. This is due to the complexity of the ear shape, generating a lack of visibility that negatively impacts the photogrammetric reconstruction algorithm, resulting in incomplete and noisy point clouds. This paper discusses the usage of deep neural networks for denoising and improving ear point clouds scanned through photogrammetry. Different neural network architectures are trained and tested on precise ear geometries to which artificial noise mimicking real photogrammetric error is applied. The results are compared to classical denoising approaches, and the validity of the HRTFs computed on the denoised scans is benchmarked against reference data.

Diemert, Jan

• Akustisch optimierte Polymerwerkstoffe, Komponenten und Geometrien für Kunststoffgehäuse
  J. Rohlfing, Y. Aoki, R. Wack und J. Diemert
[Abstract]

Lärmemissionen von Anlagen und Geräten stellen im Alltag und am Arbeitsplatz eine erhebliche Belästigung und Belastung dar. Akustisch optimierte Produkte sorgen für mehr Komfort und Sicherheit. Kunststoffe sind ideale Konstruktionswerkstoffe für Gehäuse und andere Gerätekomponenten: leicht, meist preiswert und komplex in 3D formbar, und vielfach großserientauglich, weswegen sie in vielfältiger Form zum Einsatz kommen. Allerdings ist gerade das geringe Gewicht und oftmals geringe innere Dämpfung von Kunststoffcompounds sowie aus akustischer Sicht nicht ideal. Umso wichtiger ist es, die Potentiale einer akustischen Optimierung dieser Werkstoffe sowie einer akustisch optimierten konstruktiven Ausgestaltung und Fertigungstechniken auszuschöpfen, um so eine deutliche Reduzierung der Geräuschemissionen von Geräten zu erzielen. Im Rahmen des Fraunhofer-Forschungsprojektes PolymerAkustik entsteht hierzu ein umfassendes Technologieangebot. Dieser Beitrag fasst Ergebnisse aus diesem Forschungsvorhaben zusammen. Insbesondere werden Ergebnisse in Bezug auf neue polymerbasierte Werkstoffkonzepte mit justierbaren akustischen Eigenschaften für großserienfähige Fertigungsverfahren präsentiert. Dazu gehört auch die Nutzung weiterentwickelter (hybrider) Kunststoffverarbeitungsverfahren für Schichtstrukturen aus Polymeren mit hoher innerer Dämpfung und akustisch optimierten Polymerschäumen. Des Weiteren werden Konzepte für eine akustisch optimierte Ausgestaltung von Geräteöffnungen und elastischer Lagerelemente vorgestellt.

Dietrich, Sandro

• Oberflächenmodifikation zur Reduzierung des strömungsinduzierten Eigenstörgeräusches bei Schleppantennen
  F. Wachter, S. Dietrich und S. Becker
[Abstract]

Sonar-Schleppantennen sind horizontal geschleppte, hydroakustische Messsysteme, die zur Wasserschallvermessung und zur Detektion von Schallquellen in Gewässern 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. Oberflächenmodifikationen der Schlauchülle können zu einer lokalen, wandnahen Reduktion der Turbulenz führen. Der Einfluss einer solchen Modifikation auf die strömungsinduzierten Störgeräusche wird im Vergleich zu einer Referenzschlauchhülle ohne Modifikation numerisch untersucht. Hierzu werden Simulationen der Fluid-Struktur-Akustik-Interaktion eingesetzt. Im Rahmen des Vortrags werden Herangehensweise und Ergebnisse vorgestellt.

Do, Mia Giang

• Das Sonar des TRIPLE-Vorfelderkundungssystems für die Navigation in Gletschereis
  J. Audehm, B. Burgmann, M.G. Do, S. El Mentawi, D. Heinen, J. Hermannsgabner, A. Nöll, S. Sakhare, C. Wiebusch, Y. Ye und S. Zierke
[Abstract]

Die Monde Europa und Enceladus im äußeren Sonnensystem stellen interessante Orte für die Suche nach extraterrestrischem Leben dar. In den Ozeanen unter der dicken Eiskruste sind die Bedingungen für die Entstehung von Leben erfüllt. In der TRIPLE-Projektlinie der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR werden Technologien zur schnellen Eisdurchdringung und zur Erforschung subglazialer Seen entwickelt, um die Grundlage für zukünftige Explorationsmissionen zu diesen Eismonden zu schaffen. Diese Technologien werden in einem terrestrischen Analogszenario demonstriert. Dabei transportiert eine Schmelzsonde ein miniaturisiertes autonomes Unterwasserfahrzeug durch das Eis zu einem darunter gelegenen Wasserreservoir, um dieses zu untersuchen. In einer solchen Mission ist es von großer Bedeutung, dass die Sonde Hindernissen auf ihrem Weg ausweicht und den Übergang zwischen Eis und Wasser erkennen kann, um dort zu verankern. Diese Navigation wird durch das Vorfelderkundungssystem TRIPLE-FRS unterstützt. Es besteht aus einer Kombination von Radar und Sonar, um mit den sich ergänzenden Techniken eine hohe Leistungsfähigkeit und Robustheit in Gletschereis gewährleisten zu können. Damit das Sonar direkt an der Spitze der Sonde positioniert werden kann, dient der Schmelzkopf als Frontmasse für einen piezoelektrischen Tonpilzschallwandler zur Signalemission. Es werden das Konzept für das Sonarsystem und Simulationen der Eigenschaften des Schallwandlers vorgestellt.

Dobmeier, Bernhard

• Laboruntersuchungen zur Stoßstellendämmung von Massivholzbauteilen
  M. Schneider, A. Ruff, B. Zeitler, R. König und B. Dobmeier
[Abstract]

Das Stoßstellendämm-Maß Kij ist bei Massivholzkonstruktionen wie bei Leichtkonstruktionen stark von der konstruktiven Ausführung des Stoßes abhängig. Für unterschiedliche konstruktive Ausführungen der Stoßstelle aus Massivholzelementen (Wände aus kreuzweise vernagelten Brettschichten; Decken aus Brettschichtholz) wurden an Laboraufbauten Stoßstellendämm-Maße ermittelt. Es wurden sowohl Kreuz- als auch T-Stöße zwischen Trennwand und flankierender Wand bzw. zwischen Trenndecke und flankierender Wand vermessen. Dabei wurde der Einfluss unterschiedlicher Wanddicken, einer unterschiedlicher Anbindungen der flankierenden Wände an das Trennbauteil (Stumpfstoß, Durchdringung) aber auch der Einfluss unterschiedlicher Entkoppelungsmaterialien (Elastomere, Mineralfaser,...) sowie der Einfluss statisch erforderlicher Verbindungselemente (Schrauben, Zugplatten, ...) untersucht. Die Massivholzdecken waren mittels in Sand gelegten Betonplatten beschwert und es wurden auch Messungen mit einer zusätzlichen Last auf der Decke durchgeführt. Abweichend von den Vorgaben der Messnorm zur Ermittlung der Stoßstellendämm-Maße (ISO 10848) wurde an verkleinerten Versuchsaufbauten mit im Wohnungsbau typischen Wandflächen Messungen durchgeführt. Im Vortrag wird die vorgehensweise zur Ermittlung des Stoßstellendämm-Maßes beschrieben, auf die messtechnischen Besonderheiten bei Massivholzwänden eingegangen und es werden wesentliche Erkenntnisse der durchgeführten Messungen präsentiert.

Döllinger, Michael

• Feature Evaluation for Acoustic Pressure Signals from a Hybrid Simulation of Human Phonation
  F. Kraxberger, A. Wurzinger, S. Falk, S. Schoder, S. Kniesburges, M. Döllinger und M. Kaltenbacher
[Abstract]

Disorders of human voice production have severe effects on the quality of life of the affected individuals. To investigate the cause-effect-chain in voice production with functional-based voice disorders, three different possible disorder patterns are analyzed in form of a parameter study. These are: (i) four different variants of glottis closure, (ii) symmetric and asymmetric vocal fold movements of the same frequency, and (iii) three different subglottal pressures. By combining these parameters, 24 configurations are formed for which a validated simulation model is used to calculate the resulting sound pressure. The applied hybrid aeroacoustic approach consists of an incompressible flow simulation, from which the source term for the acoustic simulation is calculated according to the Perturbed Convective Wave Equation. Using the resulting acoustic signals at a microphone point, features from speech signal processing are evaluated. It is shown, that certain features correspond to certain disorder configurations.

Dokhanchi, Najmeh Sadat

• Acoustic travel time tomography: Applicability of an array of directional sound sources
  N.S. Dokhanchi, J. Arnold, A. Vogel und C. Völker
[Abstract]

The technique of acoustic travel time tomography (ATOM) employs the travel-time of early reflections to calculate the distribution of air temperature through an entire room. The number of detected early reflections in the room impulse response (RIR) which stands for the desired sound paths inside the room, has a significant impact on the resolution of reconstructed temperatures. In this study, the possibility of utilizing an array of directional sound sources for ATOM measurements is investigated. To compensate for the number of sound paths not appearing due to the directivity of the sound source, the consideration of high-energy third order reflections is proposed. For this purpose, the image source model (ISM) algorithm is developed to simulate the early reflections up to third-order image sources. The results indicate that the sufficient number of sound paths can ensure a proper tomography reconstruction.

Doleschal, Florian

• Innengeräusch von Elektrofahrzeugen: Vorhersage der Angenehmheit mittels eines Long Short-Term Memory (LSTM)-Modells
  F. Doleschal und J. Verhey
[Abstract]

Die Elektrifizierung des Antriebsstrangs bietet durch die Reduktion der Schallintensität des Motorgeräusches ein enormes Potenzial für den akustischen Komfort im Fahrzeuginnenraum. Dennoch können hochfrequente tonale Komponenten die Angenehmheit des Innengeräuschs stark reduzieren. Diese werden meist durch den Elektromotor bzw. das Getriebe hervorgerufen und treten hauptsächlich in transienten Fahrzuständen (Beschleunigung und Rekuperation) auf. Daher müssen auch die die Hörwahrnehmung beschreibenden psychoakustischen Parameter und ihr Einfluss auf die Angenehmheit dynamisch betrachtet werden. Im vorliegenden Beitrag wird hierzu ein Long Short-Term Memory (LSTM) basiertes neuronales Netz zur Regression von Zeitreihen psychoakustischer Parameter auf den Einzahlwert Angenehmheit verwendet. Dabei werden auch die wechselseitigen Abhängigkeiten der einzelnen Zeitschritte voneinander berücksichtigt. Die Angenehmheit (als Zielgröße für die Modellierung) wurde in verschiedenen Hörversuchen erhoben, bei denen neben den Originalaufnahmen aus dem Fahrzeuginnenraum auch teilsynthetisierte Geräusche bewertet wurden. Als Grundlage für die Geräuschsynthese dienten die Ergebnisse eines Trennungsalgorithmus, wodurch einzelne Geräuschkomponenten gezielt verstärkt, abgeschwächt, entfernt oder neu hinzugefügt wurden. Die Hörversuchsdaten zur Angenehmheit und den Vorhersagen des LSTM-Modells zeigen eine hohe Übereinstimmung sowohl für Elektro-, als auch für Hybridfahrzeuge. Das LSTM-Modell ermöglicht somit eine automatisierte Bewertung von Fahrzeuginnengeräuschen von Elektro- und Hybridfahrzeugen als Grundlage für passive und aktive Geräuschverbesserungsmaßnahmen.

• Interaktion von Brummen, Wummern und Dröhnen beim niedertourigen Fahren
  J. Verhey, G.-T. Badel und F. Doleschal
[Abstract]

Niedertouriges Fahren mit einem Verbrennungsmotor bietet eine Möglichkeit, den Spritverbrauch zu reduzieren. Allerdings ändert sich durch diese Fahrweise auch der Motorklang im Fahrzeuginnenraum. So wird dieser häufig als brummend, wummernd oder dröhnend wahrgenommen. Notwendig zur Auslösung dieser Empfindungen ist die Anwesenheit von tieffrequenten tonalen Komponenten [siehe z.B. Verhey, Badel, Doleschal, DAGA 2021]. Eine unmodulierte tonale Komponente kann zur Empfindung Brummen führen. Weist diese Komponente zeitliche Pegelschwankungen auf, wird das Geräusch als wummernd wahrgenommen. Finden sich im Geräusch neben einer tonalen tieffrequenten Komponente noch höherfrequente Anteile, deren Frequenzabstände der Frequenz der tieffrequente Komponente entsprechen, wird das Signal als dröhnend empfunden. Jede dieser Empfindungen führt im Allgemeinen zu einer Reduktion der Angenehmheit des Motorklangs. Im vorliegenden Beitrag werden Messergebnisse zu den drei Empfindungsgrößen Brummen, Wummern und Dröhnen mit realen Geräuschen aus dem Fahrzeuginnern und spektro-temporal veränderten Geräuschen vorgestellt. Dabei wird der Frage nachgegangen, ob die drei Empfindungen sich gegenseitig beeinflussen.

Doma, Shaima'A

• Interrelation Analysis of Distance Metrics for Head-Related Transfer Functions
  S. Doma, N. Brožová und J. Fels
[Abstract]

Differences between sets of measured or approximated head-related transfer functions (HRTFs) largely impact the state of realism achieved in binaural rendering. Auditory perception, regarding both timbral and spatial aspects, can be altered by the presence of non-individual auditory cues and the loss of detail in individualized HRTFs. For direct comparison and evaluation of HRTF accuracy, various metrics have been previously introduced. The present work examines the redundancy between several chosen metrics. Three sets of HRTFs (acoustically measured, reconstructed from principal components, and individualized based on anthropometric features) are used to identify how inter- and intra-individual cue differences, as well as varying levels of representation accuracy, are captured by the measures studied. The goal is to define a subset of perceptually orthogonal metrics, which can be used for a more holistic prediction of the perceived error.

• A Closer Look On Linearly and Quadratically Constrained Least-Squares Binaural Decoder Performance Using Individualised HRTFs
  F. Schultz, S. Doma, J. Fels und S. Spors
[Abstract]

The linearly and quadratically constrained least-squares (LQC-LS) decoder for rendering Ambisonics to binaural signals is a recent parametric approach by (Schörkhuber/Höldrich, AES 2019) which aims at preserving binaural cues also for low order Ambisonics. From a listening experiment by (Giller/Schörkhuber, DAGA 2019) it is known that for Ambisonics order N>10, this parametric rendering is very close to the reference using Neumann KU100 dummy head HRTF data, showing about equally good performance on reproduction of space, as well as on sound color and quality. Our contribution further investigates the performance of LQC-LS for usage of individual HRTF data.

Domke, Matthias

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

Zum 50. Jubiläum der DAGA hatten wir (leider nur virtuell) mit Klängen von Zwei-Motorradklängen gratuliert und dies im vorigen Jahr mit einem 2. Teil fortgesetzt.

Nachdem wir uns in diesem darauf konzentriert haben ein geeignetes System für die Messung und Archivierung zu entwickeln, mit dem das Klangbild verschiedenen Typen unter möglichst vergleichbaren Bedingungen aufgenommen werden kann, soll im diesjährigen Beitrag eine stärkere Konzentration auf die Beschreibung technisch bedingter akustischer Details erfolgen. Die Fahrzeuge wurden bisher als eine Schallquelle betrachtet. Die Analyse der charakteristischen ”Schallmuster” soll auf den Einfluss der einzelnen Komponenten erweitert werden.

Dreier, Christian

• Ambient Sounds in Auralization – Calibration Method for Spherical Microphones
  J. Heck, C. Dreier und M. Vorländer
[Abstract]

Public spaces, such as parks, are an important part of urban design as they are source of recreation in daily life. Those spaces have a high impact on living comfort. This is why they are often subject to soundscape studies which are sometimes missing reproducibility. The auralization of virtual urban environments allows for controlled conditions in perception studies leading to more reliability. However, spatial stimuli of environmental sounds are not typically simulated due to their complexity. Thus, a method needs to be developed that allows to record calibrated dynamic sound scenarios for a hybrid use together with simulated signals in virtual scenes. For available spherical microphones, the direction-dependent sensitivities are often not available. Therefore, a spherical microphone is calibrated proposing two different measurement approaches. The measurement uncertainties are compared and discussed with regards to the spectral equalization for the use in auralizations.

• Inverse modelling of vehicle pass-by noise for auralizations
  C. Dreier, J. Hahn und M. Vorländer
[Abstract]

The goal of acoustic source modeling for auralizations is to determine source signals and corresponding directivities of technical or environmental noise sources. In the presented approach, a source model of vehicle noise emissions is derived from pass-by measurements by inverse calculation of sound propagation effects. The processing chain compensates on recorded data for the source distance, the Doppler effect as well as atmospheric absorption and ground effect. The emission model can be applied in traffic noise auralizations of virtual urban scenarios and research on well-being and comparison studies of urban soundscapes.

Dross, Miriam

• Die leise Stadt für Morgen
  M. Dross
[Abstract]

Das Umweltbundesamt hat 2017 die Vision einer ”Stadt für Morgen - umweltschonend mobil - lärmarm - grün - kompakt - durchmischt” veröffentlicht. Sie skizziert, wie eine solche lebenswerte Stadt aussehen könnte und welche konkreten Maßnahmen Schritte in ihre Richtung darstellen würden. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Frage, wie das Leben in der Stadt weniger laut werden kann. Straßenlärm wird von den Deutschen als größte Lärmquelle benannt, 75 Prozent fühlen sich einer Befragung aus dem Jahr 2018 zufolge in ihrem Wohnumfeld durch Straßenverkehr gestört oder belästigt. Im urbanen Raum stellt der Lärmschutz auch zukünftig eine große Herausforderung dar, denn der Zuzug und die Nachverdichtung hält an und ist auch angestrebt. Positiv wirken kann aber das angestrebte Ziel in der Stadt für Morgen: Die Zahl der Pkw in den Großstädten langfristig auf 150 pro 1000 Einwohner zu reduzieren. Dies bedeutet gleichzeitig, im Mobilitätsbereich auf den Umweltverbund zu setzen, das heißt den ÖPNV, das Fahrrad und den Fußverkehr. Diese Mobilitätsformen haben den Vorteil, dass sie erheblich weniger Lärm verursachen als der private Pkw. Für die verbleibende Flotte lässt die Elektromobilität erwarten, dass auch ihre Lärmemissionen erheblich verringert werden können.

Droste, Marvin

• Application of vibroacoustic metamaterials in a vehicle door
  M. Droste, D. Manushyna, S. Rieß, H. Atzrodt, T. Druwe, S. Melzer, J. Troge, A. Struß, A. Lühring und J. Clausen
[Abstract]

In the presented work, vibroacoustic metamaterials are designed and tested for an application in a vibroacoustic-optimized vehicle door. The focus of this work is the implementation of resonator concepts to different components of a vehicle door. Concepts suitable for large-scale production, which were designed and validated in previous works, are applied to simplified as well as more complex representative components of vehicle doors. The resonators are designed to achieve vibration reduction in the frequency range around 500 Hz, considering geometric complexity and requirements to installation space. The proposed concepts are investigated numerically and tested experimentally on demonstrators. Based on the investigations a favored concept will be chosen to be implemented in a complete vehicle door demonstrator in future work. This will enable comparison of the vibroacoustic metamaterial effectiveness to conventional state-of-the-art solutions.

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

In this work, application of vibroacoustic metamaterials based on a local resonance effect has been investigated for the usage in launcher components on example of a conceptual cylindrical interstage 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. Different designs of resonators have been considered to fulfill the requirements on high damping and low additional mass. In the preliminary design, three configurations of planar specimens made of carbon fiber reinforced polymers (CFRP) have been investigated numerically with the target out-of-plane frequency at 160 Hz. The results have been validated and one favored design selected for application on cylindrical component made of CFRP to represent a scaled interstage component of launcher. The desired vibration reduction behavior could be demonstrated in both simulation and experimental results, thus showing potential of vibroacoustic metamaterials for composite launcher components.

Druwe, Thomas

• Application of vibroacoustic metamaterials in a vehicle door
  M. Droste, D. Manushyna, S. Rieß, H. Atzrodt, T. Druwe, S. Melzer, J. Troge, A. Struß, A. Lühring und J. Clausen
[Abstract]

In the presented work, vibroacoustic metamaterials are designed and tested for an application in a vibroacoustic-optimized vehicle door. The focus of this work is the implementation of resonator concepts to different components of a vehicle door. Concepts suitable for large-scale production, which were designed and validated in previous works, are applied to simplified as well as more complex representative components of vehicle doors. The resonators are designed to achieve vibration reduction in the frequency range around 500 Hz, considering geometric complexity and requirements to installation space. The proposed concepts are investigated numerically and tested experimentally on demonstrators. Based on the investigations a favored concept will be chosen to be implemented in a complete vehicle door demonstrator in future work. This will enable comparison of the vibroacoustic metamaterial effectiveness to conventional state-of-the-art solutions.

Dushi, Pabiola

• Investigation into Reproducing Reverberation for the Receiving Path
  M. Schäfer, J. Reimes und P. Dushi
[Abstract]

Conference phones and smart speakers became ubiquitous in recent years. These devices are usually positioned at a distance from the user and the room acoustics between user and device become relevant - both for the sending path from the talker to the device and the receiving path from the device to the listener. A realistic and efficient way of reproducing reverberation in a defined manner is accordingly necessary for developing and testing such devices. A method for the sending path already exists in the form of the technical specification ETSI TS 103 557. However, no specific approach for the receiving path has been proposed so far.

This contribution presents an experimental investigation into the applicability of the sending path methodology for the receiving path. The similarities and differences between reproducing reverberation for the two paths are highlighted. A set of typical devices is positioned in real, reverberant environments as well as in their corresponding reproductions. Several acoustic measurements of the receiving path are conducted in both environments. The measurements for both cases are compared to quantify the fidelity of the reproduction system and to give an initial verdict on the applicability of the existing methodology for this path.

Duvigneau, Fabian

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

In diesem Beitrag geht es um die simulative Bewertung akustischer Metamaterialien, wobei eine Kopplung der Finiten Zellen Methode (FCM) und der Randelementemethode (BEM) zum Einsatz kommt. Solche Metamaterialien bestehen aus akustisch wirksamen Schaumstoffmaterialien, in denen zusätzlich Festkörper mit hoher Steifigkeit eingebracht sind, um die Wirksamkeit des Dämmmaterials zu erhöhen. Als Resultat weisen solche Materialien eine komplexe innere Struktur auf, in der sich die Lage, Größe, Masse, Steifigkeit und Form der Einschlüsse je nach Design ändert. Um allgemeine Gestaltungsrichtlinien für solche Metamaterialen ableiten zu können, sind geeignete numerische Verfahren erforderlich, um mit deren Hilfe umfassende Parameterstudien durchführen zu können.

Die FCM ermöglicht eine effiziente Simulation akustischer Metamaterialien, in der die komplexe Geometrie durch ein kartesisches Berechnungsnetz diskretisiert und mit Ansatzfunktionen höher Ordnung berücksichtigt werden kann. Dadurch ist eine einfache Netzerzeugung für dreidimensionale Probleme sowie eine hochgenaue Berechnung der schwingenden Struktur möglich. Um Materialübergänge akkurat abbilden zu können, wird in den multimateriellen Zellen der Ansatzraum um besondere Ansatzfunktionen erweitert. Im Anschluss erfolgt auf Basis der Ergebnisse der Schwingungsanalyse die Berechnung der Schallabstrahlung mit Hilfe der BEM.

In diesem Beitrag wird die gekoppelte Berechnung der komplexen Struktur und der Umgebungsluft mittels FCM und BEM diskutiert sowie die Schallemission des simulierten akustischen Metamaterials ausgewertet.

• Akustisch wirksame, vollständig recycelbare Möbel auf Basis biologischer Materialien - eine Machbarkeitsstudie
  F. Duvigneau, W. Mohrmann und D. Juhre
[Abstract]

In der modernen Möbelindustrie steht vollständiges Recycling im Fokus. Idealerweise soll der Verbraucher selbst in der Lage sein, die Möbelstücke einfach in seine Einzelbestandteile zu zerlegen, um diese dann fachgerecht zu entsorgen. Eine zukunftsweisende Produktentwicklung geht einerseits damit einher, dass keinerlei Klebstoffe verwendet werden sollen und andererseits, dass ausschließlich Materialien enthalten sein sollen, die sich gut und vollständig recyceln oder wiederverwerten lassen, d. h. beispielsweise erdölbasierte Materialien sind zu vermeiden. Dabei werden meist biologische Materialien angestrebt, die wiederum auch biologisch abbaubar sind. In diesem Beitrag geht es um eine Machbarkeitsstudie zu akustisch wirksamen Möbeln. Es werden also Materialien bzw. Schichtaufbauten aus diversen Materialien untersucht, um abzuschätzen, ob diese Materialverbunde neben der eingangs beschriebenen Recyclingfähigkeit auch noch einen wesentlichen Beitrag zur Raumakustik leisten können. Die Analysen werden ausschließlich experimentell durchgeführt und als Referenz dienen heute noch gängige Standardmaterialien (sowohl als Einzelmaterialien als auch in Materialverbunden analog zu den prototypischen Schichtaufbauten der Akustikmöbel auf biologischer Basis). Um die verschiedenen Materialverbunde besser hinsichtlich des angestrebten Anwendungszweckes vergleichen zu können, werden diese unter realistischen Bürobedingungen getestet. Als Anregung dient eine Schallquelle, die ein breitbandiges Rauschen sowie diskrete tonale Anteile emittiert. Neben den akustischen Auswirkungen werden auch die Massen der unterschiedlichen Verbunde betrachtet.

• Vergleich verschiedener granularer Materialien und Mixturen für die Anwendung in partikelbasierten Schwingungsdämpfern
  B.B. Prasad, F. Duvigneau, E. Woschke und D. Juhre
[Abstract]

Die Autoren haben in vorangegangen Studien verschiedene Konzepte zur passiven Schwingungsdämpfung vorgestellt, die im Wesentlichen die hohe innere Reibung granularer Medien als Dissipationsquelle nutzen. In diesem Beitrag soll nun das granulare Material im Fokus stehen, das für die Partikeldämpfer genutzt wird. Im Rahmen experimenteller Studien werden über 20 Materialien untersucht und vergleichend bewertet. Darüber hinaus werden auch Mischungen näher betrachtet. Die Palette der untersuchten Materialien reicht von Sand über Gummimaterialien bis hin zu metallischen Werkstoffen. Im Rahmen der Untersuchungen wird auch der Einfluss unterschiedlicher Korngrößen und Füllmengen analysiert. Außerdem liegt ein weiteres Augenmerk auf der Form der Einzelpartikel. Vorangegangene Experimente stützen die Vermutung, dass unregelmäßige Formen im Vergleich zu kugelförmigen Medien zu einer höheren Anzahl von Kontaktpunkten und Reibungsvorgängen zwischen den Partikeln führen und folglich wirksamer sind. Für die experimentelle Schwingungsanalyse der partikelgefüllten sowie ungefüllten Probekörper wird ein Laser-Scanning-Doppler-Vibrometer verwendet. Die anschließende Bewertung der Dämpfungswirkung erfolgt bezüglich der gemessenen Oberflächengeschwindigkeit in Normalenrichtung und quantifiziert die Differenz zwischen gefüllten und ungefülltem Probekörper. Dabei werden alle im erfassten Frequenzbereich auftretenden Resonanzüberhöhungen analysiert und in die Gesamtbewertung einbezogen. Als skalare Ergebnisgröße kommt zusätzlich die Summenpegeldifferenz zum Einsatz. Die Vergleiche werden sowohl bezüglich identischer Massen als auch identischer Volumina der unterschiedlichen Füllmaterialien durchgeführt.

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

 

Eberhard, Peter

• Material Parameter Identification of Classical Guitars by Means of Surrogate Models Based on Parametric Model Order Reduction
  A. Brauchler, P. Ziegler und P. Eberhard
[Abstract]

The classical guitar is a popular string instrument whose sound is created through a coupled mechanical process. Typically, the different parts of a guitar are made of different types of wood. The variability of the used woods’ material parameters causes the vibrational behavior of even seemingly identical instruments to vary, and thus each instrument develops an individual sound. In this contribution, a method is presented that allows the non-destructive identification of the most influential material parameters of a complete guitar. First, the modal parameters of a specific guitar are determined by an experimental modal analysis. The guitar is then modeled using CT scans and discretized for the finite element method. In addition to the detailed geometry, the model includes the orthotropic material parameters of the different wood species and the fluid-structure interaction between the body and the enclosed air. This model will subsequently be used to identify the material parameters of the real guitar. For this purpose, many evaluations of the parameterized model are necessary, which leads to very long computation times. Hence, parametric model order reduction is applied, which can significantly reduce the model order and thus the computational time, while maintaining the parameter dependence in the reduced model.

Ebert, Florian

• Reflexion und Transmission von Schall an Umlenkungen in Strömungskanälen
  D. Scholl und F. Ebert
[Abstract]

Viele Kanalsysteme transportieren neben einer Luftströmung auch unerwünschten Schall. In den meisten Kanalsystemen sind außerdem Strömungsumlenkungen anzutreffen, welche die Ausbreitung des Schalls beeinflussen. Die geometrischen Randbedingungen der Kanalumlenkung bestimmen die akustische Transmission und Reflexion einfallender Schallwellen und ermöglichen es somit gezielt Lärm zu mindern. Dabei spielt die Umwandlung einfallender Grundmoden in - teilweise nicht-ausbreitungsfähige - Moden höherer Ordnung eine entscheidende Rolle. Im Beitrag werden numerische Ergebnisse für die Reflektions- und Transmissionskoeffizienten präsentiert und mit Messungen an einem eigens aufgebauten Transmissionsprüfstand, der auch Moden höherer Ordnung erfassen kann, verglichen. Sie belegen, wie durch Modenumwandlung die Schalltransmission durch die Umlenkung unterdrückt und einfallender Schall stattdessen zurückreflektiert wird.

Eder, Matthias

• Der Einfluss von Aerosolfiltern auf den Klang von Blechblasinstrumenten
  S. Siddiq, C. Reuter, I. Czedik-Eysenberg und M. Eder
[Abstract]

COVID-19 wird hauptsächlich über Tröpfchen oder Aerosole verbreitet (Meselson 2020). Blasinstrumente ”blasen” zwar keine Tröpfchen aus, allerdings emittieren sie Aerosole (Schwalje/Hoffmann 2020). Als Gegenemaßnahme wurden Aerosolfilter aus Zellulose (Becher et al. 2020) bzw. Molton vorgeschlagen (Siddiq et al. 2021).

In dieser Studie wurde untersucht, ob die vorgeschlagenen Filter einen nennenswerten Einfluss auf Klang und Abstrahlcharakteristik der Musikinstrumente haben.

Die Klänge von fünf Blasinstrumenten (Flöte, Waldhorn, Posaune, Trompete, Tuba) wurden jeweils mit und ohne Filter aufgenommen und im Hörversuch bewertet. Die Filter wurden aus Molton genäht und zur rückstandsfreien Anbringung mit einem elastischen Saum versehen. Das Abstrahlverhalten wurde mittels akustischer Kamera aufgezeichnet. Low-Level-Audiomerkmale wurden extrahiert und analysiert, um die akustischen Eigenschaften zu identifizieren, die durch den Filter beeinflusst werden. Der Vergleich des Abstrahlverhaltens mit und ohne Filter verdeutlicht den Einfluss der Filter auf die Schallabstrahlung.

Ein Filter hatte kaum Einfluss auf die subjektiven Klangbewertungen, was auch die spektralen Low-Level-Audiomerkmale bestätigen. Erst bei zwei Filtern ist der Unterschied zur Null-Filter-Bedingung signifikant. Insgesamt war der Einfluss auf die Intonation deutlich größer als auf den Klang an sich. Unterschiede in der Schallabstrahlung wurden nicht festgestellt.

Eggers, Sebastian

• Factors moderating people's subjective reactions to road noise
  H. Bendtsen, C.P. Volk, T. Holm Pedersen, S. Eggers und T. Gjestland
[Abstract]

The objective of the FAMOS project was to develop a European guide-book with practical applications for the National Road Administrations on how to handle noise annoyance by non-acoustic moderators in planning of roads, road enlargement as well as road maintenance. When the road administrations have used all technically feasible and economically possible measures to reduce the noise, there can still be a need for further reduction of the annoyance. Analyses reveal that only about 1/3 of the variance in the annoyance response is caused by the noise level itself, whereas the other 2/3 are determined by so-called non-acoustic factors. The annoyance response therefore can be altered without changes to the actual noise level. The FAMOS project will quantify how different factors modify people’s subjective reactions to road traffic noise. Reports from previous surveys have been analysed in order to describe the different annoyance moderators and experimental tests using sound walks, questionnaires and listening tests have been performed. Various methods have been used to find, extract and analyse data and turn the results into models formulated for practical use with illustrative examples.

Ehrig, Lutz

• Analyse der Dünnfilmdämpfung eines beidseitig eingespannten Mikrobalkens
  A. Melnikov, H.A.G. Schenk, F. Wall, J.M. Monsalve Guaracao, L. Ehrig, M. Stolz, A. Mrosk, S. Langa und B. Kaiser
[Abstract]

Miniaturisierte MEMS-basierte Lautsprecher sind ein aktueller Entwicklungstrend für In-Ear-Audioanwendungen. Wenn ein Lautsprecher jedoch auf die Größe eines mikroelektronischen Chips schrumpft, unterscheidet sich die Physik von der makroskopischen Welt. Einerseits profitiert ein elektrostatischer MEMS-Lautsprecher von sehr kleinen Elektrodenabständen, die zu hohen Feldstärken und somit Kräften führen. Gleichzeitig verursacht die Strömungsdynamik der Luft starke Dämpfungseffekte in den mikroskopisch kleinen Kanälen eines µSpeaker-Chips, aber auch in dem elektrostatisch Spalt selbst. Kürzlich haben wir experimentell gezeigt, dass die erste Euler-Bernoulli-Biegemode ausreicht, um das Verhalten eines elektrostatisch angetriebenen Mikrobalkens über den gesamten Hub mit hoher Genauigkeit zu reproduzieren. Dies führt zu einem ab-initio-Modellierungsansatz, der auf einer neuartigen Chebyshev-Edgeworth-Typ-Erweiterung basiert. Daraus leitet sich ein genaues Lumped-Parameter-Modell (LPM) für MEMS- Lautsprecher, welches einem einzigen Freiheitsgrad beinhaltet. In dieser Arbeit diskutieren wir den Einfluss der Mikrofluidik auf die Dämpfung eines Testlautsprecherdesigns basierend auf dem nanoscopic electrostatic drive (NED) Konzept. Mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) analysieren wir, wie die Druck- und Geschwindigkeitsverteilung mit den Euler-Bernoulli-Moden eines einfachen mikroskopischen Balken verknüpft ist, mit dem Ziel, die Dünnfilmdämpfung in das LPM einzubeziehen. Das Verständnis der verschiedenen Quellen der fluiddynamischen Dämpfung ist von großer Bedeutung für das Design von High-Fidelity-MEMS-Audiowandlern.

Eicher, Johann

• Horizontalschleifen von Straßendeckschichten als ressourcenschonende Maßnahme zur Geräuschminderung
  M. Männel, N. Kirchhoff und J. Eicher
[Abstract]

Geräuschmindernde Straßendeckschichten liefern einen wichtigen Beitrag zum Verkehrslärmschutz. Es wird jedoch beobachtet, dass die Reifen-Fahrbahn- Geräusche auf der überwiegenden Mehrzahl von geräuschmindernden Deckschichten im Verlaufe des Betriebs - über mehrere Jahre hinweg - zunehmen. Dies kann häufig auf eine Veränderung der Oberflächenrauigkeit, insbesondere der Makrotextur, zurückgeführt werden. Es wurde deshalb in einem Projekt, das vom Bayerischen Staatsministerium für Wohnen, Bau und Verkehr beauftragt wurde, untersucht, ob es für einzelne Deckschichttypen möglich ist, die Textur von Straßendeckschichten nach einigen Jahren im Betrieb so nachzubearbeiten, dass wieder eine verbesserte Geräuschminderung erzielt werden kann. Im Zentrum der Untersuchungen stand ein Verfahren zum horizontalen (An)Schleifen der Oberfläche, dies wurde punktuell durch ein vorgelagertes Hochdruck- Wasserstrahlen ergänzt. Es zeigte sich, dass für optimale Ergebnisse die Intensität der Eingriffe immer an der Ausgangstextur ausgerichtet werden muss. Diese stellt sich je nach Bauweise, Alter und Zustand unterschiedlich dar. Neben den akustischen Gesichtspunkten musste zu jedem Zeitpunkt auch die Griffigkeit berücksichtigt werden um sicherzustellen, dass sich diese nicht negativ verändert und es wurden Messungen des Rollwiderstands durchgeführt. Im Ergebnis konnte ein Verfahren gefunden werden mit dem die akustischen Eigenschaften vergleichsweise schnell und sehr ressourcenschonend verbessert werden können, sodass man der Alterung nach derzeitigen Erkenntnissen um mehrere Jahre entgegenwirken kann.

Einig, Jens

• Messung und Prognose der Luftschalldämmung offener Fugen
  J. Einig, A. Fischhaber und S. Mecking
[Abstract]

Bundesweit steigt derzeit der Bedarf an Flächen für neuen Wohnraum erheblich an. Großstädte haben das Ziel, den bestehenden Wohnraumbedarf im Rahmen der Innenentwicklung zu decken. Viele der für neuen Wohnungsbau infrage kommenden Flächen in Großstädten sind allerdings hohen Lärmbelastungen durch Verkehr und Gewerbe ausgesetzt. Deswegen werden in bauleitplanerischen Festsetzungen von Bebauungsplänen mit lärmexponierten Fassaden häufig sogenannte Schallschutzvorbauten gefordert. Die hierbei zusätzlich zu berücksichtigenden Aspekte wie sommerlicher Wärmeschutz, Verringerung des Kondensatrisikos und Belüftung der dahinter befindlichen Wohnräume machen es erforderlich, dass über diese Schallschutzvorbauten auch im geschlossenen Zustand ein Luftaustausch stattfinden kann. Bei der Umsetzung der bauleitplanerischen Festsetzungen von Schallschutzvorbauten stellen sich Planende oft die Frage, wie die geforderten baulichen Maßnahmen schalltechnisch geplant und nachgewiesen werden können. Im Rahmen einer Studienarbeit wurden Luftschallmessungen an variabel breiten, tiefen und langen Öffnungen in einem Laborprüfstand durchgeführt, bei welchen die Fugenschalldämmungen ermittelt wurden. Die Messergebnisse aus der Studienarbeit wurden mit vorhandenen Prognoseverfahren zur Bestimmung der Fugenschalldämmung von Öffnungen verglichen. Daraus wurden vereinfachte Prognoseansätze für den ingenieurmäßigen Gebrauch in der Praxis abgeleitet, um die Forderungen der bauleitplanerischen Festsetzungen von Bebauungsplänen hinsichtlich der fugenoffenen Schallschutzvorbauten planerisch besser zu bewältigen. Im Beitrag werden die Ergebnisse vorgestellt.

Eisele, Jona

• Künstliche Intelligenz für akustische Sensorsysteme
  A. Gerlach und J. Eisele
[Abstract]

Akustische Sensoren sind in zahlreichen Anwendungen zu finden. Dazu gehören Anwendungen in direkten akustischen Systemen, wie z. B. in Beschallungssystemen oder aktiven Lärmminderungssystemen. Andere Systeme nutzen Schall, um Messungen durchzuführen, wie z. B. zur Entfernungsbestimmung über eine Laufzeitmessung, zur Temperaturmessung oder zur Anwesenheitsüberwachung. Dieser Beitrag gibt eine Übersicht zu Anwendungen in der Luftschallakustik. Fragen, die sich beim Aufsetzen eines KI-Systems ergeben, sollen beleuchtet werden. So stellt sich beispielsweise die Frage ob die gemessenen Signale, z. B. der Schalldruck, direkt als Input eines neuronalen Netzwerkes verwendet werden oder in einem Signalvorverarbeitungsschritt Merkmale extrahiert werden. Solche Merkmale können einfache Kennzahlen wie der gleitende Effektivwert oder aber komplexe wie eine Zeit-Frequenz-Transformation, wie z. B. die Kurzzeit-Fourier-Transformation sein. Eine wichtige Frage für das Training des KI-Systems stellt eine ausreichende Menge an bekannten Datensätzen (gelabelt) dar. Sind die Messmöglichkeiten diesbezüglich nicht ausreichend, sind in der Luftschallakustik verschiedene Möglichkeiten der Daten-Augmentation gegeben. Eine wichtige Frage ist die Wahl der Netzwerk-Architektur und Netzwerk-Größe. Schließlich stellt sich auch die Frage der Verlässlichkeit und Nachvollziehbarkeit von Ergebnissen eines KI-Systems.

Eisenträger, Sascha

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

In diesem Beitrag geht es um die simulative Bewertung akustischer Metamaterialien, wobei eine Kopplung der Finiten Zellen Methode (FCM) und der Randelementemethode (BEM) zum Einsatz kommt. Solche Metamaterialien bestehen aus akustisch wirksamen Schaumstoffmaterialien, in denen zusätzlich Festkörper mit hoher Steifigkeit eingebracht sind, um die Wirksamkeit des Dämmmaterials zu erhöhen. Als Resultat weisen solche Materialien eine komplexe innere Struktur auf, in der sich die Lage, Größe, Masse, Steifigkeit und Form der Einschlüsse je nach Design ändert. Um allgemeine Gestaltungsrichtlinien für solche Metamaterialen ableiten zu können, sind geeignete numerische Verfahren erforderlich, um mit deren Hilfe umfassende Parameterstudien durchführen zu können.

Die FCM ermöglicht eine effiziente Simulation akustischer Metamaterialien, in der die komplexe Geometrie durch ein kartesisches Berechnungsnetz diskretisiert und mit Ansatzfunktionen höher Ordnung berücksichtigt werden kann. Dadurch ist eine einfache Netzerzeugung für dreidimensionale Probleme sowie eine hochgenaue Berechnung der schwingenden Struktur möglich. Um Materialübergänge akkurat abbilden zu können, wird in den multimateriellen Zellen der Ansatzraum um besondere Ansatzfunktionen erweitert. Im Anschluss erfolgt auf Basis der Ergebnisse der Schwingungsanalyse die Berechnung der Schallabstrahlung mit Hilfe der BEM.

In diesem Beitrag wird die gekoppelte Berechnung der komplexen Struktur und der Umgebungsluft mittels FCM und BEM diskutiert sowie die Schallemission des simulierten akustischen Metamaterials ausgewertet.

El Mentawi, Sharif

• Das Sonar des TRIPLE-Vorfelderkundungssystems für die Navigation in Gletschereis
  J. Audehm, B. Burgmann, M.G. Do, S. El Mentawi, D. Heinen, J. Hermannsgabner, A. Nöll, S. Sakhare, C. Wiebusch, Y. Ye und S. Zierke
[Abstract]

Die Monde Europa und Enceladus im äußeren Sonnensystem stellen interessante Orte für die Suche nach extraterrestrischem Leben dar. In den Ozeanen unter der dicken Eiskruste sind die Bedingungen für die Entstehung von Leben erfüllt. In der TRIPLE-Projektlinie der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR werden Technologien zur schnellen Eisdurchdringung und zur Erforschung subglazialer Seen entwickelt, um die Grundlage für zukünftige Explorationsmissionen zu diesen Eismonden zu schaffen. Diese Technologien werden in einem terrestrischen Analogszenario demonstriert. Dabei transportiert eine Schmelzsonde ein miniaturisiertes autonomes Unterwasserfahrzeug durch das Eis zu einem darunter gelegenen Wasserreservoir, um dieses zu untersuchen. In einer solchen Mission ist es von großer Bedeutung, dass die Sonde Hindernissen auf ihrem Weg ausweicht und den Übergang zwischen Eis und Wasser erkennen kann, um dort zu verankern. Diese Navigation wird durch das Vorfelderkundungssystem TRIPLE-FRS unterstützt. Es besteht aus einer Kombination von Radar und Sonar, um mit den sich ergänzenden Techniken eine hohe Leistungsfähigkeit und Robustheit in Gletschereis gewährleisten zu können. Damit das Sonar direkt an der Spitze der Sonde positioniert werden kann, dient der Schmelzkopf als Frontmasse für einen piezoelektrischen Tonpilzschallwandler zur Signalemission. Es werden das Konzept für das Sonarsystem und Simulationen der Eigenschaften des Schallwandlers vorgestellt.

Emmer, Alex

• Who is gonna make you dance? Einfluss von Musiker und Musikproduzent auf die Klanggestaltung im Rap
  N. Kudakov, C. Reuter, M. Roos, I. Czedik-Eysenberg und A. Emmer
[Abstract]

Rap gehört zu den populärsten Musikgenres in Deutschland. Seit den 1980er Jahren waren vor allem drei Musikproduzenten in diesem Genre besonders erfolgreich und stilprägend: Rick Rubin, Dr. Dre und Timbaland. Da alle drei mit den ebenfalls sehr erfolgreichen Rappern LL Cool J, Jay-Z, Eminem und Nas zu verschiedenen Zeiten ihrer Karrieren zusammengearbeitet haben, bietet es sich an, auf der Grundlage der jeweils produzierten Stücke und in Kenntnis der jeweils verwendeten Studio-Infrastruktur zu untersuchen, ob es typische signalanalytisch erfassbare Klangmerkmale gibt, die eine Zuordnung der Werke zu einem bestimmten Musikproduzenten und/oder Rapper ermöglichen. Unter dieser Fragestellung wurden 129 von Rick Rubin, Dr. Dre und Timbaland produzierte Songs der Rapper LL Cool J, Jay-Z, Eminem und Nas mit Hilfe von Signalanalyse-Bibliotheken wie AudioCommons Timbral Models, Essentia, LibRosa, MIRToolbox und MiningSuite auf ihre klanglichen Eigenschaften analysiert und via MANOVA sowie t-Tests auf ihre klanglichen Unterschiede und Gemeinsamkeiten untersucht. Es zeigte sich, dass sich die klanglichen Unterschiede zwischen den Musikproduzenten hauptsächlich mit einigen wenigen sehr prominenten Merkmalen beschreiben lassen, zu denen sich die Rapper Musikproduzenten-abhängig zuordnen lassen. Anhand der erhobenen Daten wird deutlich, dass die klanglichen Merkmale im Rap hauptsächlich von den Musikproduzenten (und ihrer Infrastruktur) bestimmt werden und weniger von den Rappern/Künstlern selbst.

Engel, Gunter

• Large music ensemble rooms - acoustical needs and solutions
  E. Mommertz, G. Engel, W. Lachenmayr und P. Nies
[Abstract]

Music ensemble rooms reach from small spaces for few musicians up to large ensemble rooms. Last-mentioned may include rehearsal spaces for brass bands, concert bands, amateur and professional orchestra. In this presentation a variety of recently built ensemble rooms for different music types and their acoustic design will be reviewed. It will be shown that well accepted large ensemble rooms do not neccessarily have to fulfill the extensive room volumes of at least 50 - 60 cbm / musician as required according to ISO 23591 ”Acoustic quality criteria for music rehearsal rooms”. However, it turns out that it is more important to control strength G rather than seeking for an optimum reverberation time. In addition, it will be shown that the reverberation time for music rehearsal spaces recommended in DIN 18041 are generally consistent with the targets outlined in ISO 23591.

Engel, Margret Sibylle

• The influence of memories on soundscape perception responses
  M.S. Engel, M.L. De Ulhôa Carvalho und W.J. Davies
[Abstract]

In recent years, it became more evident that the physical environment cannot characterize the sonic built environment without considering subjects’ opinions, preferences, and expectations while using the urban space. Due to these reasons, an increase of the investigations on soundscape studies related to cognitive aspects such as the emotional dimension and recognition of sound marks was observed. Few studies verified the influence of memories on soundscape perception. This work aims to characterize the effect of memories on perception responses according to different context configurations, such as functionality, seasonality and the socio-cultural dimensions of the soundscape perception data collected in Aachen - Germany and Goiânia - Brazil. The classification of memory types and their stages followed those suggested by Atkinson & Shiffrin (1968). The statistical analysis was a Two-Step Cluster Analysis that helps form the user’s profile for each identified cluster. With the identifications of how memories relate to the soundscape experience, the specified preferences can indicate and enhance urban design for better living.

Enghardt, Lars

• Lärmminderungspotential elektrifizierter Luftfahrtantriebe
  L. Enghardt und T. Geyer
[Abstract]

Der stetige Anstieg des Luftverkehrsaufkommens bei gleichzeitiger, sehr begründeter Forderung nach deutlich zu reduzierendem Treibhausgasausstoß zum Schutz des Klimas macht die Forschung nach neuen, emissionsärmeren Luftfahrtantrieben zum weiteren Erhalt der weltweiten Mobilität vor allem für die zivile Luftfahrt notwendig. Solche Antriebe basieren beispielsweise auf hybrid-elektrischen oder rein elektrischen Konzepten, sind entsprechend technisch komplex und benötigen ein hohes Maß an intelligenter Regelungstechnik für einen effizienten und sicheren Betrieb. Am neuen DLR-Institut für Elektrifizierte Luftfahrtantriebe in Cottbus werden derartige Antriebskonzepte wissenschaftlich erforscht, wozu auch die bei verschiedenen Flugzuständen auftretenden Schallquellen und -ausbreitungswege gehören. Um das Lärmminderungspotential neuartiger elektrifizierter Luftfahrtantriebe zu bewerten, soll in einem Gedankenexperiment die Schallentstehung an einem Flugzeug mit einem klassischen Luftfahrtantrieb mit der an einem neuartigen Flugzeug, bei dem das Turbofantriebwerk durch ein elektrisches Antriebssystem gleicher Leistung ersetzt wird, verglichen werden. Dabei werden neben dem sich bietenden Lärmminderungspotential auch mögliche Problemstellungen aufgezeigt. Überdies wird im Beitrag auf weitere Konzepte eingegangen, die in Zukunft zu einer zusätzlichen Lärmminderung neuer, elektrisch angetriebener Flugzeuge beitragen können.

Erbig, Lars

• Hybrid Aeroacoustic Simulation of EAA’s Axial Fan Benchmark
  L. Erbig und S. Lardeau
[Abstract]

The accurate and efficient numerical simulation of fan noise is a challenging task. It requires a proper treatment of motion, turbulence, sound propagation and the boundary conditions. On the acoustics side, hybrid simulation approaches, that couple an incompressible flow simulation with a convective wave equation, offer a well-established solution for low-speed aeroacoustics. On the flow side, wall-modeled Large Eddy Simulation (WMLES) is a promising method to obtain transient fluctuations at reasonable computational costs. A hybrid simulation that combines these two aspects within the second order finite volume framework of Simcenter STAR-CCM+, is demonstrated on the EAA benchmark case of a wall mounted Axial Fan. An automated workflow employs a pre-cursor steady state Reynolds Averaged Navier Stokes (RANS) phase followed by a transient, WMLES analysis. The rotation of the fan in the transient phase, is modeled using rigid body motion. A perturbed convective wave equation is simultaneously solved on the same mesh and considers the aeroacoustic sources within the whole computational domain. The simulation methodology is validated against experimental data, showing good agreement. Furthermore, the importance of accurate boundary conditions and interface treatment, between the rotating and stationary domains, are illustrated.

Ermert, Cosima A.

• Stimulus Onset Asynchronies in Audio-visual Serial Recall Performance
  L. Vollmer, J. Burger, C.A. Ermert und J. Fels
[Abstract]

Multisensory integration has mostly been studied with focus on perceptual effects. Only few examples exist that demonstrate multisensory enhancement, e.g., for object recognition, based on semantic integration, i.e., the combination of stimulus features to form a coherent perceptual representation of the object. However, it is unclear how these perceptual benefits support more complex cognitive processes. To study the relevance of audiovisual perception for these processes systematically, short-term memory is proposed as a suitable target for further investigations. This study makes an initial attempt to present audiovisual stimuli in a serial recall task and to compare task performance across uni- and multi-modal stimulation. Volunteers will be presented with numbers one to nine in random order which they are asked to recall after a retention interval. Acoustic stimuli consist of spoken number words presented diotically via headphones, and visual stimuli are numerals printed on a screen. Only congruent stimulus pairs are considered in the audio-visual case. As a further step, stimulus onset asynchronies are introduced in the presentation of the audio-visual stimuli to assess the influence of simultaneity on serial recall performance.

• Examining the Influence of Varying Audio Reproduction Methods on Verbal Short-Term Memory
  C.A. Ermert, C. Mohanathasan, S.J. Schlittmeier und J. Fels
[Abstract]

In order to analyze, understand, and remember spoken language, multiple complex cognitive processes are involved. The field of cognitive psychology aims to quantify performance in such settings regarding, e.g., comprehension, listening effort, or verbal short-term memory. A well-established paradigm to examine short-term memory performance is the serial recall task. In this paradigm a list of items, e.g., numbers or short words, is presented to the participants. This list has to be repeated by the participants in the correct order. Past research has focused to a considerable extend on the effect of altering the experiment design on the participants’ performance, e.g., with regard to input or output modalities. However, studying the influence of different acoustic conditions has mostly been limited to adding different types of background noise to the auditory presentation of the item list. For this talk, a pilot study was carried out examining the influence of varying reproduction methods on performance in the serial recall task. This includes spatial static solutions, auralization with plausible binaural cues by introducing individual head-related transfer functions (HRTFs), as well as commercial out-of-the-box reproduction systems. The results can not only help understanding cognitive speech processing but also improve close-to-reality design of acoustic virtual environments.

Ernoult, Augustin

• How does a closed long chimney affect the sound of conical reed wind instruments?
  T. Grothe und A. Ernoult
[Abstract]

A closed side hole in an acoustical duct acts as a parallel resonator. When the duct is excited at a frequency whichs quarter wavelength corresponds to the side hole chimney length, the pressure waves are not propagated downstream the side hole. The closed side hole in a wind instrument air column thererfore constitutes a ”notch-filter” for the radiated sound. A peculiarity of the bassoon compared to other wind instruments is the presence of finger holes with lengths corresponding to notch frequencies in the low mid frequency range around 2 kHz. Long-chimney, finger-actuated sideholes are possibly are a leftover from the keyless predecessors of the bassoon, where holes needed to be drilled obliquely to match acoustic and ergonomic constraints. The fact that they have not been replaced by short-chimney, key actuated side holes points to the perceptual importance of the long closed chimney effect. To demonstrate the importance of the closed chimney effect, we present artificial mouth measurements on a simplified bassoon (a pure cone with 3 side holes) where the chimney lengths were varied during playing. To estimate the importance of this effect on the nuances of timbre, artificial mouth experiments from german and french bassoon design are compared.

Ernst, Florian

• Verbesserung der Sprachverständlichkeit von Headsets mit aktiver Schallreduktion für Hubschrauberpiloten
  F. Ernst, D. Sachau und S. Böhme
[Abstract]

Hubschrauberpiloten sind im Cockpit einer hohen Lärmbelastung ausgesetzt. Zur Reduktion dieser Belastung wird im Flugbetrieb passiver Lärmschutz in Form von Headsets oder Helmen mit Sprechgarnitur eingesetzt. Um trotz der hohen Umgebungslautstärke eine ausreichende Sprachverständlichkeit über Sprechfunk und Intercom zu erreichen, werden diese Signale oft mit hoher Verstärkung wiedergegeben. Der Hintergrundlärm wirkt jedoch auch auf das Mikrofon des sprechenden Piloten ein, was auch zu einer verstärkten Wiedergabe des Lärms bei der restlichen Besatzung führt. Zur Reduktion des Hintergrundlärms werden Mikrofonsignale gefiltert, so dass nur sprachrelevante Signalanteile übertragen werden. Einige Frequenzanteile des Lärms liegen jedoch auch im Bereich der Sprache und lassen sich nicht vollständig herausfiltern. Darüber hinaus führt die Filterung zu einer Verschlechterung der Sprachverständlichkeit. In vorangegangenen Untersuchungen wurde ein Active Noise Control Headset entworfen, das die Lärmbelastung für den Piloten deutlich reduziert. Zur Verbesserung der Sprachverständlichkeit und zur Minimierung der Belastung durch das verrauschte Intercom-Signal werden verschiedene Ansätze zur Sprachverbesserung unter Verwendung des aktiven Headsets untersucht. Als Grundlage hierfür dient das Prinzip der ”Spectral Subtraction”. Die Sprach- und Referenzsignale wurden durch einen Kunstkopf mit aktivem Mundsimulator bei einem Testflug in einem Hubschrauber aufgezeichnet. Die Ansätze zur Sprachverbesserung werden in einer Simulationsumgebung untersucht und zeigen eine messbare Verbesserung der Sprachqualität.

Eser, Martin

• Sound Field Reconstruction using Bayesian Inference
  J.M. Schmid, E. Fernandez-Grande, M. Hahmann, C. Gürbüz, M. Eser und S. Marburg
[Abstract]

Capturing the spatial properties of a sound field in a room is an important task for various applications, e.g. in sound field analysis and sound field control. Usually a large number of measurements is required to determine the sound field within an extended region of the room. In order to reduce the experimental cost, it is the goal to reconstruct the sound field within a room based on only a limited number of measurement points. In this contribution, a Bayesian approach for sound field reconstruction in the modal frequency range is presented, since Bayesian probability theory is well suited to handle this lack of experimental observations. The reconstruction method is applied to a measured sound field in a horizontal evaluation area of a lightly damped room. The Bayesian approach shows an accurate reconstruction of the sound field and in addition provides a probability distribution of the sound pressure at every reconstruction point. This additional information allows to quantify the uncertainty of the reconstruction and provides insights into its robustness.

• Generatives Design von akustischen Metamaterialien
  C. Gürbüz, F. Kronowetter, M. Eser, J.M. Schmid und S. Marburg
[Abstract]

Metamaterialien haben aufgrund ihrer Schalldämmeigenschaften Einzug in die Akustik erhalten. Akustische Metamaterialien können durch periodisch angeordnete Zellstrukturen beeinflussen wie sich Schallwellen in akustischen Medien ausbreiten. Heutzutage werden akustische Metamaterialien weitestgehend iterativ von Experten weiterentwickelt, die sich dabei auf bestehende Konzepte stützen. Diese traditionelle Entwicklungsstrategie ist jedoch stark von den Erfahrungswerten des Experten geprägt und erlaubt eine Beurteilung des Designs erst am Ende des Entwicklungszyklus. In diesem Beitrag wird ein Designverfahren vorgestellt, welches entscheidende Bewertungskriterien, die üblicherweise erst am Ende eines Entwicklungszyklus vorliegen, schon sehr früh im Entwicklungsprozess berücksichtigt. Darüber hinaus rücken in diesem Verfahren objektive Formalismen anstelle einer subjektiven Beurteilung in den Vordergrund. Für dieses Verfahren wurde ein Generative Adversarial Network entwickelt, welches die Generierung von Zellstrukturen auf das gewünschte Transmissionsverhalten konditioniert. Die Validierung erfolgt dabei mit Hilfe von Finite-Elemente-Simulationen. Die vorgestellte Methode erlaubt somit auf ein spezielles Problem zugeschnittenes Metamaterial-Design zu entwerfen. Potentielle Erweiterungen sowie Anwendungsbereiche runden den Vortrag ab.

• Effiziente Schallfeldvorhersage über einer Schicht eines nicht-lokal reaktiven porösen Mediums mit schallhartem Abschluss
  M. Eser und S. Marburg
[Abstract]

Dünne Schichten aus porösen Medien werden aufgrund ihrer kompakten Anordnung häufig zur Schallabsorption und Lärmminderung eingesetzt. Insbesondere poröse Medien mit geringem Flusswiderstand weisen jedoch ein komplexes, nicht-lokales Absorptionsverhalten auf. Die simulationsgestützte Vorhersage des Schallfeldes über diesen Medien ist daher eine rechnerische Herausforderung. Dies ist auf Singularitäten und Verzweigungspunkte im Ausdruck für den Reflexionskoeffizienten zurückzuführen. Dieser Beitrag handelt von der Analyse des Schallfelds über einer nicht-lokal reagierenden porösen Schicht mit schallhartem Abschluss mit Hilfe der direkten diskreten komplexen Spiegelquellenmethode (engl. direct discrete complex image method). Im Gegensatz zur traditionellen komplexen Spiegelquellenmethode vermeidet das vorgeschlagene Vorgehen die Identifikation und Extraktion des quasi-statischen Terms sowie der Pole aus dem Reflexionskoeffizienten. Stattdessen wird der Reflexionskoeffizient - einschließlich seiner Singularitäten - direkt durch eine Reihe von komplexwertigen Exponentialfunktionen approximiert. Dieser Ansatz ermöglicht eine effiziente und genaue Vorhersage des Schallfelds im Nah- und Fernfeld. Das vorgeschlagene Vorgehen eignet sich somit für akustische Problemstellungen mit mehrlagigen porösen Schichten wie beispielsweise der Detektion von Objekten in mehrschichtigen porösen Böden.

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

 

Fabry, Johannes

• Optimal Microphone Positioning for Multi-Channel Feedforward ANC Headphones
  J. Förster, J. Fabry und P. Jax
[Abstract]

Commercially available active noise cancellation (ANC) headphones typically use hybrid single-channel filter structures that consist of a feedforward and a feedback filter. Multi-channel feedforward filtering can improve the achievable performance by exploiting spatial characteristics of the incoming noise. This poses the challenge of determining the ideal positions of multiple reference microphones. We can analyze the position of reference microphones either based on a simulation, such as the finite-element method, or by propping a dummy headphone with multiple microphones. In both cases, the positions can be evaluated for a given number of reference microphones either based on the multiple coherence function (MCF) or by evaluating the ANC performance for the optimal feedforward FIR filter. We propose the solution to a least mean squares cost function for multi-channel feedforward FIR filter design for ANC headphones. Based on this cost function, we develop an algorithm that determines the optimal reference microphone positions for an arbitrary but fixed number of microphones. Finally, we compare the proposed algorithm to that of using the MCF as cost function. The evaluation is based on measurements of a headphone that is equipped with 10 additional digital MEMS microphones.

Fackler, Cameron

• Bayesian Framework for Multilayered Design and Validation of Micro- perforated/-slit Panel Absorbers
  N. Xiang, M. Hoeft und C. Fackler
[Abstract]

This contribution discusses design and validation of multilayer micro-perforated/slit panels (MPP/MSP) to create both high sound absorption and wide bandwidth simultaneously. Microslit panels are similar to micro-perforated panels, and can similarly achieve high absorption coefficients without using fibrous materials. Yet, fabrication of microslit panels is much simplified, they are visually more transparent than perforated panels when using transparent panel materials since the microslit panels yield more unobstructed panel for a given perforation rate. However, both micro-perforated and slit panel absorbers in single configuration are limited to a narrow frequency bandwidth. By stacking several panels into a multilayer structure, a high absorption becomes achievable in a broadband. A Bayesian framework is applied to cope with design challenges arising from designing MPP/MSP parameters for multiple layers to fulfill a given design scheme. This design method rapidly converges to the optimized parameters of each individual layer in a parsimonious set of layers so that the overall multi-layer configuration meets the design scheme for minimally possible fabrication complexity. In addition, performing iterative Bayesian analysis during the panel fabrication and experimental validation guides corrections due to fabrication inaccuracies.

Falk, Sebastian

• Feature Evaluation for Acoustic Pressure Signals from a Hybrid Simulation of Human Phonation
  F. Kraxberger, A. Wurzinger, S. Falk, S. Schoder, S. Kniesburges, M. Döllinger und M. Kaltenbacher
[Abstract]

Disorders of human voice production have severe effects on the quality of life of the affected individuals. To investigate the cause-effect-chain in voice production with functional-based voice disorders, three different possible disorder patterns are analyzed in form of a parameter study. These are: (i) four different variants of glottis closure, (ii) symmetric and asymmetric vocal fold movements of the same frequency, and (iii) three different subglottal pressures. By combining these parameters, 24 configurations are formed for which a validated simulation model is used to calculate the resulting sound pressure. The applied hybrid aeroacoustic approach consists of an incompressible flow simulation, from which the source term for the acoustic simulation is calculated according to the Perturbed Convective Wave Equation. Using the resulting acoustic signals at a microphone point, features from speech signal processing are evaluated. It is shown, that certain features correspond to certain disorder configurations.

Fedtke, Thomas

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

Ein Merkmal der zeitlichen Integration akustischer Reize, sowohl im Hörschall- als auch im Infraschallbereich, ist die Verringerung der Detektionsschwelle mit zunehmender Dauer. Dabei spielt die Form der Einhüllenden eine wesentliche Rolle. In diesem Beitrag stellen wir die Ergebnisse unserer Untersuchungen über die Dauerabhängigkeit von Detektionsschwellen für tieffrequente und Infraschall-Reize vor. Es wurden zwei verschiedenartige Einhüllende verwendet: Bei Plateau-Bursts wurde die Dauer durch Verlängerung des Plateaus erhöht; bei Multiple-Bursts wurde die Dauer durch Aneinanderreihen einzelner Bursts verlängert. Die Reize wurden über ein verzerrungsarmes Einsteckhörersystem (LDREPS = Low-Distortion Reproduction System) monaural im Ohr der Versuchspersonen präsentiert und die Detektionsschwellen mittels adaptivem 3-Intervall-3-Alternativen-Zwangwahlverfahren (3I-3AFC) bestimmt. Des Weiteren wurde eine von uns für hohe Schalldruckpegel modifizierte Variante des HMN-Modells von Heil, Matysiak und Neubauer (Hearing Research 353, 2017, S. 135-161), die wir auf der letzten DAGA (Fortschritte der Akustik. Berlin: DEGA e.V., 2021, S. 479-481) vorgestellt hatten, zur Beschreibung der Detektionsschwellen verwendet. Es wird gezeigt, wie gut dieses Modell die gemessenen Detektionsschwellen beschreibt.

Fehling, Matthias

• Visualisierung von 3D-Raumimpulsantworten in Virtual Reality
  M. Fehling und E. Wilk
[Abstract]

Dreidimensionale Impulsantworten, wie sie zum Beispiel mit dem IRIS-Messsystem [1] unter Verwendung einer omnidirektionalen Schallquelle und einer Ambisonics-Mikrofonanordnung aufgenommen werden, erleichtern eine richtungsbezogene Interpretation der Reflexionen. Die Darstellung der Reflexionen im 3D-Plot, als sogenannter ”Igel”, recht abstrakt und der Bezug zum Messraum ist schwer herzustellen. Wir stellen ein Verfahren zur Visualisierung der Messergebnisse in Virtual Reality (Unity) im entsprechenden Modell des untersuchten Raums vor. Einsatzmöglichkeiten sind die akustische Messtechnik und die Lehre. In dem virtuellen Raum werden Schallquelle und Senke dargestellt. De in der Mess-Datei vorliegenden Werte werden in Bezug auf Richtung und Pegel interpretiert und als reflektierte Schallstrahlen visualisiert. Mit einem Head-Mounted-Display (Oculus Quest) können sich User per Controller-Steuerung in dem Raum bewegen und mit den Messdaten interagieren. Somit kann die Entstehung kritischer Reflexionen, die zu einem Verwischungs- oder Echo-Effekt führen können, lokalisiert werden. Ein einfaches Raummodell (shoebox) wird auf Basis der vom User eingegebenen Raum- und Messkoordinaten automatisch erstellt. Komplexere Raummodelle können aus CAD-Dateien importiert werden. In der exemplarischen Umsetzung werden der IRIS-”Igel” und der VR-Igel für einen einfachen quaderförmigen sowie für einen geometrisch komplexen Hörsaal jeweils gegenübergestellt.

[1] Protheroe, D., Day, C. Lateral Fraction Measurements with a 3-D Microphone Array. Acoust Aust 43, 69-76 (2015).

Fehndrich, Martin

• Reduzierung der Laufgeräusche von Stadtbahnfahrzeugen durch gummigefederte Hybrid-Räder
  M. Fehndrich, F. Murawa und S. Wiecha
[Abstract]

Gummigefederte Hybridräder erfreuen sich beim Einsatz im öffentlichen Schienennahverkehr steigender Beliebtheit. Gewichtseinsparungen von bis zu 70 kg pro Rad führen zu geringeren Energieverbräuchen im Betrieb, ermöglichen höhere Zuladungen und senken infolge geringerer ungefederter Massen die Beanspruchungen an Fahrweg und Fahrzeug. Gummigefederte Schienenräder bestehen aus einem inneren Radteil, bestehend aus Radkörper und Felgenring, der mit dem äußeren Radreifen über federnde Gummielemente verbunden ist. Der auf der Schiene laufende Radreifen besteht aus besonders verschleißfestem Stahl, während Radkörper und Felgenringe meist aufgrund der auftretenden Beanspruchungen aus höherfesten Stählen gefertigt werden. Bei den Hybridrädern bestehen dagegen Radkörper und Felgenringe aus einer geschmiedeten Aluminium-Knetlegierung, welche durch werkstoffgerechte Formgebung und besondere Fügeverfahren die gleiche Lebenserwartung wie herkömmliche Stahlkomponenten aufweisen. Für den Betriebseinsatz ist auch die Frage des Einflusses auf die Laufgeräusche durch den Einsatz von gummigefederten Hybridrädern mit den Aluminium-Komponenten wichtig. Hierzu fanden akustische Vergleichsmessungen an einem Gleis auf dem Betriebshof der VGF-Zentralwerkstatt, Frankfurt/Main, statt. Verglichen wurden die Vorbeifahrtpegel regulärer Stadtbahn- Fahrzeuge der Baureihe-U5 mit herkömmlichen gummigefederten Rädern der Bauart Bochum-84 und eines U5-Fahrzeuges, das mit gummigefederten Hybridrädern ausgestattet ist, bei unterschiedlichen Vorbeifahrtgeschwindigkeiten. Die hier vorgestellten Ergebnisse zweier Messkampagnen der Jahre 2019 und 2021 zeigen, dass die akustischen Pegel des mit Hybridrädern ausgerüsteten Fahrzeugs unter denen der Fahrzeuge mit herkömmlichen Stahlrädern liegen.

Feldmann, Nadine

• Identification of piezoelectric material parameters using optimised multi-electrode specimens
  L. Claes, N. Feldmann, V. Schulze, B. Jurgelucks, A. Walther und B. Henning
[Abstract]

Due to the availability of computational resources, modern design processes of sensor and actor systems are becoming increasingly simulation-driven. A prerequisite of these processes is, however, that the materials used are well-known and described by a material model. For piezoceramic materials the parameters of such a model is especially hard to determine, as it includes mechanical, electrical, and piezoelectric quantities. The authors have previously shown that a complete set of piezoelectric material parameters can be identified based on three electrical impedance measurements of a disc-shaped specimen with three ring electrodes. As a continuation of this work, a new electrode structure requiring only a single impedance measurement is determined by a simulation-based sensitivity optimisation process. Using this new electrode structure, the material parameters of a physical specimen are determined in an inverse procedure by matching the measured impedance with the impedance of a virtual sample incorporating the parameterised material model using an optimisation algorithm. Along with linear parameters for mechanical, electrical, and piezoelectric behaviour, absorption parameters are determined as well. Good agreement between virtual and physical impedances indicates the model’s potential to describe the physical behaviour accurately.

Feldmann, Robert

• Unsicherheit in der Vibroakustik: Ein Überblick
  W. Xu, C. Adams, R. Feldmann, N. Kleinfeller und T. Melz
[Abstract]

Unsicherheit ist allgegenwärtig und beeinflusst das Verständnis eines vibroakustischen Systems negativ. Auf der einen Seite führt Unsicherheit in der Modellbildung während der Entwurfsphase zur Streuung in der Vorhersage der vibroakustischen Eigenschaften des Systems. Auf der anderen Seite weicht die Systemdynamik während des Betriebs eines Systems aufgrund der unvollständigen Datenerfassung von der einer Prüfstandsmessung ab. Aufgrund steigender Anforderungen der akustischen Qualität der Produkte, z.B. akustikgerechte Gestaltung und Sound Design des Antriebstrangs einschließlich des Motorgeräuschs hinsichtlich des Fahrzeugs, soll ein besseres Verständnis der vibroakustischen Eigenschaften des Systems erreicht werden. Aus diesem Grund muss die zugrundeliegende Unsicherheit berücksichtigt werden. Unsicherheit kann beispielsweise durch probabilistische Methoden identifiziert und quantifiziert werden. Anhand der Betrachtung der Unsicherheit z.B. Wahrscheinlichkeitsverteilungen von vibroakustischen Zielgrößen kann das Systemverständnis verbessert werden. Weiterhin können zuverlässige Entscheidungen hinsichtlich der vibroakustischen Eigenschaften getroffen werden. Aufgrund dieses Potenzials wird die Betrachtung der Unsicherheit in der Vibroakustik im Rahmen dieses Beitrags vorgestellt. Dieser Beitrag zeigt den Stand der Wissenschaft der Unsicherheit in der Vibroakustik auf und fasst die wesentlichen Methoden und Begriffe zusammen.

Fels, Janina

• Interrelation Analysis of Distance Metrics for Head-Related Transfer Functions
  S. Doma, N. Brožová und J. Fels
[Abstract]

Differences between sets of measured or approximated head-related transfer functions (HRTFs) largely impact the state of realism achieved in binaural rendering. Auditory perception, regarding both timbral and spatial aspects, can be altered by the presence of non-individual auditory cues and the loss of detail in individualized HRTFs. For direct comparison and evaluation of HRTF accuracy, various metrics have been previously introduced. The present work examines the redundancy between several chosen metrics. Three sets of HRTFs (acoustically measured, reconstructed from principal components, and individualized based on anthropometric features) are used to identify how inter- and intra-individual cue differences, as well as varying levels of representation accuracy, are captured by the measures studied. The goal is to define a subset of perceptually orthogonal metrics, which can be used for a more holistic prediction of the perceived error.

• On the Influence of Knee Reflections in HRTF Measurements
  H. Braren, M. Kohnen, M. Vorländer und J. Fels
[Abstract]

Accurate head-related transfer functions (HRTFs) are an essential aspect for the binaural presentation of virtual acoustic environments. HRTF measurement systems, however, differ greatly between institutions. One difference is whether the participants are standing or sitting during the measurement procedure. Previous publications indicate, that while the overall HRTF measurements in different systems yield comparable results, knee reflections while sitting down may affect the measured HRTFs, especially at lower frequencies. To further investigate how these reflections affect the HRTF, boundary element simulations of a sitting and standing artificial head with added lower extremities were conducted. The spectral effects and their spatial variance of the two different postures were analyzed and compared to previous measurements from different labs.

• Challenges and methods to design a dual-task experiment in spatial auditory environments for young children aged three to six years old
  K. Loh und J. Fels
[Abstract]

The assessment of noise effects in controlled listening experiments for young children (aged three to six years) is a challenging topic. Tasks must be designed appropriately for this age group. Sound reproduction methods must consider children’s smaller anthropometric head dimensions to deliver plausible spatial impressions of close-to-real life scenarios. This work focuses on the objective assessment of listening effort. For this, we developed a dual-task paradigm for three to six years old children. The primary task is a double-word recognition task. The secondary task is a memory task, which consists of recalling the correct order of five symbols. This paradigm was integrated into an experimental framework including plausible sound reproduction via headphones using individual headphone transfer function equalization and individualized head-related transfer functions (HRTFs), where the interaural time difference (ITD) is adjusted according to the head dimensions of the participants. We will present preliminary results from a pretest with adults, addressing the possible effects of different noise types (speech-shaped noise, irrelevant multi-talker babble, and relevant multi-talker babble). Further, we will discuss challenges and methods within the experiment’s design process.

• An Assessment of Higher-Order Ambisonics Reproduction in the Context of Spatial Release from Masking
  T. Deutsch und J. Fels
[Abstract]

Spatial release from masking is an important effect in the context of auditory selective attention, since it facilitates, e.g., understanding a target speaker in the presence of a distracting second sound source when target and distractor are spatially separated. Hence, the virtual sound sources created for listening tests using a spatial reproduction method such as higher-order Ambisonics need to be able to successfully recreate this effect. A listening experiment was conducted to test the hypothesis that the spatial release from masking effect is reproduced more accurately with increasing order of Ambisonics reproduction, and to evaluate whether the spatial fidelity of the highest orders tested is sufficient to achieve a degree of realism comparable to real sound sources. In our paradigm, the spatial release from masking effect is quantified as the difference between the measured speech reception thresholds for the co-located and the spatially separated case of target and masking sound sources. Virtual target and masking noise sound sources were created with Ambisonics orders from one to nine using the AllRAD algorithm, reproduced with a spherical loudspeaker array. Real sound sources were included as reference conditions. Implications of the results in the context of an auditory selective attention paradigm are discussed.

• Stimulus Onset Asynchronies in Audio-visual Serial Recall Performance
  L. Vollmer, J. Burger, C.A. Ermert und J. Fels
[Abstract]

Multisensory integration has mostly been studied with focus on perceptual effects. Only few examples exist that demonstrate multisensory enhancement, e.g., for object recognition, based on semantic integration, i.e., the combination of stimulus features to form a coherent perceptual representation of the object. However, it is unclear how these perceptual benefits support more complex cognitive processes. To study the relevance of audiovisual perception for these processes systematically, short-term memory is proposed as a suitable target for further investigations. This study makes an initial attempt to present audiovisual stimuli in a serial recall task and to compare task performance across uni- and multi-modal stimulation. Volunteers will be presented with numbers one to nine in random order which they are asked to recall after a retention interval. Acoustic stimuli consist of spoken number words presented diotically via headphones, and visual stimuli are numerals printed on a screen. Only congruent stimulus pairs are considered in the audio-visual case. As a further step, stimulus onset asynchronies are introduced in the presentation of the audio-visual stimuli to assess the influence of simultaneity on serial recall performance.

• The methodology matrix to investigate evaluation methods in auditory cognition in interactive virtual environments
  J. Balint, A. Raake und J. Fels
[Abstract]

This work establishes the methodological basis to investigate quality evaluation methods in terms of ”auditory-cognition research validation” and ”auditory-cognition-centric VR evaluation” within the interdisciplinary priority program DFG SPP2236 AUDICTIVE (AUDItory CogniTion in Interactive Virtual Environments). Across the different projects in the program, we identified potential dependent and independent variables influencing auditory cognition in IVEs and potential covariates. Subsequently, a methodology matrix was generated related to independent variables (scene classification, VR-technology, user groups) and dependent variables (cognitive performance, behaviour, physiological measures, subjective evaluation). By collecting the information via the methodology matrix from all projects in the program, we systematically categorize the research paradigms, data collection methods, realization of the virtual environments, and the methods to evaluate quality, as a first step towards developing a comprehensive database, targeting an Open Science approach. Results indicate that (i) the subjective evaluation method is a common variable across projects, that (ii) the available VR- (or AR-, MR-) technology used within the projects is highly diverse and provides a versatile quality evaluation environment from a technological point of view, and that (iii) a vocabulary for scene description has to be established across projects and disciplines, in order to set the basis for a common ground.

• Investigating Different Cueing Methods for Auditory Selective Attention in Virtual Reality
  C. Reimers, K. Loh, L. Leist, S. Fremerey, A. Raake, M. Klatte und J. Fels
[Abstract]

An audio-only paradigm for investigating auditory selective attention has previously been transferred into a classroom-type audio-visual virtual reality (VR) environment. However, directly translating such a paradigm into VR does not promise a close-to-real life scenario, as possible benefits of the virtual environment are not utilized. In the audio-only version, all instructions and the visual cue was presented on a computer display in front of the participant. In the virtual classroom model, the visual information were displayed on a blackboard. Due to the necessity of attending to this information, this method of cue presentation led to the fact that participants only focused on this specific area of the virtual environment. In a more realistic scenario, participants are expected to move their heads and thereby exploit, for example, the benefits of dynamic binaural reproduction. Therefore, this study investigates new cueing methods that may induce participants to interact more with the virtual world. Next to another visual cue, also auditory cues could be promising approaches. The feasibility of these different cue types is evaluated in a listening experiment.

• Examining the Influence of Varying Audio Reproduction Methods on Verbal Short-Term Memory
  C.A. Ermert, C. Mohanathasan, S.J. Schlittmeier und J. Fels
[Abstract]

In order to analyze, understand, and remember spoken language, multiple complex cognitive processes are involved. The field of cognitive psychology aims to quantify performance in such settings regarding, e.g., comprehension, listening effort, or verbal short-term memory. A well-established paradigm to examine short-term memory performance is the serial recall task. In this paradigm a list of items, e.g., numbers or short words, is presented to the participants. This list has to be repeated by the participants in the correct order. Past research has focused to a considerable extend on the effect of altering the experiment design on the participants’ performance, e.g., with regard to input or output modalities. However, studying the influence of different acoustic conditions has mostly been limited to adding different types of background noise to the auditory presentation of the item list. For this talk, a pilot study was carried out examining the influence of varying reproduction methods on performance in the serial recall task. This includes spatial static solutions, auralization with plausible binaural cues by introducing individual head-related transfer functions (HRTFs), as well as commercial out-of-the-box reproduction systems. The results can not only help understanding cognitive speech processing but also improve close-to-reality design of acoustic virtual environments.

• Aeroacoustic Performance of Air Diffusers and their Psychoacoustic Evaluation
  L. Stürenburg, L. Aspöck und J. Fels
[Abstract]

People in industrialised countries spend most of their days indoors and are often exposed to the noise of ventilation systems. Since such systems are not only used in industry but also increasingly in residential buildings. For a valid statement on the annoyance and the acceptance of ventilation systems when assessing noise, the A-weighted sound serves as a criterion to a limited extent. Therefore, psychoacoustic analysis and evaluation need to be included. This research project aims to identify if geometric design features of air vents enhance psychoacoustic features and flow phenomena. Furthermore, it will be found out if there are correlations between psychoacoustic features and flow phenomena. The first steps to achieve the goals include acoustic measurements of several air vents in a hemi-anechoic room with the help of a developed mobile supply unit. Thereafter, the measured signals can be evaluated regarding parameters as sharpness, loudness and tonality.

• A Closer Look On Linearly and Quadratically Constrained Least-Squares Binaural Decoder Performance Using Individualised HRTFs
  F. Schultz, S. Doma, J. Fels und S. Spors
[Abstract]

The linearly and quadratically constrained least-squares (LQC-LS) decoder for rendering Ambisonics to binaural signals is a recent parametric approach by (Schörkhuber/Höldrich, AES 2019) which aims at preserving binaural cues also for low order Ambisonics. From a listening experiment by (Giller/Schörkhuber, DAGA 2019) it is known that for Ambisonics order N>10, this parametric rendering is very close to the reference using Neumann KU100 dummy head HRTF data, showing about equally good performance on reproduction of space, as well as on sound color and quality. Our contribution further investigates the performance of LQC-LS for usage of individual HRTF data.

Ferk, Heinz

• Parametrische Untersuchung der Direktschalldämmung von Holzbauteilen
  H. Ferk, B. Zeitler, C. Leh, M. Mosing, S. Vavrik-Kirchsteiger und B. Nusser
[Abstract]

Bauen mit Holz gewinnt zunehmende Bedeutung im Hochbau. Eine der wesentlichen Anforderungen stellt der Schallschutz dar. Für eine qualitativ gute und wirtschaftliche Planung ist die Kenntnis der schalltechnischen Eigenschaften der Bauteile wesentlich. Mittlerweile existieren verschiedene Datenbanken mit berechneten oder gemessenen Einzahlangaben zum Schallschutz, wie z.B. www.dataholz.eu oder www.lignum.ch/holz_a_z/schallschutz/ . Leichte Baukonstruktionen wie sie im Holzbau Verwendung finden, weisen oft eine von Massivbauten abweichende Charakteristik der Schaldämmung auf. Es ist daher für die Konzeption eines guten Schallschutzes wichtig, nicht nur der Einzahlangabe Beachtung zu schenken, sondern auch auf Informationen des spektralen Verlaufes der Schalldämmung in Form von Terzbandwerten zurückgreifen zu können. Solche Werte werden auch für die Entwicklung von Rechenverfahren und für die Entwicklung von Simulationsmodellen benötigt. Im Rahmen des Forschungsprojektes Sound.Wood.Austria werden für zahlreiche Bauteile wie Außenwände, Trennwände und Deckenbauteile die Verläufe der Schalldämmung im Labor gemessen. Durch Variation wesentlicher Konstruktionsparameter kann die Wirkungen von konstruktiven Änderungen, z.B. mit Hilfe von empirischen Modellen, untersucht und Optimierungsansätze abgeleitet werden. Relevante Daten sollen künftig auch in dataholz für die weitere Verwendung veröffentlicht werden. Im Rahmen des Vorkolloquiums sollen Beispiele aus den Labormessungen präsentiert und die Auswirkungen von Modifikationen diskutiert werden.

Fernandez-Grande, Efren

• Sound Field Reconstruction using Bayesian Inference
  J.M. Schmid, E. Fernandez-Grande, M. Hahmann, C. Gürbüz, M. Eser und S. Marburg
[Abstract]

Capturing the spatial properties of a sound field in a room is an important task for various applications, e.g. in sound field analysis and sound field control. Usually a large number of measurements is required to determine the sound field within an extended region of the room. In order to reduce the experimental cost, it is the goal to reconstruct the sound field within a room based on only a limited number of measurement points. In this contribution, a Bayesian approach for sound field reconstruction in the modal frequency range is presented, since Bayesian probability theory is well suited to handle this lack of experimental observations. The reconstruction method is applied to a measured sound field in a horizontal evaluation area of a lightly damped room. The Bayesian approach shows an accurate reconstruction of the sound field and in addition provides a probability distribution of the sound pressure at every reconstruction point. This additional information allows to quantify the uncertainty of the reconstruction and provides insights into its robustness.

Fiala, Péter

• Acoustical beamforming with distance estimation
  B. Csóka, P. Fiala und P. Rucz
[Abstract]

The topic of this paper is the automatized determination of the position and trajectory of sound sources by acoustic measurements with microphone arrays. The base idea of the process is the suitable delay and amplification of the sound signals received by the sensors. The exact delay and amplification values are defined by beamforming algorithms, one of the most well-known being the so-called MUSIC (Multiple Signal Classification) algorithm. This method separates the cross-spectral matrix of the received signals to signal and noise subspaces. Its popularity is due to its simplicity and relatively high accuracy. Beamforming can be used to focus on different points in the space and assess the likelihood of a sound source being in their vicinity. Previously, we devised a method to estimate the direction and the distance of sound sources. Direction estimation is already an extensively discussed topic when it comes to beamforming. Our distance estimation method showed promising results during simulations, but when processing measurement data, it failed to perform satisfactorily due to less favourable environmental conditions. Our goal is to devise and test a more accurate and reliable, although presumably slower algorithm that could be optimized in the future.

• A quantitative performance analysis of HRTF range extrapolation based on generalized WFS theory
  G. Firtha und P. Fiala
[Abstract]

The reproduction of virtual acoustic environments via headphones generally relies on the measurement of the acoustic propagation properties from the source position to the listener’s ears, termed as Head Related Transfer Functions (HRTFs). Instead of every possible source positions, HRTFs are usually measured on a sparse spherical, or circular grid at a fixed source-listener distance. The application of WFS theory for estimating HRTFs outside the measurement grid has been proposed already in the related literature. Recently a generalized WFS theory has been introduced by the present authors that theoretically may allow amplitude correct and aliasing-free synthesis at the listener position. The present study investigates the performance of the generalized Wave Field Synthesis theory when applied for HRTF interpolation and extrapolation. Quantitative comparisons are given with the reference solution based on boundary element simulations.

Fiebig, Andre

• Attribute zur gesamtheitlichen Charakterisierung der Wahrnehmung von Straßenverkehrsgeräuschen
  A. Fiebig, D. Ackermann, S. Böhm, M. Chudalla, A. Karakantas, A. Oehme, S. Pourpart, M. Schuck, F. Strigari und S. Weinzierl
[Abstract]

Das BASt-Projekt ”Erprobung psychoakustischer Parameter für innovative Lärmminderungsstrategien” (FE 02.0431/2019/IRB) widmet sich in mehreren Studien der Anwendbarkeit psychoakustischer Parameter zur Bewertung von Verkehrsgeräuschen. Um diese vollständig zu charakterisieren und ihre perzeptive Wirkung aufzuzeigen, bedarf es der Kenntnis der zugrundeliegenden Dimensionen, die die Bewertung von Verkehrsgeräuschen in alltäglichen Situationen beeinflussen. In diversen Studien zur Wirkung von akustischen Umgebungen zeigte sich, dass die auditive Wahrnehmung mehrdimensionaler Natur ist, wobei häufig klassische Affektmodelle abgeleitet wurden. In einer ersten Probandenstudie werden mittels Stimulus-Dyaden-Vergleich auf Basis des Repertory-Grid-Verfahrens relevante Beschreibungsgrößen und Attribute elizitiert, um die latenten Wahrnehmungsdimensionen, die der Bewertung von Straßenverkehrsgeräuschen zugrunde liegen, systematisch zu explorieren. Dabei äußern sich die Probanden in einer offenen Befragung zu den perzeptiven Unterschieden der präsentierten Stimuluspaare. Hierfür werden Straßenverkehrssituationen in einem audio-visuellen Kontext auf Basis von 360^∘-Kamera- und Higher Order Ambisonics-Aufnahmen dargeboten. Die Straßenverkehrsszenen werden mittels Head Mounted Display und eines 21.2 Kanal-Ambisonics-Systems im Experiment dargestellt. Die präsentierten Stimulus-Dyaden decken den Merkmalsraum an Straßenverkehrsgeräuschen umfangreich ab und berücksichtigen systematisch Faktoren wie Verkehrsmenge, Verkehrsfluss, Verkehrszusammensetzung, Fahrbahnbelag und zulässige Höchstgeschwindigkeit. Der Beitrag erläutert die experimentelle Methodik, zeigt die mittels des Repertory-Grid-Verfahrens explorierten Attribute auf und skizziert die Entwicklung eines Fragebogens als Messinstrument zur Bestimmung perzeptiver Eindrücke im Kontext von Straßenverkehrsgeräuschen.

• Erfassung der Arbeitsgedächtnisleistung bei unterschiedlichen raumakustischen Konditionen
  J. Selzer, F. Schelle und A. Fiebig
[Abstract]

An Büroarbeitsplätzen werden viele Tätigkeiten durchgeführt, die erhöhte Anforderungen an die Konzentration der Beschäftigten stellen. Dem steht eine erhöhte Störwirkung durch irrelevante Sprachsignale gegenüber, die nachweislich die Arbeitsgedächtnisleistung beeinträchtigen und die Fehlerrate steigern.

Die nachfolgende Studie befasst sich mit der Fragestellung, inwiefern die Beeinträchtigung der Arbeitsgedächtnisleistung durch irrelevanten Schall von unterschiedlichen raumakustischen Konditionen abhängt. Zu diesem Zweck wurde im within-subject Design die Leistungsminderung mittels Serial Recall Test erfasst. Insgesamt wurden sechs Stimuli für das Experiment genutzt: Ruhe als Referenzkondition, rosa Rauschen, zwei Sprachsignale mit unterschiedlicher Schwankungsstärke, die jeweils in einer ungünstigen raumakustischen Kondition mit langer Nachhallzeit sowie nachhallfrei dargeboten wurden. Jeder Stimulus wurde in zwölf Trials genutzt. Ein Trial bestand aus der Repräsentationsphase von neun in zufälliger Reihenfolge sequenziell dargestellter Ziffern und der nachfolgenden Wiedergabephase. Ferner wurden unterschiedliche Testdesigns für zwei Probandengruppen herangezogen. Im ersten Testdesign fand die Wiedergabe eines Stimulus über zwölf Trials statt, während im zweiten Testdesign bei jedem Trial die Wiedergabe der Stimuli randomisiert wurde.

Neben der erfassten Leistungsminderung wurde die Lästigkeit erhoben und ein Abschlussinterview geführt. Die Ergebnisse der Studie mit 44 Versuchspersonen werden in diesem Beitrag präsentiert und diskutiert. Insgesamt ist eine deutliche Leistungsminderung in den Sprachkonditionen gegenüber der Referenzkondition sichtbar.

• Untersuchung zur Sprachverständlichkeit bei Schulkindern unter Variation der tieffrequenten Nachhallzeit
  D. Selbach, J. Selzer und A. Fiebig
[Abstract]

Raumakustische Bedingungen haben einen maßgeblichen Einfluss auf die Sprachverständlichkeit. Dabei ist der Einfluss auf die Sprachverständlichkeit im Kindesalter bekanntermaßen stärker als im Erwachsenenalter. Um diesem Umstand Rechnung zu tragen, werden im staatlichen Regelwerk ASR A3.7 entsprechende Anforderungen an die Raumakustik in Bildungsstätten formuliert. Die Nachhallzeit wird dort als zentrale Größe zur Beschreibung der Raumakustik herangezogen. Eine Abhängigkeit der Sprachverständlichkeit von der Nachhallzeit ist als evident anzusehen. Im Gegensatz dazu sind derzeitig jedoch wenige Studien zur Untersuchung eines Einflusses des Frequenzverlaufs der Nachhallzeit auf die Sprachverständlichkeit bekannt. Die hier vorgestellte Studie variiert das Bassverhältnis (BR) in einem simulierten Klassenraum und untersucht den Einfluss des BR auf die Sprachverständlichkeit unter Grundschulkindern. Dazu wurden Hörversuche mit Schulkindern bis zur fünften Klasse durchgeführt. Die Sprachverständlichkeit wurde mittels des evaluierten und kindergerechten Oldenburger Kinder-Reimtests (OLKI) erfasst. Den Versuchspersonen wurden die Sprachsignale mit Störgeräuschen unter Verwendung der binauralen Raumimpulsantworten mit angepassten interauralen Laufzeitunterschieden (ITD) dargeboten. Als mögliche Moderatoren wurden sowohl Alter als auch Multilingualität der Kinder erfasst. Die Ergebnisse des Hörversuchs werden in diesem Beitrag vorgestellt und diskutiert.

• Bewertung der Sprachverständlichkeit von Atemschutzmasken unter Berücksichtigung ihrer morphologisch-materiellen Eigenschaften
  D. Börner, C.C. Moshona, A. Fiebig und A. Thormann
[Abstract]

Seit dem Beginn der Covid-19-Pandemie ist das Tragen von Atemschutzmasken ein wesentlicher Bestandteil unseres Alltags geworden. Neben der haptischen Gewöhnung hat die Verwendung von Atemschutzmasken auch Auswirkungen auf die Sprachverständlichkeit und damit verbundene psychoakustische Effekte. Infolgedessen sind die morphologisch-materiellen Eigenschaften von Atemschutzmasken für die Produktentwicklung immer relevanter geworden.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Zusammenhang zwischen den Materialeigenschaften von Atemschutzmasken und der Sprachverständlichkeit. Zu diesem Zweck wurde eine breite Auswahl von Atemschutzmasken hinsichtlich ihrer strukturellen Materialeigenschaften wie Porosität, Faser-und Schichtdicke analysiert. Drei raumakustische Messumgebungen wurden definiert und in Bezug auf ihre Hörsamkeit kategorisiert, eine Eigenschaft, die mit der spezifischen Nachhallzeit und der Raumgröße zusammenhängt. Eine angepasste Form der Speech Transmission Index (STI) Messung wurde verwendet, um die Sprachverständlichkeit von Atemschutzmasken in verschiedenen Entfernungen von der Quelle zur Empfangsposition sowie unterschiedlichen Umgebungsbedingungen zu messen. Alle materialmorphologischen Parameter wurden dann mit dem gemessenen STI-Werten der Atemschutzmasken korreliert. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass einige morphologisch-materielle Aspekte einen signifikanteren Einfluss auf die Sprachverständlichkeit haben als andere.

Fiedler, Bernhard

• Web-based Auralization of Noise Protection Measures in Urban Living Spaces
  B. Fiedler, J. Millitzer, C. Weigel, V. Mees, A. Loos, W. Lorenz, C. Sladeczek und J. Bös
[Abstract]

Noise is one of the greatest health hazards for people in industrialized countries. Noise assessment is based on long-term evaluations of standard sound sources, which have little relation to real short-term sound events. Before the implementation of planning and cost- intensive noise protection measures, their effectiveness is evaluated and analyzed visually and with the help of numerical simulations. Since the perception of noise is highly individual, the effect of noise protection measures can only be conveyed to a limited extent without auralization. For the realistic auralization of noise situations with noise protection measures in urban living spaces, a web-based application was realized. Based on an AI-supported evaluation of satellite images, the noise situation to be made audible is automatically analyzed and prepared for an object-based auralization. In addition to a noise source and a listening position, the position of a virtual noise protection measure can be defined in the software tool. For three states initial noise situation (1), noise situation considering a passive noise barrier (2) and an active noise barrier with active noise control (3), the auralization is calculated and provided. By showing an example, the use of the auralization application is illustrated and noise reduction potentials are shown.

• Luftreinigungsgeräte – akustische Anforderungen und Optimierungsmöglichkeiten
  D. Beer, P. Fritzsche, B. Fiedler, J. Rohlfing, K. Bay, J. Troge, J. Millitzer und C. Tamm
[Abstract]

Durch die COVID-19-Pandemie ist die Nachfrage bezüglich antiviral wirkender Luftreinigungsgeräte erheblich gestiegen. Moderne Wohn- und Geschäftshäuser, Schulen oder Kindergärten werden zunehmend mit kompakten Lüftungsanlagen ausgestattet. Diese Lüftungssysteme und mobilen Luftreinigungsgeräte können die Virenkonzentration in Räumen deutlich reduzieren, führen allerdings häufig zu erhöhten Lärmpegeln. In der Folge treten häufiger Kommunikations- oder Konzentrationsschwierigkeiten auf. Eine wichtige Herausforderung ist die Entwicklung, Umsetzung und Validierung geeigneter Schallschutzmaßnahmen. Im Projekt ReinluftAkustik hat ein Kompetenzcluster aus vier Fraunhofer-Instituten grundlegende Ursachen der Betriebsgeräuschentstehung und allgemeine Ansätze für die akustische Optimierung betrachtet. Im Projekt wurden unterschiedliche Luftreinigungsgeräte verschiedener Luftreinigungsprinzipien hinsichtlich ihrer akustischen Emissionen analysiert und den Anforderungen für den Einsatz in einem Klassenraum gegenübergestellt. Der Ventilator ist häufig die primäre Schallquelle. Drehklanganteile können hier durch Einspeisen eines gegenphasigen Wechselmoments sowie Stromoberwellen reduziert werden. Eine weitere Reduktion ist durch den Einsatz verschiedener Absorber als auch Resonatoren möglich. Für den Bedarf eines einstellbaren Wirkfrequenzbereiches wurde auch eine aktive Schallschutzmaßnahmen (engl. Active Noise Control) untersucht, prototypisch umgesetzt und an einem Demonstrator validiert. Um die akustische Wirkung von Luftreinigungsgeräten neben technischen Daten auch erlebbar zu machen, wurde ein webbasiertes Auralisationswerkzeug erarbeitet.

Fiedler, Matthias

• Adaptive Automatic Compensation of Transducer Nonlinearities Using Extremum-Seeking Control
  A. Männchen, G. Fischer, T. Fritsch, M. Fiedler und D. Beer
[Abstract]

In many applications, signal distortions effected by nonlinear input-output transducer characteristics pose a significant problem. Loudspeaker nonlinearities, for example, can impair audio quality to an unacceptable degree, when the systems are driven in the large signal domain. With electrostatic loudspeakers, the tried-and-true approach for dealing with transducer nonlinearities-mainly the Coulomb force-has been to increase the DC bias voltage to optimize the operating point of the force-voltage characteristic of the system. At the optimized operating point, the system is driven in the small signal domain. This approach carries some disadvantages regarding the cost of electrical components and efficiency. This article proposes a signal processing method for the adaptive automatic compensation of electrostatic transducer nonlinearities that enables lower DC bias voltages as well as large signal domain driving of the transducer with low levels of nonlinear distortion. It is based on a predistortion of the input signal by parameterized inversions of polynomial characteristics. Adaptive behavior of the predistortion is achieved by real-time optimization of its parameters through extremum-seeking control with a cost function that estimates the amount of nonlinear distortion. This approach is evaluated with respect to its performance and stability for different operating points and input signals.

Firtha, Gergely

• A quantitative performance analysis of HRTF range extrapolation based on generalized WFS theory
  G. Firtha und P. Fiala
[Abstract]

The reproduction of virtual acoustic environments via headphones generally relies on the measurement of the acoustic propagation properties from the source position to the listener’s ears, termed as Head Related Transfer Functions (HRTFs). Instead of every possible source positions, HRTFs are usually measured on a sparse spherical, or circular grid at a fixed source-listener distance. The application of WFS theory for estimating HRTFs outside the measurement grid has been proposed already in the related literature. Recently a generalized WFS theory has been introduced by the present authors that theoretically may allow amplitude correct and aliasing-free synthesis at the listener position. The present study investigates the performance of the generalized Wave Field Synthesis theory when applied for HRTF interpolation and extrapolation. Quantitative comparisons are given with the reference solution based on boundary element simulations.

Fischer, Georg

• Adaptive Automatic Compensation of Transducer Nonlinearities Using Extremum-Seeking Control
  A. Männchen, G. Fischer, T. Fritsch, M. Fiedler und D. Beer
[Abstract]

In many applications, signal distortions effected by nonlinear input-output transducer characteristics pose a significant problem. Loudspeaker nonlinearities, for example, can impair audio quality to an unacceptable degree, when the systems are driven in the large signal domain. With electrostatic loudspeakers, the tried-and-true approach for dealing with transducer nonlinearities-mainly the Coulomb force-has been to increase the DC bias voltage to optimize the operating point of the force-voltage characteristic of the system. At the optimized operating point, the system is driven in the small signal domain. This approach carries some disadvantages regarding the cost of electrical components and efficiency. This article proposes a signal processing method for the adaptive automatic compensation of electrostatic transducer nonlinearities that enables lower DC bias voltages as well as large signal domain driving of the transducer with low levels of nonlinear distortion. It is based on a predistortion of the input signal by parameterized inversions of polynomial characteristics. Adaptive behavior of the predistortion is achieved by real-time optimization of its parameters through extremum-seeking control with a cost function that estimates the amount of nonlinear distortion. This approach is evaluated with respect to its performance and stability for different operating points and input signals.

Fischer, Jan

• Trittschalldämmung von Dachterrassen
  J. Fischer und K. Focke
[Abstract]

Durch den steten Ausbau von Dachgeschossen und eine vermehrte Bauweise von Flachdächern, Staffelgeschossen und Loggien ergeben sich Dachaufbauten mit begangenen Flächen, die nach unten an schutzbedürftige Räume angrenzen. Die Trittschalldämmung dieser Flächen wird durch den bewerteten Norm-Trittschallpegel beschrieben. Die bisherigen Normen beschreiben Anforderungen an Dachterrassen. Allerdings liegt für die Schichtenfolgen noch kein Berechnungsverfahren vor, da sich der Aufbau von schwimmenden Estrichen auf Geschossdecken unterscheidet. Um die Planung der Dachterrassen zu erleichtern und Abnahmemessungen zu reduzieren, fokussiert sich die Forschungsarbeit auf ein Prognosemodell der Trittschalldämmung jener Terrassen. Ein Teil der trittschallmindernden Wirkung ergibt sich durch die Wärmedämmschicht zwischen der abschließenden Decke und dem Oberbelag der Dachterrasse. Um die Eigenschaften der Wärmedämmschicht zu bestimmen wird ein Messprüfstand, in Anlehnung an die Norm DIN EN 29052-1:1992 entwickelt und damit die dynamische Steifigkeit der Wärmedämmung bestimmt. Verschiedene Wärmedämmmaterialien werden miteinander verglichen, um eine Korrelation zwischen den Eigenschaften und der Trittschalldämmung zu bestimmen. Eine theoretische und praktische Betrachtung der Materialeigenschaftsstreuung führt zu einer Berechnungsgrundlage zur Prognostizierung der zu erwartenden Trittschalldämmung sowie einem Sicherheitsbeiwert. Die Berechnungsvorschrift lehnt sich hierbei an die Norm DIN EN ISO 12354-2 an. Das Berechnungsmodell kann somit den zu erwartenden Trittschallpegel eines Dachterrassenaufbaus mit Inbezugnahme der Wärmedämmschicht prognostizieren.

Fischhaber, Andrea

• Messung und Prognose der Luftschalldämmung offener Fugen
  J. Einig, A. Fischhaber und S. Mecking
[Abstract]

Bundesweit steigt derzeit der Bedarf an Flächen für neuen Wohnraum erheblich an. Großstädte haben das Ziel, den bestehenden Wohnraumbedarf im Rahmen der Innenentwicklung zu decken. Viele der für neuen Wohnungsbau infrage kommenden Flächen in Großstädten sind allerdings hohen Lärmbelastungen durch Verkehr und Gewerbe ausgesetzt. Deswegen werden in bauleitplanerischen Festsetzungen von Bebauungsplänen mit lärmexponierten Fassaden häufig sogenannte Schallschutzvorbauten gefordert. Die hierbei zusätzlich zu berücksichtigenden Aspekte wie sommerlicher Wärmeschutz, Verringerung des Kondensatrisikos und Belüftung der dahinter befindlichen Wohnräume machen es erforderlich, dass über diese Schallschutzvorbauten auch im geschlossenen Zustand ein Luftaustausch stattfinden kann. Bei der Umsetzung der bauleitplanerischen Festsetzungen von Schallschutzvorbauten stellen sich Planende oft die Frage, wie die geforderten baulichen Maßnahmen schalltechnisch geplant und nachgewiesen werden können. Im Rahmen einer Studienarbeit wurden Luftschallmessungen an variabel breiten, tiefen und langen Öffnungen in einem Laborprüfstand durchgeführt, bei welchen die Fugenschalldämmungen ermittelt wurden. Die Messergebnisse aus der Studienarbeit wurden mit vorhandenen Prognoseverfahren zur Bestimmung der Fugenschalldämmung von Öffnungen verglichen. Daraus wurden vereinfachte Prognoseansätze für den ingenieurmäßigen Gebrauch in der Praxis abgeleitet, um die Forderungen der bauleitplanerischen Festsetzungen von Bebauungsplänen hinsichtlich der fugenoffenen Schallschutzvorbauten planerisch besser zu bewältigen. Im Beitrag werden die Ergebnisse vorgestellt.

Flieger, Michael

• Akustische Bewertung des Ständerabstands von Doppelständerkonstruktionen
  M. Flieger, M. Hofmann und O. Kornadt
[Abstract]

Innenwände in Leichtbauweise werden meist als schlanke, materialeffiziente Konstruktionen mit möglichst geringem Arbeitsaufwand errichtet. Die Schalldämmung soll trotz dieser Einschränkungen hoch sein, sodass Gebäudenutzer keine Lärmbelästigungen durch die technische Gebäudeausrüstung oder andere Nutzer erfahren. Neben anderen Parametern ist für die Höhe der Schalldämmung entscheidend, ob es sich um eine Einfach- oder Doppelständerwand handelt. Aufgrund der verringerten Schalenkopplung besitzen Doppelständerkonstruktionen eine höhere Schalldämmung. Der Effekt wird in DIN EN ISO 4109-33 lediglich genannt, jedoch kein Planungs- oder Bemessungsansatz angegeben. Um diese Verbesserung zu bestimmen und um den Aufbau einer Wand an spezifische akustische Situationen bzw. Expositionen anzupassen, ist es erforderlich, eine Dimensionierungsmethode zu entwickeln, insbesondere da das Schalldämm- Maß eine stark frequenzabhängige Größe ist. Die Ausnutzung der Entkopplung kann das Schalldämm-Maß bei gleichem Materialeinsatz erhöhen. Um den höheren Arbeitsaufwand auszugleichen, sollte bereits bei der Planung eine deutliche Verbesserung des Schalldämm-Maßes erkennbar sein. Die TU Kaiserslautern entwickelt, durch experimentelle Untersuchungen und Simulationsrechnungen, Methoden zur besseren Planung solcher Innenwände. Der Fokus liegt auf der Entkopplung der Ständerkonstruktionen. Methodik und Grad der Entkopplung für unterschiedliche akustische Situationen sind Schwerpunkt der vorgestellten Forschungsarbeit.

Focke, Klaus

• Trittschalldämmung von Dachterrassen
  J. Fischer und K. Focke
[Abstract]

Durch den steten Ausbau von Dachgeschossen und eine vermehrte Bauweise von Flachdächern, Staffelgeschossen und Loggien ergeben sich Dachaufbauten mit begangenen Flächen, die nach unten an schutzbedürftige Räume angrenzen. Die Trittschalldämmung dieser Flächen wird durch den bewerteten Norm-Trittschallpegel beschrieben. Die bisherigen Normen beschreiben Anforderungen an Dachterrassen. Allerdings liegt für die Schichtenfolgen noch kein Berechnungsverfahren vor, da sich der Aufbau von schwimmenden Estrichen auf Geschossdecken unterscheidet. Um die Planung der Dachterrassen zu erleichtern und Abnahmemessungen zu reduzieren, fokussiert sich die Forschungsarbeit auf ein Prognosemodell der Trittschalldämmung jener Terrassen. Ein Teil der trittschallmindernden Wirkung ergibt sich durch die Wärmedämmschicht zwischen der abschließenden Decke und dem Oberbelag der Dachterrasse. Um die Eigenschaften der Wärmedämmschicht zu bestimmen wird ein Messprüfstand, in Anlehnung an die Norm DIN EN 29052-1:1992 entwickelt und damit die dynamische Steifigkeit der Wärmedämmung bestimmt. Verschiedene Wärmedämmmaterialien werden miteinander verglichen, um eine Korrelation zwischen den Eigenschaften und der Trittschalldämmung zu bestimmen. Eine theoretische und praktische Betrachtung der Materialeigenschaftsstreuung führt zu einer Berechnungsgrundlage zur Prognostizierung der zu erwartenden Trittschalldämmung sowie einem Sicherheitsbeiwert. Die Berechnungsvorschrift lehnt sich hierbei an die Norm DIN EN ISO 12354-2 an. Das Berechnungsmodell kann somit den zu erwartenden Trittschallpegel eines Dachterrassenaufbaus mit Inbezugnahme der Wärmedämmschicht prognostizieren.

Förster, Jonas

• Optimal Microphone Positioning for Multi-Channel Feedforward ANC Headphones
  J. Förster, J. Fabry und P. Jax
[Abstract]

Commercially available active noise cancellation (ANC) headphones typically use hybrid single-channel filter structures that consist of a feedforward and a feedback filter. Multi-channel feedforward filtering can improve the achievable performance by exploiting spatial characteristics of the incoming noise. This poses the challenge of determining the ideal positions of multiple reference microphones. We can analyze the position of reference microphones either based on a simulation, such as the finite-element method, or by propping a dummy headphone with multiple microphones. In both cases, the positions can be evaluated for a given number of reference microphones either based on the multiple coherence function (MCF) or by evaluating the ANC performance for the optimal feedforward FIR filter. We propose the solution to a least mean squares cost function for multi-channel feedforward FIR filter design for ANC headphones. Based on this cost function, we develop an algorithm that determines the optimal reference microphone positions for an arbitrary but fixed number of microphones. Finally, we compare the proposed algorithm to that of using the MCF as cost function. The evaluation is based on measurements of a headphone that is equipped with 10 additional digital MEMS microphones.

Forssén, Jens

• Measurement, Simulation and Auralization of Indoor Road Traffic Noise
  L. Müller, W. Kropp und J. Forssén
[Abstract]

Building new houses in urban areas is often hindered by the presence of road traffic noise. Thereby, it is especially difficult to achieve sufficient façade sound insulation at low frequencies. Current regulations are mostly based on A-weighted levels and hence not only neglect low frequencies but also omit other factors that might influence the amount of disturbance such as time structure, traffic distance, proportion of heavy vehicles, driving speed and background noise. This motivates the need for experiments evaluating the human response to indoor traffic noise in a controlled virtual environment. Thereby, one challenge is to include the incidence angle dependent transfer paths through the façade in the auralization.

The methods used in this paper utilize wave field synthesis in order to reproduce the sound field caused by moving sound sources on the outside window of a, specifically for this purpose designed, living room lab. A hybrid approach combining the head-related transfer functions from each outside loudspeaker through the window to an indoor listening position also allows a dynamic headphone based reproduction. Additionally, urban indoor soundscapes were recorded both binaurally and with different microphone arrays. This paper presents these methods and compares their outcomes regarding plausibility based on listening experiments.

Forstreuter, Melissa

• Quantifizierung der Flachstellenlästigkeit durch einen Pegelzuschlag
  M. Liepert, M. Forstreuter und C. Huth
[Abstract]

Im Rahmen eines Forschungsvorhabens des Umweltbundesamtes zum Thema ”Messung von Flachstellen und Ermittlung eines akustischen Instandhaltungskriteriums” wurden Hörversuche zur Quantifizierung der Lästigkeit einer Vorbeifahrt mit Flachstelle durchgeführt. Um den nötigen Pegelausgleich für die durch die Flachstelle verursachte Lästigkeit zu bestimmen, wurde auf eine Methode des pendelnden Einregelns zurückgegriffen. Hierzu wurde den Versuchspersonen jeweils ein Schallpaar bestehend aus einer Vorbeifahrt mit und ohne Flachstelle dargeboten. Durch eine Pegelanhebung bzw. -absenkung des Signals ohne Flachstelle konnten die Versuchspersonen die beiden Signale auf eine ”gleiche Lästigkeit” individuell einregeln. Es wird die resultierende Pegelanhebung dem Unterschied im A-bewerteten Maximalpegel des Signals mit und ohne Flachstelle gegenübergestellt und so ein möglicher Pegelzuschlag zum Ausgleich der Lästigkeit diskutiert.

• Flachstellendetektion auf Basis einer Maxima-Analyse wahrnehmungsrelevanter Messgrößen
  C. Huth, M. Forstreuter und M. Liepert
[Abstract]

Radformfehler an Schienenfahrzeugen, wie beispielsweise abgeflachte Stelle am Rad, können sich für Anwohnende bei einer Zugvorbeifahrt teilweise als sehr störende Geräusche erweisen. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens des Umweltbundesamtes mit dem Titel ”Messung von Flachstellen und Ermittlung eines akustischen Instandhaltungskriteriums” wurde ein Vorschlag zur Detektion und Bewertung von akustisch auffälligen Radformfehlern, wie Flachstellen, erarbeitet. Um die Detektion auf Basis wahrnehmungsrelevanter Messgrößen umzusetzen, erfolgten zunächst Analysen verschiedener Messgrößen von Zugvorbeifahrten mit und ohne hörbare Flachstelle. Hierfür wurden sowohl klassische akustische, wie auch psychoakustische Messgrößen herangezogen. Darauf basierend wurde anhand der Maxima der auditiv relevanten Messgrößen eine Flachstellendetektion entwickelt. In Abhängigkeit von den einbezogenen Analysegrößen wird die Trefferquote für eine korrekte Flachstellendetektion diskutiert.

Frank, Matthias

• Vowel intelligibility analysis in singing using voice directivity features
  M. Brandner, M. Frank und A. Sontacchi
[Abstract]

Intelligible pronunciation is a key aspect in classical singing and a necessity for correct text delivery. On the contrary, the modification of vowels in classical singing is used to achieve better resonance and ease at high pitches. This can result in diminished vowel intelligibility, which has been reported in literature especially for sopranos and tenors. Still, it seems not possible to clearly identify up to which pitch vowel intelligibility is most likely feasible and there exist contradictory results. Common approaches for vowel identification use linear prediction coefficients or mel-frequency cepstral coefficients. For both, the accuracy is reported to be pitch-dependent and decreases with increasing pitch. We present a novel approach to vowel identification by using voice directivity features. The voice directivity is affected by the size of the mouth opening. Preliminary results show that a distinction between back vowels and front vowels is possible based on features of voice directivity.

• Stage-Fright Training with EMG - or Biofeedback for Musicians by means of Virtual and Augmented Reality
  M. Bertsch und M. Frank
[Abstract]

Auftrittsängste und Lampenfieber sind häufige Begleiter in der Karriere von Musiker:innen. Aufnahmeprüfungen an einer Musikhochschule, Konzerte oder Probespiele sind existenzielle Herausforderungen, um erfolgreich zu sein. Klassisches Auftrittscoaching oder Expositionstherapien sind bekannte hilfreiche Methoden, um sich mental auf die unbekannten Situationen vorzubereiten. Der hier präsentierte Beitrag zeigt kombinierte, neueste technische Möglichkeiten für ein Lampenfiebertraining, das psychophysiologische Messdaten erfasst und den Spieler:innen nachfolgend ein Feedback gibt, ob unter Stressbedingungen erhöhte Muskelanspannungen oder veränderte Atemmuster gemessen wurden. Die Stresssituation ist eine möglichst reale Performance in einem Live-AV-Stream, der gleichzeitig anderen zur Beurteilung dargebracht wird. Dabei spielt der/die Bläser:in mit einem VR-Headset und sieht reale Bilder oder Videos mit Personen in einer Probespielsituation. Anders als in kommerziell bekannten Apps, handelt es sich nicht um simulierte Räume mit Avataren, sondern um reale Szenarien, bei denen auch raumakustische Aspekte die Immersion verstärken. Unsere bisherigen Pilotstudien belegen die Kombinationsmöglichkeit der multiplen Techniken. Beispielsweise zeigen EMG- Messungen beim Spielen in Unterrichtsräumen (leerer Raum, geringer Nachhall) deutlich weniger Anspannungen, als die EMG- Daten bei der Exposition in eine ”virtuell echte” Probespielsituation (360^∘ 3D-Videopräsentation im großen Raum mit mehr Nachhall), welche simultan auf YouTube gestreamt wird.

• Finding perceptual dimensions of Styrian harmonica sounds
  H. Pomberger, M. Frank und R. Höldrich
[Abstract]

A common vocabulary is helpful for describing instrumental sounds, especially when discussing the impact of refinements in the construction on the perceived sound of an instrument. This study tries to find such a vocabulary for describing the sound of Styrian harmonicas using a repertory-grid-like procedure. First of all, recordings of different harmonicas have been made. Therefore a variety of defined melodic patterns (from single tones to short melodies) was played on each instrument. In a first experiment, for each recorded melodic pattern a pairwise comparisons of all harmonicas was conducted. For each pair, the listeners first made a dissimilarity judgement and then described the acoustic attribute which dominates the perceptual difference by a personal construct. Evaluating the dissimilarity ratings by multidimensional scaling showed a perceptual space with 5 relevant dimensions. Based on the harmonized personal constructs of all listeners 5 acoustic attributes were selected. For each of these attributes, the different harmonicas were rated in a MUSHRA-like experiment. The results of this second experiment are used to train computational models, which aim at predicting how the perceived sound of an instrument is affected by constructional refinements.

• Perceptual Evaluation of Spatial Resolution in Early Reflections
  M. Frank, M. Brandner und F. Zotter
[Abstract]

Efficient computation with low latencies is important for rendering interactive, virtual acoustics, especially on mobile devices. In Ambisonic rendering, the computational costs are increasing with the spatial resolution. It is known that direct sound requires a spatial resolution exceeding the order of 3 to be rendered perceptually accurate on headphones, and rendering of the diffuse late part of spatial impulse responses mainly requires preserving the binaural covariance. This study evaluates the perceptual requirements for the intermediate, early reflections. The evaluation employs various settings (e.g. audio material, room size, source position, number of reflections) and compares lower-order playback to a 7th-order reference using head-tracked binaural Ambisonics.

• All-Round Ambisonic Decoding: Spread and Correlation
  F. Zotter, S. Riedel und M. Frank
[Abstract]

All-Round Ambisonic Decoding (AllRAD) has become a standard approach to Ambisonic rendering on surrounding loudspeakers. The extensibility of its vector-base amplitude panning (VBAP) layer with imaginary loudspeakers, their muting or downmix, makes it successfully customizable to various common loudspeaker setups, which often exhibit gaps at the bottom or top, quadrilateral loudspeaker groups, or non-uniform angular coverage. And yet, reasonable concerns were raised about potential: (i) spread introduced by the VBAP discretization kernel and (ii) reduction of decorrelation for rendering on purely horizontal setups with imaginary loudspeakers for zenith and nadir muted.

In this paper, we inspect the rE vector length to assess additional spread introduced by AllRAD, considering a geometrically uniform setup. As thinkable remedy, we consider an average rotationally symmetric VBAP’s panning function and investigate if it is a reasonable strategy to employ it in spherical deconvolution that compensates for the additional spread. About the concern related to reduced decorrelation on horizontal setups, we inspect the covariance matrix of the decoder assuming a spherically isotropic diffuse field, and we investigate in how far vertical focusing to the horizon is a reasonable way to preserve diffuse-field rendering on a horiziontal loudspeaker setup.

• Comparison of Ambisonic Loudspeaker Decoders for Channel-Based Material
  M. Radke und M. Frank
[Abstract]

Encoding and decoding to loudspeakers in Ambisonics introduces interchannel crosstalk to channel-based material. This study investigates the perceptual impact of this phenomenon for different signals, ambisonic orders, decoders, and listening positions with respect to timbral and spatial quality aspects. Open-access recordings made with different microphone arrays, as well as noise signals are encoded in Ambisonics with different orders. Then they are decoded to a loudspeaker setup matching the channel-based layout using either the AllRAD approach or a sampling decoder. In a MUSHRA-like listening experiment for center and off-center listening positions, perceptual differences to a direct loudspeaker playback of the material are investigated.

Freidhager, Clemens

• Investigation of the influence of Lighthill’s source term parts in an automotive turbocharger compressor
  C. Freidhager, S. Schoder, A. Renz, S. Becker und M. Kaltenbacher
[Abstract]

Lighthill’s inhomogeneous wave equation in combination with the Finite Element (FE) method is an adequate approach for computing pressure fluctuations inside a turbocharger compressor, giving multiple advantages. Firstly, computing fluctuations using FE are not influenced by numeric dissipation. Furthermore, this methodology allows investigating the influence of the additions connected to the compressor by interpolating Lighthill’s source terms onto different propagation grids. Lighthill’s source term consists of three different main parts (1) the Reynolds stress term, (2) the excess term, and (3) the viscous term. The influence of those three source term parts on propagation simulations in the inlet and outlet region of turbocharger compressors are investigated by comparing them with flow simulation results and measurements of a cold gas test rig. Furthermore, also the Ffowcs Williams-Hawkings approach was used applied for comparing simulation results.

Freiwald, Jan

• Open-Source End-To-End Learning for Privacy-Preserving German ASR
  J. Freiwald, P. Pracht, S. Gergen und D. Kolossa
[Abstract]

As part of HUMAINE (HUMan centered AI NEtwork), we are developing a privacy-preserving automatic speech recognition (ASR) system for the use case of automated, structured documentation of nurse-patient interviews.

This paper firstly describes the training and evaluation for our German-language end-to-end model. It is based on a convolutional recurrent DNN model and optimized using sequence-to-sequence learning. Utilizing SpeechBrain in training, we achieve a word error rate below 9% for an open-vocabulary task. The small memory footprint of our model allows for the recognizer to be executed on a desktop computer, enabling privacy-preserving, purely local speech transcription.

Secondly, we describe our initial natural language processing (NLP) experiments for transforming text to structured information, based on an own labeled dialogue dataset, covering five thematic question-answer pairs of every-day dialogues. We evaluated different machine learning algorithms for grouping dialogue snippets to topics. Overall, a random forest model yielded the best classification accuracy of about 90%. Next, supported by health experts, we will create a database of realistic nurse-patient dialogues, containing information to fill in a specific professional patient admission form, to evaluate our NLP model.

Within this contribution, we detail the concept and performance of our ASR and NLP system.

Fremerey, Stephan

• Investigating Different Cueing Methods for Auditory Selective Attention in Virtual Reality
  C. Reimers, K. Loh, L. Leist, S. Fremerey, A. Raake, M. Klatte und J. Fels
[Abstract]

An audio-only paradigm for investigating auditory selective attention has previously been transferred into a classroom-type audio-visual virtual reality (VR) environment. However, directly translating such a paradigm into VR does not promise a close-to-real life scenario, as possible benefits of the virtual environment are not utilized. In the audio-only version, all instructions and the visual cue was presented on a computer display in front of the participant. In the virtual classroom model, the visual information were displayed on a blackboard. Due to the necessity of attending to this information, this method of cue presentation led to the fact that participants only focused on this specific area of the virtual environment. In a more realistic scenario, participants are expected to move their heads and thereby exploit, for example, the benefits of dynamic binaural reproduction. Therefore, this study investigates new cueing methods that may induce participants to interact more with the virtual world. Next to another visual cue, also auditory cues could be promising approaches. The feasibility of these different cue types is evaluated in a listening experiment.

Friedrich, Björn

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

Ein Merkmal der zeitlichen Integration akustischer Reize, sowohl im Hörschall- als auch im Infraschallbereich, ist die Verringerung der Detektionsschwelle mit zunehmender Dauer. Dabei spielt die Form der Einhüllenden eine wesentliche Rolle. In diesem Beitrag stellen wir die Ergebnisse unserer Untersuchungen über die Dauerabhängigkeit von Detektionsschwellen für tieffrequente und Infraschall-Reize vor. Es wurden zwei verschiedenartige Einhüllende verwendet: Bei Plateau-Bursts wurde die Dauer durch Verlängerung des Plateaus erhöht; bei Multiple-Bursts wurde die Dauer durch Aneinanderreihen einzelner Bursts verlängert. Die Reize wurden über ein verzerrungsarmes Einsteckhörersystem (LDREPS = Low-Distortion Reproduction System) monaural im Ohr der Versuchspersonen präsentiert und die Detektionsschwellen mittels adaptivem 3-Intervall-3-Alternativen-Zwangwahlverfahren (3I-3AFC) bestimmt. Des Weiteren wurde eine von uns für hohe Schalldruckpegel modifizierte Variante des HMN-Modells von Heil, Matysiak und Neubauer (Hearing Research 353, 2017, S. 135-161), die wir auf der letzten DAGA (Fortschritte der Akustik. Berlin: DEGA e.V., 2021, S. 479-481) vorgestellt hatten, zur Beschreibung der Detektionsschwellen verwendet. Es wird gezeigt, wie gut dieses Modell die gemessenen Detektionsschwellen beschreibt.

Frischmann, Felix

• BIM-gestützte Schallschutz-Planung
  K. Bodenschlägel, F. Frischmann, A. Rabold und C. Châteauvieux-Hellwig
[Abstract]

Der Beitrag integriert die Schallschutz-Planung in einen von Building Information Modelling (BIM) gestützten Planungsprozess auf Basis von IFC- Datenmodellen (Industry Foundation Classes). Er gibt einen Einblick in die Grundlagen von BIM mit einem Schwerpunkt auf die Methodik des Information Delivery Manual (IDM) und zeigt exemplarisch, wie im Sinne des IDM BIM-Ziele, BIM-Anwendungsfälle, Prozesse und auszutauschende Informationen für ein fiktives Muster-Bauprojekt erörtert worden sind. Dabei wird die Nutzung eines Akustik-Fachmodells für modellgestützte Schallschutz-Prognosen mit VBAcoustic skizziert. Das herstellerneutrale IFC-Datenmodell wird anhand der ermittelten Anforderungen an den Informationsaustausch für die Bauakustik untersucht. Während die IFC-Klassen für den Austausch mit anderen Projektbeteiligten unter Zuhilfenahme benutzerdefinierter Eigenschaften (Property Sets) ausreichend sind, existieren aktuell nur unzureichende Strukturen und Standards, um bauakustische Sachverhalte für Berechnungen und Simulationen im IFC-Modell abzubilden. Eine Behelfslösung wird vorgeschlagen, um zu diesem Zweck dennoch Informationen und Kennwerte von Stoßstellen und Schallübertragungen in IFC-Modellen zu hinterlegen. Mithilfe solcher Gebäudemodelle und interoperabler Branchensoftware kann die BIM-Methode zukünftig ein mächtiges Werkzeug für die Bauakustik-Planung darstellen. Doch im Sinne der BIM-Methodik sollte man sich langfristig nicht nur auf Akustik-Fachmodelle beschränken, sondern eine umfangreiche Integration der gesamten Bauphysik anstreben.

Fritsch, Tobias

• Intelligentes akustisches Monitoring durch ausgewählte Mikrofonierungskonzepte
  T. Fritsch, J. Bös, S. Grollmisch, S. Gourishetti, P. Hofmann und J. Liebetrau
[Abstract]

Akustische Signale geben dem Menschen wichtige Informationen über ihre Umgebung. Dies gelingt dadurch, dass die Schallsignale im Gehirn mit anderen Sensorinformationen, Erfahrungswerten, Erinnerungen oder auch Emotionen verknüpft werden. Beim akustischen Monitoring wird versucht, diese menschliche Fähigkeit automatisiert und objektiviert nachzubilden. Akustische Signale werden mittels geeigneter Sensorik aufgenommen, mit klassischer Signalanalyse oder mithilfe maschineller Lernverfahren analysiert und mit Wissen verknüpft. Anschließend werden daraus Handlungsempfehlungen abgeleitet.

Akustisches Monitoring wird u. a. dazu genutzt, Defekte an Maschinen oder Prozessveränderungen automatisiert zu erkennen. Um jedoch eine präzise automatische Ereignis- oder Anomaliedetektion zu erzielen, müssen Daten in erforderlicher Menge und Qualität erhoben werden. Einen großen Einfluss auf die Datenqualität und den Erfassungsaufwand haben dabei das verwendete Sensorkonzept (z. B. Mikrofon) und auftretende akustische Phänomene. Ohne eine solche Berücksichtigung ist weder eine optimale Datengrundlage garantiert noch das Wissen für eine robuste KI-basierte Klassifikation von Geräuschen oder die Erkennung von akustischen Abweichungen potenziell ausgeschöpft. In diesem Beitrag wird das Potenzial abgestimmter Kombinationen aus Sensorik (Mikrofon) und KI-Algorithmik für eine ausgewählte Schallfeldsituation dargestellt. Dabei werden Faktoren wie Mikrofonrichtcharakteristik, Mikrofonanzahl oder Vorverarbeitung des Mikrofonsignals näher betrachtet.

• Bio-inspired, nonlinear and adaptive acoustic sensing – Study of sensor design
  C. Lenk, T. Ivanov, V. Gubbi, K. Ved, M. Ziegler, T. Fritsch, J. Küller und D. Beer
[Abstract]

Bio-inspired signal pre-processing introduced into speech processing systems can increase the performance of these systems regarding e.g. recognition rate remarkably. Thereby, pre-processing mainly refers to frequency decomposition and nonlinear amplification of the signal. In contrast to the inner ear, this pre-processing is applied only after the transduction stage and realized mainly in software. A hardware-based implementation of the functionality directly at the sensor level cannot only enable real-time performance, reduce data streaming to the processing stage, and increase efficiency of the overall system but also improve signal-to-noise ratio and sensitivity particularly in noisy or hard-to-hear conditions.

We developed such an acoustic sensor system with integrated bio-inspired signal processing using active silicon beams with integrated deflection sensing and actuation in combination with real-time feedback. While resonant operation enables the frequency decomposition, the feedback enables a wide tuning of sensor properties including switching from linear to nonlinear transfer characteristics. Here, we present our experimental and numerical study of the linear and nonlinear sound response for two different sensor designs.

• Adaptive Automatic Compensation of Transducer Nonlinearities Using Extremum-Seeking Control
  A. Männchen, G. Fischer, T. Fritsch, M. Fiedler und D. Beer
[Abstract]

In many applications, signal distortions effected by nonlinear input-output transducer characteristics pose a significant problem. Loudspeaker nonlinearities, for example, can impair audio quality to an unacceptable degree, when the systems are driven in the large signal domain. With electrostatic loudspeakers, the tried-and-true approach for dealing with transducer nonlinearities-mainly the Coulomb force-has been to increase the DC bias voltage to optimize the operating point of the force-voltage characteristic of the system. At the optimized operating point, the system is driven in the small signal domain. This approach carries some disadvantages regarding the cost of electrical components and efficiency. This article proposes a signal processing method for the adaptive automatic compensation of electrostatic transducer nonlinearities that enables lower DC bias voltages as well as large signal domain driving of the transducer with low levels of nonlinear distortion. It is based on a predistortion of the input signal by parameterized inversions of polynomial characteristics. Adaptive behavior of the predistortion is achieved by real-time optimization of its parameters through extremum-seeking control with a cost function that estimates the amount of nonlinear distortion. This approach is evaluated with respect to its performance and stability for different operating points and input signals.

Fritzsche, Christoph

• Auswertung des Infraschallsignals einer Windenergieanlage
  J. Baumgart, C. Fritzsche und S. Marburg
[Abstract]

Windenergieanlagen erzeugen im Betrieb ein sogenanntes Infraschallsignal. Dies wird durch die strömungsmechanische Interaktion des rotierenden Rotorblattes mit dem Turm hervorgerufen. Streicht ein Rotorblatt am Turm vorbei, wird durch die Schrägstellung die Strömung abgelenkt und die Druckfelder der beiden Bauteile interagieren. Hierdurch entstehen periodische Druckänderungen, welche in der Umgebung messtechnisch nachweisbar sind. Gleichzeitig verursacht der Wind ein stochastisches Drucksignal. Zur Charakterisierung des periodischen Signals bietet sich die Fourier-Transformation an. Durch Mittelung lässt sich der stochastische Anteil reduzieren.

Die Auswertung des Infraschallsignals einer realen Windenergieanlage zeigt Pegel deutlich unter der menschlichen Wahrnehmungsschwelle (Journal of Sound and Vibration, 2021, 116310). Der Hauptanteil des Pegels ist dem Wind zuzurechnen. Die Ergebnisse werden im Kontext der Besonderheiten des menschlichen Gehörs diskutiert.

Fritzsche, Paul

• Luftreinigungsgeräte – akustische Anforderungen und Optimierungsmöglichkeiten
  D. Beer, P. Fritzsche, B. Fiedler, J. Rohlfing, K. Bay, J. Troge, J. Millitzer und C. Tamm
[Abstract]

Durch die COVID-19-Pandemie ist die Nachfrage bezüglich antiviral wirkender Luftreinigungsgeräte erheblich gestiegen. Moderne Wohn- und Geschäftshäuser, Schulen oder Kindergärten werden zunehmend mit kompakten Lüftungsanlagen ausgestattet. Diese Lüftungssysteme und mobilen Luftreinigungsgeräte können die Virenkonzentration in Räumen deutlich reduzieren, führen allerdings häufig zu erhöhten Lärmpegeln. In der Folge treten häufiger Kommunikations- oder Konzentrationsschwierigkeiten auf. Eine wichtige Herausforderung ist die Entwicklung, Umsetzung und Validierung geeigneter Schallschutzmaßnahmen. Im Projekt ReinluftAkustik hat ein Kompetenzcluster aus vier Fraunhofer-Instituten grundlegende Ursachen der Betriebsgeräuschentstehung und allgemeine Ansätze für die akustische Optimierung betrachtet. Im Projekt wurden unterschiedliche Luftreinigungsgeräte verschiedener Luftreinigungsprinzipien hinsichtlich ihrer akustischen Emissionen analysiert und den Anforderungen für den Einsatz in einem Klassenraum gegenübergestellt. Der Ventilator ist häufig die primäre Schallquelle. Drehklanganteile können hier durch Einspeisen eines gegenphasigen Wechselmoments sowie Stromoberwellen reduziert werden. Eine weitere Reduktion ist durch den Einsatz verschiedener Absorber als auch Resonatoren möglich. Für den Bedarf eines einstellbaren Wirkfrequenzbereiches wurde auch eine aktive Schallschutzmaßnahmen (engl. Active Noise Control) untersucht, prototypisch umgesetzt und an einem Demonstrator validiert. Um die akustische Wirkung von Luftreinigungsgeräten neben technischen Daten auch erlebbar zu machen, wurde ein webbasiertes Auralisationswerkzeug erarbeitet.

Fröhlingsdorf, Katja

• Motordrehzahlbestimmung aus dem Innengeräusch von Elektrofahrzeugen
  K. Fröhlingsdorf und S. Pischinger
[Abstract]

Mit zunehmender Elektrifizierung des Antriebsstrangs und Wegfall des Verbrennungsmotors als maskierende Komponente entstehen neue Herausforderungen in der Fahrzeugakustik. Das Innengeräusch wird bestimmt durch Reifen- und Windgeräusche sowie Anteile des elektrischen Antriebsstrangs. Letztere sind meist tonal ausgeprägt und haben häufig einen negativen Einfluss auf die wahrgenommene Geräuschqualität des Fahrzeugs. Durch die Drehzahlabhängigkeit der tonalen Antriebsstranggeräusche ist eine Analyse mittels Ordnungsspektrogramm prädestiniert. Die hierfür nötige Drehzahl der elektrischen Maschine ist mittels Messungen nur mit großem Aufwand erfassbar. Daher wurde eine Methode entwickelt, mit der die Drehzahl aus dem Innengeräusch berechnet werden kann. Der Ansatz beruht auf der Detektion tonaler harmonischer Inverterordnungen in einem Spektrogramm mittels Bildverarbeitung. Die Harmonischen stehen in einem festen ganzzahligen Verhältnis zueinander, sodass durch einen Iterationsprozess die Drehzahl berechnet werden kann. Durch diese neu entwickelte Methode können Mess- und Analysephasen in der Akustik von Elektrofahrzeugen signifikant effizienter gestaltet werden.

• Automatisierte Analyse des Innengeräuschs von Elektrofahrzeugen
  K. Fröhlingsdorf und S. Pischinger
[Abstract]

Mit zunehmender Elektrifizierung des Antriebsstrangs entstehen neue Herausforderungen in der Fahrzeugakustik. Das Innengeräusch wird bestimmt durch Reifen- und Windgeräusche sowie Anteile des elektrischen Antriebsstrangs. Insbesondere letztere haben häufig einen negativen Einfluss auf die wahrgenommene Fahrzeuggeräuschqualität. Die akustische Optimierung ist ein komplexer und zeitintensiver Prozess, basierend auf einer genauen Identifikation der Verursacher der Geräuschanteile. Dieser Aufwand kann signifikant durch eine Analysemethode, welche das Innengeräusch automatisch separiert und den verursachenden Komponenten zuordnet, reduziert werden. Basierend auf einer Messkampagne, wurden Geräuschcharakteristika der verursachenden Komponenten identifiziert. Im Detail wurden dazu die elektrischen Maschinen, Inverter, Getriebe und Reifen analysiert. Um die tonalen Geräuschanteile der einzelnen Komponenten automatisch zu identifizieren, wurde eine Methode basierend auf Bildverarbeitung entwickelt. Hierbei wird die Hough-Transformation auf der Basis von Spektrogrammen verwendet. Aufgrund des geringen Signal-Rausch-Verhältnisses im Innenraum von Elektrofahrzeugen wurde die Bildverarbeitung durch den Einsatz von Filter- und Binarisierungsverfahren verbessert. Das Trennungs- und Zuordnungsverfahren funktioniert ohne Kenntnis von Metaparametern wie der Polpaar- und Slotzahl der elektrischen Maschine oder der Inverterschaltfrequenz. Die Erkennungsrate der tonalen Ordnungen variiert je nach Komponente und liegt bei bis zu 90 Prozent. Die vorgestellte neu entwickelte Methode zur automatisierten Trennung und Zuordnung von tonalen Geräuschkomponenten im Innenraum von Elektrofahrzeugen ermöglicht eine initiale Analyse ohne umfangreiches Messequipment.

Fuchs, Christian

• Entwicklung akustischer Messungen für industrielles maschinelles Lernen
  C. Fuchs, S. Klein, S. Saller, D. Spies, A. Schütze und T. Schneider
[Abstract]

Einige Defekte an industriellen Maschinen können von Experten aufgrund von akustischen Ereignissen erkannt werden. Durch die bisherigen Erfolge in der Spracherkennung motiviert dies zur Nutzung maschinellen Lernens für industrielle akustische Messungen. Als Beispiel werden hier Messungen an Antrieben von Festo angeführt, deren Dichtungen Leckagen aufweisen. Das Ziel ist es, die Leckage(n) per MEMS-Mikrofon zu erkennen. Da maschinelles Lernen die Messkette um statistische Datenauswertung erweitert, stellt es besondere Anforderungen an das Design of Experiment (DoE) und die Messkette. Bei akustischen Messungen spielen Noise und Clipping eine große Rolle. Es gilt also, einen geschickten Dynamikbereich zu finden und einen sinnvollen Nutzsignalbereich mit ausreichendem Signalrauschabstand (SNR) in den Messsignalen zu suchen. Um physikalisches Clipping zu vermeiden, wurde das Mikrofon in ein Gehäuse mit konischer Einfräsung eingebaut. Außerdem wurde das Gain auf einen Nutzsignalbereich optimiert und die Einzelmessungen wurden entsprechend segmentiert, um Datenhomogenität zu erreichen. Zur Erfüllung der statistischen Anforderungen wurde das DoE per Latin Hypercube Sampling (LHS) durchgeführt. Dazu wurden Daten mit verschiedenen Leckagenstärken, verschiedenen beaufschlagten Drücken und Einstellungen der Drossel aufgezeichnet. Somit werden Robustheit zu unterschiedlichen Druck- und Drosseleinstellungen sowie die Lernbarkeit des Targets (Leckage) ermöglicht. Rauschsignale können für Robustheitstests und weiterführende Vergleiche im Nachhinein eingefügt werden.

Fuks, Leonardo

• Volume estimation with a CD mouthpiece and a Helmholtz VoluMeter App
  M. Kob, L. Fuks und R.C. Michel
[Abstract]

A digital system has been developed to measure the volume of containers, using Helmholtz resonance. It consists of an excitation device, made with recycled compact disks (CDs), that covers the normally open face of the container and provides an air duct and a neck, according to the model of a Helmholtz resonator. In a previous study (Fuks et al. DAGA 2021) this device was employed to measure the resonant properties of several hollow geometrical solids. The produced sound, by natural or artificial blowing, is analyzed by a smartphone app. The device delivers results through visual and auditory interfaces, being suitable for visually impaired users. The operational range is between 50 ml and 2000 ml, with an error below ±10%. The correction for airflow is discussed, as a function of playing frequency and flow rate, for the fixed bocal. Besides the Helmholtz formula, the system provides an alternative method, based on interpolation from an experimental lookup table. Practical, entertainment, and educational applications are considered.

Furtado, Hugo

• Nichtrigide Anpassung von Punktwolken zur Berechnung von personalisierten Head-Related Transfer Functions
  K. Pollack, P. Majdak und H. Furtado
[Abstract]

Personalisierte Head-related transfer functions (HRTFs) können numerisch berechnet werden, wenn die dreidimensionale individuelle Pinnageometrie beispielsweise als Punktwolke genau beschrieben werden kann. Aufgrund der Komplexität der biologischen Struktur der Pinna, ist die Erfassung ihrer Geometrie schwierig. Mit dem Ziel einer einfachen, bedienungsfreundlichen Geometrieerfassung, stellen wir einen Lösungsansatz aus der Bildverarbeitung vor: nichtrigide Anpassung einer hochaufgelösten Pinnapunktwolke an eine verlustbehaftete Pinnapunktwolke. Unterschiedliche Anpassungsalgorithmen wurden auf deren Robustheit bezüglich Störungen in der verlustbehafteten Pinnapunktwolke verglichen. Die Anpassungen wurden sowohl auf geometrische Genauigkeit mittels Hausdorff-Distanz als auch auf psychoakustischer Ebene mittels eines auditiven Modells und prädizierten Lokalisationsfehlern überprüft. Vorläufige Resultate zeigen vergleichbare Lokalisationsfehler wie jene mit akustisch gemessenen HRTFs.

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

 

Gaal, Mate

• Sending and receiving acoustic waves using atmospheric pressure plasmas
  D. Hufschläger und M. Gaal
[Abstract]

Atmospheric pressure plasmas interact in various physical ways with their surroundings. They release heat and generate charge carriers, which leads to two effects. The first effect is the generation of acoustic waves due to heat release, known as the thermoacoustic effect, and the second effect is the perturbation of the resting fluid provoked by the release of charge carriers, called ”ionic wind”. The direct connection between the charge carrier production of the discharge arrangement and the surroundings also allows the detection of acoustic waves by tracking the electrical current of the arrangement.

This contribution introduces a multi-fluid model approach to describe the acoustic interaction of atmospheric plasmas. In addition, we present experimental results on commercially available and in-house fabricated discharge arrangements for either emitting or receiving acoustic waves.

Galka, Andreas

• Prädiktive Modellierung von Frequenzkämmen
  A. Galka
[Abstract]

Technische wie auch biologische Wasserschallquellen emittieren oft Signale, die höhere Harmonische enthalten, so daß ihr Leistungsspektrum aus Frequenzkämmen besteht. In diesem Beitrag wird die prädiktive Modellierung solcher Signale durch parametrische Zustands-raum-Modelle, sowie ihre Abtrennung von Stör- und Rauschsignalen diskutiert. Insbesondere wird der Zusammenhang zwischen Modellparametern einerseits und Peak-Frequenzen und -Amplituden andererseits untersucht. Der Zusammenhang der Peak-Frequenzen innerhalb eines Frequenzkamms erzeugt Einschränkungen, die bei der numerischen Bestimmung der Parameter berücksichtigt werden müssen. Die praktische Anwendung wird durch Ergebnisse demonstriert, die an Datensätzen mit Schiffslinien sowie mit Stimmäußerungen von Meeressäugern gewonnen wurden.

Galsdorf, Dennis

• Analyse der JANUS-Aussendungen bei der Technologie-Demonstration REPMUS21
  D. Galsdorf und I. Nissen
[Abstract]

Die akustische als offen standardisierte Erstkontakt-Unterwasserkommunikation JANUS (STANAG 4748) bietet die Möglichkeiten, für unterschiedliche Anwendungen (hier als User classes bezeichnet) Kooperationsprozesse zu definieren. Auf der Live-Technologiedemonstration REPMUS21 wurden im Spätsommer in den Gewässern vor Lissabon unterschiedliche Experimente durchgeführt und JANUS-Nachrichten ausgetauscht. In diesem Beitrag wird JANUS kurz vorgestellt, sowie eine Analyse der versendeten und im Unterwasser-Netzwerk erfolgreich empfangenen Mitteilungen erstellt. Neben den Experimenten 2 und 4 mit dem Forschungsschiff Planet werden insbesondere die anderen Anwendungen wie SMS und Chat sowie verschlüsselte Nachrichten in der Wassersäule intensiver betrachtet und die Topologien vorgestellt.

• Akustischen Authentifizierung in Unterwassernetzwerken durch Hydro-Schlüssel, Teil II
  I. Nissen und D. Galsdorf
[Abstract]

Eine korrekte Authentifizierung innerhalb von Identifikationsprozessen ist immer mit einem Erst-kontakt zum Fremden verbunden. Die gemeinsame Schlüsselübergabe bei diesem Erstkontakt ist die Achillesferse jeder Kommunikation mit symmetrischer und asymmetrischer Verschlüsselung. Diese muss über einen sicheren Kanal ggf. im Vorwege erfolgen. Die Hydroakustik mit seiner verglichen zum Funk multiplen, langsamen Schallgeschwindigkeit hilft, den Schlüssel weder preiszugeben noch kopieren zu können, beugt Besitzerwechsel oder -verfälschungen vor. Der Ansatz basiert auf Messungen der beteiligten zwei Kommunikationspartner (Alice und Bob) aus denen beide einen geheimen Schlüssel bilden können, den nur diese beiden kennen und ein potenzieller Lauscher (Eve) nicht berechnen kann. Insbesondere für die Unterwasserkommunikation im Netzwerk, bei denen eine fehlerfreie Nachrichtenübertragung nicht garantiert werden kann, bietet sich dieser Weg an, da bekanntlich Doppler-Verschiebung und Laufzeiten Größenordnungen höher sind als in terrestrischen Anwendungen. In der Hydroakustik sind durch Eve konkrete Sendezeitpunkte der Teilnehmer und damit diese ”Hydroschlüssel” nicht schätzbar. In diesem Beitrag wird das Experiment 2 der Live-Demonstration REPMUS21 aus den Sichtweisen von Alice, Bob, Eve und Mallory vorgestellt, basierend auf den Ausführungen der DAGA21 aus Wien. Es werden Methoden der robusten Bestimmung angesprochen.

Ganesan, Krishna

• Comparison of Different Types of Printer Noise with Regard to Their Perception
  S. Atamer, K. Ganesan und M.E. Altinsoy
[Abstract]

Printer noise is an important annoyance source especially in open-plan offices. Even if the averaged levels are relatively low, other features of the noise can disturb the employees at the tasks, which requires undivided attention. For some of the available printers on market, maximum operating noise levels are given in A-weighted levels. However, former studies show that averaged levels are not suitable for describing the objective evaluations of printer noise. Used printing technology changes also the emitted noise from a printer, a cartridge printer sound very different then a laser printer. In this study, noise of different type and brand of printers are compared with each other with regard to their perceived features, such as the strong tonality of laser printers and the impulsive characteristics of cartridge printers.

• A study on the components of vacuum cleaner noise and the possible noise generation mechanisms from an end user’s perspective
  K. Ganesan, S. Atamer und M.E. Altinsoy
[Abstract]

Vacuum cleaners, which are one of the most loudest and annoying household electrical appliance has its acoustic signature in the form of a very broadband frequency noise with several tonal components. Although DIN EN 60704 clearly prescribes the placement of the suction tube and the body of the vacuum cleaner closer together as they are both potential noise sources, such a placement does not fully correspond to the actual user case scenario. Therefore, this study focuses on a more end-user case oriented arrangement to analyze the effect of placement of the suction tube and the body of the vacuum cleaner on the perceived noise. The secondary objective is to understand the effects of disassembling the individual components that make up the vacuum cleaner to study their effects in either amplifying or attenuating the source noise.

Garí, Sebastià V. Amengual

• Transfer-Plausibility of Binaural Rendering with Different Real-World References
  N. Meyer-Kahlen, S.V.A. Garí, T. McKenzie, S.J. Schlecht und T. Lokki
[Abstract]

For the evaluation of virtual acoustics for mixed realities, we distinguish between the paradigms ’authenticity’, ’plausibility’ and ’transfer-plausibility’. In the case of authenticity, discrimination tasks between real sound sources and virtual renderings presented over headphones are performed, whereas in case of a plausibility experiment, listeners need to rely only on their expectation of a sound when listening to the rendering, without the presence of an explicit reference. In the case of transfer-plausibility, however, different real sources are active alongside virtual sources, potentially in different spatial locations, leading to a certain degree of comparability. This resembles the case of forthcoming augmented reality systems. Here, we show an experiment, which assesses the transfer-plausibility of rendered speech sources in a variable acoustic environment. We demonstrate the influence of the similarity between real and virtual source material and their spatial location on the transfer-plausibility of measurement-based headphone rendering.

Gaßner, Laura

• Messungen im Bereich eines Windparks mit Fokus auf tief- und niederfrequente Schallemissionen und -immissionen
  E. Blumendeller, L. Gaßner, F. Müller, M. Wigger, P. Berlinger und P.W. Cheng
[Abstract]

Die Nutzung von Windenergie wird einen entscheidenden Anteil am erneuerbaren Energiemix der Zukunft haben. Während der Stromgewinnung geben Windenergieanlagen (WEA) Schall und Erschütterungen (seismische Wellen) in die Umgebung ab, vor allem im tieffrequenten Bereich. Im Zuge des Verbundprojektes Inter-Wind werden akustische Messungen zur Unterstützung psychologischer Fragebögen, kombiniert mit seismischen und meteorologischen Messungen an Windparks auf der Schwäbischen Alb durchgeführt. Ziel des Projektes ist es, die Gründe für Belästigung der Anwohner in Zusammenhang mit den Immissionen der WEA zu verstehen. Hierbei liegt der Fokus auf dem tieffrequenten (20-200 Hz) und niederfrequenten (1-20 Hz) Bereich. Akustische und seismische Messungen wurden an zwei Windparks auf der Schwäbischen Alb, mit drei (Windpark Tegelberg) und sechzehn (Windpark Lauterstein) WEA des Typs GE 2.75-120 durchgeführt. Parallel dazu konnten Anwohner Belästigungszeiträume über eine Geräuschmelde-App dokumentieren. In diesem Beitrag wird die Umsetzung einer interdisziplinären Messkampagne im Bereich eines Windparks und eines Wohngebäudes in Tallage in ca. 1∼km Entfernung zum Windpark beschrieben. Schließlich werden erste Ergebnisse der akustischen Messungen und interdisziplinären Untersuchung vorgestellt und diskutiert. Diese Studie wird gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschluss des Deutschen Bundestages (03EE2023B).

Gauterin, Frank

• Ein neuer Ansatz zur Optimierung des Rollgeräuschs im Pkw
  T. Von Wysocki und F. Gauterin
[Abstract]

Das Rollgeräusch im Fahrzeuginneren tritt im Zuge der Elektrifizierung aufgrund der entfallenden Verbrennungsmotorgeräusche verstärkt in den Vordergrund. Insbesondere für Elektrofahrzeuge wird eine Reduktion des Rollgeräuschs daher immer wichtiger. Mit einem neuartigen Ansatz wird bereits in früher Entwicklungsphase durch digitale Optimierung der Achskinematik das Rollgeräusch reduziert. Während sich die Achskinematik noch in der Festlegungsphase befindet, werden Zusammenhänge zwischen Achskinematik und Rollgeräuschphänomenen identifiziert. Diese Einflüsse können anschließend in der Auslegung der Achskinematik berücksichtigt werden. Dadurch wird ein bislang ungenutztes Potential zur Rollgeräuschreduktion erschlossen. Die Identifikation der Achskinematikeinflüsse auf das Rollgeräusch erfolgt simulativ durch Methoden der Datenanalyse und des Maschinellen Lernens. Durch automatisiertes Morphing von Finite Elemente-Simulationsmodellen können systematisch Kinematikvarianten generiert und Luftschallkurven im Fahrzeuginnenraum berechnet werden. Aus dem so erzeugten Datensatz können mittels Regression Zusammenhänge zwischen Rollgeräuschphänomenen und Kinematikparametern herausgearbeitet werden. Diese Zusammenhänge können anschließend in Form von Designregeln oder Optimierungen in die Gestaltung der Achskinematik zurückfließen, um frühestmöglich eine Reduktion des Rollgeräusches in guter Abstimmung mit weiteren funktionalen Anforderungen, wie zum Beispiel der Fahrdynamik, zu erzielen.

Gebhardt, Jan

• Überwachung der akustischen Qualität des Straßennetzes mittels Reifen-Torus-Messungen (ATM)
  A. Hinträger, A. Attenberger, J. Gebhardt, L. Schade und W. Bartolomaeus
[Abstract]

Etwa Dreiviertel der Bundesbürger fühlen sich durch den Straßenverkehrslärm gestört oder belästigt. Die dominierende Lärmquelle ist das Reifenrollgeräusch. Als Torusgeräusch kann dieses auch im Inneren eines Rad-Reifens gemessen werden. Die Idee hierfür stammt aus den 80er Jahren von Dr. Oskar Bschorr. In den Sommermonaten wurden Dienstfahrzeuge am LfU mit sogenannten akustischen Torus-Messsystemen (ATMS) ausgestattet und mittels Flottenversuch die akustische Qualität von insgesamt ca. 3850 Fernstraßen-km in Bayern untersucht. Die Resultate wurden mit den bautechnischen Eigenschaften der Deckschichten aus dem Bayerischen Straßeninformationssystem (BAYSIS) verglichen. Begleitend fanden an ausgewählten Orten statistische Vorbeifahrt-, Nahfeld- und Texturmessungen statt. Darüber hinaus wurden am Prüfstand Fahrzeug/Fahrbahn der BASt die Einflussgrößen Geschwindigkeit, Fülldruck des Reifens und statische Radlast untersucht. Als ausschlaggebende Einflussgröße wurde die Wellenlänge der prägenden Textur einer Deckschicht identifiziert. Auf Basis dieser Ergebnisse wurde der Entwurf einer Technischen Prüfvorschrift für akustische Torus-Messungen (TP ATM) verfasst. In dem Vortrag wird der aktuelle Stand der Entwicklung des ATMS vorgestellt und gezeigt, dass mit akustischen Torus-Messungen die Qualität von Deckschichten effizient und kostengünstig erfasst werden kann. Ein möglicher Schritt in Richtung ”Real Driving Emissions” beim Straßenverkehrslärm im Außerortsbereich.

Gediya, Gunjankumar

• Numerical study to characterize the damping of electrostatically actuated microbeams
  G. Gediya, A. Melnikov, H.A.G. Schenk, F. Wall und B. Kaiser
[Abstract]

Microelectromechanical Systems (MEMS) are a technology that has made completely new applications possible in science and industry. Microspeakers such as those used in in-ear devices have great potential to benefit from MEMS technology due to the miniaturization and manufacturing advantages. There is a lot of research going on in this area, where great efforts are made to avoid pull-in instabilities and to optimize damping. Damping in particular is a decisive factor in audio applications, as it has a strong influence on the frequency response. In this study, we use the finite element method to investigate the influence of the air film in the electrostatic gap of a test structure on parameters that can be measured using impedance spectrometry, such as mechanical natural frequency or capacitance. The results have the potential to improve the characterization methods and thus advance the development of MEMS-based microspeakers.

Geiger, Annabelle

• Akustik abgehängter Unterdecken
  D. Goecke, A. Geiger und M. Koehler
[Abstract]

Abgehängte Unterdecken sind nicht nur ein wertvolles Gestaltungsmittel im Objektbau, sondern erfüllen eine Vielzahl bauphysikalischer Anforderungen. Nicht zuletzt erlaubt der Deckenhohlraum eine optisch ansprechende und wartbare Möglichkeit zur Leitungs- und Lüftungsführung. Unterdecken beeinflussen durch ihre Norm-Flankenpegeldifferenz die Schalldämmung zwischen Räumen sowie die Raumakustik durch ihre Schallabsorption. Der Deckenhohlraum zwischen Unter- und Rohbaudecke, welcher als Abhängehöhe definiert wird, stellt einen maßgebenden Parameter für die beiden akustischen Effekte dar. Nach DIN EN ISO 10848 wird die Norm-Flankenpegeldifferenz im Labor bei einer Abhängehöhe von 700 bis 800 mm ermittelt. Die Schallabsorption von Unterdecken wird nach DIN EN ISO 354 standardmäßig mit 200 bzw. 400 mm Abhängehöhe im Hallraum mit umlaufendem Holzrahmen gemessen. In der Praxis sind in Gebäuden mit geringeren Geschosshöhen allerdings Abhängehöhen von maximal 300 mm zu finden. Die vorgestellte Studie zeigt anhand systematischer Untersuchungen an abgehängten Unterdecken den Einfluss der Abhängehöhe von 200 bis 800 mm sowohl auf den Schallabsorptionsgrad als auch auf die Norm-Flankenpegeldifferenz. Gezielte Messungen des Schallabsorptionsgrades erfassen außerdem potenzielle Einflussfaktoren des Messaufbaus auf das Ergebnis. Anhand der erhobenen Datenbasis sollen zukünftig Entwicklungshinweise für Hersteller zur Verfügung stehen. Mit Hilfe von Prognoseverfahren soll das Risiko von Schallschutzmängeln durch eine Umrechnung bei abweichenden Abhängehöhen auch bei älteren Messergebnissen reduziert werden.

Gelhausen, Marc

• Entwicklung der Fluglärmsituation in Deutschland bis zum Jahr 2050
  R. Schmid, W. Grimme, M. Gelhausen und J. Blinstrub
[Abstract]

Beispielhaft wird anhand von drei Flughäfen die Entwicklung der Fluglärmimmission in Deutschland bis zum Jahr 2050 aufgezeigt, um politische Ziele (wie z. B. ACARE Flightpath 2050 Goals) überprüfen zu können. Dafür werden typische Verkehre für das Jahr 2019 für einen generischen Einbahnflughafen mit 120 000 Flugbewegungen und für einen Zweibahn- sowie für einen Dreibahnflughafen mit jeweils 450 000 Flugbewegungen von realen deutschen Flughäfen abgeleitet. Diese Verkehre werden jeweils für sieben Szenarien (für unterschiedliche Verkehrsentwicklungen) bis zum Jahr 2050 prognostiziert. Auf Basis der neu vorgeschlagenen Datensätze für die AzB (Anleitung zur Berechnung von Lärmschutzbereichen) werden die gewichteten Dauerschallpegel LDEN in 5-Jahresschritten berechnet und die von Isolinien eingeschlossenen Flächen hinsichtlich der Fluglärmentwicklung analysiert. Diese Untersuchungen finden im Rahmen des DLR-Projekts FLUID-21 ”Entwicklung der Fluglärmsituation in Deutschland im 21. Jahrhundert” statt.

Gergen, Sebastian

• Open-Source End-To-End Learning for Privacy-Preserving German ASR
  J. Freiwald, P. Pracht, S. Gergen und D. Kolossa
[Abstract]

As part of HUMAINE (HUMan centered AI NEtwork), we are developing a privacy-preserving automatic speech recognition (ASR) system for the use case of automated, structured documentation of nurse-patient interviews.

This paper firstly describes the training and evaluation for our German-language end-to-end model. It is based on a convolutional recurrent DNN model and optimized using sequence-to-sequence learning. Utilizing SpeechBrain in training, we achieve a word error rate below 9% for an open-vocabulary task. The small memory footprint of our model allows for the recognizer to be executed on a desktop computer, enabling privacy-preserving, purely local speech transcription.

Secondly, we describe our initial natural language processing (NLP) experiments for transforming text to structured information, based on an own labeled dialogue dataset, covering five thematic question-answer pairs of every-day dialogues. We evaluated different machine learning algorithms for grouping dialogue snippets to topics. Overall, a random forest model yielded the best classification accuracy of about 90%. Next, supported by health experts, we will create a database of realistic nurse-patient dialogues, containing information to fill in a specific professional patient admission form, to evaluate our NLP model.

Within this contribution, we detail the concept and performance of our ASR and NLP system.

Gerlach, André

• Künstliche Intelligenz für akustische Sensorsysteme
  A. Gerlach und J. Eisele
[Abstract]

Akustische Sensoren sind in zahlreichen Anwendungen zu finden. Dazu gehören Anwendungen in direkten akustischen Systemen, wie z. B. in Beschallungssystemen oder aktiven Lärmminderungssystemen. Andere Systeme nutzen Schall, um Messungen durchzuführen, wie z. B. zur Entfernungsbestimmung über eine Laufzeitmessung, zur Temperaturmessung oder zur Anwesenheitsüberwachung. Dieser Beitrag gibt eine Übersicht zu Anwendungen in der Luftschallakustik. Fragen, die sich beim Aufsetzen eines KI-Systems ergeben, sollen beleuchtet werden. So stellt sich beispielsweise die Frage ob die gemessenen Signale, z. B. der Schalldruck, direkt als Input eines neuronalen Netzwerkes verwendet werden oder in einem Signalvorverarbeitungsschritt Merkmale extrahiert werden. Solche Merkmale können einfache Kennzahlen wie der gleitende Effektivwert oder aber komplexe wie eine Zeit-Frequenz-Transformation, wie z. B. die Kurzzeit-Fourier-Transformation sein. Eine wichtige Frage für das Training des KI-Systems stellt eine ausreichende Menge an bekannten Datensätzen (gelabelt) dar. Sind die Messmöglichkeiten diesbezüglich nicht ausreichend, sind in der Luftschallakustik verschiedene Möglichkeiten der Daten-Augmentation gegeben. Eine wichtige Frage ist die Wahl der Netzwerk-Architektur und Netzwerk-Größe. Schließlich stellt sich auch die Frage der Verlässlichkeit und Nachvollziehbarkeit von Ergebnissen eines KI-Systems.

Getzmann, Stephan

• Calibration of an acoustic virtual environment for plausible distance perception
  D. Neudek, B. Stodt, S. Getzmann und R. Martin
[Abstract]

An acoustic virtual environment (AVE) may be used to study the perception of audio sources at different positions in a simulated room. To this end, the geometry and acoustic properties of the room have to be taken into account to create a plausible spatial listening experience. In our project as part of the SPP 2236 Audictive, we are interested in perceptual and attentional processes within real and virtual 3D spaces, especially distance perception of sound sources in reverberant rooms. Within the AVE, we aim to generate a plausible acoustic reproduction of robots in a reference shoe-box room. The used AVE (Gergen et al., 2012) takes early reflections via the mirror-source model into account and employs a statistical model for the generation of late reverberation. In this contribution, we will present insights into the calibration of the AVE for distance perception experiments. We employ recorded and simulated binaural room impulse responses of both a dummy head and real participants at a fixed listener position and robots at up to five spatial positions (left, right, near, mid, far). The calibration by means of physical measures then paves the way towards a series of psychophysical calibration measurements using a simulated audio-visual test environment.

Geyer, Thomas

• Lärmminderungspotential elektrifizierter Luftfahrtantriebe
  L. Enghardt und T. Geyer
[Abstract]

Der stetige Anstieg des Luftverkehrsaufkommens bei gleichzeitiger, sehr begründeter Forderung nach deutlich zu reduzierendem Treibhausgasausstoß zum Schutz des Klimas macht die Forschung nach neuen, emissionsärmeren Luftfahrtantrieben zum weiteren Erhalt der weltweiten Mobilität vor allem für die zivile Luftfahrt notwendig. Solche Antriebe basieren beispielsweise auf hybrid-elektrischen oder rein elektrischen Konzepten, sind entsprechend technisch komplex und benötigen ein hohes Maß an intelligenter Regelungstechnik für einen effizienten und sicheren Betrieb. Am neuen DLR-Institut für Elektrifizierte Luftfahrtantriebe in Cottbus werden derartige Antriebskonzepte wissenschaftlich erforscht, wozu auch die bei verschiedenen Flugzuständen auftretenden Schallquellen und -ausbreitungswege gehören. Um das Lärmminderungspotential neuartiger elektrifizierter Luftfahrtantriebe zu bewerten, soll in einem Gedankenexperiment die Schallentstehung an einem Flugzeug mit einem klassischen Luftfahrtantrieb mit der an einem neuartigen Flugzeug, bei dem das Turbofantriebwerk durch ein elektrisches Antriebssystem gleicher Leistung ersetzt wird, verglichen werden. Dabei werden neben dem sich bietenden Lärmminderungspotential auch mögliche Problemstellungen aufgezeigt. Überdies wird im Beitrag auf weitere Konzepte eingegangen, die in Zukunft zu einer zusätzlichen Lärmminderung neuer, elektrisch angetriebener Flugzeuge beitragen können.

• Aerodynamische Schallentstehung durchströmter Netze
  T. Geyer und E. Sarradj
[Abstract]

Netze werden oftmals in aeroakustischen Versuchsständen benutzt, um die in der Strömung enthaltene Turbulenz zu mindern oder um eine gewünschte Turbulenz zu erzeugen. Das ist zum Beispiel für die experimentelle Untersuchung der Schallerzeugung an der Vorderkante von Tragflügeln erforderlich. Weitere Anwendungen von Netzen finden sich zum Beispiel im Bereich der Automobilindustrie als Windschotts für Cabriolets. Dabei kommt es durch den Einsatz solcher Stoffe zusätzlich zu einem Druckverlust sowie zur Entstehung aerodynamischen Schalls aufgrund der Durchströmung. Für die Vorhersage der durch die Netze erzeugten Turbulenz sowie für den erzeugten Druckverlust existiert eine Reihe von Arbeiten, die aufgrund ihrer Einfachheit und guten Übereinstimmung mit Messdaten in der Praxis häufig Verwendung finden. Zur Schallerzeugung durchströmter Netze finden sich jedoch nur sehr wenige Untersuchungen. Im Beitrag werden Ergebnisse einer umfangreichen experimentellen Studie vorgestellt, bei welcher die Schallentstehung einer Vielzahl durchströmter Netze unterschiedlicher Geometrie in einem Windkanal gemessen wurde. Die Bestimmung des Schallleistungspegels fand in Anlehnung an das Hüllflächenverfahren mit acht auf einer halbkugelförmigen Hüllfläche angeordneten Messmikrofonen statt. Aus den an den insgesamt 42 untersuchten Netzen bei 15 Strömungsgeschwindigkeiten ermittelten Schallleistungspegelspektren in Terzbändern wurde schließlich ein vergleichsweise einfaches mathematisches Modell zur Abschätzung der Schallentstehung durchströmter Netze erstellt.

• Reduzierung des Eigengeräuschs von Tragflügeln durch Seitenplatten
  E. Schneehagen, T. Geyer und E. Sarradj
[Abstract]

Am freien Ende von dreidimensionalen Tragflügeln kann es passieren, dass die Strömung nicht mehr dem Profilverlauf von Vorder- zur Hinterkante folgt, sondern um die Seitenkante von der Druck- in die Richtung der Saugseite umschlägt. Der dabei entstehende Wirbel kann vor allem im oberen Frequenzbereich breitbandig zum Eigengeräusch des Tragflügels beitragen. Eine Möglichkeit, diese Wirbelentstehung zu verhindern, ist das Anbringen einer Platte an der Seitenkante des Tragflügels. Dann ist die Strömung gezwungen, dem Profil zu folgen und die Schallabstrahlung wird reduziert. Die Effektivität dieser Methode sowie der Einfluss der Geometrie der Seitenplatte werden für ein Tragflügelprofil anhand experimenteller Untersuchungen bei verschiedenen Strömungsgeschwindigkeiten und Anstellwinkeln gezeigt. Die Lokalisierung der Schallquellen auf dem Tragflügel sowie die Stärke des abgestrahlten Schalls werden mit Mikrofonarraymessungen aus einem aeroakustischen Windkanal untersucht. Außerdem wird der Effekt der Modifikationen auf das Strömungsfeld für ausgewählte Konfigurationen anhand von Hitzdrahtmessdaten und Strömungsvisualisierungen gezeigt.

• Aeroacoustics of Tandem cylinders in crossflow - application to fan guard grills
  M. Shokri, A. Lucius, M. Schneider und T. Geyer
[Abstract]

Due to the progress on noise reduction of axial fan blades, the guard grill becomes a major noise source. It contains a number of narrow spaced rings designed to prevent persons from touching the rotating blades. Thus, these rings are placed in the turbulent wake of the fan blade and the major sound generation mechanism is cylinder vortex shedding. Previous publications on narrow spaced tandem cylinders show a strong dependency of the fluctuating forces on angle and distance. Microphone measurements for two cylinders in crossflow were conducted in an aeroacoustic wind tunnel. The results show dependencies of the noise emission on angle and distance in agreement with published literature. Inflow turbulence is found to affect not only broad band noise emission, but also level and frequency of the vortex shedding peaks. A splitting into two Strouhal peaks was found for many angles and distances, which has also been reported for force measurements. In order to be able to use the measured data for the derivation of a prediction model for guard grill noise, an interpolation method was used to approximate the measured spectra and to interpolate to the conditions found in the wake of the fan blade from CFD simulations.

Gilbert, Christoph

• Messverfahren zur Bewertung des Rückprallverhaltens von Trommelstöcken mittels Frequenzspektrum
  C. Gilbert
[Abstract]

Eine bedeutende Eigenschaft von Trommelstöcken (Drumsticks) ist deren Rückprallverhalten, da es grundlegenden Einfluss auf das Spielgefühl des Musikers hat. Hierfür fehlten jedoch bisher Möglichkeiten der experimentellen, objektiven Beurteilung, wodurch Vergleiche sowohl für den Endkunden als auch bei Entwicklungsarbeiten lediglich subjektiv zu realisieren waren. Da hierbei deutliche Verfälschungen durch andere Einflussfaktoren auftreten, wurde im Rahmen eines FuE-Projektes, welches das Institut für Musikinstrumentenbau zusammen mit dem Hersteller Rohema Percussion durchführte und durch Mittel des EFRE sowie des Freistaates Sachsen finanziert wurde, ein Messverfahren zur Bestimmung der Rückprallstärke entwickelt. Es kombiniert Elemente der Materialtechnik sowie der musikalischen Akustik. Der Beitrag soll dieses vorstellen und anhand einiger Ergebnisse deren Möglichkeiten darstellen. Ein Schwerpunkt ist dabei der Umgang mit den in der Praxis sehr unterschiedlichen Ausgangsbedingungen bezüglich Griffposition und Anschlagswinkel. Deren Einfluss und Bedeutung wird diskutiert und entsprechende Lösungen für die Rahmenbedingungen der Messung vorgestellt. Darüber hinaus sollen ausgewählte Zusammenhänge zu weiteren Parametern, wie Modenfrequenzen und Elastizitätsmodul dargestellt werden.

Gillner, Christiane

• Digital Twin – Experimentelle und numerische Modalanalyse am Lehrbeispiel eines Tisches
  J. Piepiorka, C. Gillner, T. Schröder, O. Zaleski und S. Keuchel
[Abstract]

Der digitale Zwilling wird als überaus effektives Werkzeug im Entwicklungsprozess eingesetzt, um bestmögliche akustische Produkteigenschaften zu garantieren und Sicherheitsanforderungen einzuhalten. Dabei gilt es den interdisziplinären Spagat zwischen rechnergestützen Vorhersagemodellen und experimentellen Prototypen valide abzubilden. Obwohl die jeweilige Fachexpertise in vielen Unternehmen vorhanden ist, wird das volle Interaktionspotenzial oftmals nicht ausgeschöpft. Um die Herangehensweise und das Verständnis zukünftiger Ingenieure zu sensibilisieren, wird in diesem Beitrag ein neu entwickeltes Laborpraktikum vorgestellt.

Als Lehrbeispiel wird das Schwingungsverhalten eines Tisches mit Hilfe eines digitalen Zwillings untersucht. Ziel ist es, die Möglichkeiten und Werkzeuge zur Abschätzung der Modellgüte erläuternd aufzuzeigen. Für einen handelsüblichen Tisch werden sowohl experimentelle als auch numerische Modalanalysen durchgeführt und detailliert dokumentiert. Ein besonderes Augenmerk liegt auf den jeweiligen Herausforderungen und den möglichen Fehlerquellen, welche anhand von Beispielen inklusive gängiger Lösungsstrategien fokussiert werden. Im ersten Schritt werden die jeweiligen Ergebnisse kritisch diskutiert und unter Berücksichtigung der Annahmen sowie Randbedingungen bewertet. Im zweiten Schritt erfolgt der Abgleich zwischen den beiden Teilgebieten, wobei die Validierung des digitalen Zwillings im Vordergrund steht.

Die gesamte Vorgehensweise ist in einem Laborpraktikum zusammengefasst, welches vielfältige Anwendungsmöglichkeiten bietet. Neben theoretischen Grundlagen sind die Inhalte als selbsterklärende Tutorials aufbereitet, welche digital oder in Präsenz am eigenen Untersuchungsobjekt erarbeitet werden können.

Gimm, Marco

• A Background Noise and Impulse Response Corpus for Research in Automotive Speech and Audio Processing
  T. Hübschen, M. Gimm und G. Schmidt
[Abstract]

The authors present the Automotive Noise and Impulse Response (ANIR) Corpus which provides researchers and developers with resources for the realistic simulation of artificial ear and microphone signals inside automotive vehicles. Such simulations can be used to develop, test, and evaluate signal processing algorithms for both hands-free and in-car communication systems without the need for an equipped test vehicle. Specifically, an extensive impulse response and background noise measurement campaign from a Daimler V Class is documented and discussed.

Gjestland, Truls

• Community Tolerance Level - CTL
  T. Gjestland
[Abstract]

The preferred way of reporting the relationship between annoyance and noise exposure in a community noise situation is by so-called exposure-response functions (ERF). These functions express the percentage of the respondents that are annoyed to a certain degree as a function of the noise exposure levels. ERFs can conveniently be constructed using the CTL method as defined in the standard ISO 1996. Differences between the results from different surveys, or between different sub-groups within the same survey can be expressed as differences in CTL values, expressed in decibels. This difference shows how much more (or less) noise one community will tolerate to express a certain degree of annoyance compared with another community. A high CTL value indicates that the community is very tolerant to noise, whereas a low CTL value indicates the opposite, a low tolerance to noise. The CTL method thus provides a convenient way of quantifying differences between communities. The CTL method was used in the FAMOS project to quantify the effect certain non-acoustic factors on community reactions to road traffic noise.

• Factors moderating people's subjective reactions to road noise
  H. Bendtsen, C.P. Volk, T. Holm Pedersen, S. Eggers und T. Gjestland
[Abstract]

The objective of the FAMOS project was to develop a European guide-book with practical applications for the National Road Administrations on how to handle noise annoyance by non-acoustic moderators in planning of roads, road enlargement as well as road maintenance. When the road administrations have used all technically feasible and economically possible measures to reduce the noise, there can still be a need for further reduction of the annoyance. Analyses reveal that only about 1/3 of the variance in the annoyance response is caused by the noise level itself, whereas the other 2/3 are determined by so-called non-acoustic factors. The annoyance response therefore can be altered without changes to the actual noise level. The FAMOS project will quantify how different factors modify people’s subjective reactions to road traffic noise. Reports from previous surveys have been analysed in order to describe the different annoyance moderators and experimental tests using sound walks, questionnaires and listening tests have been performed. Various methods have been used to find, extract and analyse data and turn the results into models formulated for practical use with illustrative examples.

Goecke, David

• Akustikgestaltung von Gebäudefassaden
  D. Goecke, P. Brandstätt, Y. Aoki und F. Schmidberger
[Abstract]

Die Lärmbelastung im urbanen Gebiet ist an Mobilitätsflächen, wie Straßenschluchten oder Parkplätzen, und in Innenhofbereichen von aktueller Bedeutung. Hier wird der Schall ausgehend von Straßen- und Schienenverkehr, Baustellen, Parkplätzen, Freizeitaktivitäten, Abfallentsorgung und zukünftig auch Drohnen an häufig schallhart ausgeführten Fassadenelementen reflektiert. Deshalb bieten schallabsorbierend ausgekleidete Fassaden sowie aktiv geregelte Fassadensysteme das Potenzial, die Schallimmission der Umgebung bzw. in den Gebäuden zu reduzieren. Die Herausforderungen dabei sind jedoch vielseitig: so sind schallabsorbierende Fassadenelemente vor Witterungseinflüssen ausreichend resistent auszuführen und weitere bauphysikalische Anforderungen, wie Wärmedämmung und Brandschutz, zu berücksichtigen. Außerdem ist die Abschätzung der (flächenanteilig) notwendigen schallabsorbierenden Fassadenelemente für eine bestimmte Situation und deren Randbedingungen ohne ausreichende Expertise kaum möglich. Zusätzlich führen Fassadenöffnungen, wie sie temporär bei der natürlichen Lüftung durch Fenster entstehen, zu einer erhöhten Lärmbelastung innerhalb der Gebäude. Dieser Beitrag berichtet beispielhaft an einer urbanen Innenhofsituation über die Akustikgestaltung von Gebäudefassaden. Dabei werden schallabsorbierende Materialien für die Auskleidung von Fassaden angenommen. Ein am Fraunhofer-Institut für Bauphysik (mit der Firma SCHÜCO) entwickeltes Prognosewerkzeug ermöglicht darauf aufbauend eine Einordnung des Einflusses derart ausgestalteter Fassaden auf die Schallimmission in der Umgebung. Schließlich wird ein Konzept einer intelligenten Fenstersteuerung vorgestellt, die unter Berücksichtigung der subjektiven Geräuschbewertung und geeigneten Geräuschanalyse die Lärmbelastung in Gebäuden reduziert.

• Messung der Schallabsorption von möglichen Referenzabsorbern
  M. Späh, X. Zhou, T. Busse und D. Goecke
[Abstract]

Durch die Überarbeitung der ISO 354 ”Messung der Schallabsorption in Hallräumen” soll die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse aus unterschiedlichen Hallräumen verbessert werden. Hierzu wird zurzeit ein internationaler Ringversuch durchgeführt, bei dem auch das Fraunhofer IBP beteiligt ist. Für die Norm wurden mehrere Materialien als Referenzabsorber vorgeschlagen und es gibt Vorgaben zur Konditionierung des Hallraums. In diesem Vortrag wird über Untersuchungen berichtet, die Im Rahmen des Ringversuchs durchgeführt wurden und die die Konditionierung des Hallraums betreffen.

With the revision of ISO 354 ”Measurement of sound absorption in a reverberation room” the reproducibility of the results from different reverberation rooms should be improved. For this, a currently running round robin test is performed and the Fraunhofer IBP is contributing to it. For the standard, different materials are proposed as reference absorbers and there are guidelines for conditioning the reverberation rooms. In this presentation tests are reported, which were performed for the round robin test and which relate to the conditioning of the reverberation room.

• Akustik abgehängter Unterdecken
  D. Goecke, A. Geiger und M. Koehler
[Abstract]

Abgehängte Unterdecken sind nicht nur ein wertvolles Gestaltungsmittel im Objektbau, sondern erfüllen eine Vielzahl bauphysikalischer Anforderungen. Nicht zuletzt erlaubt der Deckenhohlraum eine optisch ansprechende und wartbare Möglichkeit zur Leitungs- und Lüftungsführung. Unterdecken beeinflussen durch ihre Norm-Flankenpegeldifferenz die Schalldämmung zwischen Räumen sowie die Raumakustik durch ihre Schallabsorption. Der Deckenhohlraum zwischen Unter- und Rohbaudecke, welcher als Abhängehöhe definiert wird, stellt einen maßgebenden Parameter für die beiden akustischen Effekte dar. Nach DIN EN ISO 10848 wird die Norm-Flankenpegeldifferenz im Labor bei einer Abhängehöhe von 700 bis 800 mm ermittelt. Die Schallabsorption von Unterdecken wird nach DIN EN ISO 354 standardmäßig mit 200 bzw. 400 mm Abhängehöhe im Hallraum mit umlaufendem Holzrahmen gemessen. In der Praxis sind in Gebäuden mit geringeren Geschosshöhen allerdings Abhängehöhen von maximal 300 mm zu finden. Die vorgestellte Studie zeigt anhand systematischer Untersuchungen an abgehängten Unterdecken den Einfluss der Abhängehöhe von 200 bis 800 mm sowohl auf den Schallabsorptionsgrad als auch auf die Norm-Flankenpegeldifferenz. Gezielte Messungen des Schallabsorptionsgrades erfassen außerdem potenzielle Einflussfaktoren des Messaufbaus auf das Ergebnis. Anhand der erhobenen Datenbasis sollen zukünftig Entwicklungshinweise für Hersteller zur Verfügung stehen. Mit Hilfe von Prognoseverfahren soll das Risiko von Schallschutzmängeln durch eine Umrechnung bei abweichenden Abhängehöhen auch bei älteren Messergebnissen reduziert werden.

Gök Tokgöz, Özlem

• Retesting of Soundscape Field Studies in A Multimodel Measurement Laboratory Setting
  Ö. Gök Tokgöz und M.E. Altinsoy
[Abstract]

Environmental noise is one of the main sources of discomfort for people. In this situation, designing pleasant environments is the main subject of the soundscape approach. In soundscape research, it is important to deal with the descriptors and indicators of the acoustic environment with the perception and evaluation of the relevant people. Perceptions of people are taken into account through surveys and interviews conducted in field studies. In this study, it is aimed to simulate the soundscape studies carried out in the field area in the laboratory environment. For this purpose, audio and video recordings were taken in the field and field survey were carried out. The video and sound recordings taken were re-prepared for the Multi-Model Measurement Laboratory (MMM Lab) at the Dresden University of Technology. The field survey conducted in the urban area was repeated with participant groups in the laboratory environment. As a result of the study, it was evaluated whether soundscape studies could be simulated in the laboratory environment, considering the change in human perception.

Götz, Georg

• Analysis of multi-exponential and anisotropic sound energy decay
  G. Götz, C. Hold, T. McKenzie, S.J. Schlecht und V. Pulkki
[Abstract]

The sound field in coupled rooms or rooms with non-uniform absorptive material distributions can be considerably anisotropic. In such scenarios, the sound energy decays with more than one decay rate, thus making it practical to use a decay model that consists of multiple exponential decays and a noise term. In this work, we use a recently proposed neural- network-based approach for estimating the underlying model parameters from sound energy decay curves. Introducing a spatial filter bank allows for a directionally constrained analysis of anisotropic late reverberation, resulting in a set of multi-exponential decays with corresponding decay parameters. Our work shows that the proposed analysis framework is suitable for modelling anisotropic sound fields with multi-exponential decays and that it can be used for challenging acoustic problems, such as the denoising of spatial room impulse responses.

Gövert, Simon

• Spectral POD Analysis of Combustion Noise Emitted by a Non-reacting Combustor Simulator
  R. D'Aniello, S. Gövert, K. Knobloch und C. Kissner
[Abstract]

Combustion noise represents an important part of the overall emissions of gas turbines and aerospace engines. For modern lean combustors, there are several relevant physical phenomena which contribute to combustion noise, such as fluctuations of heat release in case of so-called direct combustion noise or acceleration of flow inhomogeneities in case of so-called indirect combustion noise. In order to describe the noise production mechanisms, it remains although difficult to distinguish between the different sources and to quantify the corresponding sound emission using classical approaches based on linear acoustics. This study therefore proposes an alternative method to identify the noise components based on an empirical mode decomposition technique, the so-called Spectral Proper Orthogonal Decomposition (SPOD). Using data extracted from a Large Eddy Simulation of a non-reacting combustor simulator, the suitability of the SPOD to identify the relationship between entropy disturbances due to cooling air entering the combustor and sound production was investigated. The comparison of the coherent structures obtained with the SPOD from entropy and pressure fluctuations clearly evidences similarities in spatial distributions and mode orders as well as energy peaks at similar frequencies. This makes the SPOD a promising approach to identify main features and structures of combustor noise components.

Gollnick, Maik

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

Zum 50. Jubiläum der DAGA hatten wir (leider nur virtuell) mit Klängen von Zwei-Motorradklängen gratuliert und dies im vorigen Jahr mit einem 2. Teil fortgesetzt.

Nachdem wir uns in diesem darauf konzentriert haben ein geeignetes System für die Messung und Archivierung zu entwickeln, mit dem das Klangbild verschiedenen Typen unter möglichst vergleichbaren Bedingungen aufgenommen werden kann, soll im diesjährigen Beitrag eine stärkere Konzentration auf die Beschreibung technisch bedingter akustischer Details erfolgen. Die Fahrzeuge wurden bisher als eine Schallquelle betrachtet. Die Analyse der charakteristischen ”Schallmuster” soll auf den Einfluss der einzelnen Komponenten erweitert werden.

Gombots, Stefan

• Untersuchung Schienenschleifen
  S. Gombots, M. Ostermann, T. Hauser, H. Töll und P. Suppin
[Abstract]

Die (akustische) Rauheit der Radlauffläche und der Schienenoberfläche regen beim Rollvorgang des Rades auf der Schiene die Schiene und das Rad zu Schwingungen an und bedingen die Entstehung des Rollgeräusches. Diese Schwingungen werden in weiterer Folge von Fahrzeug und Gleis als Luftschall abgestrahlt und als Teil des Gesamtgeräusches wahrgenommen. Zur Reduktion der Rauheit und damit auch der Geräuschemission können Schleifverfahren eingesetzt werden. Im Zuge der vorliegenden Untersuchung ist die Auswirkung von Schienenschleifen mit rotierenden Schleiftöpfen - speziell auf die akustische Schienenrauheit - untersucht worden. Hierzu sind die Schallemissionen an einem Messquerschnitt im Netz der Wiener Linien GmbH & Co KG entsprechend ISO 3095 bestimmt worden. Zudem wurde die Schienenrauheit und Gleisabklingrate im Messquerschnitt gemessen. Der Einfluss der Radrauheit auf die Schallemissionen ist nicht betrachtet worden, wobei Züge aufgrund des fahrplanmäßigen Wagenumlaufs den Messquerschnitt wiederholt passierten. Messungen haben sowohl vor dem Schleifen, unmittelbar nach dem Schleifen und drei Wochen nach dem Schleifen (”Einfahren”) stattgefunden. Im Beitrag wird auf die Korrelation zwischen den einzelnen Wellenlängenbändern der Schienenrauheit und Terzpegeln der Schallemission im Detail eingegangen sowie die Auswirkung des Schienenschleifens auf die einzelnen Wellenlängenbänder durch das Einfahren besprochen.

Gottschalk, Martin

• The effect of room acoustics and channel coding on affective computing in far field speech interaction
  I. Siegert, O. Niebuhr, M. Gottschalk und O. Jokisch
[Abstract]

Das Aufkommen kommerzieller Sprachassistenten hat die Forschung in Bezug auf Erkennung, Verständnis und Einsatzgebiete auf ein neues Niveau gehoben. Hauptgründe dafür sind die gegebene Natürlichkeit des Sprechens als Kommunikationsform. In diesem Sinne unterscheidet sich die Nutzung eines sprachgesteuerten Mobiltelefons nicht wesentlich von der Sprachsteuerung einer Smart Home-Anwendung. Sprachassistenten der Zukunft sollen jedoch nicht nur die Bedienung eines technischen Systems vereinfachen, sondern eine vollkommen freie natürliche Interaktion ermöglichen. Dazu gehört, dass die gesamte Bandbreite menschlicher Ausdrucksweisen verstanden wird. Aktuelle Sprachassistenten sind sehr gut im Erkennen und Verstehen von Sprachinhalten im Sinne einer Sachinformation, haben aber Defizite im Verstehen weiterer Aspekte der Sprachebenen. Die Sachinformation ist meist nicht die wichtigste, und Defizite im Verstehen weiterer Aspekte der Sprache (z.B. Prosodie, Affekt, Charisma) führt zu vielen Fehlinterpretationen. In den letzten Jahrzehnten hat die Forschung aktiv Techniken entwickelt, die es erlauben, affektive Informationen des Sprechers zu erkennen und in den Entscheidungsprozess von technischen Assistenten einzubeziehen. Da diese Untersuchungen meist datengetrieben sind und auf KI-Modellierung basieren, werden die Auswirkungen unterschiedlicher akustischer Umgebungen oder Übertragungskanäle leider oft vernachlässigt. Der Beitrag zeigt daher den Einfluss unterschiedlicher Kanalcodierung und unterschiedlicher Raumakustik auf die Merkmalsrepräsentation und Erkennungsleistung von affektiven Zuständen oder charismatischen Informationen auf.

• Automatische zeitliche Gewichtung der Lautheit
  M. Gottschalk, J. Hots, D. Oberfeld-Twistel und J. Verhey
[Abstract]

Die Lautheit eines Geräusches hängt neben dem Pegel auch von anderen Parametern ab (z.B. Bandbreite und Dauer). Außerdem zeigen neuere Messungen sehr konsistent, dass nicht alle zeitlichen Anteile eines Signals einen gleichen Einfluss auf das Lautheitsurteil haben. So ist der Anfang eines Signals wichtiger für das Lautheitsurteil als der Rest des Signals. Diese zeitliche Gewichtung wird Primacy-Effekt der Lautheitswahrnehmung genannt. Die Gewichtung der einzelnen Signalabschnitte lässt sich dabei durch eine abfallende Exponentialfunktion beschreiben. Etablierte dynamische Lautheitsmodelle, die wesentliche spektrale und zeitliche Aspekte berücksichtigen, können derzeit diesen Primacy-Effekt noch nicht vorhersagen. Im vorliegenden Beitrag wird untersucht, wie sich eine automatische zeitliche Gewichtung zur Berücksichtigung des Primacy-Effekts in ein Lautheitsmodell integrieren lässt. Dabei wird ein Ansatz verwendet, der ohne die vorherige Kenntnis von Signalanfang, Signaldauer oder Pausenzeiten auskommt. Die Modellvorhersagen werden mit mehreren Datensätzen zu verschiedenen Aspekten des Primacy-Effekts verglichen.

Gourishetti, Saichand

• Intelligentes akustisches Monitoring durch ausgewählte Mikrofonierungskonzepte
  T. Fritsch, J. Bös, S. Grollmisch, S. Gourishetti, P. Hofmann und J. Liebetrau
[Abstract]

Akustische Signale geben dem Menschen wichtige Informationen über ihre Umgebung. Dies gelingt dadurch, dass die Schallsignale im Gehirn mit anderen Sensorinformationen, Erfahrungswerten, Erinnerungen oder auch Emotionen verknüpft werden. Beim akustischen Monitoring wird versucht, diese menschliche Fähigkeit automatisiert und objektiviert nachzubilden. Akustische Signale werden mittels geeigneter Sensorik aufgenommen, mit klassischer Signalanalyse oder mithilfe maschineller Lernverfahren analysiert und mit Wissen verknüpft. Anschließend werden daraus Handlungsempfehlungen abgeleitet.

Akustisches Monitoring wird u. a. dazu genutzt, Defekte an Maschinen oder Prozessveränderungen automatisiert zu erkennen. Um jedoch eine präzise automatische Ereignis- oder Anomaliedetektion zu erzielen, müssen Daten in erforderlicher Menge und Qualität erhoben werden. Einen großen Einfluss auf die Datenqualität und den Erfassungsaufwand haben dabei das verwendete Sensorkonzept (z. B. Mikrofon) und auftretende akustische Phänomene. Ohne eine solche Berücksichtigung ist weder eine optimale Datengrundlage garantiert noch das Wissen für eine robuste KI-basierte Klassifikation von Geräuschen oder die Erkennung von akustischen Abweichungen potenziell ausgeschöpft. In diesem Beitrag wird das Potenzial abgestimmter Kombinationen aus Sensorik (Mikrofon) und KI-Algorithmik für eine ausgewählte Schallfeldsituation dargestellt. Dabei werden Faktoren wie Mikrofonrichtcharakteristik, Mikrofonanzahl oder Vorverarbeitung des Mikrofonsignals näher betrachtet.

• Potentials and Challenges of AI-based Audio Analysis in Industrial Sound Analysis
  S. Gourishetti, S. Grollmisch, J. Abeßer und J. Liebetrau
[Abstract]

The rapid advances in artificial intelligence (AI)-based algorithms offer great potential for various domestic and industrial applications. AI-driven algorithms are already integrated into everyday applications such as face/object recognition, and voice assistance systems. However, several challenges must be addressed when deploying such algorithms in industrial sound analysis (ISA) scenarios such as the monitoring of production processes. First, training AI models requires a large quantity of diverse and well-balanced data combined with high quality annotations, which are consistent and accurate. Imbalanced and wrongly labeled data sets can cause models to be biased, which limits their performance. Second, when being deployed in real-world application scenarios, these models need to be robust towards domain shifts, which are caused by changing acoustic conditions due to different recording devices and ambient background noise. In this paper, we discuss effective countermeasures to face these challenges. This includes data balancing techniques to reduce data sparsity, data augmentation techniques to increase the variety of the available training data, as well as data normalization techniques to reduce domain shift. Furthermore, we will present how transfer learning and semi-supervised learning can help to create robust models for different ISA application scenarios when only few annotated examples are available for training.

Gramowski, Christoph

• Schienendämpfer auf Gleisen mit Erschütterungsschutz
  C. Gramowski
[Abstract]

Im Rahmen eines nationalen Forschungsprojektes zu gleisseitiger Schallminderung wurde auch die Kombination verschiedener Minderungsmaßnahmen geprüft um u. a. die akustische Wirkung zu quantifizieren. Dazu sind normgerechte Schallmessungen nach DIN EN ISO 3095 bei Vorbeifahrten verschiedener Zugarten durchgeführt worden. Auch die Randbedingungen wie Schienenrauheit und Gleis-Abklingrate sind ermittelt worden. Eine dieser Kombination ist die Anwendung von Schienenstegdämpfern auf Gleisen, die durch Schwellenbesohlung und elastische Schienenstützpunkten zur Minderung von Erschütterungen optimiert sind. Die hier verwendete Schienendämpfer-Bauart VICON AMSA 60 FSV wird bisher auf Standart-Oberbau, auch im Bereich der DB Netz, seriell eingesetzt. Es ist nachgewiesen, dass so eine Schallminderung erreicht wird, die den Anforderungen des DBS 918 290 und damit auch der Schall03 entspricht. Es stellte sich jedoch die Frage, wie hoch die Schallminderung auf dem erschütterungs-optimierten Gleis ausfällt, um auch diese Kombination nach Schall03 praktisch umsetzen zu können. Die Messungen haben gezeigt, dass die Schallminderung durch die Schienendämpfer weiter erhöht wird. Sie wird in 7.5 m Abstand in dem Bereich zwischen 3.2 dB bei Güterzügen (90 km/h) bis zu 4.0 dB bei RegionalExpress-Zügen (150 km/h) ermittelt. So ist eine praktisch verfügbare und zugelassene Oberbau-Schienendämpfer-Kombination erstellt worden, die nachweislich zu einer Minderung der Erschütterungen als auch des Rollgeräusches führt.

Grimme, Wolfgang

• Entwicklung der Fluglärmsituation in Deutschland bis zum Jahr 2050
  R. Schmid, W. Grimme, M. Gelhausen und J. Blinstrub
[Abstract]

Beispielhaft wird anhand von drei Flughäfen die Entwicklung der Fluglärmimmission in Deutschland bis zum Jahr 2050 aufgezeigt, um politische Ziele (wie z. B. ACARE Flightpath 2050 Goals) überprüfen zu können. Dafür werden typische Verkehre für das Jahr 2019 für einen generischen Einbahnflughafen mit 120 000 Flugbewegungen und für einen Zweibahn- sowie für einen Dreibahnflughafen mit jeweils 450 000 Flugbewegungen von realen deutschen Flughäfen abgeleitet. Diese Verkehre werden jeweils für sieben Szenarien (für unterschiedliche Verkehrsentwicklungen) bis zum Jahr 2050 prognostiziert. Auf Basis der neu vorgeschlagenen Datensätze für die AzB (Anleitung zur Berechnung von Lärmschutzbereichen) werden die gewichteten Dauerschallpegel LDEN in 5-Jahresschritten berechnet und die von Isolinien eingeschlossenen Flächen hinsichtlich der Fluglärmentwicklung analysiert. Diese Untersuchungen finden im Rahmen des DLR-Projekts FLUID-21 ”Entwicklung der Fluglärmsituation in Deutschland im 21. Jahrhundert” statt.

Grollmisch, Sascha

• Intelligentes akustisches Monitoring durch ausgewählte Mikrofonierungskonzepte
  T. Fritsch, J. Bös, S. Grollmisch, S. Gourishetti, P. Hofmann und J. Liebetrau
[Abstract]

Akustische Signale geben dem Menschen wichtige Informationen über ihre Umgebung. Dies gelingt dadurch, dass die Schallsignale im Gehirn mit anderen Sensorinformationen, Erfahrungswerten, Erinnerungen oder auch Emotionen verknüpft werden. Beim akustischen Monitoring wird versucht, diese menschliche Fähigkeit automatisiert und objektiviert nachzubilden. Akustische Signale werden mittels geeigneter Sensorik aufgenommen, mit klassischer Signalanalyse oder mithilfe maschineller Lernverfahren analysiert und mit Wissen verknüpft. Anschließend werden daraus Handlungsempfehlungen abgeleitet.

Akustisches Monitoring wird u. a. dazu genutzt, Defekte an Maschinen oder Prozessveränderungen automatisiert zu erkennen. Um jedoch eine präzise automatische Ereignis- oder Anomaliedetektion zu erzielen, müssen Daten in erforderlicher Menge und Qualität erhoben werden. Einen großen Einfluss auf die Datenqualität und den Erfassungsaufwand haben dabei das verwendete Sensorkonzept (z. B. Mikrofon) und auftretende akustische Phänomene. Ohne eine solche Berücksichtigung ist weder eine optimale Datengrundlage garantiert noch das Wissen für eine robuste KI-basierte Klassifikation von Geräuschen oder die Erkennung von akustischen Abweichungen potenziell ausgeschöpft. In diesem Beitrag wird das Potenzial abgestimmter Kombinationen aus Sensorik (Mikrofon) und KI-Algorithmik für eine ausgewählte Schallfeldsituation dargestellt. Dabei werden Faktoren wie Mikrofonrichtcharakteristik, Mikrofonanzahl oder Vorverarbeitung des Mikrofonsignals näher betrachtet.

• Potentials and Challenges of AI-based Audio Analysis in Industrial Sound Analysis
  S. Gourishetti, S. Grollmisch, J. Abeßer und J. Liebetrau
[Abstract]

The rapid advances in artificial intelligence (AI)-based algorithms offer great potential for various domestic and industrial applications. AI-driven algorithms are already integrated into everyday applications such as face/object recognition, and voice assistance systems. However, several challenges must be addressed when deploying such algorithms in industrial sound analysis (ISA) scenarios such as the monitoring of production processes. First, training AI models requires a large quantity of diverse and well-balanced data combined with high quality annotations, which are consistent and accurate. Imbalanced and wrongly labeled data sets can cause models to be biased, which limits their performance. Second, when being deployed in real-world application scenarios, these models need to be robust towards domain shifts, which are caused by changing acoustic conditions due to different recording devices and ambient background noise. In this paper, we discuss effective countermeasures to face these challenges. This includes data balancing techniques to reduce data sparsity, data augmentation techniques to increase the variety of the available training data, as well as data normalization techniques to reduce domain shift. Furthermore, we will present how transfer learning and semi-supervised learning can help to create robust models for different ISA application scenarios when only few annotated examples are available for training.

Grossmann, Eduard

• Automated detection of structural resonances using neural networks
  C. Ramones, E. Grossmann, C. Steffens und S. Pischinger
[Abstract]

Considering the high number of sensors used in acoustic investigations of the vehicle interior or on component test benches (e.g. 20 microphones in ISO3745), the development of methods that minimize the analysis effort is of great interest. The current state of the art for resonance detection in rotordynamic systems focuses on peak detection in peak-hold or averaged spectra based on a Campbell diagram.

In this paper, two new concepts for resonance detection are presented. The first concept follows the conventional approach. First, image processing methods are applied to the Campbell diagram, followed by a newly developed dimensional reduction method. The resonances are then detected very accurately using peak detection, achieving a true positive rate (tpr) of more than 96 %. The second concept is based on a convolutional neural network (CNN). The CNN is trained using over 85.000 resonances as training data. The trained neural network shows a tpr of almost 90 %. The extent to which tonally excited structural resonances can be distinguished from broadband noise excitation is also investigated. It is shown that a CNN can be trained to provide not only detection but also classification of resonances with a detection rate of 85.7 % for unseen data.

Grothe, Timo

• How does a closed long chimney affect the sound of conical reed wind instruments?
  T. Grothe und A. Ernoult
[Abstract]

A closed side hole in an acoustical duct acts as a parallel resonator. When the duct is excited at a frequency whichs quarter wavelength corresponds to the side hole chimney length, the pressure waves are not propagated downstream the side hole. The closed side hole in a wind instrument air column thererfore constitutes a ”notch-filter” for the radiated sound. A peculiarity of the bassoon compared to other wind instruments is the presence of finger holes with lengths corresponding to notch frequencies in the low mid frequency range around 2 kHz. Long-chimney, finger-actuated sideholes are possibly are a leftover from the keyless predecessors of the bassoon, where holes needed to be drilled obliquely to match acoustic and ergonomic constraints. The fact that they have not been replaced by short-chimney, key actuated side holes points to the perceptual importance of the long closed chimney effect. To demonstrate the importance of the closed chimney effect, we present artificial mouth measurements on a simplified bassoon (a pure cone with 3 side holes) where the chimney lengths were varied during playing. To estimate the importance of this effect on the nuances of timbre, artificial mouth experiments from german and french bassoon design are compared.

Gruhl, Torsten Fabian

• Flatterechos – Messtechnische Untersuchungen zur Effektivität grundlegender Maßnahmen zu Ihrer Verringerung
  K.-H. Lorenz-Kierakiewitz, T.F. Gruhl und J. Arnold
[Abstract]

Durch gegenwärtig bevorzugte Bauweisen und Raumgestaltungen werden zunehmend glatte schallharte Oberflächen realisiert. Insbesondere bei gewerblichen Gebäuden steigt der Anteil großer transparenter und schallharter Flächen an der Fassade und im Innenausbau, wodurch weniger Flächen zur Absorption genutzt werden können. Durch baustellenseits mittlerweile standardmäßig zur Verfügung stehende technische Hilfsmittel zur Realisation planparalleler raumabschließender Bauteile werden zudem Randbedingungen geschaffen, die die Entstehung störender Flatterechos begünstigen. Die Vermeidung störender Flatterechos stellt somit ein aktuelles, nicht zu vernachlässigendes Thema bei raumakustischen Planungen neuer Gebäude wie auch bei Bestandsgebäuden mit planparallelen reflektierenden Begrenzungsflächen dar. Um messtechnisch die Effektivität grundlegender Maßnahmen zur Verringerung von Flatterechos zu untersuchen, wurde ein uneingerichteter Wohnraum üblicher Größe eines Bestandsgebäudes zunächst baulich zu einem Prüfraum ertüchtigt, und zwar derart, dass als Referenz messtechnisch zunächst möglichst starke Flatterechos erfasst werden konnten. Anschließend wurden die Auswirkungen verschiedener raumakustischer Abhilfemaßnahmen zur Verringerung von Flatterechos im Hinblick auf deren Reflexionsstruktur evaluiert. Eine wesentliche Reduktion von Häufigkeit und Stärke der Flatterechos ergab sich sowohl bei Anbringung von ausreichend viel und geeignetem Absorptionsmaterial an den wesentlichen Positionen der flatterechogenerierenden Raumbegrenzungsflächen, als auch bei einer Drehung einer der parallelen Flächen um 9^∘ aus der Parallelen hinaus. Flatterechos mit geeigneten Diffusorgeometrien ausreichend zu reduzieren, erweist sich hingegen als anspruchsvoller.

Gryllias, Konstantinos

• Transfer Learning for Booming Noise Classification
  D.S. Kunte, C. Colangeli, B. Cornelis, K. Gryllias, C. De Veuster und K. Janssens
[Abstract]

Booming noise influences perceived vehicle quality and passenger comfort. Therefore, it becomes important for automotive manufacturers to have a reliable method for the detection of booming noise. Machine learning models can effectively address this need. However, in the absence of sufficient data samples, machine learning models have been known to perform poorly. In this paper, we study the efficacy of simulation-driven machine learning and transfer learning techniques to overcome this data scarcity problem. In this study, the source and target datasets are synthesized starting from a limited set of original recordings. The machine learning database is obtained through modification of baseline vehicle runup sounds, by defining booming events on a pre-existing vehicle order profile. A modified definition of booming noise and change in vehicle orders and background noise are the primary differences between the source and target datasets. We use transfer learning techniques to leverage the knowledge gained from the source dataset to make better predictions in the target dataset.

Gubbi, Vishal

• Bio-inspired, nonlinear and adaptive acoustic sensing – Study of sensor design
  C. Lenk, T. Ivanov, V. Gubbi, K. Ved, M. Ziegler, T. Fritsch, J. Küller und D. Beer
[Abstract]

Bio-inspired signal pre-processing introduced into speech processing systems can increase the performance of these systems regarding e.g. recognition rate remarkably. Thereby, pre-processing mainly refers to frequency decomposition and nonlinear amplification of the signal. In contrast to the inner ear, this pre-processing is applied only after the transduction stage and realized mainly in software. A hardware-based implementation of the functionality directly at the sensor level cannot only enable real-time performance, reduce data streaming to the processing stage, and increase efficiency of the overall system but also improve signal-to-noise ratio and sensitivity particularly in noisy or hard-to-hear conditions.

We developed such an acoustic sensor system with integrated bio-inspired signal processing using active silicon beams with integrated deflection sensing and actuation in combination with real-time feedback. While resonant operation enables the frequency decomposition, the feedback enables a wide tuning of sensor properties including switching from linear to nonlinear transfer characteristics. Here, we present our experimental and numerical study of the linear and nonlinear sound response for two different sensor designs.

Gürbüz, Caglar

• Physics-Informed Neural Networks as Data-Driven Method in Computational Vibroacoustics
  J.D. Schmid, P. Bauerschmidt, C. Gürbüz und S. Marburg
[Abstract]

Currently, the computational methods in vibroacoustics are mainly based on discretization like the finite element method (FEM). The main drawback of these conventional methods is that the computational effort considerably increases with finer discretization. Especially applications become computationally expensive, where a high number of model evaluations is required, e.g. uncertainty quantification, optimization or inverse problems. In contrast, an ever-increasing amount of data is being collected and is available, which strengthens the need for efficient data- driven surrogate models. Deep learning (DL) is an emerging machine learning method, but a purely supervised approach requires a large amount of high-quality training data, which are often not available. In this contribution, physics-informed neural networks (PINNs) are used in order to solve vibroacoustics problems in a data- driven manner. The idea is to incorporate the residual of the partial differential equations that govern the elastodynamics behavior into the loss function of the neural network, which guides the training of the network to only learn physically admissible solutions. This additional physics-informed prior information allows for better generalization even in the small data regime. The application of PINNs is demonstrated on academic elastodynamics models and its performance is discussed in comparison to conventional neural networks.

• Sound Field Reconstruction using Bayesian Inference
  J.M. Schmid, E. Fernandez-Grande, M. Hahmann, C. Gürbüz, M. Eser und S. Marburg
[Abstract]

Capturing the spatial properties of a sound field in a room is an important task for various applications, e.g. in sound field analysis and sound field control. Usually a large number of measurements is required to determine the sound field within an extended region of the room. In order to reduce the experimental cost, it is the goal to reconstruct the sound field within a room based on only a limited number of measurement points. In this contribution, a Bayesian approach for sound field reconstruction in the modal frequency range is presented, since Bayesian probability theory is well suited to handle this lack of experimental observations. The reconstruction method is applied to a measured sound field in a horizontal evaluation area of a lightly damped room. The Bayesian approach shows an accurate reconstruction of the sound field and in addition provides a probability distribution of the sound pressure at every reconstruction point. This additional information allows to quantify the uncertainty of the reconstruction and provides insights into its robustness.

• Generatives Design von akustischen Metamaterialien
  C. Gürbüz, F. Kronowetter, M. Eser, J.M. Schmid und S. Marburg
[Abstract]

Metamaterialien haben aufgrund ihrer Schalldämmeigenschaften Einzug in die Akustik erhalten. Akustische Metamaterialien können durch periodisch angeordnete Zellstrukturen beeinflussen wie sich Schallwellen in akustischen Medien ausbreiten. Heutzutage werden akustische Metamaterialien weitestgehend iterativ von Experten weiterentwickelt, die sich dabei auf bestehende Konzepte stützen. Diese traditionelle Entwicklungsstrategie ist jedoch stark von den Erfahrungswerten des Experten geprägt und erlaubt eine Beurteilung des Designs erst am Ende des Entwicklungszyklus. In diesem Beitrag wird ein Designverfahren vorgestellt, welches entscheidende Bewertungskriterien, die üblicherweise erst am Ende eines Entwicklungszyklus vorliegen, schon sehr früh im Entwicklungsprozess berücksichtigt. Darüber hinaus rücken in diesem Verfahren objektive Formalismen anstelle einer subjektiven Beurteilung in den Vordergrund. Für dieses Verfahren wurde ein Generative Adversarial Network entwickelt, welches die Generierung von Zellstrukturen auf das gewünschte Transmissionsverhalten konditioniert. Die Validierung erfolgt dabei mit Hilfe von Finite-Elemente-Simulationen. Die vorgestellte Methode erlaubt somit auf ein spezielles Problem zugeschnittenes Metamaterial-Design zu entwerfen. Potentielle Erweiterungen sowie Anwendungsbereiche runden den Vortrag ab.

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

 

Haak, Christian

• Untersuchungen zur räumlichen Variabilität der Schallausbreitung im Tiefwasser
  C. Haak und J. Abshagen
[Abstract]

Durch die vertikale Schichtung im Meer treten aufgrund der ausgeprägten Abhängigkeit der Schallgeschwindigkeit von Temperatur, Salzgehalt und Druck im Tiefwasser Schallkanäle auch unterhalb der Oberfläche auf. Die Schallausbreitungsbedingungen in einem Tiefwasserkanal sind aber weder zeitlich noch räumlich stationär, sondern weisen in der Regel eine starke Variabilität auf. Es werden experimentelle Ergebnisse zur Charakterisierung der zeitlichen Fluktuation der Schallausbreitung im Tiefwasser vorgestellt. Die experimentellen Untersuchungen wurden mit Hilfe von unterschiedlichen Anordnungen von Sender und Empfänger im Sognefjord (Norwegen) durchgeführt. Die (quasi-)stationäre Messstrecke wurde jeweils zwischen dem Forschungsschiff Elisabeth Mann Borgese und einem driftenden Bojensystem aufgebaut. Untersucht wurde dabei der Einfluss sowohl der Messtiefe als auch des räumlichen Abstandes zwischen Sender und Empfänger, der bei den Experimenten bis zu 10 km betrug.

Hahmann, Manuel

• Sound Field Reconstruction using Bayesian Inference
  J.M. Schmid, E. Fernandez-Grande, M. Hahmann, C. Gürbüz, M. Eser und S. Marburg
[Abstract]

Capturing the spatial properties of a sound field in a room is an important task for various applications, e.g. in sound field analysis and sound field control. Usually a large number of measurements is required to determine the sound field within an extended region of the room. In order to reduce the experimental cost, it is the goal to reconstruct the sound field within a room based on only a limited number of measurement points. In this contribution, a Bayesian approach for sound field reconstruction in the modal frequency range is presented, since Bayesian probability theory is well suited to handle this lack of experimental observations. The reconstruction method is applied to a measured sound field in a horizontal evaluation area of a lightly damped room. The Bayesian approach shows an accurate reconstruction of the sound field and in addition provides a probability distribution of the sound pressure at every reconstruction point. This additional information allows to quantify the uncertainty of the reconstruction and provides insights into its robustness.

Hahn, Johannes

• Inverse modelling of vehicle pass-by noise for auralizations
  C. Dreier, J. Hahn und M. Vorländer
[Abstract]

The goal of acoustic source modeling for auralizations is to determine source signals and corresponding directivities of technical or environmental noise sources. In the presented approach, a source model of vehicle noise emissions is derived from pass-by measurements by inverse calculation of sound propagation effects. The processing chain compensates on recorded data for the source distance, the Doppler effect as well as atmospheric absorption and ground effect. The emission model can be applied in traffic noise auralizations of virtual urban scenarios and research on well-being and comparison studies of urban soundscapes.

Hahn, Nara

• Plane Wave Radial Filter Design Using Pre-emphasized Time-Domain Representations
  N. Hahn, F. Schultz und S. Spors
[Abstract]

The spatial encoding, manipulation and decoding of a sound field in the spherical harmonics domain requires a discrete-time realization of the radial dependent parts, called radial filters. For plane waves, the spectra of the radial basis functions are described by the spherical Bessel functions and the impulse responses by the Legendre polynomials. Although the radial filters can be designed efficiently by sampling the time-domain radial functions, the resulting spectrum typically suffers from aliasing. In this paper, we present a radial filter design method where the aliasing is reduced by means of spectral pre-emphasis. The antiderivatives of the radial functions are derived in closed form by exploiting the Rodrigues’ formula. This leads to a spectral shaping of the radial functions that is inversely proportional to the frequency. Since the energy lying beyond the Nyquist limit is attenuated, the pre-emphasized signal can be sampled with reduced aliasing. The original magnitude spectrum is then restored by applying a differentiation to the sampled signal. In this study, a first-order IIR filter is used as a digital differentiator. The aliasing reduction achieved by the proposed method is demonstrated for different radii and antiderivative orders.

Haider, Manfred

• Sound source localization in a vehicle trailer
  J. Nowak, R. Wehr, M. Haider und M. Kaltenbacher
[Abstract]

Tire/road noise is a highly relevant topic for improving the comfort and experience of drivers and residents living in high-traffic areas. With growing numbers of electric cars, the relevance of tire noise even increases since it is the dominant sound source in the middle-speed range.

Existing standards concerning tire/road noise typically only require acoustic pressure or intensity level measurements, and no further investigation of sound source locations or strengths is carried out. Therefore our goal is to apply different sound source localization algorithms at the rolling tire using a measurement trailer equipped with microphone arrays. The first step to achieve a robust workflow for field measurements is to test the measurement setup and identify the acoustic properties of the trailer in the stationary case. For this purpose, an artificial sound source is placed inside the stationary trailer. In this contribution, we present the characterization process and results of the sound source localization in this stationary case.

• Korrelation zwischen SPB und CPX - Messungen des Reifen/Fahrbahn - Rollgeräusches
  B. Baumgartner, R. Wehr, M. Haider, H. Hoislbauer und K. Zeilinger
[Abstract]

Zur Bestimmung des Rollgeräusches in Abhängigkeit verschiedener Straßendeckschichttypen und Fahrgeschwindigkeiten kommen üblicherweise Rollgeräuschanhänger, z.B. in Form der close-proximity (CPX) Methode, bzw. die Aufnahme einzelner Vorbeifahrten (SPB/CPB-Methode) zur Anwendung. Während die CPX-Methode eine schnelle Untersuchung längerer Streckenabschnitte erlaubt, ermöglichen statistische Vorbeifahrten Aussagen über Fahrzeugkategorien und deren Rollgeräusch stationär an einer bestimmten Stelle. Zusätzliche Messungen kontrollierter Vorbeifahrten (CPB) eines bekannten Vehikels erlauben Vergleiche der Stichprobe mit einem stets gleichen Kraftwagen. Im vorliegenden Paper soll eine gesamtpegel- und frequenzbasierte Korrelation zwischen den beschriebenen Messmethoden an mehreren Stellen im hochrangigen Straßennetz Österreichs in Abhängigkeit verschiedener Straßendeckschichttypen, Geschwindigkeits- und Fahrzeugkategorien hergestellt werden. Des Weiteren soll dieser Zusammenhang auf eine mögliche zeitliche Änderung anhand einzelner Abschnitte, die in vergangenen Messkampagnen bereits mehrmals mittels CPX und SPB/CPB analysiert wurden, untersucht werden.

Hamery, Pascal

• Beiträge zur Modellierung der Phänomene, welche Gehörschutz bei starkem Impulslärm begrenzen
  C. Blondé-Weinmann, P. Hamery, T. Joubaud, V. Zimpfer und S. Roth
[Abstract]

Starker Impulslärm kann ein akutes Schalltrauma verursachen. Um dies zu verhindern, wird Gehörschutz verwendet der die Luftschallübertragung reduziert. Die daraus resultierende Abschwächung des Schallimpulses ist jedoch begrenzt und kann in einigen Extremsituationen unzureichend sein. Zum einen liegt das an den Eigenschaften des Gehörschutzes, zum anderen an der Charakteristik des Außenohrgewebes, Schallwellen aufzunehmen und als mechanische Schwingungen weiterzuleiten (”Knochenleitung”). Obwohl diese Phänomene bekannt sind, lassen sie sich experimentell nur schwer ermitteln. Aus diesem Grund ist die Finite-Elemente-Methode ein angemessenes Hilfsmittel, um sie zu analysieren. Zahlreiche Untersuchungen haben sich bisher ausschließlich auf den Frequenzbereich fokussiert. Unsere Arbeiten basieren auf zeitlichen Analysen der Impulswellen, die ebenso erforderlich sind und bisher selten im Rahmen einer Gehörschutzbewertung durchgeführt wurden. Diese Herangehensweise ist jedoch die beste Lösung, um die sekundären Ausbreitungswege der Schallimpulse und der Folgen aufzuzeigen. Zu diesem Zweck wurden mehrere Modelle von zunehmender Komplexität entwickelt und die Ausbreitung des Impulsschalles simuliert. Mit den Ergebnissen konnte die Kopplung von Gehörschutz und Haut neu bewertet, die Grenzen von Gehörschutz besser verstanden und Perspektiven für Verbesserungen vorgeschlagen werden.

Hammelmann, Frank

• Akustische Aspekte bei der Errichtung und Ertüchtigungen von Schießanlagen der Bundeswehr
  F. Hammelmann, C. Kleinhenrich, K.-W. Hirsch und G. Schäfer
[Abstract]

Schießanlagen (Standortschießanlagen, Hallenschießanlagen) sind ein unabdingbarer Teil der Ausbildungsanlagen, auf denen die Bundeswehr ihre Streitkräfte in der Handhabung und den Gebrauch von Handfeuerwaffen ausbildet und auf Einsätze vorbereitet. Bei der Errichtung bzw. der baulichen Anpassung dieser Anlagen an neue Ausbildungs- und Übungsszenarien steht die Deckung des militärischen Bedarfs naturgemäß an erster Stelle, denn das ist der Zweck dieser Anlagen. Die Auslegung erfolgt dann hinsichtlich der inneren und äußeren Schießsicherheit. Die Anlage muss durch bauliche Maßnahmen gewährleisten, dass das Schießen auf den Anlagen für das Personal sicher und eine Gefährdung der Nachbarschaft ausgeschlossen ist. In der Fortschreibung der baufachlichen Richtlinien der Bundeswehr, nach der die Anlagen gebaut werden, spielt nun auch zunehmend die Akustik eine Rolle mit zwei unterschiedlichen, aber gleichrangigen Zielen. Die Anlagen sollen so errichtet werden, dass (1) die Geräuschbelastung des Gehörs des Personals und dass (2) die Lärmbelastung der Anlieger*innen so gering wie möglich ist. Die Anlagen sollen bereits in der Planungsphase diese beiden Aspekte berücksichtigen. Diese Vorgehensweise stellt sicher, dass die Anlagen wirtschaftlich, sicher und umweltverträglich sind.

Hanisch, Sören Franz Thilo

• Analyse-Tool zur Quantifizierung der Schallminderung durch die Anwendung verschiedener Maßnahmen im Schienenverkehr
  S.F.T. Hanisch, L.P. Thomma und M. Hecht
[Abstract]

Niedrige Schallemissionen sind ein wichtiges Kriterium in Hinblick auf die Akzeptanz des Schienenverkehrs. In den vergangenen Jahren wurde mit der Umrüstung der Güterwagen-Bremssysteme sowie der fortschreitenden Lärmsanierung der Bestandsstrecken ein wichtiger Beitrag für die Minderung der Schallimmissionen geleistet. Dennoch sind, insbesondere in Erwartung der Verkehrswende, weitere Minderungsmaßnahmen an Fahrzeugen und Fahrwegen erforderlich, um die Akzeptanz des Schienenverkehrs zu steigern. Aufgrund der gesunkenen Schallemissionen des Güterverkehrs rückt zunehmend der Personenverkehr in den Fokus, sodass sich für zukünftige Lärmminderungsmaßnahmen drei wesentliche Anwendungspunkte ergeben: (1) Schieneninfrastruktur, (2) Güter- und Personenwagen sowie (3) Lokomotiven und Triebwagen.

In diesem Beitrag wird ein Analyse-Tool vorgestellt, mit dem die Schallminderung durch die Anwendung unterschiedlicher Maßnahmen(-pakete) quantifiziert werden kann. Dieses Tool wird anhand eines exemplarischen, starkbefahrenden Streckenabschnittes in Deutschland demonstriert. Die Berechnungen basieren auf den Verfahren der CNOSSOS-EU und der nationalen Berechnungsmethode für den Umgebungslärm von bodennahen Quellen (BUB). Hierbei wird auf Maßnahmen eingegangen, die in diesen Verfahren berücksichtigt sind, aber auch auf Maßnahmen, die derzeitig noch nicht Teil dieser Verfahren sind. Anhand dessen lassen sich erste Erkenntnisse ableiten, welche Maßnahmen besonders wirksam in Hinblick auf eine Lärmminderung für die Anwohnenden sein können.

Dieser Beitrag ist Teil eines Forschungsvorhabens für das Umweltbundesamt.

Hank, Stefan

• Extending vehicle evaluation in test drives with physiological measurements
  C. Laufs, S. Hank, P. Sellerbeck und A. Herweg
[Abstract]

The HEAD empirical assessment ride (HEAR!) method allows correlation of the driver’s perception of the vehicle with acoustic conditions and driving conditions. Using this user-centred-design approach, problematic driving conditions are easily identified. In order to learn more about drivability or the feeling of safety while driving, we extended the method by using physiological measurements. During states of stress or relaxation certain physiological parameters change, such as heart rate or heart rate variability. These changes can be recorded using adequate devices. During operation of the vehicle, continuous movements of the driver make data acquisition more difficult due to increased number of artifacts. Therefore, this work addresses the issues involved in measuring physiological data in the vehicle. Based on conducted test drives, a method was iteratively derived to eliminate artefacts and achieve good signal quality. Subsequently, several drives were conducted using this developed methodology. The data collected within the drives offer the possibility to analyze the dimensions driving conditions, acoustic phenomena, perceptive evaluations, and physiological responses in relation to each other. For example, the additional acquisition of vehicle parameters enables a first assignment of the stress responses to specific driving conditions or situations.

Hartwig, Sven

• Bestimmung dynamisch-mechanischer Eigenschaften von Thermoplasten mittels Resonanzkurven-Verfahren und dynamisch-mechanischer Analyse
  A. Rotermund, S. Hoffmann, A. Kummerow, S. Hartwig und S.C. Langer
[Abstract]

Thermoplastische Kunststoffe sind beliebte Werkstoffe für Bauteile in diversen industriellen Anwendungen. Insbesondere im Automobilbereich werden sie aufgrund der kostengünstigen und schnellen Verarbeitung im Spritzgussverfahren häufig eingesetzt. Die Verstärkung der Kunststoffe mit Kurz- oder Langfasern führt zudem zu einer hohen spezifischen Steifigkeit und einem damit verbundenem Leichtbaupotenzial. Aufgrund steigender Anforderungen an den Akustik-Komfort sind zuverlässige numerische Modelle zur Vorhersage des vibroakustischen Verhaltens von Bauteilen erforderlich. Grundlage dieser Modelle sind ausreichende Kenntnisse über das Materialverhalten der eingesetzten Werkstoffe. In diesem Beitrag werden Messverfahren in Anlehnung an ISO 6721-3 und ISO 6721-5 zur Bestimmung dynamisch-mechanischer Eigenschaften von Kunststoffen verglichen. Hierbei werden Balkenproben aus (glasfaserverstärktem) Polypropylen, welche Biegeschwingungen ausführen, gemessen und die temperatur- und frequenzabhängigen Biege-Speichermodule und -Verlustfaktoren ermittelt. Der messbare Frequenzbereich für das Resonanzkurven-Verfahren aus ISO 6721-3 unterscheidet sich zu dem des Verfahrens erzwungener Schwingungen aus ISO 6721-5. Anhand der ermittelten Materialparameter können jedoch unter Nutzung des Zeit-Temperatur-Verschiebungsprinzips viskoelastischer Materialien Masterkurven berechnet werden, die den Frequenzbereich der ermittelten Parameter erweitern und damit einen Vergleich beider Verfahren ermöglichen. Hierauf aufbauend wird eine Empfehlung zur effizienten Messung dynamisch-mechanischer Eigenschaften anisotroper, viskoelastischer Materialien gegeben.

Haselhoff, Timo

• Die urbane akustische Umgebung durch Zeit und Raum - Eine Analyse der SALVE Studie
  T. Haselhoff, T. Braun, J. Hornberg, B. Lawrence und S. Moebus
[Abstract]

Die urbane akustische Umgebung spielt eine unterschätzte Rolle im alltäglichen Leben der städtischen Bevölkerung. Sie enthält eine Menge an Informationen über Stadt, Verkehr oder Biodiversität und in Form von Lärm beeinflusst sie die Gesundheit der Menschen. Aber obwohl die urbane Geräuschkulisse unzählige Informationen bietet und seit vielen Jahren in geeigneter Weise aufgenommen und wiedergegeben werden kann, fehlen Analysen, die ihre Komplexität abbilden.

Wir verwenden Daten von Mai 2019 bis März 2020 des längsschnittlichen Audiodatensatzes der SALVE Studie, um die urbane akustische Umwelt systematisch zu charakterisieren. Seit 2019 werden hier mittels ”Wildlife Acoustics SM4 Acoustic Recorder” 2-mal stündlich drei Minuten an 23 zufällig ausgewählten Orten in Bochum akustisch aufgezeichnet. Die vorliegende Analyse umfasst ca. eine Mio. Minuten.

Unter Betrachtung der Entropie des Signals und der Varianz innerhalb der verschiedener Frequenz-Bins wurde die Klassenbreite des Frequenzspektrums bestimmt, um damit die Frequenz-Dynamik der Signale und deren Verlauf über neun verschiedene Landnutzungstypen zu analysieren. Dabei konnten sowohl klare tageszeitliche als auch saisonale Strukturen ermittelt werden. Zudem wurden die resultierenden Frequenzspektren über die Zeit korreliert, um so zu zeigen, welche Frequenzen in der urbanen Geräuschkulisse gleichzeitig besetzt sind. Je nach Landnutzungstyp ergeben sich unterschiedliche Muster, die künftig einen Rückschluss auf die vorhandenen Geräuschquellen ermöglichen könnten.

Hauser, Thomas

• Untersuchung Schienenschleifen
  S. Gombots, M. Ostermann, T. Hauser, H. Töll und P. Suppin
[Abstract]

Die (akustische) Rauheit der Radlauffläche und der Schienenoberfläche regen beim Rollvorgang des Rades auf der Schiene die Schiene und das Rad zu Schwingungen an und bedingen die Entstehung des Rollgeräusches. Diese Schwingungen werden in weiterer Folge von Fahrzeug und Gleis als Luftschall abgestrahlt und als Teil des Gesamtgeräusches wahrgenommen. Zur Reduktion der Rauheit und damit auch der Geräuschemission können Schleifverfahren eingesetzt werden. Im Zuge der vorliegenden Untersuchung ist die Auswirkung von Schienenschleifen mit rotierenden Schleiftöpfen - speziell auf die akustische Schienenrauheit - untersucht worden. Hierzu sind die Schallemissionen an einem Messquerschnitt im Netz der Wiener Linien GmbH & Co KG entsprechend ISO 3095 bestimmt worden. Zudem wurde die Schienenrauheit und Gleisabklingrate im Messquerschnitt gemessen. Der Einfluss der Radrauheit auf die Schallemissionen ist nicht betrachtet worden, wobei Züge aufgrund des fahrplanmäßigen Wagenumlaufs den Messquerschnitt wiederholt passierten. Messungen haben sowohl vor dem Schleifen, unmittelbar nach dem Schleifen und drei Wochen nach dem Schleifen (”Einfahren”) stattgefunden. Im Beitrag wird auf die Korrelation zwischen den einzelnen Wellenlängenbändern der Schienenrauheit und Terzpegeln der Schallemission im Detail eingegangen sowie die Auswirkung des Schienenschleifens auf die einzelnen Wellenlängenbänder durch das Einfahren besprochen.

Haverkamp, Michael

• Klangfarben-Variabilität von Blockflöten aus Renaissance und Barock
  M. Haverkamp
[Abstract]

Flöten aus Renaissance und Barock zeigen eine deutliche Variation der Klangfarbe ”von Ton zu Ton”. Dies gehört zum damals gewohnten Klangbild und unterstützt die Sprachähnlichkeit zeitgemäßer Interpretation. Aus Sicht des Instrumentenbaus ist dies durch die Verwendung einfacher Grifflöcher ohne unterstützende Klappenmechanismen bedingt. Zur Erzeugung einer passablen Intonation müssen daher Gabelgriffe angewandt werden, die den Klang beeinflussen.

Die historische Entwicklung europäischer Flöteninstrumente ist durch die Verwendung zylindrischer Bohrungen bis einschließlich der Epoche der Renaissance gekennzeichnet. Im Barock setzte sich dagegen bei Block- und Traversflöten die umgekehrt konische Mensur durch. Der mit den Entwicklungen Theobald Boehms eng verknüpfte Rückgriff auf die zylindrische Form war im 19ten Jahrhundert von intensiven Auseinandersetzungen verschiedener ”Schulen” begleitet. Blockflöten haben die umgekehrt konische Form bis heute bewahrt. Die konstruktiv bedingte Variation der Klangfarbe bildet einen wesentlichen Teil zeitbedingter Musikästhetik.

Auf der DAGA 2021 habe ich Verfahren vorgestellt, die eine phänomenologische Annäherung an das Phänomen der Klangfarbenvariabilität ”von Ton zu Ton” erlauben. So lässt sich der Gesamtklang eines Instrumentes trotz ausgeprägter Variabilität der Klangfarbe subjektiv verdeutlichen und analytisch erfassen. Diese Verfahren werden nun auf verschiedene Blockflöten in Altlage angewandt, die als Nachbauten bei der historisch informierten Aufführungspraxis Verwendung finden. Dies verdeutlicht Unterschiede im Klangideal von Renaissance und Barock.

Hecht, Markus

• Analyse-Tool zur Quantifizierung der Schallminderung durch die Anwendung verschiedener Maßnahmen im Schienenverkehr
  S.F.T. Hanisch, L.P. Thomma und M. Hecht
[Abstract]

Niedrige Schallemissionen sind ein wichtiges Kriterium in Hinblick auf die Akzeptanz des Schienenverkehrs. In den vergangenen Jahren wurde mit der Umrüstung der Güterwagen-Bremssysteme sowie der fortschreitenden Lärmsanierung der Bestandsstrecken ein wichtiger Beitrag für die Minderung der Schallimmissionen geleistet. Dennoch sind, insbesondere in Erwartung der Verkehrswende, weitere Minderungsmaßnahmen an Fahrzeugen und Fahrwegen erforderlich, um die Akzeptanz des Schienenverkehrs zu steigern. Aufgrund der gesunkenen Schallemissionen des Güterverkehrs rückt zunehmend der Personenverkehr in den Fokus, sodass sich für zukünftige Lärmminderungsmaßnahmen drei wesentliche Anwendungspunkte ergeben: (1) Schieneninfrastruktur, (2) Güter- und Personenwagen sowie (3) Lokomotiven und Triebwagen.

In diesem Beitrag wird ein Analyse-Tool vorgestellt, mit dem die Schallminderung durch die Anwendung unterschiedlicher Maßnahmen(-pakete) quantifiziert werden kann. Dieses Tool wird anhand eines exemplarischen, starkbefahrenden Streckenabschnittes in Deutschland demonstriert. Die Berechnungen basieren auf den Verfahren der CNOSSOS-EU und der nationalen Berechnungsmethode für den Umgebungslärm von bodennahen Quellen (BUB). Hierbei wird auf Maßnahmen eingegangen, die in diesen Verfahren berücksichtigt sind, aber auch auf Maßnahmen, die derzeitig noch nicht Teil dieser Verfahren sind. Anhand dessen lassen sich erste Erkenntnisse ableiten, welche Maßnahmen besonders wirksam in Hinblick auf eine Lärmminderung für die Anwohnenden sein können.

Dieser Beitrag ist Teil eines Forschungsvorhabens für das Umweltbundesamt.

Heck, Jonas

• Unfolding urban vocabularies - Audio-visual description of public spaces
  J. Llorca-Bofí, C. Sezer, J. Heck und M. Vorländer
[Abstract]

Urban planners and architects present their designs as the best solution for open public demands. However, there is a significant gap between the promises of designers and how the public space is perceived, especially when including urban sound features. Even at a low level of detail, the interest for what people judge in such spaces is of a great interest for the architects. This presentation unfolds auditory-visual vocabularies that people used when evaluating the neighbourhood park and shopping center of the Driescher Hof neighbourhood in Aachen. We propose a method that uses individual vocabulary to describe the individual perception of a situation/space. We expect this to be a great advantage, as perception may vary from individual to individual, yet it promises to filter out/extract a ”common sense” vocabulary. The presentation shows how the method was applied, the recording and reproduction techniques used, and the relations between the vocabularies and urban design features.

• Ambient Sounds in Auralization – Calibration Method for Spherical Microphones
  J. Heck, C. Dreier und M. Vorländer
[Abstract]

Public spaces, such as parks, are an important part of urban design as they are source of recreation in daily life. Those spaces have a high impact on living comfort. This is why they are often subject to soundscape studies which are sometimes missing reproducibility. The auralization of virtual urban environments allows for controlled conditions in perception studies leading to more reliability. However, spatial stimuli of environmental sounds are not typically simulated due to their complexity. Thus, a method needs to be developed that allows to record calibrated dynamic sound scenarios for a hybrid use together with simulated signals in virtual scenes. For available spherical microphones, the direction-dependent sensitivities are often not available. Therefore, a spherical microphone is calibrated proposing two different measurement approaches. The measurement uncertainties are compared and discussed with regards to the spectral equalization for the use in auralizations.

Heidemann, Lucas

• Prognose der Trittschalldämmung von Balkonen
  L. Heidemann, J. Scheck und B. Zeitler
[Abstract]

Die DIN 4109 beinhaltet seit der Revision 2018 Anforderungen an die Trittschalldämmung von Balkonen, die bisher (normativ) nicht berechenbar sind. In den vergangenen Jahren wurde ein Labor-Prüfverfahren zur Bestimmung von akustischen Kenngrößen für thermische Trennelemente entwickelt und vorgestellt. In diesem Beitrag wird gezeigt, wie die Trittschallpegelminderung und die Trittschallpegeldifferenz als Eingangsgrößen für Prognoserechnungen verwendet werden können. Dazu wurden Messungen in Gebäuden durchgeführt, die im Beitrag analysiert werden.

Heider, Michael

• Simulation des Anregungsverhaltens von Zahnradgetrieben
  A. Beinstingel, S. Schabert, M. Heider, B. Pinnekamp und S. Marburg
[Abstract]

Bereits in der frühen Entwicklungsphase von Zahnradgetrieben nimmt die Untersuchung des Schwingungs- und Geräuschverhaltens eine zentrale Rolle ein. Dabei stellen die wechselnden Kontaktverhältnisse bei der Kraftübertragung die maßgebliche Anregungsquelle dar. Eine effiziente und möglichst genaue Abbildung des Zahneingriffs bestimmt daher zunächst die Qualität der Simulation. Der anschließende Transport des erzwungenen Körperschalls zur Gehäuseoberfläche wird zusätzlich durch die Wechselwirkungen zwischen Verzahnung, Welle, Lager und Gehäuse beeinflusst. Allerdings steigt die Kenntnis über die genannten Bauteile und deren Eigenschaften meist erst im Laufe der Produktentwicklung an. Aus diesem Grund ist eine effiziente und vertrauenswürdige Abschätzung des grundsätzlichen Schwingungsverhaltens bereits im frühen Entwicklungsstadium vorteilhaft. Der Modellierung der schwankenden Steifigkeitsverhältnisse im Zahnkontakt kommt hierbei besondere Bedeutung zu. In diesem Vortrag werden verschiedene Techniken vorgestellt.

Heimes, Anne

• Numerical simulation of scattering patterns of a sine-shaped surface
  A. Heimes und M. Vorländer
[Abstract]

The acoustic scattering of surfaces is crucial for acoustic simulations in rooms or urban spaces. The sound propagation is usually calculated by using geometrical simulation methods and random-incidence scattering coefficients. In a running project, new approaches towards angle-dependent scattering metrics are defined and investigated. With this, it is aimed at more reliable simulation tools with directional information of scattering surfaces such as for sound steering. In this paper, scattering patterns of sine-shaped surfaces are simulated for various angles of incidence using the Boundary Element Method (BEM). Furthermore, the random-incidence scattering coefficient is calculated based on the scattering patterns of the surface and compared with measurement results based on ISO 17497-1 and on analytical calculations. This work will lead to the design of an experimental setup for arbitrary indoor and outdoor surface shapes.

Heinen, Dirk

• Das Sonar des TRIPLE-Vorfelderkundungssystems für die Navigation in Gletschereis
  J. Audehm, B. Burgmann, M.G. Do, S. El Mentawi, D. Heinen, J. Hermannsgabner, A. Nöll, S. Sakhare, C. Wiebusch, Y. Ye und S. Zierke
[Abstract]

Die Monde Europa und Enceladus im äußeren Sonnensystem stellen interessante Orte für die Suche nach extraterrestrischem Leben dar. In den Ozeanen unter der dicken Eiskruste sind die Bedingungen für die Entstehung von Leben erfüllt. In der TRIPLE-Projektlinie der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR werden Technologien zur schnellen Eisdurchdringung und zur Erforschung subglazialer Seen entwickelt, um die Grundlage für zukünftige Explorationsmissionen zu diesen Eismonden zu schaffen. Diese Technologien werden in einem terrestrischen Analogszenario demonstriert. Dabei transportiert eine Schmelzsonde ein miniaturisiertes autonomes Unterwasserfahrzeug durch das Eis zu einem darunter gelegenen Wasserreservoir, um dieses zu untersuchen. In einer solchen Mission ist es von großer Bedeutung, dass die Sonde Hindernissen auf ihrem Weg ausweicht und den Übergang zwischen Eis und Wasser erkennen kann, um dort zu verankern. Diese Navigation wird durch das Vorfelderkundungssystem TRIPLE-FRS unterstützt. Es besteht aus einer Kombination von Radar und Sonar, um mit den sich ergänzenden Techniken eine hohe Leistungsfähigkeit und Robustheit in Gletschereis gewährleisten zu können. Damit das Sonar direkt an der Spitze der Sonde positioniert werden kann, dient der Schmelzkopf als Frontmasse für einen piezoelektrischen Tonpilzschallwandler zur Signalemission. Es werden das Konzept für das Sonarsystem und Simulationen der Eigenschaften des Schallwandlers vorgestellt.

Heinz, Johannes

• Source Directivity for Auralization Using Precomputed Data Based on Discontinuous Galerkin Simulations
  J.R. Cardenuto, J. Heinz, T. Van Putten, M. Kaltenbacher und W. Desmet
[Abstract]

We present a framework for the auralization of room-acoustics computed with discontinuous Galerkin (DG) simulation. Our approach lets us auralize the sound propagation in an enclosure independent of source and listener directivity, using time-domain simulated room impulse responses. Linear combinations of monopoles, surrounding the source location, represent the source directivity. Using the DG solver, we compute the sound field of each monopole separately and store the pressure results, obtained at several microphone positions, in a database. During the post-processing, a synthesis of these precomputed room impulse responses (RIR) yields the sound field of a generic source, using the precalculated monopole contributions. We perform interpolation on the pressure signals captured at the listener position in real-time and apply HRTF as filters to the latter signals to obtain the binaural output. The approach allows incorporating any source and listener directivity to time-domain simulated RIRs. Results show how the binaural output is affected by modifying the number of monopoles representing the source generated sound field. We also analyze the effect of the DG simulation parameters, such as element size and time-step, on the binaural output.

• A Nonconforming DG Formulation for the Acoustic Conservation Laws
  J. Heinz und M. Kaltenbacher
[Abstract]

At DAGA 2021, we presented a higher-order discontinuous Galerkin (DG) solver to compute the acoustic conservation laws in the time domain. It can apply velocities of vibrating materials as boundary conditions in each time step. This approach makes it possible to calculate any sound field originating from vibrating surfaces; this is especially true if vibrations are not harmonically. Utilizing assembly-free operator applications combined with the DG discretization, the solver renders memory efficient, fast and is perfectly suited for state-of-the-art hardware. In problems that contain different materials, the requirements of the element size may differ. Nonconforming interfaces exploit this property to effectively reduce the number of degrees of freedom without the need for strongly distorted elements. Therefore, their use can further increase the solver’s efficiency while maintaining a highly accurate scheme for the before-mentioned problems. Within the talk, we provide a nonconforming high-order DG formulation for the acoustic conservation laws. We focus on some implementational details, the beauty of the DG method in this setting, accompanied by corresponding spatial convergence studies.

Hellbrück, Jürgen

• Akustik und Psychologie - Mensch im Schall.
  J. Hellbrück
[Abstract]

Der Vortrag ist in zwei Teile untergliedert. Der erste Teil handelt von der Grundlegung und Anwendung der direkten Lautstärke-Skalierung, insbesondere der Kategorienskalierung in Psychoakustik und Audiometrie. Die Vorteile der direkten Skalierung, aber auch deren Fallstricke werden an Beispielen diskutiert. Der zweite Teil des Vortrags befasst sich unter Zugrundelegung kognitiver Theorien und Modelle mit der Wirkung von temporal-spektralen Schallcharakteristika bzw. ihrer psychoakustischen Äquivalente auf kognitive Prozesse, wie Aufmerksamkeit und Kurzzeitgedächtnis. Die Wirkungen von Hintergrundsprechen und Hintergrundmusik werden anhand von Untersuchungsergebnissen dargestellt. Der Zusammenhang zwischen der psychoakustischen Größe der Schwankungsstärke und der Beeinträchtigung des verbalen Kurzzeitgedächtnisses wird diskutiert. Mögliche sich daraus ergebende Schlussfolgerungen für die Bewertung und Gestaltung akustischer Umwelten, insbesondere von Lern- und Arbeitsumwelten werden erörtert, auch unter Berücksichtigung derzeit geltender Richtlinien.

Hemmert, Werner

• Einfluss der Eingabemethode auf Ergebnisse von Lokalisationstests
  S. Roth, J. Angermeier, W. Hemmert und S. Zirn
[Abstract]

Die Lokalisation von Schallquellen in der Horizontalebene ist eine ökologisch valide Hörleistung, deren Messung auch bei Schwerhörigen klinisch interessant sein kann. Bei gängigen Testverfahren werden akustische Stimuli typischerweise an den diskreten Lautsprecherpositionen wiedergegeben und die Antworteingabe ist auf die möglichen Lautsprecherposition beschränkt (1). Bei normalhörenden Studienteilnehmer/innen entsteht dabei bei einem größeren Winkelabstand der Lautsprecher (wie z.B. 30^∘) meist ein Ceiling-Effekt. In dieser Arbeit haben wir experimentell den Einfluss der Eingabemethode (diskret versus kontinuierlich) auf die Ergebnisse der Lokalisation untersucht. Das verwendete Wiedergabe-Setup bestand aus 12 diskreten Lautsprechern, die im Winkelabstand von 30^∘ im Vollkreis in der Horizontalebene in einer Hörkabine angeordnet waren. Die Eingabe des Winkels der Lokalisationswahrnehmung erfolgte über eine eigens dafür programmierte App auf einem Tablet (2). Darauf wurden entweder die diskreten Lautsprecherpositionen dargestellt, auf die der/die Studienteilnehmer/in tippen konnte oder ein voller kontinuierlich dargestellter Kreis ohne Lautsprechermarkierungen. Bei 10 Normalhörenden ergab sich kein statistisch signifikanter Unterschied zwischen der diskreten und kontinuierlichen Winkeleingabe. Es zeigte sich eine durchschnittliche Differenz von 3.1±3.9^∘ (p = 0.32) im root-mean-square (RMS) error und von 0.7±0.6^∘ (p = 0.28) im signed bias. Gerade hinsichtlich der Möglichkeit mittels virtueller Akustik auch die Wiedergabe zwischen physikalischen Lautsprecherorten zu realisieren, ist die kontinuierliche Eingabemöglichkeit interessant.

Literatur 1. Yost WA, Loiselle L, Dorman M, Burns J, Brown CA. Sound source localization of filtered noises by listeners with normal hearing: A statistical analysis. J Acoust Soc Am. Mai 2013;133(5):2876-82. 2. Angermeier J, Hemmert W, Zirn S. Sound Localization Bias and Error in Bimodal Listeners Improve Instantaneously When the Device Delay Mismatch Is Reduced. Trends Hear. Januar 2021;25:233121652110161.

Hengst, Klaudius

• Experimental and numerical study of absorptive properties of a suspended ceiling under grazing incidence
  Y. Aoki, M. Späh, X. Zhou und K. Hengst
[Abstract]

In a previous project, it was found that the reverberation time of a real room with a perforated suspended ceiling was shorter than expected, based on its absorption coefficient in the reverberation chamber. We hypothesise that the short reverberation time is caused by high absorptive property of a perforated suspended ceiling under high-oblique angle and eventually grazing incidence. It is possible to measure the insertion loss of suspended ceilings under grazing incidence in the laboratory test stand for ducted silencers. Compared to a reference situation, the insertion loss of different suspended ceiling constructions are measured and analysed aiming at the derivation of sound absorption coefficients for gracing incidence. Additionally, numerical simulation of the oblique incidence absorption coefficient of the suspended ceiling was also performed by a three-dimensional model in FEM. The experimental and numerical results are compared and should lead to a better understanding of the absorptive properties of suspended ceilings with perforated plates and the causes of the short reverberation time in a room. In this contribution results of the investigation are presented.

Henning, Bernd

• Identification of piezoelectric material parameters using optimised multi-electrode specimens
  L. Claes, N. Feldmann, V. Schulze, B. Jurgelucks, A. Walther und B. Henning
[Abstract]

Due to the availability of computational resources, modern design processes of sensor and actor systems are becoming increasingly simulation-driven. A prerequisite of these processes is, however, that the materials used are well-known and described by a material model. For piezoceramic materials the parameters of such a model is especially hard to determine, as it includes mechanical, electrical, and piezoelectric quantities. The authors have previously shown that a complete set of piezoelectric material parameters can be identified based on three electrical impedance measurements of a disc-shaped specimen with three ring electrodes. As a continuation of this work, a new electrode structure requiring only a single impedance measurement is determined by a simulation-based sensitivity optimisation process. Using this new electrode structure, the material parameters of a physical specimen are determined in an inverse procedure by matching the measured impedance with the impedance of a virtual sample incorporating the parameterised material model using an optimisation algorithm. Along with linear parameters for mechanical, electrical, and piezoelectric behaviour, absorption parameters are determined as well. Good agreement between virtual and physical impedances indicates the model’s potential to describe the physical behaviour accurately.

• Quantification of the adhesive coupling of layered structures using guided ultrasonic waves
  M. Nicolai, H. Zeipert, Y. Lugovtsova, J. Bulling, S. Johannesmann, J. Prager und B. Henning
[Abstract]

Adhesive bonds have clear advantages over conventional methods and ensure high-performance of structures, especially in lightweight construction such as in automotive and aerospace industries. Unfortunately, destructive methods are still widely used for testing of these joints. In this contribution, a new and possibly more advantageous non-destructive method is presented which investigates the strength of the adhesive interface layer by means of guided ultrasonic waves. For this purpose, so-called mode repulsion regions (MRRs) are used, which represent interesting properties in dispersion curves of layered materials.

The dispersion curves of layered materials are calculated using the Scaled Boundary Finite Element Method (SBFEM). The Young’s modulus of the adhesive interface layer is chosen as a parameter representing the coupling strength. The averaged curvature of the repulsive modes of all MRRs in a certain frequency-wavenumber region is used as an evaluation parameter for coupling strength. For weakly coupled plates, the curvature is high and decreases steadily with increasing interface layer stiffness. The evaluation of the properties of MRR shows promising results, which could be used for non-destructive testing of adhesive joints.

• Estimation of viscoelastic material parameters of polymers using Lamb waves
  S. Johannesmann, L. Claes und B. Henning
[Abstract]

For a realistic simulation of ultrasonic waves in components, the material parameters of its constituents need to be known. Especially in polymers, viscoelastic behaviour must be considered to account for the material’s absorption. A possible method for material characterisation is based on Lamb waves using broadband thermoelastic excitation. Signal acquisition of ultrasonic waves at different distances from the excitation yields a matrix of signals depending on time and space. A 2D-Fourier transform yields a matrix in the temporal and spatial frequency domain similar to a dispersion diagram from which the propagating modes are extracted. Subdividing the propagation distance in N subdomains and applying a 2D-Fourier transform to each matrix results in N sub-matrices depending on frequency and real wavenumber. These are used to fit an exponential function in the spatial domain for each frequency and real wavenumber pair yielding the acoustic absorption, i.e. the imaginary part of the wavenumber. In an inverse procedure, the detected frequencies and complex wavenumbers are inserted into the analytic, complex Rayleigh-Lamb-equation, which is balanced by varying the complex, viscoelastic material parameters using a global optimisation algorithm. The resulting values for the material parameters serve as estimates for a quantitative description of the viscoelastic material behaviour.

Herfert, Daniel

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

Zum 50. Jubiläum der DAGA hatten wir (leider nur virtuell) mit Klängen von Zwei-Motorradklängen gratuliert und dies im vorigen Jahr mit einem 2. Teil fortgesetzt.

Nachdem wir uns in diesem darauf konzentriert haben ein geeignetes System für die Messung und Archivierung zu entwickeln, mit dem das Klangbild verschiedenen Typen unter möglichst vergleichbaren Bedingungen aufgenommen werden kann, soll im diesjährigen Beitrag eine stärkere Konzentration auf die Beschreibung technisch bedingter akustischer Details erfolgen. Die Fahrzeuge wurden bisher als eine Schallquelle betrachtet. Die Analyse der charakteristischen ”Schallmuster” soll auf den Einfluss der einzelnen Komponenten erweitert werden.

Herget, Noemi

• Psychoakustisch determinierte Schallschutzklassen im Holzbau
  N. Herget, B. Müller, M. Socher und T. Busse
[Abstract]

Das hier vorgestellte Forschungsprojekt verfolgt das Ziel der Erarbeitung eines psychoakustisch determinierten Klassifikationssystems, welches eine leicht zu kommunizierende Beurteilungsskala für die akustische Qualität von Wohnhäusern im Holzbau definiert und damit eine Prognose bezüglich der zu erwartenden Zufriedenheit ihrer Bewohner ermöglicht. Ziel des Projektes war es daher, einen Bewertungsmaßstab für die Praxis auf Basis der Hörwahrnehmung abzuleiten, der eine eindeutige Einstufung von Holzbaukonstruktionen hinsichtlich ihrer Schallschutzwirkung ermöglicht. Dabei ging es nicht darum, neue Anforderungswerte zu definieren, sondern vielmehr die existierenden Schallschutzkennwerte in einen leicht verständlichen und einfach kommunizierbaren Erwartungswert zu übersetzen. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde eine hinsichtlich der trittschalldämmenden Eigenschaft repräsentative Auswahl von 16 Gebäuden und darin ausgeführten Bauteilen zunächst messtechnisch erfasst. Dabei wurde darauf geachtet, mit den ausgewählten Gebäuden eine möglichst hohe Varianz in der Bauteilqualität zu erzeugen. Zusätzlich zu den bauakustischen Messungen wurden binaurale Aufnahmen in den Gebäuden angefertigt, welche im Rahmen von Hörversuchen durch Probanden evaluiert wurden. Weiterhin wurden die Bewohner*innen der ausgewählten Gebäude zur akustischen Qualität befragt. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse der Messungen, auch mit Blick auf die eigentlich zu erwartenden Ergebnisse vorgestellt sowie die Ergebnisse der Befragung und des Hörversuchs präsentiert.

Hermann, Lucas

• A Statistical Approach for the Fusion of Data and Finite Element Analysis in Vibroacoustics
  L. Hermann, H.K. Sreekumar, S.C. Langer und U. Römer
[Abstract]

A problem with the finite element method (FEM) is that often it is difficult to exactly match the given measurement data of a real system. Therefore, in this paper, the statFEM, i.e. a statistical FEM is adopted to fuse sensor data with an FE model of a 2D vibroacoustics problem. The air in a cavity is excited on the boundary of the domain and the boundary function is considered as random. The resulting FEM solution is considered as a Bayesian prior and the uncertainty is quantified in form of a Gaussian Process (GP). By conditioning the prior on given data, which are created synthetically, it is shown that a posterior GP can be efficiently obtained, characterizing the behavior of the acoustic field in the domain. Thereby, the data are decomposed into three parts: FE Model, misspecification, and noise. The misspecification term is modeled as a GP, as well, whose hyperparameters are learned from the given data. By adding more sensor locations and observations, the posterior variance in the whole domain can be decreased. The dependence of the posterior variance on the positioning of the sensors is investigated and the benefits and limits of the method are explained.

Hermannsgabner, Johanna

• Das Sonar des TRIPLE-Vorfelderkundungssystems für die Navigation in Gletschereis
  J. Audehm, B. Burgmann, M.G. Do, S. El Mentawi, D. Heinen, J. Hermannsgabner, A. Nöll, S. Sakhare, C. Wiebusch, Y. Ye und S. Zierke
[Abstract]

Die Monde Europa und Enceladus im äußeren Sonnensystem stellen interessante Orte für die Suche nach extraterrestrischem Leben dar. In den Ozeanen unter der dicken Eiskruste sind die Bedingungen für die Entstehung von Leben erfüllt. In der TRIPLE-Projektlinie der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR werden Technologien zur schnellen Eisdurchdringung und zur Erforschung subglazialer Seen entwickelt, um die Grundlage für zukünftige Explorationsmissionen zu diesen Eismonden zu schaffen. Diese Technologien werden in einem terrestrischen Analogszenario demonstriert. Dabei transportiert eine Schmelzsonde ein miniaturisiertes autonomes Unterwasserfahrzeug durch das Eis zu einem darunter gelegenen Wasserreservoir, um dieses zu untersuchen. In einer solchen Mission ist es von großer Bedeutung, dass die Sonde Hindernissen auf ihrem Weg ausweicht und den Übergang zwischen Eis und Wasser erkennen kann, um dort zu verankern. Diese Navigation wird durch das Vorfelderkundungssystem TRIPLE-FRS unterstützt. Es besteht aus einer Kombination von Radar und Sonar, um mit den sich ergänzenden Techniken eine hohe Leistungsfähigkeit und Robustheit in Gletschereis gewährleisten zu können. Damit das Sonar direkt an der Spitze der Sonde positioniert werden kann, dient der Schmelzkopf als Frontmasse für einen piezoelektrischen Tonpilzschallwandler zur Signalemission. Es werden das Konzept für das Sonarsystem und Simulationen der Eigenschaften des Schallwandlers vorgestellt.

Herold, Gert

• Analytisch und iterativ berechnete Steering-Vektoren zur Lokalisierung rotierender Schallquellen
  C. Ocker, G. Herold, F. Czwielong und W. Pannert
[Abstract]

Die Lokalisierung und Quantifizierung rotierender Schallquellen an Axialventilatoren, Windturbinen oder Flugzeugtriebwerken erhöht das Verständnis der Schallentstehungsmechanismen. Dies ermöglicht somit eine geometrische Optimierung der rotierenden Komponenten hinsichtlich der Schallentstehung und -abstrahlung. Hierbei werden Mikrofonarrays verwendet und eine entsprechende Signalverarbeitung für rotierende Schallquellen eingesetzt. Die Grundidee zur Lokalisierung rotierender Schallquellen ist die Transformation in ein rotierendes Bezugsystem, so dass die rotierenden Schallquellen stationär relativ zu den Mikrofonen erscheinen. Diese Transformation wird auf die gemessenen Drucksignale an den Mikrofonen und auf das Medium zwischen Schallquellen und Mikrofonen angewendet. Im rotierenden Bezugsystem rotiert damit das zunächst ruhende Medium selbst. Dies muss bei der Berechnung der Schallausbreitung berücksichtigt werden. Die Steering-Vektoren, welche die Schallausbreitung von der Schallquelle zu den einzelnen Mikrofonen im rotierendem Medium berücksichtigen, können analytisch oder iterativ berechnet werden. Bei der Schallquellenlokalisierung muss sowohl die Amplitude als auch die Phase an den Mikrofonpositionen richtig berechnet werden. Die auf unterschiedliche Weise berechneten Steering-Vektoren werden bei der Auswertung eines Benchmarks mit simulierten Drucksignalen und eines Benchmarks mit gemessenen Drucksignalen von einem Axialventilator eingesetzt. Damit soll die Zuverlässigkeit der Berechnungsmethoden für unterschiedliche Anwendungsbereiche beurteilt werden.

• Vorhersage der Anwendungsgrenzen von virtuell rotierenden Mikrofonarrays
  G. Herold und E. Sarradj
[Abstract]

Mikrofonarrays mit in einem Ring angeordneten Sensoren können zur Detektion und Charakterisierung von rotierenden Schallquellen verwendet werden. Hierzu werden zunächst aus den gemessenen Schalldruckdaten theoretische Messdaten eines virtuell synchron zu den Quellen rotierenden Arrays synthetisiert. Mit nun relativ zum Array stationären Schallquellen können Mikrofonarrayverfahren zur Quellcharakterisierung im Frequenzbereich angewendet werden. Je nach verwendeter Arraygeometrie und betrachtetem Frequenzbereich gelingt eine Rekonstruktion der Quellen jedoch nicht immer zuverlässig.

In diesem Beitrag werden die Grenzen der Anwendung von zwei Verfahren zur Implementierung eines virtuell rotierenden Arrays in einer Parameterstudie untersucht. Die Ergebnisse werden mit einer auf theoretischen Überlegungen basierenden Vorhersage der Anwendungsgrenzen verglichen. Abschließend werden mithilfe des virtuell rotierenden Arrays erlangte Messergebnisse eines Axialventilators hinsichtlich ihrer Zuverlässigkeit bewertet.

Herring Jensen, Mads J.

• The Digital Twin of a New and Standardized Fullband Ear Simulator
  L.B. Nielsen und M.J. Herring Jensen
[Abstract]

The use of virtual models designed to accurately reflect a physical object has over the last decade enabled an unprecedented precision in the simulation of the acoustical properties of devices before they materialize.

This paper introduces a new and standardized fullband ear simulator and explains some of the important characteristics, such as the acoustic impedance and the geometry of the ear simulator. A corresponding virtual model - or digital twin - and the basis for the digital twin is explained.

For the physical fullband ear simulator and its digital twin the acoustical impedance is analyzed to determine the correlation between the two.

Herweg, Andreas

• Extending vehicle evaluation in test drives with physiological measurements
  C. Laufs, S. Hank, P. Sellerbeck und A. Herweg
[Abstract]

The HEAD empirical assessment ride (HEAR!) method allows correlation of the driver’s perception of the vehicle with acoustic conditions and driving conditions. Using this user-centred-design approach, problematic driving conditions are easily identified. In order to learn more about drivability or the feeling of safety while driving, we extended the method by using physiological measurements. During states of stress or relaxation certain physiological parameters change, such as heart rate or heart rate variability. These changes can be recorded using adequate devices. During operation of the vehicle, continuous movements of the driver make data acquisition more difficult due to increased number of artifacts. Therefore, this work addresses the issues involved in measuring physiological data in the vehicle. Based on conducted test drives, a method was iteratively derived to eliminate artefacts and achieve good signal quality. Subsequently, several drives were conducted using this developed methodology. The data collected within the drives offer the possibility to analyze the dimensions driving conditions, acoustic phenomena, perceptive evaluations, and physiological responses in relation to each other. For example, the additional acquisition of vehicle parameters enables a first assignment of the stress responses to specific driving conditions or situations.

Herzog, Stephan

• Nahfeldmesstechnik zur Bestimmung der Abstrahlcharakteritik von Zeilenlautsprechern in einem Halbraum
  S. Herzog
[Abstract]

In diesem Artikel wird eine Methode zur Messung der frontalen räumlichen Abstrahlcharakteristik von Zeilenlautsprechern vorgestellt. Die Messung findet mit einem bewegten Mikrofonarray im Nahfeld des Lautsprechers statt. Das Mikrofonarray erfasst dabei den in einen Zylindersektor abgestrahlten Schall. Durch Annahme von frontal links / rechts symmetrischer Abstrahlung bezüglich der Längsachse ist eine Messung auf nur einer Seite des Lautsprechers ausreichend. Dies erlaubt eine Reduktion der Kanalzahl oder eine Erhöhung der räumlichen Auflösung.

Ausgehend von den gemessenen komplexen Schalldrücken kann die frontale Abstrahlcharakterisik des Lautsprechers im Fernfeld berechnet werden. Einer der Vorteile der vorgestellten Methode ist, dass kein spezieller Messraum benötigt wird, da die Messung im Nahfeld eine gute Unterdrückung von Störgeräuschen und Reflexionen bietet. Die Erfassung des gesamten komplexen Schalldrucks auf einer Fläche vor dem Lautsprecher ermöglicht als Erweiterung einer eindimensionalen Messung auf einer Linie parallel zur Hauptachse eine Berechnung der dreidimensionalen frontalen Abstrahlcharakteristik des Lautsprechers.

Heß, Wolfgang

• Audio und Akustik für Informatik-Studierende
  W. Heß
[Abstract]

In diesem Beitrag wird der Aufbau von Audio- und Akustik-Lehrveranstaltungen in der Lehre für Studierende der Angewandten Informatik anhand von Beispielen vorgestellt. Insbesondere das Verständnis von Optimierungsmöglichkeiten von Echtzeit-Signalverarbeitungsalgorithmen für Audioanwendungen bietet den Informatik-Studierenden Möglichkeiten, ihre Programmierkenntnisse zu erweitern und Zusammenhänge bei der Implementierung zu verstehen. Hardwarebasierte Konzepte wie beispielsweise Ping-Pong Buffering, Modulo-Adressierung und Bit-Reverse Adressierung ermöglichen ein anschauliches Verständnis des Zusammenspiels von Hardware und Software.

Hils, Thomas

• Praxiserfahrungen mit dem Beurteilungspegel für gebäudetechnische Anlagen
  T. Hils, H. Alphei und K. Köhler
[Abstract]

Die Beurteilung gebäudetechnischer Anlagen wird in den bisher vorliegenden Regelwerken (z. B. DIN 4109) anhand eines Maximalpegelkriteriums vorgenommen. Dies kann dazu führen, dass einerseits kurze Geräuschspitzen, die nicht als störend empfunden werden, zu einer Überschreitungen der Zielwerte führen, während anderseits oftmals besonders störende tonhaltige Dauergeräusche das Maximalpegelkriterium einhalten. Aus diesem Grund wurde ein erweitertes Beurteilungsverfahren entwickelt, das in dem Dezember 2020 erschienenen DEGA-Memorandum BR 105 beschrieben ist. In diesem Vortrag werden erste praktische Erfahrungen mit der Beurteilung gebäudetechnischer Anlagen nach dem neuen Verfahren anhand von Fallbeispielen vorgestellt.

Hinträger, André

• Überwachung der akustischen Qualität des Straßennetzes mittels Reifen-Torus-Messungen (ATM)
  A. Hinträger, A. Attenberger, J. Gebhardt, L. Schade und W. Bartolomaeus
[Abstract]

Etwa Dreiviertel der Bundesbürger fühlen sich durch den Straßenverkehrslärm gestört oder belästigt. Die dominierende Lärmquelle ist das Reifenrollgeräusch. Als Torusgeräusch kann dieses auch im Inneren eines Rad-Reifens gemessen werden. Die Idee hierfür stammt aus den 80er Jahren von Dr. Oskar Bschorr. In den Sommermonaten wurden Dienstfahrzeuge am LfU mit sogenannten akustischen Torus-Messsystemen (ATMS) ausgestattet und mittels Flottenversuch die akustische Qualität von insgesamt ca. 3850 Fernstraßen-km in Bayern untersucht. Die Resultate wurden mit den bautechnischen Eigenschaften der Deckschichten aus dem Bayerischen Straßeninformationssystem (BAYSIS) verglichen. Begleitend fanden an ausgewählten Orten statistische Vorbeifahrt-, Nahfeld- und Texturmessungen statt. Darüber hinaus wurden am Prüfstand Fahrzeug/Fahrbahn der BASt die Einflussgrößen Geschwindigkeit, Fülldruck des Reifens und statische Radlast untersucht. Als ausschlaggebende Einflussgröße wurde die Wellenlänge der prägenden Textur einer Deckschicht identifiziert. Auf Basis dieser Ergebnisse wurde der Entwurf einer Technischen Prüfvorschrift für akustische Torus-Messungen (TP ATM) verfasst. In dem Vortrag wird der aktuelle Stand der Entwicklung des ATMS vorgestellt und gezeigt, dass mit akustischen Torus-Messungen die Qualität von Deckschichten effizient und kostengünstig erfasst werden kann. Ein möglicher Schritt in Richtung ”Real Driving Emissions” beim Straßenverkehrslärm im Außerortsbereich.

Hirsch, Karl-Wilhelm

• Meteorologische Korrektur in Prognosemodellen für tieffrequente Schallimpulse
  K.-W. Hirsch
[Abstract]

Tieffrequente Schallimpulse, beispielsweise Waffenknalle und Sprengungen, gehören zu den Geräuschquellenarten, die die DIN ISO 9613-2 in ihrem Anwendungsbereich ausdrücklich ausschließt. Für die Lärmprognose in der Nachbarschaft ihrer Schießplätze hat die Bundeswehr deshalb ein eigenes Prognosemodell für diese Knalle entwickelt. Dieses Modell lehnt sich an die DIN ISO 9613 an, führt aber da, wo ihre Verfahren nicht hinreichend zuverlässig sind, Geräuschquellenart-spezifische Ansätze ein. Ein solcher Ansatz ist die meteorologische Korrektur Dmet, das das Cmet der DIN ISO 9613 ersetzt. Das Dmet ist ein empirischer Ansatz für tieffrequente Waffenknalle, der aus der Windkomponente in Schallausbreitungsrichtung knallspezifisch und unter Berücksichtigung des Abstands eine positive oder negative Korrektur vorgibt. Dieser Ansatz stammt aus dem Jahr 1989 und gründet sich auf die damals zur Verfügung stehenden Pegel- und Wettermessungen. Inzwischen sind erhebliche Fortschritte beim Verständnis des Einflusses des Wetters auf die Schallausbreitung gerade bei größeren Anstanden gemacht worden. Das Konzept des so genannten Schallwetters berücksichtigt Wind- und Temperaturprofile, um konkrete Pegelerhöhungen bzw. Pegelerniedrigungen auszurechnen. Der Beitrag vergleicht die Korrektur des Modells der Bundeswehr mit den Ergebnissen des Schallwetters. Es stellt sich heraus, dass der alte Ansatz überraschend zuverlässig ist. Allerdings ergeben sich signifikante Abweichungen, die in einer Fortschreibung des Modells der Bundeswehr berücksichtigt werden sollten.

• Akustische Aspekte bei der Errichtung und Ertüchtigungen von Schießanlagen der Bundeswehr
  F. Hammelmann, C. Kleinhenrich, K.-W. Hirsch und G. Schäfer
[Abstract]

Schießanlagen (Standortschießanlagen, Hallenschießanlagen) sind ein unabdingbarer Teil der Ausbildungsanlagen, auf denen die Bundeswehr ihre Streitkräfte in der Handhabung und den Gebrauch von Handfeuerwaffen ausbildet und auf Einsätze vorbereitet. Bei der Errichtung bzw. der baulichen Anpassung dieser Anlagen an neue Ausbildungs- und Übungsszenarien steht die Deckung des militärischen Bedarfs naturgemäß an erster Stelle, denn das ist der Zweck dieser Anlagen. Die Auslegung erfolgt dann hinsichtlich der inneren und äußeren Schießsicherheit. Die Anlage muss durch bauliche Maßnahmen gewährleisten, dass das Schießen auf den Anlagen für das Personal sicher und eine Gefährdung der Nachbarschaft ausgeschlossen ist. In der Fortschreibung der baufachlichen Richtlinien der Bundeswehr, nach der die Anlagen gebaut werden, spielt nun auch zunehmend die Akustik eine Rolle mit zwei unterschiedlichen, aber gleichrangigen Zielen. Die Anlagen sollen so errichtet werden, dass (1) die Geräuschbelastung des Gehörs des Personals und dass (2) die Lärmbelastung der Anlieger*innen so gering wie möglich ist. Die Anlagen sollen bereits in der Planungsphase diese beiden Aspekte berücksichtigen. Diese Vorgehensweise stellt sicher, dass die Anlagen wirtschaftlich, sicher und umweltverträglich sind.

• Zur Reproduzierbarkeit von quellnahen Schießlärmmessungen zur Beurteilung des Gehörschädigungsrisikos
  C. Kleinhenrich, P. Bechtel, T. Langenbucher, C. Hudasch und K.-W. Hirsch
[Abstract]

Untersuchungen zeigen, dass die ausschlaggebende Kenngröße zur Beurteilung der Gehörgefährdung durch hochenergetische Impulsschalle nicht allein der Spitzenschalldruck ist, sondern viele Eigenschaften des gesamten Schalldruckzeitsignals des Impulses eine maßgebliche Rolle spielen. Zur Untersuchung der Auswirkung von Mündungsknallen von Handfeuerwaffen auf das Gehör wird häufig der Schalldruckzeitverlauf in Entfernungen größer gleich 80 cm von der Mündung an mehreren Messpositionen aufgezeichnet. Seit 2021 steht als Regelwerk dazu die ISO 17201 Teil 6 ”Geräuschexposition im Nahbereich der Geräuschquelle” zur Verfügung. Für die so aufgezeichneten Signale können Gehörgefährdungsprognosen anhand unterschiedlicher etablierter Verfahren berechnet und anschließend eine Anzahl unbedenklicher Schüsse abgeleitet werden. Es ist gängige Praxis, durch Wiederholung des Messvorgangs, bei ansonsten unveränderten Randbedingungen, das Vertrauensniveau der Untersuchung zu erhöhen. Waffenknalle gelten als sehr gut reproduzierbar. Allerding ist bei den Messungen zu beobachten, dass bei der realitätsnahen Versuchsdurchführung mit Schützen oder Schützinnen der Quellort zwangsläufig variiert. Im vorgestellten Beitrag werden die Auswirkungen der Variationen von Ort und Ausrichtung der Quelle auf die zu ermittelnden Gehörgefährdungsprognosen diskutiert. Dabei wird insbesondere untersucht, wie robust die beiden ausgewählten Prognoseverfahren nach Pfander und nach dem AHAAH-Modell gegenüber derartigen Messunsicherheiten sind. Hierzu werden sowohl theoretische als auch praktische Untersuchungen vorgestellt.

• Untersuchung der Dämmwirkung ziviler Jagdschalldämpfer
  P. Trabert, K.-W. Hirsch, S. Kreikemeier und M. Kallinger
[Abstract]

Schalldämpfer für Handfeuerwaffen sind im zivilen Bereich essenziell um das Gehör des Schützen und des Hundes zu schützen sowie das Wild nicht unnötig zu beunruhigen. Des Weiteren ermöglichen Schalldämpfer die Einhaltung der Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung. Dementsprechend ist eine sachgerechte Untersuchung und Beurteilung eines Schalldämpfers notwendig. Aktuell existiert kein genormtes Beurteilungs- bzw. Bewertungsverfahren für zivile Jagdschalldämpfer. Die derzeit gängigen Methoden beschränken sich meist auf die Angabe des im Nahfeld der Quelle erhobenen Spitzenschalldruckpegels.

In dieser Untersuchung wurden Emissionsdaten von Schalldämpfern unterschiedlicher Konstruktionsweisen und Kaliber nach den Vorgaben der DIN EN ISO 17201-1:2019-06 erhoben. Die Ergebnisse zeigen, dass die DIN EN ISO 17201-1:2019-06 ebenfalls für die Quelldatenerhebung ziviler Jagdschalldämpfer anwendbar ist. Der Schalldämpfer hat unter anderem einen signifikanten Einfluss auf die Richtcharakteristik der Waffe. Dieser Einfluss wird bei der Erhebung des Spitzenschalldruckpegels nicht berücksichtigt.

Es wird aufgezeigt, dass der Spitzenschalldruckpegel keine aussagekräftige Größe zur Bewertung und Charakterisierung der Dämmwirkung eines Schalldämpfers ist. Bei der Betrachtung der Wirksamkeit eines Schalldämpfers muss generell zwischen physikalischer Dämmwirkung und der Gehörbelastung differenziert werden. Somit werden ebenfalls geeignete Bewertungs- und Vergleichsgrößen wie der Schallenergiepegel und Gehörschädigungsprognoseverfahren diskutiert.

• Zur meteorologischen Korrektur Cmet in der VDI 4101-Blatt2: Windkraftanlagen
  B. Vogelsang, K.-W. Hirsch und W. Probst
[Abstract]

Die Richtlinie VDI 4101 beschäftigt sich mit der ”Schallausbreitung im Freien unter Berücksichtigung meteorologischer und topographischer Bedingungen”. Ihr Blatt 2 regelt befasst sich mit der Schallausbreitung der Geräusche von Windkraftanlagen. Diese Regelungen sind die Grundlage der Lärmimmissionsprognose in Genehmigungsverfahren dieser Anlagen. Grundsätzlich ist die VDI 4101 Blatt 2 eine Engführung der DIN ISO 9613-2 auf diesen Anlagentyp. Sie überwindet die im Anwendungsbereich der DIN ISO 9613-2 implizite Beschränkung ihrer Verfahren auf ,bodennahe Schallquellenë. Zwei entscheidenden Setzungen unterscheidet die VDI 4101 von der DIN ISO 9613-2: (1) Der Bodeneffekt wird auf Agr = -3 dB festgelegt. Der Grund für diese Setzung sind die steilen Einfallswinkel, die bei der gegebenen Höhe von Windkraftlagen und bei typischen Abständen zu maßgeblichen Immissionsorten auftreten. (2) Die meteorologische Korrektur wird auf Cmet = 0 dB festgelegt. Dadurch wird der Tatsache Rechnung getragen, dass in Quellhöhe weder Windgradient noch Temperaturgradient zu signifikanter Brechung führen, und deshalb die Schallausbreitung eher isotrop anzunehmen ist. Der Beitrag zeigt, dass auch sich grundsätzlich auch für Windkraftanlagen ein C0 ergibt, dass zwar signifikant kleiner ist als das bei bodennahen Quellen, dennoch aber zu einer von null verschiedenen meteorologischen Korrektur führt. Die Diskussion führt zu einem Vorschlag zur Fortschreibung der VDI 4101-Blatt 2.

Hladek, Lubos

• Audiovisual models for virtual reality: Underground station
  L. Hladek und B. Seeber
[Abstract]

Virtual reality offers new avenues to study acoustic communication by recreating or altering the audiovisual representation of the environment. Underground stations are among the places with challenging communication conditions, which we aim to study in the controlled laboratory environment. We implemented two acoustic scenes taking place in a simulation of the underground station Theresienstraße (Munich) in the real-time Simulated Open Filed Environment (rtSOFE). In the first scene, the talkers are horizontally distributed around the listener at every 30^∘, representing common test situations in audiological research. In the second scene, the talkers are radially spanning in distance from 1 m to 10.1 m in front of the listener, like an approaching person, to simulate the effects of reverberation with increasing distance. The scenes were evaluated against the in-situ acoustic measurements of the binaural and omnidirectional impulse responses in terms of the binaural and energetic parameters, and several additional acoustic measurements were performed to characterize the environment, the equipment, and the background sounds. The whole collection of the virtual reality assets is freely available for research in other labs and documented thoroughly.

Hock, Kevin

• Experimenting with Professional Microphones to Apply Acoustic Event Detection to Unmanned Aerial Vehicles
  K. Hock, M. Seideneck, C. Sladeczek und M. Taenzer
[Abstract]

Unmanned aerial vehicles (UAV) are already being used today for a wide variety of tasks. For this purpose, UAVs are equipped with various sensors, such as video and thermal imaging cameras or flight assistance systems. Acoustic sensors, on the other hand, are not yet established, although they offer a wide range of possible applications in combination with AI-based signal processing. Using e.g., acoustic event detection could extend the sensing capabilities of UAVs and enable them to react automatically to user-defined acoustic events. Possible scenarios include finding an emergency location, autonomous flight to the event location, automatic monitoring of the acoustic environment, or triggering an alarm. The acoustic sensor system required for this purpose must be robust to external environmental conditions, as it is inevitably subject to perturbations such as the air currents through the rotors, operational noise, or wind noise. In this work, we have investigated a set of commercially available microphones for their suitability for such an acoustic sensor system. The realization of acoustic event detection is based on linear support vector machines in addition with OpenL3-Embeddings. To train the acoustic sensor system, a dataset from the DCASE2020 challenge is extended with recorded noise to consider different use cases.

Hoeft, Michael

• Bayesian Framework for Multilayered Design and Validation of Micro- perforated/-slit Panel Absorbers
  N. Xiang, M. Hoeft und C. Fackler
[Abstract]

This contribution discusses design and validation of multilayer micro-perforated/slit panels (MPP/MSP) to create both high sound absorption and wide bandwidth simultaneously. Microslit panels are similar to micro-perforated panels, and can similarly achieve high absorption coefficients without using fibrous materials. Yet, fabrication of microslit panels is much simplified, they are visually more transparent than perforated panels when using transparent panel materials since the microslit panels yield more unobstructed panel for a given perforation rate. However, both micro-perforated and slit panel absorbers in single configuration are limited to a narrow frequency bandwidth. By stacking several panels into a multilayer structure, a high absorption becomes achievable in a broadband. A Bayesian framework is applied to cope with design challenges arising from designing MPP/MSP parameters for multiple layers to fulfill a given design scheme. This design method rapidly converges to the optimized parameters of each individual layer in a parsimonious set of layers so that the overall multi-layer configuration meets the design scheme for minimally possible fabrication complexity. In addition, performing iterative Bayesian analysis during the panel fabrication and experimental validation guides corrections due to fabrication inaccuracies.

Höldrich, Robert

• Finding perceptual dimensions of Styrian harmonica sounds
  H. Pomberger, M. Frank und R. Höldrich
[Abstract]

A common vocabulary is helpful for describing instrumental sounds, especially when discussing the impact of refinements in the construction on the perceived sound of an instrument. This study tries to find such a vocabulary for describing the sound of Styrian harmonicas using a repertory-grid-like procedure. First of all, recordings of different harmonicas have been made. Therefore a variety of defined melodic patterns (from single tones to short melodies) was played on each instrument. In a first experiment, for each recorded melodic pattern a pairwise comparisons of all harmonicas was conducted. For each pair, the listeners first made a dissimilarity judgement and then described the acoustic attribute which dominates the perceptual difference by a personal construct. Evaluating the dissimilarity ratings by multidimensional scaling showed a perceptual space with 5 relevant dimensions. Based on the harmonized personal constructs of all listeners 5 acoustic attributes were selected. For each of these attributes, the different harmonicas were rated in a MUSHRA-like experiment. The results of this second experiment are used to train computational models, which aim at predicting how the perceived sound of an instrument is affected by constructional refinements.

Höller, Christoph

• Akustische Verbesserungsmaßnahmen an Stoßstellen im Holzbau
  A. Blödt und C. Höller
[Abstract]

Durch die zunehmende Leistungsfähigkeit der Bauteile im Holzbau kommt der flankierenden Übertragung sowohl bei der Tritt- als auch bei der Luftschalldämmung zunehmende Bedeutung zu. Dabei muss die reine Holzbauweise im Wesentlichen in zwei Gruppen unterteilt werden, nämlich den Holzleichtbau (z.B. Holztafelbauwände) und den Massivholzbau. Hybride aus beiden Bauweisen oder mit weiteren Bauarten bedürfen einer erweiterten Betrachtung. Die Verbesserung an Stoßstellen um deren akustische Leistungsfähigkeit zu erhöhen kann allerdings nicht losgelöst von anderen Planungsdisziplinen wie der Standsicherheit, dem Brandschutz oder der Wirtschaftlichkeit geschehen. Besonders hervorzuheben sind elastische Zwischenlagen zur akustischen Verbesserung der Stoßstellen im Massivholzbau. Diese beeinflussen sowohl die statische Durchbildung des Gebäudes sowie die raumabschließenden Eigenschaften von Trennbauteilen, sind aber in vielen Fällen aus akustischer Sicht unabdingbar. Die der Vernetzung dieser Planungsdisziplinen ist neben dem akustischen Erfolg auch maßgeblich für den Gesamterfolg eines Bauwerks verantwortlich. Dieser Beitrag zeigt die üblichen Verbesserungsmaßnahmen und deren Wirksamkeit im akustischen Sinne an flankierenden Bauteilen auf. Dabei soll auch der Anteil der tieffrequenten Übertragung bei der Trittschallanregung über die Flanken diskutiert werden. Auch auf statische Überlegungen bei der Wahl der Verbindungsmittel und der elastischen Zwischenlagen wird eingegangen. Für die elastischen Zwischenlagen werden akustische und baukonstruktive Auslegungsvorschläge unterbreitet, welche durch in-situ Messungen an Stoßstellen verifiziert wurden.

• Kenngrößen zur Beschreibung elastisch gebundener Schüttungen auf Decken in Holzbauweisen
  A. Blödt, C. Höller und M. Schneider
[Abstract]

Zur Verbesserung der Luft- und Trittschalldämmung werden auf Decken in Holzbauweise sowohl unter Trocken- als auch unter Nassestrichen Beschwerungen aufgebracht. Hierfür sind Betonauflagen, Plattenbeläge aus Beton oder Lehm sowie lose und elastisch gebundene Schüttungen in Gebrauch. Der bewertete Norm-Trittschallpegel und das bewertete Schalldämm-Maß weisen für verschiedene Beschwerungsarten deutliche Unterschiede auf, auch bei gleicher Konstruktionsart der Decken und gleicher flächenbezogener Masse der Beschwerungen. Die flächenbezogene Masse der Beschwerung reicht demnach nicht für eine adäquate akustische Beschreibung aus. Vielmehr spielen auch die Steifigkeit der Beschwerung und der Verlustfaktor eine Rolle. In der Praxis haben sich elastisch gebundene Schüttungen als wirtschaftliche Lösung etabliert, da sie durch eine Pumpe eingebracht werden können. Dabei wird sehr häufig eine gebundene Splittschüttung (z.B. aus Kalksplitt) eingesetzt, die unter anderem mittels Bindemittel (Latexmilch, Polyurethan, Zement) in der Lage auf der Holzdecke fixiert wird. Für die Steifigkeit der Bindung ist bisher kein Kennwert gebräuchlich, der einen Zusammenhang mit der schalldämmenden Wirkung herstellt. Dieser Beitrag stellt die Ergebnisse von ersten messtechnischen Untersuchungen an Probekörpern aus elastisch gebundenen Schüttungen zur Bestimmung der Steifigkeit und des dynamischen E-Moduls vor. Dabei werden verschiedene Bindemittel für die Schüttungen miteinander verglichen. Ziel ist es, eine Beurteilung der akustischen Leistungsfähigkeit von Schüttungen zu ermöglichen.

Hölter, Arne

• Analysis and comparison of FDTD discretization procedures for room acoustical simulations
  A. Hölter, M. Lemke und S. Weinzierl
[Abstract]

Raumakustische Simulationen werden in vielen Bereich wie der Gebäudeplanung eingesetzt. Üblicherweise werden strahlen- oder frequenzbasierte Methoden verwendet. Diese benötigen vergleichsweise geringe Rechenleistungen, sind jedoch in ihrer Genauigkeit begrenzt. Im Gegensatz dazu weisen wellen- bzw. zeit-basierte Methoden mit größerem Rechenaufwand eine deutlich höhere Genauigkeit auf. Um diese Methoden effizient zu nutzen, eignen sich je nach Anwendungsfall daher unterschiedliche Diskretisierungsverfahren. Numerische Methoden wie finite Differenzen gewinnen in akustischen Simulationen zunehmend an Bedeutung. Dies gilt insbesondere für raumakustische Fragestellungen, da im Gegensatz zu strahlen- oder frequenz-basierten Methoden auch akustische Effekte wie Beugung mit hoher Genauigkeit abgebildet werden können. Zur numerischen Lösung der zugrunde liegenden partiellen Differenzialgleichungen mittels finiter Differenzen müssen diese in geeigneter Weise sowohl bezüglich der räumlichen als auch der zeitlichen Ableitungen approximiert werden. In diesem Beitrag werden unterschiedliche Diskretisierungsansätze für nicht-lineare und lineare akustische Gleichungen vorgestellt, analysiert und miteinander verglichen. Präsentiert werden diese anhand eines typischen raumakustischen Beispiels.

Hoever, Carsten

• Einfluss von Reifen- und Betriebsparametern auf das Reifen-/Fahrbahngeräusch unter Drehmoment
  C. Hoever, A. Tsotras, M.-A. Pallas und J. Cesbron
[Abstract]

Übermäßiger Straßenverkehrslärm hat einen negativen Einfluss auf die menschliche Gesundheit in vielen Teilen Europas, vor allem in Städten. Die Einführung von Elektromobilität wird in diesem Zusammenhang oftmals als eine der besten Lösungen angesehen, die Lärmbelastung in urbanen Gebieten zu reduzieren. Für das Verkehrsgeräusch von Elektrofahrzeugen (EV) ergibt sich dabei im Vergleich zu klassischen Verbrennerfahrzeugen aufgrund der deutlichen Reduzierung des maskierenden Antriebsstranggeräusches eine erhöhte Bedeutung des Reifen-/Fahrbahngeräusches. Dieser Effekt wird unter Beschleunigung verstärkt. Einerseits ist bekannt, dass das Reifen-/Fahrbahngeräusch unter Drehmoment oftmals höher als im Zustand des freien Rollens ist. Andererseits fehlt bei EVs insbesondere in genau denjenigen Fahrzuständen, in denen es zu einem erhöhten Reifendrehmoment kommt, die Maskierung durch den Antriebsstrang, der bei klassischen Verbrennerfahrzeugen fast immer mit diesen Situationen einhergeht. Im Rahmen des LIFE E-VIA-Projektes soll der Straßenverkehrslärm in urbanen Umgebungen durch für EVs optimierte Straßenbeläge und Reifen reduziert werden. Aufgrund der angesprochenen Effekte muss dabei für eine wirksame Lärmreduzierung neben der Konstantfahrt auch beschleunigtes Fahren berücksichtigt werden. Daher wurde im E-VIA Projekt mittels Messungen am Rollenprüfstand und auf einer Teststrecke untersucht, welchen Einfluss unterschiedliche Reifen- und Betriebsparameter auf die Veränderung des Reifen-/Fahrbahngeräusches unter Drehmoment im Vergleich zur Konstantfahrt haben.

Hoffmann, Norbert

• Deep Learning Data Fusion for Predicting Offshore Pile Driving Noise Levels
  M. Stender, J. Von Pein, E. Klages, J. Ohlsen, S. Lippert, O. Von Estorff und N. Hoffmann
[Abstract]

Data-driven techniques from the field of machine learning can be utilized to distill patterns from high-dimensional data sets through abstract representation learning. This study employs novel deep learning methods to fuse qualitatively different data sources in the field of underwater noise from offshore pile driving. A fully convolutional encoder-decoder with residual connections is built to approximate a mapping from the pile head excitation to the emitted underwater sound pressure levels. Classical numerical simulation techniques require extensive computations. Furthermore, several geometrical and acoustical parameters, as well as the pile head excitation, are necessary to calculate fully resolved information about the occurring pressure field. As an alternative, extensive deep learning model training on large simulation data sets allows for noise level predictions with near real-time capability. Thus, the large offline training costs are justified for design processes that involve the simulation of several variations, e.g., the pile head excitation, pile geometry, or the acoustical parameters in a timely manner. The performance of the novel approach is assessed in terms of the one-third octave band spectra of the sound exposure level in the close vicinity of the pile.

Hoffmann, Rüdiger

• Sprachakustik in den Staatlichen Kunstsammlungen Dresden
  R. Hoffmann, P. Birkholz, S. Kürbis und P. Plaßmeyer
[Abstract]

Automaten, Androiden und Roboter - sie alle prägen heute das berufliche wie private Umfeld und sind Ausdruck des menschlichen Wunsches, künstliches Leben zu schaffen. Scheinbar zum Greifen nahe Utopien wie 4.0 und Künstliche Intelligenz sind keine verwirklichten Fantasien unserer Zeit, sondern lassen sich weit zurückverfolgen. Die Museen der Staatlichen Kunstsammlungen Dresden bewahren einen Schatz mechanischer Objekte von der Renaissance bis in die Gegenwart, wie ihn kaum ein anderer Museumsverbund zeigen kann. Vom 3. Juni bis zum 25. September 2022 wird der Dresdner Bestand erstmals in einer Ausstellung mit dem Titel ”Der Schlüssel zum Leben. 500 Jahre mechanische Figurenautomaten” präsentiert. Sie wird durch Leihgaben zur Geschichte der Konstruktion künstlichen Lebens ergänzt, darunter auch zur Entwicklung der sprechenden Automaten. Die TU Dresden steuert dazu Objekte aus ihrer historischen akustisch-phonetischen Sammlung (HAPS) bei. Außerdem zeigt sie Beispiele für aktuelle Forschungsergebnisse aus der Professur für Sprachtechnologie und Kognitive Systeme, die belegen, dass die Nachbildung des menschlichen Sprechapparates noch längst keine abgeschlossene Aufgabe ist. Der Beitrag beschreibt die Exponate zur Sprachakustik sowie ihre Einordnung in das Gesamtkonzept der Ausstellung.

Hoffmann, Steffen

• Vorgehen zur Charakterisierung und Modellierung von Mehrschichtbelägen
  S. Hoffmann, S. Rothe und S.C. Langer
[Abstract]

Dämpfende Beläge sind effiziente Maßnahmen zur Reduktion von Vibrationen an technischen Produkten. Sie können als einfach aufgebrachte oder eingezwängte Beläge ausgeführt sein. Letztere zeichnen sich häufig durch eine gesteigerte Dämpfungswirkung aus. Häufig stellen Charakterisierung und Modellierung der Mehrschichtbeläge (auch: Constrained-layer damping, kurz: CLD) ein komplexes Problem dar. In diesem Beitrag wird ein Vorgehen zur Materialparameterbestimmung und darauf basierender Modellierung an generischen Strukturen vorgestellt. Im Entwicklungs- und Konstruktionsprozess sind numerische Simulationen körperschalltragender Strukturen von Bedeutung, um technische Produkte akustikgerecht zu designen. Sollen hierbei dämpfende Mehrschichtbeläge berücksichtigt werden, stellen sich verschiedene Fragen bei der Modellbildung, z.B. ob eine detaillierte Auflösung des Schichtaufbaus notwendig ist oder ein homogenisierender Ansatz ausreicht. Zudem muss häufig frequenzabhängiges Verhalten berücksichtigt werden. Eine weitere Herausforderung ist hierbei die korrekte Bestimmung der Materialparameter des Gesamtverbundes sowie der einzelnen Schichten, um diese in den Modellen verwenden zu können. Untersuchungsgegenstand sind Aluminiumbalken unterschiedlicher Geometrie, die mit einer kommerziell eingesetzten CLD-Folie (3M Damping Foil 2552) beklebt werden. Durch vibroakustische Vermessung der Balken werden frequenzabhängige Biegesteifigkeiten und Verlustfaktoren bestimmt. Mit Hilfe des Ross-Kervin-Unger-Modells werden die Parameter der Klebstoffschicht charakterisiert. Diese Datenbasis fließt schließlich in Finite-Elemente- Modelle mit unterschiedlicher Modelkomplexität ein, um damit ein effizientes akustikgerechtes Design zu ermöglichen.

• Bestimmung dynamisch-mechanischer Eigenschaften von Thermoplasten mittels Resonanzkurven-Verfahren und dynamisch-mechanischer Analyse
  A. Rotermund, S. Hoffmann, A. Kummerow, S. Hartwig und S.C. Langer
[Abstract]

Thermoplastische Kunststoffe sind beliebte Werkstoffe für Bauteile in diversen industriellen Anwendungen. Insbesondere im Automobilbereich werden sie aufgrund der kostengünstigen und schnellen Verarbeitung im Spritzgussverfahren häufig eingesetzt. Die Verstärkung der Kunststoffe mit Kurz- oder Langfasern führt zudem zu einer hohen spezifischen Steifigkeit und einem damit verbundenem Leichtbaupotenzial. Aufgrund steigender Anforderungen an den Akustik-Komfort sind zuverlässige numerische Modelle zur Vorhersage des vibroakustischen Verhaltens von Bauteilen erforderlich. Grundlage dieser Modelle sind ausreichende Kenntnisse über das Materialverhalten der eingesetzten Werkstoffe. In diesem Beitrag werden Messverfahren in Anlehnung an ISO 6721-3 und ISO 6721-5 zur Bestimmung dynamisch-mechanischer Eigenschaften von Kunststoffen verglichen. Hierbei werden Balkenproben aus (glasfaserverstärktem) Polypropylen, welche Biegeschwingungen ausführen, gemessen und die temperatur- und frequenzabhängigen Biege-Speichermodule und -Verlustfaktoren ermittelt. Der messbare Frequenzbereich für das Resonanzkurven-Verfahren aus ISO 6721-3 unterscheidet sich zu dem des Verfahrens erzwungener Schwingungen aus ISO 6721-5. Anhand der ermittelten Materialparameter können jedoch unter Nutzung des Zeit-Temperatur-Verschiebungsprinzips viskoelastischer Materialien Masterkurven berechnet werden, die den Frequenzbereich der ermittelten Parameter erweitern und damit einen Vergleich beider Verfahren ermöglichen. Hierauf aufbauend wird eine Empfehlung zur effizienten Messung dynamisch-mechanischer Eigenschaften anisotroper, viskoelastischer Materialien gegeben.

Hofmann, Alex

• High-resolution 3D directivity measurements of a trumpet
  A. Corcuera Marruffo, J. Thilakan, A. Hofmann, V. Chatziioannou und M. Kob
[Abstract]

Knowing the directivity characteristics of musical instruments is useful in several situations such as microphone placement in musical recordings and auralization of virtual musical instruments. One way to measure the directivity patterns of musical instruments is to use artificial excitation, a microphone, and a turntable which allows high-resolution directivity patterns to be acquired. However, a downside of employing this method is that the acoustic shadowing caused by the musician, which is an integral element of the setup in a real scenario, is not included in the measurements. In this paper, we present high-resolution directivity patterns of a trumpet in 3D, measured using artificial excitation, a turntable and a mannequin. Measurements were done using different setups, with the instrument alone and with a mannequin attached to the setup that allowed to obtain an approximation of the acoustic effect of a musician in a performance. Similarities and variations in the measured patterns are observed and discussed in this work.

• A Deep Learning Approach for Angle Specific Source Separation from Raw Ambisonics Signals
  F. Lluís Salvadó, N. Meyer-Kahlen, V. Chatziioannou und A. Hofmann
[Abstract]

Deep neural networks have significantly increased the performance of sound source separation in recent years. At the same time, Higher Order Ambisonics is more broadly adopted, for example in virtual reality applications. Here, we present a deep learning approach that performs end-to-end source separation from raw Ambisonics signals, conditioned on a specific direction on the sphere. First results on musical mixtures show that our neural network can extract sound from a specific target direction, without relying on an explicit beamforming stage. This proves that the network implicitly learns the correspondence between the spatial information contained in the Ambisonics signal and the conditioning angle.

Hofmann, Markus

• Akustische Bewertung des Ständerabstands von Doppelständerkonstruktionen
  M. Flieger, M. Hofmann und O. Kornadt
[Abstract]

Innenwände in Leichtbauweise werden meist als schlanke, materialeffiziente Konstruktionen mit möglichst geringem Arbeitsaufwand errichtet. Die Schalldämmung soll trotz dieser Einschränkungen hoch sein, sodass Gebäudenutzer keine Lärmbelästigungen durch die technische Gebäudeausrüstung oder andere Nutzer erfahren. Neben anderen Parametern ist für die Höhe der Schalldämmung entscheidend, ob es sich um eine Einfach- oder Doppelständerwand handelt. Aufgrund der verringerten Schalenkopplung besitzen Doppelständerkonstruktionen eine höhere Schalldämmung. Der Effekt wird in DIN EN ISO 4109-33 lediglich genannt, jedoch kein Planungs- oder Bemessungsansatz angegeben. Um diese Verbesserung zu bestimmen und um den Aufbau einer Wand an spezifische akustische Situationen bzw. Expositionen anzupassen, ist es erforderlich, eine Dimensionierungsmethode zu entwickeln, insbesondere da das Schalldämm- Maß eine stark frequenzabhängige Größe ist. Die Ausnutzung der Entkopplung kann das Schalldämm-Maß bei gleichem Materialeinsatz erhöhen. Um den höheren Arbeitsaufwand auszugleichen, sollte bereits bei der Planung eine deutliche Verbesserung des Schalldämm-Maßes erkennbar sein. Die TU Kaiserslautern entwickelt, durch experimentelle Untersuchungen und Simulationsrechnungen, Methoden zur besseren Planung solcher Innenwände. Der Fokus liegt auf der Entkopplung der Ständerkonstruktionen. Methodik und Grad der Entkopplung für unterschiedliche akustische Situationen sind Schwerpunkt der vorgestellten Forschungsarbeit.

Hofmann, Peter

• Intelligentes akustisches Monitoring durch ausgewählte Mikrofonierungskonzepte
  T. Fritsch, J. Bös, S. Grollmisch, S. Gourishetti, P. Hofmann und J. Liebetrau
[Abstract]

Akustische Signale geben dem Menschen wichtige Informationen über ihre Umgebung. Dies gelingt dadurch, dass die Schallsignale im Gehirn mit anderen Sensorinformationen, Erfahrungswerten, Erinnerungen oder auch Emotionen verknüpft werden. Beim akustischen Monitoring wird versucht, diese menschliche Fähigkeit automatisiert und objektiviert nachzubilden. Akustische Signale werden mittels geeigneter Sensorik aufgenommen, mit klassischer Signalanalyse oder mithilfe maschineller Lernverfahren analysiert und mit Wissen verknüpft. Anschließend werden daraus Handlungsempfehlungen abgeleitet.

Akustisches Monitoring wird u. a. dazu genutzt, Defekte an Maschinen oder Prozessveränderungen automatisiert zu erkennen. Um jedoch eine präzise automatische Ereignis- oder Anomaliedetektion zu erzielen, müssen Daten in erforderlicher Menge und Qualität erhoben werden. Einen großen Einfluss auf die Datenqualität und den Erfassungsaufwand haben dabei das verwendete Sensorkonzept (z. B. Mikrofon) und auftretende akustische Phänomene. Ohne eine solche Berücksichtigung ist weder eine optimale Datengrundlage garantiert noch das Wissen für eine robuste KI-basierte Klassifikation von Geräuschen oder die Erkennung von akustischen Abweichungen potenziell ausgeschöpft. In diesem Beitrag wird das Potenzial abgestimmter Kombinationen aus Sensorik (Mikrofon) und KI-Algorithmik für eine ausgewählte Schallfeldsituation dargestellt. Dabei werden Faktoren wie Mikrofonrichtcharakteristik, Mikrofonanzahl oder Vorverarbeitung des Mikrofonsignals näher betrachtet.

Hohmann, Beat W.

• Water Sound Against Traffic Noise
  B.W. Hohmann
[Abstract]

That water noise can mitigate the perception of traffic noise, is well documented in the literature, mostly on the basis of laboratory studies. For the ”Cercle Bruit” (Association of Swiss Noise Abatement Authorities), we assessed several practical situations, documented them in binaural sound recordings and derived guidelines on how wells and fountains or creeks and rivers can be designed to optimize this effect. Water noise may a) reduce the dynamic range of traffic noise and thus its conspicuousness, partially filling in noise breaks; b) mask (partially) the traffic noise, which is perceived as a relief despite the higher overall sound level; c) draw attention away from traffic noise to the more interesting water noise (if this is diverse and/or variable over time); d) ”reinterpret” traffic noise (if it comes from the same direction and is spectrally similar), because the traffic noise is assigned to the river or well and subsequently assessed as positive. In general, water sounds have more effect against broadband rolling noise, but less so against tonal engine noise. With increasing electromobility, however, engine noise should decrease, while rolling noise will remain. The chances that water noise mitigates the annoyance due to traffic noise could therefore improve.

Hohmann, Volker

• 'Hörbrille': Speech Enhancement with an Eyeglass Integrated Microphone Array
  M. Cantu, H.S. Colburn und V. Hohmann
[Abstract]

An ongoing project at the University of Oldenburg (UOL) involves development and evaluation of prototype assistive listening devices that incorporate a microphone array into the frame of a pair of eyeglasses. The eyeglass-integrated array can be used to implement adaptive beamforming and/or Short-Time Target Cancellation (STTC) processing, which computes a ratio mask (i.e., a time-varying spectral gain) that can be used either to filter the binaural signals at the Left and Right ears or as a spectro-temporal postfilter for the adaptive beamforming. The STTC processing does not require training or a priori knowledge about the number or locations of interfering sound sources; only an assumed ”look” direction is needed. Where adaptive beamforming computes a complex-valued filter-vector, the STTC processing computes a real valued time-varying spectral gain; the two approaches are compatible and our evaluation results, using both instrumental and psychoacoustic measures, indicate that their combination has an additive effect. This approach, of using an eyeglass-integrated microphone array to compute a ratio mask, should not be thought of as an attempt to supplant the ear-worn hearing aid; it is instead an approach that is additive and compatible with a traditional hearing aid and can further enhance established approaches to speech enhancement.

• Speech Enhancement for Hearing Aids using a Combination of Binaural and Periodicity Features
  J. Thomsen, K. Brümann, R. Varzandeh und V. Hohmann
[Abstract]

Developing adaptive algorithms in hearing devices is essential for improving speech enhancement in challenging acoustic scenarios. Recent findings from auditory modeling (Josupeit and Hohmann, 2017) and audio signal processing (Chen and Hohmann, 2015) suggest that periodicity filtering is a promising candidate to complement established speech enhancement techniques in noisy conditions. We propose to extend an existing approach by (Chen and Hohmann, 2015), in which monaural input signals are analysed with an auditory filterbank and filtered based on the periodicity features, for binaural signals by adding a cancellation mechanism and a binaural stage. The input signal is filtered based on a signal-to-noise ratio estimation using the periodicity features followed by a directional filter based on interaural time delays. Experimental results are shown using realistic speech signals with varying levels of background noise. The speech enhancement performance of the proposed binaural implementation of the periodicity filtering algorithm is compared with the monaural reference implementation using objective measures for noise reduction, speech quality, and intelligibility.

Hoislbauer, Heinz

• Korrelation zwischen SPB und CPX - Messungen des Reifen/Fahrbahn - Rollgeräusches
  B. Baumgartner, R. Wehr, M. Haider, H. Hoislbauer und K. Zeilinger
[Abstract]

Zur Bestimmung des Rollgeräusches in Abhängigkeit verschiedener Straßendeckschichttypen und Fahrgeschwindigkeiten kommen üblicherweise Rollgeräuschanhänger, z.B. in Form der close-proximity (CPX) Methode, bzw. die Aufnahme einzelner Vorbeifahrten (SPB/CPB-Methode) zur Anwendung. Während die CPX-Methode eine schnelle Untersuchung längerer Streckenabschnitte erlaubt, ermöglichen statistische Vorbeifahrten Aussagen über Fahrzeugkategorien und deren Rollgeräusch stationär an einer bestimmten Stelle. Zusätzliche Messungen kontrollierter Vorbeifahrten (CPB) eines bekannten Vehikels erlauben Vergleiche der Stichprobe mit einem stets gleichen Kraftwagen. Im vorliegenden Paper soll eine gesamtpegel- und frequenzbasierte Korrelation zwischen den beschriebenen Messmethoden an mehreren Stellen im hochrangigen Straßennetz Österreichs in Abhängigkeit verschiedener Straßendeckschichttypen, Geschwindigkeits- und Fahrzeugkategorien hergestellt werden. Des Weiteren soll dieser Zusammenhang auf eine mögliche zeitliche Änderung anhand einzelner Abschnitte, die in vergangenen Messkampagnen bereits mehrmals mittels CPX und SPB/CPB analysiert wurden, untersucht werden.

Hold, Christoph

• Analysis of multi-exponential and anisotropic sound energy decay
  G. Götz, C. Hold, T. McKenzie, S.J. Schlecht und V. Pulkki
[Abstract]

The sound field in coupled rooms or rooms with non-uniform absorptive material distributions can be considerably anisotropic. In such scenarios, the sound energy decays with more than one decay rate, thus making it practical to use a decay model that consists of multiple exponential decays and a noise term. In this work, we use a recently proposed neural- network-based approach for estimating the underlying model parameters from sound energy decay curves. Introducing a spatial filter bank allows for a directionally constrained analysis of anisotropic late reverberation, resulting in a set of multi-exponential decays with corresponding decay parameters. Our work shows that the proposed analysis framework is suitable for modelling anisotropic sound fields with multi-exponential decays and that it can be used for challenging acoustic problems, such as the denoising of spatial room impulse responses.

Hollomey, Clara

• TTEST for Matlab and Octave: Unit testing scientific code
  C. Hollomey und T. Mejstrik
[Abstract]

TTEST is a toolbox for the handling and automated testing of scientific software written in GNU Octave and Matlab that has been developed with applications in acoustic research in mind. Besides providing numeric comparison tests at various degrees of severity and precision, including support for floating point numbers, TTEST provides string comparison tests, and tests for comparing properties such as the output dimensions of the system under test.

While the usage of TTEST requires no advanced programming knowledge, it targets specifically the testing of complex functions like audio signal processing algorithms and auditory models by providing gold standard and property based tests. Moreover, the toolbox comes with functions to trace and verify the code’s control flow and can thus help saving time and effort in understanding and managing pre-existing code.

TTEST is fast, requires little excess code, and allows for embedding the tests as comments within the code. It is hoped to be useful even for the implementation of small projects.

Holly, David

• Some Remarks on Ultrasonic Degassing
  R. Mettin, D.S. Stephens, D. Holly und M. Thiele
[Abstract]

Liquid degassing by ultrasound is a common and well-known technique. Important applications comprise liquid metal melts and ultrasonic cleaning. In the latter case, degassing often occurs as a necessary precursor of hard (”transient”) cavitation. Here we analyse the degassing process from a microscopic to mesoscopic view. This includes gas-collecting mechanisms like rectified diffusion and bubble attraction and coalescence. On this basis, estimates of overall degassing rates are attempted and the potential insight into existence and quantity of so-called ”bulk nano-bubbles” via ultrasonic degassing experiments is explored.

Holm Pedersen, Torben

• Factors moderating people's subjective reactions to road noise
  H. Bendtsen, C.P. Volk, T. Holm Pedersen, S. Eggers und T. Gjestland
[Abstract]

The objective of the FAMOS project was to develop a European guide-book with practical applications for the National Road Administrations on how to handle noise annoyance by non-acoustic moderators in planning of roads, road enlargement as well as road maintenance. When the road administrations have used all technically feasible and economically possible measures to reduce the noise, there can still be a need for further reduction of the annoyance. Analyses reveal that only about 1/3 of the variance in the annoyance response is caused by the noise level itself, whereas the other 2/3 are determined by so-called non-acoustic factors. The annoyance response therefore can be altered without changes to the actual noise level. The FAMOS project will quantify how different factors modify people’s subjective reactions to road traffic noise. Reports from previous surveys have been analysed in order to describe the different annoyance moderators and experimental tests using sound walks, questionnaires and listening tests have been performed. Various methods have been used to find, extract and analyse data and turn the results into models formulated for practical use with illustrative examples.

Holstein, Peter

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

Zum 50. Jubiläum der DAGA hatten wir (leider nur virtuell) mit Klängen von Zwei-Motorradklängen gratuliert und dies im vorigen Jahr mit einem 2. Teil fortgesetzt.

Nachdem wir uns in diesem darauf konzentriert haben ein geeignetes System für die Messung und Archivierung zu entwickeln, mit dem das Klangbild verschiedenen Typen unter möglichst vergleichbaren Bedingungen aufgenommen werden kann, soll im diesjährigen Beitrag eine stärkere Konzentration auf die Beschreibung technisch bedingter akustischer Details erfolgen. Die Fahrzeuge wurden bisher als eine Schallquelle betrachtet. Die Analyse der charakteristischen ”Schallmuster” soll auf den Einfluss der einzelnen Komponenten erweitert werden.

Holube, Inga

• Sprachverstehen im Fernsehen - Evaluation von Technologien zur Verringerung der Höranstrengung von Personen mit Hörbeeinträchtigung
  J. Thomas, H. Baumgartner, I. Holube, R. Huber und J. Rennies
[Abstract]

Das Verstehen von Dialogen in Film und Fernsehen ist für Menschen mit Hörminderung eine große Herausforderung. In dieser Untersuchung wurden daher Technologien analysiert, die auf eine Verringerung der Höranstrengung abzielen und bereits für normalhörende Menschen eine signifikante Verbesserung erzielt hatten. Als Stimuli dienten Audioaufnahmen von Sendungen verschiedener öffentlich-rechtlicher Sender. Die Signale wurden mit Algorithmen zur blinden Quellentrennung, bei der Dialog von den Hintergrundgeräuschen getrennt wird, bzgl. des Signal-zu-Hintergrund-Verhältnisses modifiziert, wobei unterschiedliche Arten der Signalmanipulation durchgeführt wurden. Diese umfassten eine adaptive Absenkung des Hintergrunds, die durch die Vorhersage eines Modells gesteuert wird und nur dann in das Originalsignal eingreift, wenn die Höranstrengung zu hoch ist, um die ursprüngliche Klanggestaltung so wenig wie möglich zu beeinflussen. Da neben Höranstrengung für Anwendungen im Broadcastbereich auch die Sprach- und Klangqualität eine sehr große Bedeutung hat, umfasste die Evaluation die Bewertung all dieser Größen mittels einer an das MUSHRA-Verfahren angelehnten Methodik bei Personen mit Hörbeeinträchtigung. Instrumentelle Maße für Audioqualität und Höranstrengung dienten dabei zum einen bei der Auswahl von Audioausschnitten, die eine starke Veränderung der Audioqualität bzw. der Höranstrengung durch die Algorithmen erwarten lassen. Zum anderen wurden die verarbeiteten Audiosignale auch mit den Maßen bewertet, um die modellbasierte Vorhersagbarkeit der Ergebnisse zu analysieren.

Homm, Anton

• Simulation der aktiven Beeinflussung der Wasserschallsignatur eines Schiffmodells auf Basis von Messdaten
  S. Ungnad, A. Müller, C. Zerbs, D. Sachau und A. Homm
[Abstract]

Die Wasserschallsignatur eines Schiffes kann mittels passiver Sonare oder Sensoren zur Detektion und Identifikation verwendet werden. Die Fragestellung, inwieweit diese Signatur mit Hilfe von Inertialschwingerregern geeignet modifiziert und verfremdet werden kann, wird an einem Schiffsmodell (Maßstab 1:8) untersucht. Dafür wurden experimentelle Untersuchungen an der Messstelle der WTD 71 im Plöner See durchgeführt. Gemessen wurde hierbei zunächst die als zeitinvariant angenommene und aus Einzeltönen bestehende ”Ist-Signatur”, welche über zwei Inertialschwingerreger an Positionen von Motorersatzmassen (Primärquellen) im Schnellbootmodell abgespielt wurde. Weiterhin wurden Transferfunktionen zwischen Intertialschwingerregern an der inneren Bordwand (Sekundärquellen) und im Bootsrumpf befestigten Beschleunigungssensoren sowie zwischen den Schwingerregern und sechs Hydrofonen ermittelt. Auf Basis dieser Messdaten werden Simulationen im Frequenzbereich durchgeführt, um die Möglichkeiten zum Erzeugen einer gewünschten Soll-Signatur zu bewerten. Es erfolgt dazu der Entwurf eines optimalen Filters, eine automatisierte Auswahl von Aktuatoren und Sensoren sowie die Analyse der Matrix der Übertragungsfunktionen mittels einer Singulärwertzerlegung.

Hooper, Paul

• How aircraft noise impact management can improve residents' quality of life - A field study
  J. Kuhlmann, B. Ohlenforst, F. Rajé, I. Richard, R. Aalmoes, P. Hooper und D. Schreckenberg
[Abstract]

The EU research project ANIMA (Aviation Noise Impact Management through Novel Approaches) aims to develop new instruments and methods for mitigating the impact of aircraft noise exposure and for enhancing residents’ quality of life (QoL). Within ANIMA, several existing interventions were evaluated with respect to their impact on nearby communities. For example, a consultation procedure that took place in 2018 in the Frankfurt Airport region was evaluated by means of qualitative in-depth telephone interviews. The consultation procedure dealt with a potential flight path change that would lead to a decrease in aircraft noise exposure in some areas but to an increase of exposure in other areas. Therefore, three communities, which would be differently affected by the flight path change, were selected for this study. In addition, existing survey data was re-analysed to assess residential satisfaction and which aspects of the living environment are most important to residents living nearby Schiphol Airport. In this contribution, the results of both the in-depth interviews and the survey are described and discussed. The ANIMA project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation program under grant agreement No [769627].

Hoppe, Karl-Alexander

• Bayesian Identification of Spatially Varying Impedance
  K.-A. Hoppe, S. Mannhardt und S. Marburg
[Abstract]

Gegenstand der Untersuchung ist die Ausbreitung einer ebenen Welle in einem akustischen Kanal bei einer definierten Frequenz. Das Modell wird mit der Finite-Elemente Methode über den Open Source Code FEniCS erstellt. Am linken Rand liegt eine Schnelle-Randbedingung an und am rechten Rand ist eine Impedanzrandbedingung aufgeprägt. Ausgehend von Schalldrücken im zweidimensionalen Berechnungsgebiet sollen nun die eindimensionalen Randwerte auf der rechten Seite rekonstruiert werden. Hierbei ist die Impedanz vereinfacht als unabhängig vom Einfallswinkel der Welle angesetzt. Das inverse Problem wird über Bayes’sche Inferenz gelöst. Eine mehrmalige zufällige Auswahl der synthetisierten Messpositionen zeigt die Reproduzierbarkeit des Verfahrens. Die Karhunen-Loève Entwicklung reduziert die Dimensionalität des Zufallsraumes in dem Erkundungsalgorithmen wie Metropolis-Hastings Markov-Ketten Monte Carlo die a posteriori Verteilung der gesuchten Impedanzen schätzen. Die so erzielte Entkopplung der räumlichen Diskretisierung der inhomogenen Impedanzen von der Komplexität des stochastischen Systems weist vor allem Vorteile für glatte Kovarianzfunktionen und für lange Korrelationslängen auf.

Hornberg, Jonas

• Die urbane akustische Umgebung durch Zeit und Raum - Eine Analyse der SALVE Studie
  T. Haselhoff, T. Braun, J. Hornberg, B. Lawrence und S. Moebus
[Abstract]

Die urbane akustische Umgebung spielt eine unterschätzte Rolle im alltäglichen Leben der städtischen Bevölkerung. Sie enthält eine Menge an Informationen über Stadt, Verkehr oder Biodiversität und in Form von Lärm beeinflusst sie die Gesundheit der Menschen. Aber obwohl die urbane Geräuschkulisse unzählige Informationen bietet und seit vielen Jahren in geeigneter Weise aufgenommen und wiedergegeben werden kann, fehlen Analysen, die ihre Komplexität abbilden.

Wir verwenden Daten von Mai 2019 bis März 2020 des längsschnittlichen Audiodatensatzes der SALVE Studie, um die urbane akustische Umwelt systematisch zu charakterisieren. Seit 2019 werden hier mittels ”Wildlife Acoustics SM4 Acoustic Recorder” 2-mal stündlich drei Minuten an 23 zufällig ausgewählten Orten in Bochum akustisch aufgezeichnet. Die vorliegende Analyse umfasst ca. eine Mio. Minuten.

Unter Betrachtung der Entropie des Signals und der Varianz innerhalb der verschiedener Frequenz-Bins wurde die Klassenbreite des Frequenzspektrums bestimmt, um damit die Frequenz-Dynamik der Signale und deren Verlauf über neun verschiedene Landnutzungstypen zu analysieren. Dabei konnten sowohl klare tageszeitliche als auch saisonale Strukturen ermittelt werden. Zudem wurden die resultierenden Frequenzspektren über die Zeit korreliert, um so zu zeigen, welche Frequenzen in der urbanen Geräuschkulisse gleichzeitig besetzt sind. Je nach Landnutzungstyp ergeben sich unterschiedliche Muster, die künftig einen Rückschluss auf die vorhandenen Geräuschquellen ermöglichen könnten.

Hots, Jan

• Automatische zeitliche Gewichtung der Lautheit
  M. Gottschalk, J. Hots, D. Oberfeld-Twistel und J. Verhey
[Abstract]

Die Lautheit eines Geräusches hängt neben dem Pegel auch von anderen Parametern ab (z.B. Bandbreite und Dauer). Außerdem zeigen neuere Messungen sehr konsistent, dass nicht alle zeitlichen Anteile eines Signals einen gleichen Einfluss auf das Lautheitsurteil haben. So ist der Anfang eines Signals wichtiger für das Lautheitsurteil als der Rest des Signals. Diese zeitliche Gewichtung wird Primacy-Effekt der Lautheitswahrnehmung genannt. Die Gewichtung der einzelnen Signalabschnitte lässt sich dabei durch eine abfallende Exponentialfunktion beschreiben. Etablierte dynamische Lautheitsmodelle, die wesentliche spektrale und zeitliche Aspekte berücksichtigen, können derzeit diesen Primacy-Effekt noch nicht vorhersagen. Im vorliegenden Beitrag wird untersucht, wie sich eine automatische zeitliche Gewichtung zur Berücksichtigung des Primacy-Effekts in ein Lautheitsmodell integrieren lässt. Dabei wird ein Ansatz verwendet, der ohne die vorherige Kenntnis von Signalanfang, Signaldauer oder Pausenzeiten auskommt. Die Modellvorhersagen werden mit mehreren Datensätzen zu verschiedenen Aspekten des Primacy-Effekts verglichen.

Hoven, Yannick

• Objektives Messverfahren zur Sitzkomfortcharakterisierung von Economy-Class Flugzeugsitzen
  Y. Hoven, P. Cordes und K. Kochan
[Abstract]

Effiziente Flugzeugtriebwerke mit erhöhtem Bypass-Ratio und zukünftige verteilte elektrische und hybridelektrische Triebwerke können durch Drehzahl induzierte Vibrationen zu niedrigfrequenten Schwingungen des Kabinenbodens führen. Hierdurch rückt der dynamische Sitzkomfort als Qualitätsmerkmal zunehmend in den Fokus. Der Sitzkomfort wird maßgeblich über die Eigenschaften des Passagiersitzes bestimmt. Um im Vorfeld des Einbaus eine Aussage zur Güte des Sitzkomforts von Sitzen treffen zu können, müssen dessen Eigenschaften charakterisiert werden. Bisher wurden hierfür aufwändige und teure Probandentests durchgeführt. Zusätzlich ist aufgrund der Vibrationsquellen im Flugzeug der Frequenzbereich oberhalb von 20Hz von Interesse, wo viele bisherige Untersuchungen keine Daten lieferten. Innerhalb eines Forschungsprojekts wurde ein objektives Messverfahren zur Charakterisierung von Economy-Class Sitzreihen entwickelt. Hierfür wurde eine typische Sitzreihe auf einer frei hängenden Unterkonstruktion befestigt und angeregt. Ein entwickelter Dummy zur Abbildung des Passagiereinflusses erfasst die Beschleunigungen an der Sitzposition. Hierdurch wird die Untersuchung des Sitzreiheneinfluss auf die beim Passagier ankommenden Vibrationen möglich. Die Charakterisierung der Sitzeigenschaften erfolgt anhand von Transferfunktionen. Der Vergleich der messtechnischen Untersuchung mit beim Projektpartner durchgeführten Probandentest gibt Anhaltspunkte, in welchen Frequenzbereichen eine Anpassung des Schwingungsverhaltens der Sitzreihe empfehlenswert ist. Das entwickelte Messverfahren hat das Potential die Vorentwicklung und Auswahl von Sitzreihen im Hinblick auf den Sitzkomfort zu unterstützen und Entwicklungskosten zu sparen.

Hruška, Viktor

• Installationseffekte von Wärmeübertragern auf Axialventilatoren
  F. Czwielong, V. Hruška, J. Soldat, N. Schamberger, T. Mader und S. Becker
[Abstract]

Die Verknüpfung von Wärmeübertrager und Axialventilator stellt nicht nur eine sehr häufige Kombination in realen Anwendungen wie Klimaanlagen, Wärmepumpen oder Kühlkreisläufen dar, sondern erweist sich auch als ein äußert komplexes System mit unterschiedlichen Wechselwirkungen. So induzieren saugseitige Wärmeübertrager Installationseffekte auf stromabwärts positionierte Axialventilator, welche Auswirkungen auf die aerodynamischen, die aeroakustischen und die strukturmechanischen Eigenschaften des Gesamtsystems haben. Auf Basis von umfangreichen experimentellen Untersuchungen konnten einzelne Installationseffekte separiert werden und neue Erkenntnisse für das Grundverständnis der Wechselwirkungen zwischen Wärmeübertrager und Axialventilator gewonnen werden. Es zeigte sich, dass der Kühlmittelrohrdurchmesser wesentlich die Einströmturbulenzen zum Axialventilator beeinflussen und dass das Gehäuse Inhomogenität im Strömungsfeld erzeugt. Zusätzlich konnten schallabsorbierende Effekte aufgrund von periodischen Anordnungen innerhalb des Wärmeübertragers festgestellt werden. Mit den gefundenen Erkenntnissen können Designvorschriften für leise Wärmeübertrager-Axialventilator-Kombinationen abgeleitet werden und somit einfache Richtlinien in zukünftige Entwicklungen integriert werden.

Huber, Rainer

• Messung und Modellierung der Höranstrengung von Smart-Speaker-Sprachausgaben unter realistischen akustischen Bedingungen
  R. Huber, A. Volgenandt, J. Reimes, M. Schäfer und J. Rennies
[Abstract]

Die Sprachinteraktion mit Smart Speakern nimmt im Alltag eine immer größere Rolle ein. Damit steigt auch der Bedarf an objektiven Messverfahren zur Bewertung der Sprachausgabe der (künstlichen) Stimmen unter realistischen Abhörbedingungen. Für dieses Anwendungsfeld sind typischerweise referenzbasierte Metriken nicht nutzbar. Dieser Beitrag gibt daher einen Einblick in die Entwicklung von referenzlosen instrumentellen Evaluationsmethoden für die sprachliche Interaktion mit Smart Speakern. Eine zentrale Metrik ist ein Modell zur Vorhersage der empfundenen Höranstrengung, basierend auf Technologien der automatischen Spracherkennung, das zuvor erfolgreich für natürliche Stimmen in Broadcast-Anwendungen evaluiert wurde. Für das neue Anwendungsfeld Smart Speaker wurden Messungen der empfundenen Höranstrengung (und Sprachqualität) von natürlicher und synthetisierter Sprache unter realistischen akustischen Bedingungen vorgenommen (verschiedene Störgeräusche, Signal-zu-Rausch-Verhältnisse, Abstände zum Smart Speaker sowie Halligkeiten simulierter Räume). Die per Kunstkopf aufgenommenen Testsignale wurden von normalhörenden Proband*innen bewertet. Neben dem genannten Höranstrengungsmodell wurden die Bewertungen zusätzlich mit dem (ebenfalls referenzlosen) NISQA-TTS-Modell verglichen, das ursprünglich zur Bewertung der Natürlichkeit synthetisierter Sprache entwickelt wurde. Es zeigt sich, dass beide Modelle gemäß ihrer ursprünglichen Intention teilweise komplementäre Informationen liefern und somit für den Einsatz bei der Bewertung von Smart Speakern vielversprechende Kandidaten sind.

• Sprachverstehen im Fernsehen - Evaluation von Technologien zur Verringerung der Höranstrengung von Personen mit Hörbeeinträchtigung
  J. Thomas, H. Baumgartner, I. Holube, R. Huber und J. Rennies
[Abstract]

Das Verstehen von Dialogen in Film und Fernsehen ist für Menschen mit Hörminderung eine große Herausforderung. In dieser Untersuchung wurden daher Technologien analysiert, die auf eine Verringerung der Höranstrengung abzielen und bereits für normalhörende Menschen eine signifikante Verbesserung erzielt hatten. Als Stimuli dienten Audioaufnahmen von Sendungen verschiedener öffentlich-rechtlicher Sender. Die Signale wurden mit Algorithmen zur blinden Quellentrennung, bei der Dialog von den Hintergrundgeräuschen getrennt wird, bzgl. des Signal-zu-Hintergrund-Verhältnisses modifiziert, wobei unterschiedliche Arten der Signalmanipulation durchgeführt wurden. Diese umfassten eine adaptive Absenkung des Hintergrunds, die durch die Vorhersage eines Modells gesteuert wird und nur dann in das Originalsignal eingreift, wenn die Höranstrengung zu hoch ist, um die ursprüngliche Klanggestaltung so wenig wie möglich zu beeinflussen. Da neben Höranstrengung für Anwendungen im Broadcastbereich auch die Sprach- und Klangqualität eine sehr große Bedeutung hat, umfasste die Evaluation die Bewertung all dieser Größen mittels einer an das MUSHRA-Verfahren angelehnten Methodik bei Personen mit Hörbeeinträchtigung. Instrumentelle Maße für Audioqualität und Höranstrengung dienten dabei zum einen bei der Auswahl von Audioausschnitten, die eine starke Veränderung der Audioqualität bzw. der Höranstrengung durch die Algorithmen erwarten lassen. Zum anderen wurden die verarbeiteten Audiosignale auch mit den Maßen bewertet, um die modellbasierte Vorhersagbarkeit der Ergebnisse zu analysieren.

Hudasch, Carsten

• Zur Reproduzierbarkeit von quellnahen Schießlärmmessungen zur Beurteilung des Gehörschädigungsrisikos
  C. Kleinhenrich, P. Bechtel, T. Langenbucher, C. Hudasch und K.-W. Hirsch
[Abstract]

Untersuchungen zeigen, dass die ausschlaggebende Kenngröße zur Beurteilung der Gehörgefährdung durch hochenergetische Impulsschalle nicht allein der Spitzenschalldruck ist, sondern viele Eigenschaften des gesamten Schalldruckzeitsignals des Impulses eine maßgebliche Rolle spielen. Zur Untersuchung der Auswirkung von Mündungsknallen von Handfeuerwaffen auf das Gehör wird häufig der Schalldruckzeitverlauf in Entfernungen größer gleich 80 cm von der Mündung an mehreren Messpositionen aufgezeichnet. Seit 2021 steht als Regelwerk dazu die ISO 17201 Teil 6 ”Geräuschexposition im Nahbereich der Geräuschquelle” zur Verfügung. Für die so aufgezeichneten Signale können Gehörgefährdungsprognosen anhand unterschiedlicher etablierter Verfahren berechnet und anschließend eine Anzahl unbedenklicher Schüsse abgeleitet werden. Es ist gängige Praxis, durch Wiederholung des Messvorgangs, bei ansonsten unveränderten Randbedingungen, das Vertrauensniveau der Untersuchung zu erhöhen. Waffenknalle gelten als sehr gut reproduzierbar. Allerding ist bei den Messungen zu beobachten, dass bei der realitätsnahen Versuchsdurchführung mit Schützen oder Schützinnen der Quellort zwangsläufig variiert. Im vorgestellten Beitrag werden die Auswirkungen der Variationen von Ort und Ausrichtung der Quelle auf die zu ermittelnden Gehörgefährdungsprognosen diskutiert. Dabei wird insbesondere untersucht, wie robust die beiden ausgewählten Prognoseverfahren nach Pfander und nach dem AHAAH-Modell gegenüber derartigen Messunsicherheiten sind. Hierzu werden sowohl theoretische als auch praktische Untersuchungen vorgestellt.

• Schießlärm & Gehörschützer Modellierung von Gehörschützern für Schießgeräusche - Gehörgefährdungsprognosen
  P. Bechtel, C. Hudasch, C. Kleinhenrich, T. Langenbucher und M. Simons
[Abstract]

Ein allgemein verbreitetes Mittel zur Reduktion der Gehörbelastung durch Schießlärm sind Gehörschützer. Eine Maßzahl zur Kennzeichnung der verbleibenden Gehörbelastung unter einem Gehörschützer kann mit Gehörgefährdungs-Prognoseverfahren, wie z.B. dem AHAAH-Modell oder dem Pfander-Verfahren, bestimmt werden. Auf Grundlage dieser Prognosen resultiert eine Anzahl unbedenklicher Schüsse als Qualitätskenngröße für den Gehörschützer. Dementsprechend ist die Zuverlässigkeit des eingesetzten Prognoseverfahrens von entscheidender Bedeutung. Die prognostizierte Gehörgefährdung hängt wiederum signifikant von den verwendeten Gehörschützern und deren Modellierung ab. Somit ist eine realitätsnahe Berücksichtigung der Schutzwirkung des Gehörschützers von hoher Relevanz und wird in diesem Beitrag behandelt. Hierzu werden zunächst individuell gemessene Gehörschützerübertragungsfunktionen als bestmögliches Modell betrachtet. Anhand dieser Übertragungsfunktionen und aufgezeichneter Waffenknalle werden - mittels Faltung - Schusssignale am Ohrkanaleingang synthetisiert. Aus dem Vergleich dieser synthetischen Signale mit den unter einem Gehörschützer, in-situ gemessenen Schusssignalen kann die Qualität der Gehörschützerübertragungsfunktionen untersucht werden. Zur Untersuchung werden neben klassischen akustischen Einzahlwerten Verfahren zur Prognose der Gehörgefährdung anwendet. Auf Basis der Qualität der Gehörschützerübertragungsfunktionen wird eine mögliche Modellierung des Gehörschützers diskutiert.

Hübschen, Tobias

• A Background Noise and Impulse Response Corpus for Research in Automotive Speech and Audio Processing
  T. Hübschen, M. Gimm und G. Schmidt
[Abstract]

The authors present the Automotive Noise and Impulse Response (ANIR) Corpus which provides researchers and developers with resources for the realistic simulation of artificial ear and microphone signals inside automotive vehicles. Such simulations can be used to develop, test, and evaluate signal processing algorithms for both hands-free and in-car communication systems without the need for an equipped test vehicle. Specifically, an extensive impulse response and background noise measurement campaign from a Daimler V Class is documented and discussed.

Hufschläger, Daniel

• Sending and receiving acoustic waves using atmospheric pressure plasmas
  D. Hufschläger und M. Gaal
[Abstract]

Atmospheric pressure plasmas interact in various physical ways with their surroundings. They release heat and generate charge carriers, which leads to two effects. The first effect is the generation of acoustic waves due to heat release, known as the thermoacoustic effect, and the second effect is the perturbation of the resting fluid provoked by the release of charge carriers, called ”ionic wind”. The direct connection between the charge carrier production of the discharge arrangement and the surroundings also allows the detection of acoustic waves by tracking the electrical current of the arrangement.

This contribution introduces a multi-fluid model approach to describe the acoustic interaction of atmospheric plasmas. In addition, we present experimental results on commercially available and in-house fabricated discharge arrangements for either emitting or receiving acoustic waves.

Huth, Christine

• Quantifizierung der Flachstellenlästigkeit durch einen Pegelzuschlag
  M. Liepert, M. Forstreuter und C. Huth
[Abstract]

Im Rahmen eines Forschungsvorhabens des Umweltbundesamtes zum Thema ”Messung von Flachstellen und Ermittlung eines akustischen Instandhaltungskriteriums” wurden Hörversuche zur Quantifizierung der Lästigkeit einer Vorbeifahrt mit Flachstelle durchgeführt. Um den nötigen Pegelausgleich für die durch die Flachstelle verursachte Lästigkeit zu bestimmen, wurde auf eine Methode des pendelnden Einregelns zurückgegriffen. Hierzu wurde den Versuchspersonen jeweils ein Schallpaar bestehend aus einer Vorbeifahrt mit und ohne Flachstelle dargeboten. Durch eine Pegelanhebung bzw. -absenkung des Signals ohne Flachstelle konnten die Versuchspersonen die beiden Signale auf eine ”gleiche Lästigkeit” individuell einregeln. Es wird die resultierende Pegelanhebung dem Unterschied im A-bewerteten Maximalpegel des Signals mit und ohne Flachstelle gegenübergestellt und so ein möglicher Pegelzuschlag zum Ausgleich der Lästigkeit diskutiert.

• Flachstellendetektion auf Basis einer Maxima-Analyse wahrnehmungsrelevanter Messgrößen
  C. Huth, M. Forstreuter und M. Liepert
[Abstract]

Radformfehler an Schienenfahrzeugen, wie beispielsweise abgeflachte Stelle am Rad, können sich für Anwohnende bei einer Zugvorbeifahrt teilweise als sehr störende Geräusche erweisen. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens des Umweltbundesamtes mit dem Titel ”Messung von Flachstellen und Ermittlung eines akustischen Instandhaltungskriteriums” wurde ein Vorschlag zur Detektion und Bewertung von akustisch auffälligen Radformfehlern, wie Flachstellen, erarbeitet. Um die Detektion auf Basis wahrnehmungsrelevanter Messgrößen umzusetzen, erfolgten zunächst Analysen verschiedener Messgrößen von Zugvorbeifahrten mit und ohne hörbare Flachstelle. Hierfür wurden sowohl klassische akustische, wie auch psychoakustische Messgrößen herangezogen. Darauf basierend wurde anhand der Maxima der auditiv relevanten Messgrößen eine Flachstellendetektion entwickelt. In Abhängigkeit von den einbezogenen Analysegrößen wird die Trefferquote für eine korrekte Flachstellendetektion diskutiert.

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Irrgang, Stefan

• Transducer Nonlinearities in Active Sound Applications
  J. Schlechter, S. Irrgang und S. Schönfeld
[Abstract]

Modern DSP algorithms used for active cancellation of echoes (AEC) and noise (ANC), beam steering, 3D sound reproduction or multi-zone contrast control model the used loudspeakers as linear systems. However, the nonlinearities inherent in the electro-acoustical transducer generate significant nonlinear distortion in the error signal of the adaptive cancelation system, which becomes audible as a distorted echo, residual noise, and undesired program material in a silent zone or reduces the recognition rate of wake-up commands in smart speakers. This problem can be avoided by using more linear transducers with a larger size, lower efficiency, or higher cost. This paper investigates an alternative solution by using nonlinear control (e.g. Klippel Controlled Sound) in the DSP to actively cancel the nonlinear distortion, to protect the electro-acoustical transducer against overload, and to generate a desired linear overall response which is constant over product life. Details of implementing adaptive nonlinear control in available smart amplifiers (e.g. Nuvoton G60) at low cost and minimum latency are addressed and practical measurements of the improvements and benefits for other active sound applications are presented.

Ivanov, Tzvetan

• Bio-inspired, nonlinear and adaptive acoustic sensing – Study of sensor design
  C. Lenk, T. Ivanov, V. Gubbi, K. Ved, M. Ziegler, T. Fritsch, J. Küller und D. Beer
[Abstract]

Bio-inspired signal pre-processing introduced into speech processing systems can increase the performance of these systems regarding e.g. recognition rate remarkably. Thereby, pre-processing mainly refers to frequency decomposition and nonlinear amplification of the signal. In contrast to the inner ear, this pre-processing is applied only after the transduction stage and realized mainly in software. A hardware-based implementation of the functionality directly at the sensor level cannot only enable real-time performance, reduce data streaming to the processing stage, and increase efficiency of the overall system but also improve signal-to-noise ratio and sensitivity particularly in noisy or hard-to-hear conditions.

We developed such an acoustic sensor system with integrated bio-inspired signal processing using active silicon beams with integrated deflection sensing and actuation in combination with real-time feedback. While resonant operation enables the frequency decomposition, the feedback enables a wide tuning of sensor properties including switching from linear to nonlinear transfer characteristics. Here, we present our experimental and numerical study of the linear and nonlinear sound response for two different sensor designs.

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Jakob, André

• Weiterentwicklung eines Verfahrens zur Simulation der Ausbreitung von Schallsignalen bewegter Quellen unter Berücksichtigung frequenz- und entfernungsabhängiger Ausbreitungsdämpfung, frequenz- und winkelabhängiger Bodenreflexion sowie frequenzunabhängiger Richtcharakteristik
  A. Jakob und R. Volz
[Abstract]

Zur DAGA 2021 wurde ein Verfahren vorgestellt, 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 wurden die entfernungsabhängige Pegelabnahme, der Doppler-Effekt sowie eine reelle frequenzunabhängige Bodenreflexion berücksichtigt. Das Verfahren wurde weiterentwickelt, u. a. mit dem Ziel, Frequenzabhängigkeiten auf dem Ausbreitungsweg zu berücksichtigen, wie zum Beispiel frequenzabhängige Richtcharakteristiken, Bodenreflexionen und Ausbreitungsdämpfungen. In diesem Beitrag wird die Eignung von Filtern für diese Zwecke untersucht. Es werden z. B. zeitvariante, linearphasige FIR-Filter zur Modellierung der frequenz- und abstandsabhängigen Ausbreitungsdämpfung (”Luftabsorption”) vorgestellt und diskutiert. Als Anschauungsobjekte dienen wie im Vorjahresbeitrag neben gleichförmig bewegten einzelnen Quellen drei um ein gemeinsames Zentrum kreisende Quellen im Maßstab einer Windkraftanlage.

Jalsic, Marin

• Active metamaterial cell using non-collocated velocity feedback
  M. Jalsic, N. Alujevic, I. Catipovic und I. Senjanovic
[Abstract]

This paper deals with the development of an active metamaterial cell which does not obey the principle of dynamic reciprocity. Within the metamaterial cell two decentralized velocity feedback loops are implemented, where the sensor-actuator transducers are non-collocated. A lumped parameter mathematical model of the active electromechanical system is derived. The model is used to conduct a detailed analysis of the system in terms of stability, paying special attention to the selection of parameters of the passive system which would ensure good stability margins. It is shown that, when the dynamics of the sensors and actuators are neglected, the system can be made unconditionally stable despite the non-collocated transducer arrangement. However, when these dynamics are taken into account, no such property can be guaranteed and the system becomes conditionally stable. Nevertheless, a substantial gain margin can be expected. The theoretical model is verified using a 3D printed experimental prototype of the metamaterial cell. Measurements were made both with and without active control. A considerable loss of dynamic reciprocity is registered when the active control is present, along with a substantial vibration transmission reduction in one direction, accompanied by a vibration transmission increase in the opposite direction.

Janssens, Karl

• Transfer Learning for Booming Noise Classification
  D.S. Kunte, C. Colangeli, B. Cornelis, K. Gryllias, C. De Veuster und K. Janssens
[Abstract]

Booming noise influences perceived vehicle quality and passenger comfort. Therefore, it becomes important for automotive manufacturers to have a reliable method for the detection of booming noise. Machine learning models can effectively address this need. However, in the absence of sufficient data samples, machine learning models have been known to perform poorly. In this paper, we study the efficacy of simulation-driven machine learning and transfer learning techniques to overcome this data scarcity problem. In this study, the source and target datasets are synthesized starting from a limited set of original recordings. The machine learning database is obtained through modification of baseline vehicle runup sounds, by defining booming events on a pre-existing vehicle order profile. A modified definition of booming noise and change in vehicle orders and background noise are the primary differences between the source and target datasets. We use transfer learning techniques to leverage the knowledge gained from the source dataset to make better predictions in the target dataset.

Jax, Peter

• Optimal Microphone Positioning for Multi-Channel Feedforward ANC Headphones
  J. Förster, J. Fabry und P. Jax
[Abstract]

Commercially available active noise cancellation (ANC) headphones typically use hybrid single-channel filter structures that consist of a feedforward and a feedback filter. Multi-channel feedforward filtering can improve the achievable performance by exploiting spatial characteristics of the incoming noise. This poses the challenge of determining the ideal positions of multiple reference microphones. We can analyze the position of reference microphones either based on a simulation, such as the finite-element method, or by propping a dummy headphone with multiple microphones. In both cases, the positions can be evaluated for a given number of reference microphones either based on the multiple coherence function (MCF) or by evaluating the ANC performance for the optimal feedforward FIR filter. We propose the solution to a least mean squares cost function for multi-channel feedforward FIR filter design for ANC headphones. Based on this cost function, we develop an algorithm that determines the optimal reference microphone positions for an arbitrary but fixed number of microphones. Finally, we compare the proposed algorithm to that of using the MCF as cost function. The evaluation is based on measurements of a headphone that is equipped with 10 additional digital MEMS microphones.

Jekosch, Simon

• Modellierung der Schallausbreitung unter Berücksichtigung von Strömung zur Verbesserung der Schallquellenlokalisierung
  S. Jekosch, S. Jia und E. Sarradj
[Abstract]

Eine bewährte Methode zur akustischen Charakterisierung rotierender Quellen ist die virtuelle Rotation des Mikrofonarrays. Dadurch ruhen die Mikrofone in Bezug auf die Quellen, aber das schalltragende Fluid rotiert nun auf dem Ausbreitungsweg zwischen den Quell- und den Mikrofonpositionen. Bei vielen praxisrelevanten Maschinen wird durch rotierenden Bauteile eine Strömung erzeugt, die sich mit der virtuellen Rotation des Fluids überlagert. Um eine möglichst genaue Schallquellenlokalisierung zu ermöglichen, sollte diese Überlagerung mit in das Modell der Schallausbreitung fließen.Hier für wird ein Raytracing Konzept vorgeschlagen, welches diese Überlagerungen berücksichtigen kann.

Für die Anwendung dieser Methode wird das mittlere dreidimensionale Strömungsfeld auf der Druckseite eines fünfblättrigen Axialventilators mithilfe eines Hitzdrahtannemometers und das Schallfeld mit einem 64 Kanal Mikrofonarray vermessen. Die Schallquellen werden mit Mikrofonarraymethoden in Frequenzbereich lokalisiert, so wie deren Verteilung unter Berücksichtigung verschiedener Strömungen im Schallausbreitungsmodell untersucht und mit simulierten Messdaten verglichen.

• Dreidimensionale Modellierung von Plattenschalldämpfern
  V. Radmann, S. Jekosch und E. Sarradj
[Abstract]

Besonders zur Dämpfung tiefer Frequenzen erweisen sich Plattenresonatoren als gutes Mittel. Auch bieten sie aufgrund ihrer glatten, undurchlässigen Oberfläche einige Vorteile gegenüber Absorptionsschalldämpfern, da sie für geringere Druckverluste sorgen und weniger anfällig für Verunreinigungen sind als poröse Materialien. Obwohl Plattenresonatoren bereits als Schalldämpfer eingesetzt werden, ist ihre Auslegung bislang nur sehr ungenau möglich. In dieser Arbeit wird daher ein semi-analytisches Modell implementiert, mit dessen Hilfe die Durchgangsdämpfung von Plattenresonatoren berechnet werden kann. Der bisher bestehende zweidimensionale Fall wird auf drei Dimensionen erweitert und die Ergebnisse mit Messdaten verglichen. Außerdem ermöglicht dieser Ansatz, Parameterstudien bei vergleichsweise geringer Rechenzeit durchzuführen, was zu einer gezielten Auslegung beitragen kann. Es werden daher auch die Ergebnisse einzelner Parameteruntersuchungen im zwei- und dreidimensionalen Fall miteinander verglichen. Die Ergebnisse dieser Arbeit bilden die Grundlage für weitere systematische Untersuchungen zur Optimierung von Plattenschalldämpfern.

Jelich, Christopher

• Effiziente akustische Analyse von periodischen Strukturen mittels FMM-BEM
  C. Jelich und S. Marburg
[Abstract]

Der Verkehr auf öffentlichen Straßen wie Autobahnen, Landstraßen und Gemeindestraßen ist eine der dominierenden Lärmquellen in Deutschland. Die gesundheitlichen Folgen sind laut Weltgesundheitsorganisation gravierend und gehen weit über Schlafstörungen hinaus. Der gegenwärtige Trend hin zu einer zunehmenden Urbanisierung und einem weiterhin erhöhten Verkehrsaufkommen könnte dies noch verschärfen. Hier gilt es effektive Schallschutzmaßnahmen zeitnah auf die Straße zu bringen. Eine Reduktion der Entwicklungszeit durch den Einsatz moderner Berechnungsmethoden kann hier einen wertvollen Beitrag liefern.

Diese Arbeit stellt ein numerisches Verfahren auf Basis der Fast Multipole Boundary Element Method vor, welche es erlaubt die Leistungsfähigkeit von periodisch angeordneten Schallschutzmaßnahmen effizienter zu quantifizieren. Neben den gängigen Schallschutzwänden, welche aus periodisch angeordneten Wandelementen bestehen, können auch neuartige Konzepte mit integrierten akustischen Metamaterialien untersucht werden. Das Verfahren nutzt die Regelmäßigkeit der periodisch angeordneten Schallschutzelemente aus um sowohl den Rechenaufwand als auch den Speicherplatzbedarf zu minimieren. In numerischen Beispielen werden unterschiedliche Konzepte gegenübergestellt.

Jente, Christian

• Strahl-Klappen-Interferenz - wie bedeutsam ist die Interaktionsschallquelle am Flugzeug
  C. Jente
[Abstract]

Die Innovationen im Bereich des zivilen Großraumflugzeugdesigns der letzten Jahre zielten unter anderem darauf ab, große Triebwerke an einen minimal veränderten Flugzeugrumpf zu integrieren. Hohe Nebenstromverhältnisse sorgen dafür, dass der gleiche Triebwerksschub bei geringerem schubspezifischem Brennstoffverbrauch und geringeren Strahlgeschwindigkeiten geliefert werden. Die geringere Strahlgeschwindigkeit wirkt positiv auf eine Lärmreduzierung. Die größeren Triebwerke verursachen jedoch zunehmend geringere Abstände zwischen dem Triebwerk und dem Flügel. Damit wird die Triebwerksintegration nicht nur eine Herausforderung in Bezug auf die Integration der Nebenaggregate und der Triebwerkssteuerung: Mit der Interaktion zwischen dem Triebwerk und der Landeklappe des Flugzeugflügels tritt eine neue Schallquelle hervor, die das Flugzeuggesamtgeräusch maßgeblich verändern kann. Das Strahl-Klappen-Interferenzgeräusch muss also verstanden und physikalisch charakterisiert werden, um etwaige akustisch bedingte Grenzen der Triebwerksintegration ausfindig zu machen. Dazu wurden am Aeroakustischen Windkanal Braunschweig (AWB) seit 2016 mehrere Experimente durchgeführt, mit denen der Effekt im Vortrag beschrieben wird.

Jia, Shenyang

• Modellierung der Schallausbreitung unter Berücksichtigung von Strömung zur Verbesserung der Schallquellenlokalisierung
  S. Jekosch, S. Jia und E. Sarradj
[Abstract]

Eine bewährte Methode zur akustischen Charakterisierung rotierender Quellen ist die virtuelle Rotation des Mikrofonarrays. Dadurch ruhen die Mikrofone in Bezug auf die Quellen, aber das schalltragende Fluid rotiert nun auf dem Ausbreitungsweg zwischen den Quell- und den Mikrofonpositionen. Bei vielen praxisrelevanten Maschinen wird durch rotierenden Bauteile eine Strömung erzeugt, die sich mit der virtuellen Rotation des Fluids überlagert. Um eine möglichst genaue Schallquellenlokalisierung zu ermöglichen, sollte diese Überlagerung mit in das Modell der Schallausbreitung fließen.Hier für wird ein Raytracing Konzept vorgeschlagen, welches diese Überlagerungen berücksichtigen kann.

Für die Anwendung dieser Methode wird das mittlere dreidimensionale Strömungsfeld auf der Druckseite eines fünfblättrigen Axialventilators mithilfe eines Hitzdrahtannemometers und das Schallfeld mit einem 64 Kanal Mikrofonarray vermessen. Die Schallquellen werden mit Mikrofonarraymethoden in Frequenzbereich lokalisiert, so wie deren Verteilung unter Berücksichtigung verschiedener Strömungen im Schallausbreitungsmodell untersucht und mit simulierten Messdaten verglichen.

Johannesmann, Sarah

• Quantification of the adhesive coupling of layered structures using guided ultrasonic waves
  M. Nicolai, H. Zeipert, Y. Lugovtsova, J. Bulling, S. Johannesmann, J. Prager und B. Henning
[Abstract]

Adhesive bonds have clear advantages over conventional methods and ensure high-performance of structures, especially in lightweight construction such as in automotive and aerospace industries. Unfortunately, destructive methods are still widely used for testing of these joints. In this contribution, a new and possibly more advantageous non-destructive method is presented which investigates the strength of the adhesive interface layer by means of guided ultrasonic waves. For this purpose, so-called mode repulsion regions (MRRs) are used, which represent interesting properties in dispersion curves of layered materials.

The dispersion curves of layered materials are calculated using the Scaled Boundary Finite Element Method (SBFEM). The Young’s modulus of the adhesive interface layer is chosen as a parameter representing the coupling strength. The averaged curvature of the repulsive modes of all MRRs in a certain frequency-wavenumber region is used as an evaluation parameter for coupling strength. For weakly coupled plates, the curvature is high and decreases steadily with increasing interface layer stiffness. The evaluation of the properties of MRR shows promising results, which could be used for non-destructive testing of adhesive joints.

• Estimation of viscoelastic material parameters of polymers using Lamb waves
  S. Johannesmann, L. Claes und B. Henning
[Abstract]

For a realistic simulation of ultrasonic waves in components, the material parameters of its constituents need to be known. Especially in polymers, viscoelastic behaviour must be considered to account for the material’s absorption. A possible method for material characterisation is based on Lamb waves using broadband thermoelastic excitation. Signal acquisition of ultrasonic waves at different distances from the excitation yields a matrix of signals depending on time and space. A 2D-Fourier transform yields a matrix in the temporal and spatial frequency domain similar to a dispersion diagram from which the propagating modes are extracted. Subdividing the propagation distance in N subdomains and applying a 2D-Fourier transform to each matrix results in N sub-matrices depending on frequency and real wavenumber. These are used to fit an exponential function in the spatial domain for each frequency and real wavenumber pair yielding the acoustic absorption, i.e. the imaginary part of the wavenumber. In an inverse procedure, the detected frequencies and complex wavenumbers are inserted into the analytic, complex Rayleigh-Lamb-equation, which is balanced by varying the complex, viscoelastic material parameters using a global optimisation algorithm. The resulting values for the material parameters serve as estimates for a quantitative description of the viscoelastic material behaviour.

Jokisch, Oliver

• The effect of room acoustics and channel coding on affective computing in far field speech interaction
  I. Siegert, O. Niebuhr, M. Gottschalk und O. Jokisch
[Abstract]

Das Aufkommen kommerzieller Sprachassistenten hat die Forschung in Bezug auf Erkennung, Verständnis und Einsatzgebiete auf ein neues Niveau gehoben. Hauptgründe dafür sind die gegebene Natürlichkeit des Sprechens als Kommunikationsform. In diesem Sinne unterscheidet sich die Nutzung eines sprachgesteuerten Mobiltelefons nicht wesentlich von der Sprachsteuerung einer Smart Home-Anwendung. Sprachassistenten der Zukunft sollen jedoch nicht nur die Bedienung eines technischen Systems vereinfachen, sondern eine vollkommen freie natürliche Interaktion ermöglichen. Dazu gehört, dass die gesamte Bandbreite menschlicher Ausdrucksweisen verstanden wird. Aktuelle Sprachassistenten sind sehr gut im Erkennen und Verstehen von Sprachinhalten im Sinne einer Sachinformation, haben aber Defizite im Verstehen weiterer Aspekte der Sprachebenen. Die Sachinformation ist meist nicht die wichtigste, und Defizite im Verstehen weiterer Aspekte der Sprache (z.B. Prosodie, Affekt, Charisma) führt zu vielen Fehlinterpretationen. In den letzten Jahrzehnten hat die Forschung aktiv Techniken entwickelt, die es erlauben, affektive Informationen des Sprechers zu erkennen und in den Entscheidungsprozess von technischen Assistenten einzubeziehen. Da diese Untersuchungen meist datengetrieben sind und auf KI-Modellierung basieren, werden die Auswirkungen unterschiedlicher akustischer Umgebungen oder Übertragungskanäle leider oft vernachlässigt. Der Beitrag zeigt daher den Einfluss unterschiedlicher Kanalcodierung und unterschiedlicher Raumakustik auf die Merkmalsrepräsentation und Erkennungsleistung von affektiven Zuständen oder charismatischen Informationen auf.

Joost, Holger

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

Ein Merkmal der zeitlichen Integration akustischer Reize, sowohl im Hörschall- als auch im Infraschallbereich, ist die Verringerung der Detektionsschwelle mit zunehmender Dauer. Dabei spielt die Form der Einhüllenden eine wesentliche Rolle. In diesem Beitrag stellen wir die Ergebnisse unserer Untersuchungen über die Dauerabhängigkeit von Detektionsschwellen für tieffrequente und Infraschall-Reize vor. Es wurden zwei verschiedenartige Einhüllende verwendet: Bei Plateau-Bursts wurde die Dauer durch Verlängerung des Plateaus erhöht; bei Multiple-Bursts wurde die Dauer durch Aneinanderreihen einzelner Bursts verlängert. Die Reize wurden über ein verzerrungsarmes Einsteckhörersystem (LDREPS = Low-Distortion Reproduction System) monaural im Ohr der Versuchspersonen präsentiert und die Detektionsschwellen mittels adaptivem 3-Intervall-3-Alternativen-Zwangwahlverfahren (3I-3AFC) bestimmt. Des Weiteren wurde eine von uns für hohe Schalldruckpegel modifizierte Variante des HMN-Modells von Heil, Matysiak und Neubauer (Hearing Research 353, 2017, S. 135-161), die wir auf der letzten DAGA (Fortschritte der Akustik. Berlin: DEGA e.V., 2021, S. 479-481) vorgestellt hatten, zur Beschreibung der Detektionsschwellen verwendet. Es wird gezeigt, wie gut dieses Modell die gemessenen Detektionsschwellen beschreibt.

Joubaud, Thomas

• Beiträge zur Modellierung der Phänomene, welche Gehörschutz bei starkem Impulslärm begrenzen
  C. Blondé-Weinmann, P. Hamery, T. Joubaud, V. Zimpfer und S. Roth
[Abstract]

Starker Impulslärm kann ein akutes Schalltrauma verursachen. Um dies zu verhindern, wird Gehörschutz verwendet der die Luftschallübertragung reduziert. Die daraus resultierende Abschwächung des Schallimpulses ist jedoch begrenzt und kann in einigen Extremsituationen unzureichend sein. Zum einen liegt das an den Eigenschaften des Gehörschutzes, zum anderen an der Charakteristik des Außenohrgewebes, Schallwellen aufzunehmen und als mechanische Schwingungen weiterzuleiten (”Knochenleitung”). Obwohl diese Phänomene bekannt sind, lassen sie sich experimentell nur schwer ermitteln. Aus diesem Grund ist die Finite-Elemente-Methode ein angemessenes Hilfsmittel, um sie zu analysieren. Zahlreiche Untersuchungen haben sich bisher ausschließlich auf den Frequenzbereich fokussiert. Unsere Arbeiten basieren auf zeitlichen Analysen der Impulswellen, die ebenso erforderlich sind und bisher selten im Rahmen einer Gehörschutzbewertung durchgeführt wurden. Diese Herangehensweise ist jedoch die beste Lösung, um die sekundären Ausbreitungswege der Schallimpulse und der Folgen aufzuzeigen. Zu diesem Zweck wurden mehrere Modelle von zunehmender Komplexität entwickelt und die Ausbreitung des Impulsschalles simuliert. Mit den Ergebnissen konnte die Kopplung von Gehörschutz und Haut neu bewertet, die Grenzen von Gehörschutz besser verstanden und Perspektiven für Verbesserungen vorgeschlagen werden.

Juhre, Daniel

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

In diesem Beitrag geht es um die simulative Bewertung akustischer Metamaterialien, wobei eine Kopplung der Finiten Zellen Methode (FCM) und der Randelementemethode (BEM) zum Einsatz kommt. Solche Metamaterialien bestehen aus akustisch wirksamen Schaumstoffmaterialien, in denen zusätzlich Festkörper mit hoher Steifigkeit eingebracht sind, um die Wirksamkeit des Dämmmaterials zu erhöhen. Als Resultat weisen solche Materialien eine komplexe innere Struktur auf, in der sich die Lage, Größe, Masse, Steifigkeit und Form der Einschlüsse je nach Design ändert. Um allgemeine Gestaltungsrichtlinien für solche Metamaterialen ableiten zu können, sind geeignete numerische Verfahren erforderlich, um mit deren Hilfe umfassende Parameterstudien durchführen zu können.

Die FCM ermöglicht eine effiziente Simulation akustischer Metamaterialien, in der die komplexe Geometrie durch ein kartesisches Berechnungsnetz diskretisiert und mit Ansatzfunktionen höher Ordnung berücksichtigt werden kann. Dadurch ist eine einfache Netzerzeugung für dreidimensionale Probleme sowie eine hochgenaue Berechnung der schwingenden Struktur möglich. Um Materialübergänge akkurat abbilden zu können, wird in den multimateriellen Zellen der Ansatzraum um besondere Ansatzfunktionen erweitert. Im Anschluss erfolgt auf Basis der Ergebnisse der Schwingungsanalyse die Berechnung der Schallabstrahlung mit Hilfe der BEM.

In diesem Beitrag wird die gekoppelte Berechnung der komplexen Struktur und der Umgebungsluft mittels FCM und BEM diskutiert sowie die Schallemission des simulierten akustischen Metamaterials ausgewertet.

• Akustisch wirksame, vollständig recycelbare Möbel auf Basis biologischer Materialien - eine Machbarkeitsstudie
  F. Duvigneau, W. Mohrmann und D. Juhre
[Abstract]

In der modernen Möbelindustrie steht vollständiges Recycling im Fokus. Idealerweise soll der Verbraucher selbst in der Lage sein, die Möbelstücke einfach in seine Einzelbestandteile zu zerlegen, um diese dann fachgerecht zu entsorgen. Eine zukunftsweisende Produktentwicklung geht einerseits damit einher, dass keinerlei Klebstoffe verwendet werden sollen und andererseits, dass ausschließlich Materialien enthalten sein sollen, die sich gut und vollständig recyceln oder wiederverwerten lassen, d. h. beispielsweise erdölbasierte Materialien sind zu vermeiden. Dabei werden meist biologische Materialien angestrebt, die wiederum auch biologisch abbaubar sind. In diesem Beitrag geht es um eine Machbarkeitsstudie zu akustisch wirksamen Möbeln. Es werden also Materialien bzw. Schichtaufbauten aus diversen Materialien untersucht, um abzuschätzen, ob diese Materialverbunde neben der eingangs beschriebenen Recyclingfähigkeit auch noch einen wesentlichen Beitrag zur Raumakustik leisten können. Die Analysen werden ausschließlich experimentell durchgeführt und als Referenz dienen heute noch gängige Standardmaterialien (sowohl als Einzelmaterialien als auch in Materialverbunden analog zu den prototypischen Schichtaufbauten der Akustikmöbel auf biologischer Basis). Um die verschiedenen Materialverbunde besser hinsichtlich des angestrebten Anwendungszweckes vergleichen zu können, werden diese unter realistischen Bürobedingungen getestet. Als Anregung dient eine Schallquelle, die ein breitbandiges Rauschen sowie diskrete tonale Anteile emittiert. Neben den akustischen Auswirkungen werden auch die Massen der unterschiedlichen Verbunde betrachtet.

• Vergleich verschiedener granularer Materialien und Mixturen für die Anwendung in partikelbasierten Schwingungsdämpfern
  B.B. Prasad, F. Duvigneau, E. Woschke und D. Juhre
[Abstract]

Die Autoren haben in vorangegangen Studien verschiedene Konzepte zur passiven Schwingungsdämpfung vorgestellt, die im Wesentlichen die hohe innere Reibung granularer Medien als Dissipationsquelle nutzen. In diesem Beitrag soll nun das granulare Material im Fokus stehen, das für die Partikeldämpfer genutzt wird. Im Rahmen experimenteller Studien werden über 20 Materialien untersucht und vergleichend bewertet. Darüber hinaus werden auch Mischungen näher betrachtet. Die Palette der untersuchten Materialien reicht von Sand über Gummimaterialien bis hin zu metallischen Werkstoffen. Im Rahmen der Untersuchungen wird auch der Einfluss unterschiedlicher Korngrößen und Füllmengen analysiert. Außerdem liegt ein weiteres Augenmerk auf der Form der Einzelpartikel. Vorangegangene Experimente stützen die Vermutung, dass unregelmäßige Formen im Vergleich zu kugelförmigen Medien zu einer höheren Anzahl von Kontaktpunkten und Reibungsvorgängen zwischen den Partikeln führen und folglich wirksamer sind. Für die experimentelle Schwingungsanalyse der partikelgefüllten sowie ungefüllten Probekörper wird ein Laser-Scanning-Doppler-Vibrometer verwendet. Die anschließende Bewertung der Dämpfungswirkung erfolgt bezüglich der gemessenen Oberflächengeschwindigkeit in Normalenrichtung und quantifiziert die Differenz zwischen gefüllten und ungefülltem Probekörper. Dabei werden alle im erfassten Frequenzbereich auftretenden Resonanzüberhöhungen analysiert und in die Gesamtbewertung einbezogen. Als skalare Ergebnisgröße kommt zusätzlich die Summenpegeldifferenz zum Einsatz. Die Vergleiche werden sowohl bezüglich identischer Massen als auch identischer Volumina der unterschiedlichen Füllmaterialien durchgeführt.

Jurgelucks, Benjamin

• Defect Characterization in Plate Models Facilitated by Algorithmic Differentiation
  J. Bulling, B. Jurgelucks, J. Prager und A. Walther
[Abstract]

In non-destructive testing and structural health monitoring with ultrasonic waves, the quantification of damage in components is one of the main tasks. In many shell-like structures, such as plates, pipes, or laminate components, ultrasonic waves propagate as guided waves. Although guided waves enable the testing of large areas, their multimodal and dispersive properties make it challenging to analyze signals. So, there is a need for more advanced algorithms to handle these properties, especially when reconstructing damage position and geometry.

The reconstruction can be formulated as an inverse problem where the measured signals are fitted with a simulative forward model. Due to the small wavelength of ultrasonic waves, classic forward models based on, e.g., the Finite Element Method are computationally intensive. In contrast, the authors use the semi-analytical Scaled Boundary Finite Element Method (SBFEM) to reduce the computational effort. The SBFEM approximates arbitrary long, undamaged parts of the structure with only a few degrees of freedom.

This contribution summarizes a general inverse procedure based on algorithmic differentiation in combination with the SBFEM. Results are presented for damaged 2D cross-sectional models of waveguides. These results include an analysis of the robustness of the proposed algorithms against noise.

• Identification of piezoelectric material parameters using optimised multi-electrode specimens
  L. Claes, N. Feldmann, V. Schulze, B. Jurgelucks, A. Walther und B. Henning
[Abstract]

Due to the availability of computational resources, modern design processes of sensor and actor systems are becoming increasingly simulation-driven. A prerequisite of these processes is, however, that the materials used are well-known and described by a material model. For piezoceramic materials the parameters of such a model is especially hard to determine, as it includes mechanical, electrical, and piezoelectric quantities. The authors have previously shown that a complete set of piezoelectric material parameters can be identified based on three electrical impedance measurements of a disc-shaped specimen with three ring electrodes. As a continuation of this work, a new electrode structure requiring only a single impedance measurement is determined by a simulation-based sensitivity optimisation process. Using this new electrode structure, the material parameters of a physical specimen are determined in an inverse procedure by matching the measured impedance with the impedance of a virtual sample incorporating the parameterised material model using an optimisation algorithm. Along with linear parameters for mechanical, electrical, and piezoelectric behaviour, absorption parameters are determined as well. Good agreement between virtual and physical impedances indicates the model’s potential to describe the physical behaviour accurately.

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Kaiser, Bert

• Numerical study to characterize the damping of electrostatically actuated microbeams
  G. Gediya, A. Melnikov, H.A.G. Schenk, F. Wall und B. Kaiser
[Abstract]

Microelectromechanical Systems (MEMS) are a technology that has made completely new applications possible in science and industry. Microspeakers such as those used in in-ear devices have great potential to benefit from MEMS technology due to the miniaturization and manufacturing advantages. There is a lot of research going on in this area, where great efforts are made to avoid pull-in instabilities and to optimize damping. Damping in particular is a decisive factor in audio applications, as it has a strong influence on the frequency response. In this study, we use the finite element method to investigate the influence of the air film in the electrostatic gap of a test structure on parameters that can be measured using impedance spectrometry, such as mechanical natural frequency or capacitance. The results have the potential to improve the characterization methods and thus advance the development of MEMS-based microspeakers.

• Analyse der Dünnfilmdämpfung eines beidseitig eingespannten Mikrobalkens
  A. Melnikov, H.A.G. Schenk, F. Wall, J.M. Monsalve Guaracao, L. Ehrig, M. Stolz, A. Mrosk, S. Langa und B. Kaiser
[Abstract]

Miniaturisierte MEMS-basierte Lautsprecher sind ein aktueller Entwicklungstrend für In-Ear-Audioanwendungen. Wenn ein Lautsprecher jedoch auf die Größe eines mikroelektronischen Chips schrumpft, unterscheidet sich die Physik von der makroskopischen Welt. Einerseits profitiert ein elektrostatischer MEMS-Lautsprecher von sehr kleinen Elektrodenabständen, die zu hohen Feldstärken und somit Kräften führen. Gleichzeitig verursacht die Strömungsdynamik der Luft starke Dämpfungseffekte in den mikroskopisch kleinen Kanälen eines µSpeaker-Chips, aber auch in dem elektrostatisch Spalt selbst. Kürzlich haben wir experimentell gezeigt, dass die erste Euler-Bernoulli-Biegemode ausreicht, um das Verhalten eines elektrostatisch angetriebenen Mikrobalkens über den gesamten Hub mit hoher Genauigkeit zu reproduzieren. Dies führt zu einem ab-initio-Modellierungsansatz, der auf einer neuartigen Chebyshev-Edgeworth-Typ-Erweiterung basiert. Daraus leitet sich ein genaues Lumped-Parameter-Modell (LPM) für MEMS- Lautsprecher, welches einem einzigen Freiheitsgrad beinhaltet. In dieser Arbeit diskutieren wir den Einfluss der Mikrofluidik auf die Dämpfung eines Testlautsprecherdesigns basierend auf dem nanoscopic electrostatic drive (NED) Konzept. Mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) analysieren wir, wie die Druck- und Geschwindigkeitsverteilung mit den Euler-Bernoulli-Moden eines einfachen mikroskopischen Balken verknüpft ist, mit dem Ziel, die Dünnfilmdämpfung in das LPM einzubeziehen. Das Verständnis der verschiedenen Quellen der fluiddynamischen Dämpfung ist von großer Bedeutung für das Design von High-Fidelity-MEMS-Audiowandlern.

Kallinger, Markus

• Untersuchung der Dämmwirkung ziviler Jagdschalldämpfer
  P. Trabert, K.-W. Hirsch, S. Kreikemeier und M. Kallinger
[Abstract]

Schalldämpfer für Handfeuerwaffen sind im zivilen Bereich essenziell um das Gehör des Schützen und des Hundes zu schützen sowie das Wild nicht unnötig zu beunruhigen. Des Weiteren ermöglichen Schalldämpfer die Einhaltung der Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung. Dementsprechend ist eine sachgerechte Untersuchung und Beurteilung eines Schalldämpfers notwendig. Aktuell existiert kein genormtes Beurteilungs- bzw. Bewertungsverfahren für zivile Jagdschalldämpfer. Die derzeit gängigen Methoden beschränken sich meist auf die Angabe des im Nahfeld der Quelle erhobenen Spitzenschalldruckpegels.

In dieser Untersuchung wurden Emissionsdaten von Schalldämpfern unterschiedlicher Konstruktionsweisen und Kaliber nach den Vorgaben der DIN EN ISO 17201-1:2019-06 erhoben. Die Ergebnisse zeigen, dass die DIN EN ISO 17201-1:2019-06 ebenfalls für die Quelldatenerhebung ziviler Jagdschalldämpfer anwendbar ist. Der Schalldämpfer hat unter anderem einen signifikanten Einfluss auf die Richtcharakteristik der Waffe. Dieser Einfluss wird bei der Erhebung des Spitzenschalldruckpegels nicht berücksichtigt.

Es wird aufgezeigt, dass der Spitzenschalldruckpegel keine aussagekräftige Größe zur Bewertung und Charakterisierung der Dämmwirkung eines Schalldämpfers ist. Bei der Betrachtung der Wirksamkeit eines Schalldämpfers muss generell zwischen physikalischer Dämmwirkung und der Gehörbelastung differenziert werden. Somit werden ebenfalls geeignete Bewertungs- und Vergleichsgrößen wie der Schallenergiepegel und Gehörschädigungsprognoseverfahren diskutiert.

Kaltbeitzel, Bernd

• Bestimmung der freien Schnelle von Abwassersystemen
  S. Öhler, S. Barthle und B. Kaltbeitzel
[Abstract]

Sanitärinstallationen und dabei besonders Abwassersysteme, führen häufig zu schallschutztechnischen Mängeln in Gebäuden. Wie störend ein Abwassersystem im angrenzenden Raum letztlich sein kann, hängt dabei neben den Eigenschaften des Abwassersystems im Wesentlichen von der an der Körperschallübertragung beteiligten Gebäudestruktur selbst ab. Hierbei gibt es große Unterschiede was den Massiv- und den Leichtbau angeht. Messtechnisch lassen sich die Beiträge der Gebäudestruktur und des Abwassersystems voneinander trennen. Man kann also die vom Gebäude unabhängigen Eigenschaften des Abwassersystems ermitteln. Die charakterisierende Größe ist dabei, neben der Kurzschlusskraft (blocked force), die freie Schnelle (free velocity) des Abwassersystems. Aus den beiden Messgrößen kann anschließend die Admittanz (mobility, Anregbarkeit) des Systems abgeschätzt werden. Die Methodik zur Durchführung der Messungen wurde an einem Abwassersystem erprobt. Dabei wird in diesem Beitrag insbesondere auf die praktische Umsetzung zur Messung der freien Schnelle eingegangen. Inwieweit Vereinfachungen in der Vorgehensweise möglich und letztlich zulässig sind, ohne die Qualität der erhaltenen Ergebnisse zu beeinträchtigen, ist dabei wesentliches Ziel der Untersuchungen. Schließlich wurde eine Methode entwickelt und überprüft, mit der die freie Schnelle von Abwassersystemen auf praktische Weise und gleichzeitig mit hoher Wiederholgenauigkeit und Präzision bestimmt werden kann.

Kaltenbacher, Manfred

• Source Directivity for Auralization Using Precomputed Data Based on Discontinuous Galerkin Simulations
  J.R. Cardenuto, J. Heinz, T. Van Putten, M. Kaltenbacher und W. Desmet
[Abstract]

We present a framework for the auralization of room-acoustics computed with discontinuous Galerkin (DG) simulation. Our approach lets us auralize the sound propagation in an enclosure independent of source and listener directivity, using time-domain simulated room impulse responses. Linear combinations of monopoles, surrounding the source location, represent the source directivity. Using the DG solver, we compute the sound field of each monopole separately and store the pressure results, obtained at several microphone positions, in a database. During the post-processing, a synthesis of these precomputed room impulse responses (RIR) yields the sound field of a generic source, using the precalculated monopole contributions. We perform interpolation on the pressure signals captured at the listener position in real-time and apply HRTF as filters to the latter signals to obtain the binaural output. The approach allows incorporating any source and listener directivity to time-domain simulated RIRs. Results show how the binaural output is affected by modifying the number of monopoles representing the source generated sound field. We also analyze the effect of the DG simulation parameters, such as element size and time-step, on the binaural output.

• A Nonconforming DG Formulation for the Acoustic Conservation Laws
  J. Heinz und M. Kaltenbacher
[Abstract]

At DAGA 2021, we presented a higher-order discontinuous Galerkin (DG) solver to compute the acoustic conservation laws in the time domain. It can apply velocities of vibrating materials as boundary conditions in each time step. This approach makes it possible to calculate any sound field originating from vibrating surfaces; this is especially true if vibrations are not harmonically. Utilizing assembly-free operator applications combined with the DG discretization, the solver renders memory efficient, fast and is perfectly suited for state-of-the-art hardware. In problems that contain different materials, the requirements of the element size may differ. Nonconforming interfaces exploit this property to effectively reduce the number of degrees of freedom without the need for strongly distorted elements. Therefore, their use can further increase the solver’s efficiency while maintaining a highly accurate scheme for the before-mentioned problems. Within the talk, we provide a nonconforming high-order DG formulation for the acoustic conservation laws. We focus on some implementational details, the beauty of the DG method in this setting, accompanied by corresponding spatial convergence studies.

• Sound source localization in a vehicle trailer
  J. Nowak, R. Wehr, M. Haider und M. Kaltenbacher
[Abstract]

Tire/road noise is a highly relevant topic for improving the comfort and experience of drivers and residents living in high-traffic areas. With growing numbers of electric cars, the relevance of tire noise even increases since it is the dominant sound source in the middle-speed range.

Existing standards concerning tire/road noise typically only require acoustic pressure or intensity level measurements, and no further investigation of sound source locations or strengths is carried out. Therefore our goal is to apply different sound source localization algorithms at the rolling tire using a measurement trailer equipped with microphone arrays. The first step to achieve a robust workflow for field measurements is to test the measurement setup and identify the acoustic properties of the trailer in the stationary case. For this purpose, an artificial sound source is placed inside the stationary trailer. In this contribution, we present the characterization process and results of the sound source localization in this stationary case.

• Revisiting the EAA Benchmark for a low-pressure axial fan
  S. Schoder, F. Czwielong und M. Kaltenbacher
[Abstract]

We revisit the detailed experimental and existing numerical results of the EAA benchmark case of a low-pressure axial fan. Thereby, we present the whole aeroacoustic simulation process and its validation by experimental results. A successful computation of the flow and acoustic involves the following procedure, including validation: 1. Obtaining a verified mesh for the CFD simulation. 2. Evaluating turbulence modeling. 3. Performing a CFD convergence study. 4. Validating significant flow results concerning a subsequent acoustic simulation. 5. Establishing a computational domain and meshing regarding the acoustic field. 6. Acoustic source term calculation, including a possible truncation and interpolation from the CFD to the acoustic grid. 7. The acoustic field computation and validation of its significant physical quantities. We will present physical and methodological details for a successful aeroacoustic fan simulation.

• Aeroacoustic sources in turbulent flow through a 90° pipe bend predicted by Large-Eddy Simulation
  J. Tieber, H. Steiner, P. Maurerlehner, S. Schoder, M. Kaltenbacher und G. Brenn
[Abstract]

The method of Large-Eddy Simulation (LES) has increasingly gained popularity, as it directly captures a major part of the unsteady vortical motion in a turbulent flow field. The uncertainty of turbulence modeling is thus limited to the unresolved sub-grid scales (SGS). This makes LES a highly attractive method for predicting flow-induced sound sources for use in hybrid Computational Aeroacoustics (CAA). The possible sound emission generated by turbulent 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 vehicle’s engine compartment may lead to unfavorable flow conditions. The present study performs incompressible LES to predict the turbulent flow field of a 90^∘ circular pipe bend. The computational results are compared against experimental data from dedicated measurements and existing numerical solutions in literature. The predicted instantaneous flow field is used to evaluate acoustic source terms for different acoustic formulations, such as Lighthill’s acoustic analogy and the Perturbed Convective Wave Equation (PCWE). A special focus is on the sound generation in the separated flow region at the exit of the bend.

• Investigation of the influence of Lighthill’s source term parts in an automotive turbocharger compressor
  C. Freidhager, S. Schoder, A. Renz, S. Becker und M. Kaltenbacher
[Abstract]

Lighthill’s inhomogeneous wave equation in combination with the Finite Element (FE) method is an adequate approach for computing pressure fluctuations inside a turbocharger compressor, giving multiple advantages. Firstly, computing fluctuations using FE are not influenced by numeric dissipation. Furthermore, this methodology allows investigating the influence of the additions connected to the compressor by interpolating Lighthill’s source terms onto different propagation grids. Lighthill’s source term consists of three different main parts (1) the Reynolds stress term, (2) the excess term, and (3) the viscous term. The influence of those three source term parts on propagation simulations in the inlet and outlet region of turbocharger compressors are investigated by comparing them with flow simulation results and measurements of a cold gas test rig. Furthermore, also the Ffowcs Williams-Hawkings approach was used applied for comparing simulation results.

• Comparison of aeroacoustic formulations for coupling of confined flows with the flow-guiding structure
  P. Maurerlehner, S. Schoder, J. Tieber, H. Steiner, G. Brenn und M. Kaltenbacher
[Abstract]

The absence of combustion noise in electric vehicles results in a dominance of other sound sources, 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 packaging requirements and the ambitious demand for passenger comfort. By coupling the computational fluid domain with the surrounding structural domain through appropriate interface conditions, 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. For doing so, the (two-step) hybrid aeroacoustic approach is often used to deal with the disparity of scales between flow structures and audible acoustic wavelengths in CAA. When applying this two-step approach, several aeroacoustic formulations are available to compute the flow-induced sound. We compare different aeroacoustic equations, such as Lighthill’s wave equation and the Perturbed Convective Wave Equation (PCWE), regarding their suitability for coupling the aeroacoustic and structural mechanics domains. The comparison considers typical flow configurations of turbulent low Mach number airflows (Ma<0.3), assuming different flow speeds. The accuracy, the computational effort, and the applied computational procedure are analyzed.

• Untersuchung strömungsakustischer Quellen einer klinisch angewandten hydraulischen Knieprothese
  A. Wurzinger, B. Mayr-Mittermüller, M. Kaltenbacher und S. Schoder
[Abstract]

Strömungslärm, welcher von einer Knieprothese ausgeht, hat in mehreren Aspekten negative psychologische Einflüsse auf Patient und Umwelt. Aus diesem Grund wurde das hydraulische System einer klinisch angewandten Knieprothese untersucht, um Schallquellen und dessen Ursachen zu lokalisieren und zu mindern. Anhand stationärer und instationärer inkompressibler Strömungssimulationen werden akustische Quellterme basierend auf gängigen strömungsakustischen Modellen berechnet und untersucht. Dabei werden sowohl Flexions- und Extensionsbewegung als auch unterschiedliche Gelenksteifigkeiten untersucht. Basierend auf diesen Erkenntnissen wurde die strömungsführende Geometrie adaptiert und in weiteren Simulationen sowie Experimenten gezeigt, dass durch die Reduktion von Schallquellen im Inneren des abgeschlossenen hydraulischen Systems die Emmission von Strömungslärm gesenkt werden kann.

• Feature Evaluation for Acoustic Pressure Signals from a Hybrid Simulation of Human Phonation
  F. Kraxberger, A. Wurzinger, S. Falk, S. Schoder, S. Kniesburges, M. Döllinger und M. Kaltenbacher
[Abstract]

Disorders of human voice production have severe effects on the quality of life of the affected individuals. To investigate the cause-effect-chain in voice production with functional-based voice disorders, three different possible disorder patterns are analyzed in form of a parameter study. These are: (i) four different variants of glottis closure, (ii) symmetric and asymmetric vocal fold movements of the same frequency, and (iii) three different subglottal pressures. By combining these parameters, 24 configurations are formed for which a validated simulation model is used to calculate the resulting sound pressure. The applied hybrid aeroacoustic approach consists of an incompressible flow simulation, from which the source term for the acoustic simulation is calculated according to the Perturbed Convective Wave Equation. Using the resulting acoustic signals at a microphone point, features from speech signal processing are evaluated. It is shown, that certain features correspond to certain disorder configurations.

• Transmission behaviour and noise generation of MEMS shutter devices
  D. Mayrhofer und M. Kaltenbacher
[Abstract]

A new method of sound generation - which we call Advanced Digital Sound Reconstruction (ADSR) - incorporates a redirection mechanism for sound pulses. In the most simple case, these sound pulses have the shape of a hat-function and are manipulated via highly dynamic shutter gates. We investigate the influence of a particular Micro-Electro-Mechanical-Systems (MEMS) actuator design on this sound pulse regarding its transmission behaviour. Since viscous effects can play a dominant role in MEMS applications, we utilize the linearized flow equations in time domain in order to solve for the acoustic pressure while taking viscous boundary layers into account. Furthermore we investigate the generated noise during the switching process. The actuator itself has been characterized via a Micro System Analyzer 400 regarding its mechanical properties, which are then utilizied in a simplified simulation setup in order to estimate the generated sound pressure level. The simulated sound pressure level is then compared to acoustic measurements to validate the simplified approach. Based on the results regarding the transmission behaviour as well as the generated noise during the switching process, the underlying embodiment is rated regarding its applicability for ADSR.

Kamenzky, Robert

• Risserkennung und Schadensdetektion an Eisenbahnradreifen
  R. Pianowski, R. Kamenzky und P. Blaschke
[Abstract]

Die vorgestellte Arbeit beschreibt eine akustische, zerstörungsfreie Methode zur Detektion von Radreifenrissen. Über eine Transferpfadanalyse (TPA) wird auf die Schallabstrahlung des einzelnen Rades rückberechnet. Mit der synthetisierten Schallabstrahlung wird mittels des akustischen Resonanztests (ART) während der Überfahrt des Zuges über eine Messstelle die Rissidentifikation durchgeführt.

Risse in Radreifen der Bahn verändern die strukturellen Eigenschaften der Komponente. Die Rissufer bilden innerhalb des Radreifens eine Fügestelle, an der kinetische Energie bei strukturdynamischen Bewegungen aufgrund von Reibung in Wärme dissipiert wird. Wird ein intakter und ein rissbehafteter Radreifen spektral verglichen, so müssen sich Unterschiede in ihren modalen Eigenschaften feststellen lassen.

Basis der Risserkennung ist die Analyse des Radreifen-Schallspektrums. Dieses kann mit der Transferpfadanalyse (TPA) und -synthese (TPS) aus der Überfahrt des Zuges über eine Messstelle in der Schiene für jedes einzelne Rad extrahiert werden. Die Herausforderungen der Verkehrswende erzwingen einen Ausbau des Personen- und Güterverkehrs auf der Schiene. Eine in situ Risserkennung während des Betriebs kann hierzu einen entscheidenden Beitrag zur Kapazitätserhöhung und Sicherheit des Schienenverkehrs liefern.

Der Vortrag präsentiert die Fortschritte und Erkenntnisse der Arbeit.

• Untersuchung eines Messverfahrens für das Vorbeifahrtgeräusch von Güterwagen basierend auf der Transferpfadanalyse und -synthese
  R. Kamenzky, R. Pianowski und P. Blaschke
[Abstract]

In dieser Arbeit wird der Versuchsaufbau für die Untersuchung einer neuartigen Methode zur Lärmemissionsmessung vorbeifahrender Güterzüge allein aus dem Schwingungssignal nahe des Rad-Schiene-Kontaktes vorgestellt. Sie ist unempfindlich gegen Störeinflüsse und erlaubt eine eindeutige Zuordnung von Schallemissionen zu den einzelnen Radsätzen.

Im Zuge des seit Dezember 2020 geltenden Schienenlärmschutzgesetzes gibt es Bedarf für ein System zur radgenauen Lärmmessung und Kontrolle von Güterzügen. Mikrofonmessungen an der Bahnstrecke sind dazu ungeeignet, da das Mikrofonsignal von Umgebungsgeräuschen überlagert werden kann, gemessene Lärmpegel stark von den Umgebungsbedingungen abhängen und somit keine hinreichende Bestimmung des Lärmemittenten und der genauen Pegelüberschreitung möglich ist.

Die Methode basiert auf der Modellierung des Rad-Schiene-Systems durch eine Transferpfadanalyse. Die Anregung durch das rollende Zugrad wird dann von einem Beschleunigungssensoren an der Schiene gemessen und mittels des Transferpfadmodells zu einem äquivalenten Schalldruckpegel synthetisiert. Der vorgestellten Versuchsaufbau besteht aus einem Rad-Schiene-Modell im Labormaßstab und erlaubt die Untersuchung optimaler Methoden für die Erstellung des Transferpfadmodells und die Quantifizierung von Stör- und Einflussgrößen.

In ersten Versuchen konnten gute Übereinstimmungen von synthetisierten Lärmpegeln zu Referenzmessungen mit Mikrofonen gezeigt werden. Der Versuchsaufbau sowie die Ergebnisse der Labormessungen werden in dieser Arbeit vorgestellt und mögliche Limitierungen des Messaufbaus und der Methode diskutiert.

Kamp, Fabian

• Acoustic Quality Control in End-of-Line Assembly of Electrical Connectors
  F. Kamp und T. Welfers
[Abstract]

Efficient industrial production processes today demand increasing throughput rates while at the same time requiring unrestricted high production quality. Acoustic quality control in end-of-line testing has been established to address this challenge and is gaining popularity in combination with advanced machine learning techniques. This paper discusses current progress in the field, presenting acoustic click detection in the assembly of electrical connectors for heated hydraulic lines. Initial feasibility investigations include measurements of connector click sounds in different production facility noise background, acoustic signal analysis for NOK detection and classifier development using machine learning. With positive results from the initial studies, the click detection algorithm is brought into practical application, being implemented in a re-designed version of the assembly line production machine. Further applications of the presented methodology are presented as an outlook of this study.

Kamper, Tim

• Simplifying the Extraction of Modal Parameters from Test Data using a Neural Network
  T. Kamper, M. Wegerhoff, T. Lobato und R. Sottek
[Abstract]

Although experimental modal analysis (EMA) is a common tool in structural dynamics, it is still mostly performed by experts. To make it available to every user, many challenges must be addressed throughout the process of planning the EMA, conducting the measurements, extracting the modal parameters, and interpreting the results. This paper focuses on the process step of parameter extraction in which the modal parameters (eigenfrequency, damping, and mode shape) are estimated to fit the measured data. The Least Squares Complex Frequency Method (LSCF-Method) is a robust and efficient method widely used to perform this task. However, it requires the user to interact and define input-parameters to gain reliable results. Within the scope of this work a neural network, which assists the user to parametrize the LSCF-Method, was developed, trained, and tested.

Karakantas, Athansios

• Attribute zur gesamtheitlichen Charakterisierung der Wahrnehmung von Straßenverkehrsgeräuschen
  A. Fiebig, D. Ackermann, S. Böhm, M. Chudalla, A. Karakantas, A. Oehme, S. Pourpart, M. Schuck, F. Strigari und S. Weinzierl
[Abstract]

Das BASt-Projekt ”Erprobung psychoakustischer Parameter für innovative Lärmminderungsstrategien” (FE 02.0431/2019/IRB) widmet sich in mehreren Studien der Anwendbarkeit psychoakustischer Parameter zur Bewertung von Verkehrsgeräuschen. Um diese vollständig zu charakterisieren und ihre perzeptive Wirkung aufzuzeigen, bedarf es der Kenntnis der zugrundeliegenden Dimensionen, die die Bewertung von Verkehrsgeräuschen in alltäglichen Situationen beeinflussen. In diversen Studien zur Wirkung von akustischen Umgebungen zeigte sich, dass die auditive Wahrnehmung mehrdimensionaler Natur ist, wobei häufig klassische Affektmodelle abgeleitet wurden. In einer ersten Probandenstudie werden mittels Stimulus-Dyaden-Vergleich auf Basis des Repertory-Grid-Verfahrens relevante Beschreibungsgrößen und Attribute elizitiert, um die latenten Wahrnehmungsdimensionen, die der Bewertung von Straßenverkehrsgeräuschen zugrunde liegen, systematisch zu explorieren. Dabei äußern sich die Probanden in einer offenen Befragung zu den perzeptiven Unterschieden der präsentierten Stimuluspaare. Hierfür werden Straßenverkehrssituationen in einem audio-visuellen Kontext auf Basis von 360^∘-Kamera- und Higher Order Ambisonics-Aufnahmen dargeboten. Die Straßenverkehrsszenen werden mittels Head Mounted Display und eines 21.2 Kanal-Ambisonics-Systems im Experiment dargestellt. Die präsentierten Stimulus-Dyaden decken den Merkmalsraum an Straßenverkehrsgeräuschen umfangreich ab und berücksichtigen systematisch Faktoren wie Verkehrsmenge, Verkehrsfluss, Verkehrszusammensetzung, Fahrbahnbelag und zulässige Höchstgeschwindigkeit. Der Beitrag erläutert die experimentelle Methodik, zeigt die mittels des Repertory-Grid-Verfahrens explorierten Attribute auf und skizziert die Entwicklung eines Fragebogens als Messinstrument zur Bestimmung perzeptiver Eindrücke im Kontext von Straßenverkehrsgeräuschen.

Kaulen, Bastian

• Entwurf und Implementierung einer schnellen Frequenzgangmessung und automatischer Entzerrung von akustischen Schallwandlern
  B. Kaulen, H. Lewitz, T.O. Wisch, F. Kühne und G. Schmidt
[Abstract]

Das Vermessen von akustischen Schallwandlern wie Projektoren und Hydrophonen ist notwendig, um die Leistungsfähigkeit von nachfolgenden Signalverarbeitungsstrukturen optimal nutzen zu können. Gerade in Array-Anwendungen ist das gleiche Verhalten aller Elemente wichtig, um gute Resultate zu erzielen. Dazu werden die jeweiligen Testobjekte oft in einem möglichst schallarmen Messtank mit bekannten Signalen charakterisiert. Ein großes Problem stellt hierbei die Reflektionen an Wänden und der Wasseroberfläche dar. Durch die beschränkte Abmessung des Tanks leiden die zu erzielende Ergebnisse und es muss für eine genauere Messung über viele Pulse gemittelt werden, was die Gesamtdauer der Messung erhöht. In diesem Beitrag wird die Verwendung eines adaptiven Filters zur Bestimmung der Impulsantwort vorgestellt, die neben einem kontinuierlichen breitbandigen Senden und Klassifizieren, auch zusätzlich eine Aussage über die Qualität der Messung ermöglicht. So lässt sich sowohl sehr viel zuverlässiger als auch schneller messen. Anschließend werden die ermittelten Frequenzgänge mittels einer digitalen Filterstruktur zu einem gewünschtem Frequenzgang entzerrt. Dies kann zum Beispiel der Mittelwert aller Frequenzgänge eines Arrays sein, wodurch ein einheitliches Verhalten des gesamten Arrays erreicht wird. Sowohl das Vermessen als auch die Entzerrung wurde in einem Echtzeit-Signalverarbeitungsprogramm umgesetzt und ermöglicht somit eine deutliche Reduzierung der gesamten Messdauer von Arrays.

• Entwurf und Implementierung einer modularen Softwarearchitektur für kognitive verteilte Echtzeit-MIMO-SONAR-Systeme
  F. Kühne, B. Kaulen, T.O. Wisch und G. Schmidt
[Abstract]

Durch Fortschritte in der künstlichen Intelligenz gibt es immer bessere Ansätze von Kognition in komplexen Systemen. Auf ein SONAR-System angewandt bedeutet dies, dass eventuell eine kognitive Steuereinheit die komplette und auch sehr umfangreiche Steuerung übernimmt und damit die Ergebnisse deutlich verbessern kann. Die deutlich schnellere Reaktionszeit erlaubt so eine komplette Rekonfiguration eines verteilten MIMO-SONAR- Systems von Ping zu Ping. Ein Hafenbecken kann so in merklich verkürzter Zeit vollständig untersucht und mögliche Ziele schneller entdeckt werden. Dies erfordert allerdings ein extrem flexibles Rahmenwerk, das solche grundlegenden Code- und Speicheranpassungen ohne einen Systemneustart und ohne das ”Vergessen” der bisherigen Detektionshistorie auch zulässt. Kognitive MIMO-SONAR-Systeme bieten eine Vielzahl am Modi und Einstellungsmöglichkeiten, die teilweise zur Laufzeit verändert werden müssen. Dadurch entstehen Verarbeitungsketten, die nicht in einer einzigen fixen Abarbeitung von Teilfunktionen resultieren. Um trotzdem optimale Effizienz zu erreichen, erfordert es eine neue Softwarearchitektur für ein SONAR- System, das flexibel ihre Struktur an die gewählten Modi anpasst. Dazu werden in diesem Beitrag variable Grundbausteine entworfen, die je nach SONAR-System optimal zusammengesetzt und parametrisiert werden können. Eine Umsetzung der Algorithmen wird in ein Echtzeitrahmenwerk implementiert und eine Echtzeitfähigkeit des Gesamtsystems wird gezeigt.

• Geräuschreduktion und Entzerrung für gemischt analog-digitale Sprachübertragungen im Unterwasserkanal
  T.O. Wisch, B. Kaulen, F. Kühne und G. Schmidt
[Abstract]

In vielen Anwendungsbereichen ist unter Wasser eine Sprachkommunikationsverbindung zwischen zwei Partnern erforderlich. Klassischerweise werden dazu entweder die direkte Einseitenbandmodulation eines Sprachsignals oder eine digitale Kommunikationsform unter Nutzung eines Sprachcoders angewandt. Die besonderen Bedingungen des Unterwasserkanals sorgen jedoch dafür, dass einerseits das direkt modulierte Sprachsignal starken Verzerrungen im Kanal unterworfen wird und andererseits digitale Kommunikationsverbindungen oftmals nur geringe Datenraten liefern können und demzufolge nur Sprachcoder mit niedriger Qualität eingesetzt werden können. Eine mögliche Alternative besteht in dem Ansatz ein System einzusetzen, welches in einem gemischten Betrieb sowohl digitale als auch analoge Übertragungen kombiniert. Im digitalen Teil werden Informationen über die Einhüllende und ein Normalisierungsfaktor unter Verwendung von Codebüchern (Vektorquantisierung), im analogen Teil ein spektral ausgewogenes und normalisiertes Restsignal übertragen. Ein solches System wird in diesem Beitrag in Bezug auf die gegenüber den klassischen Varianten erweiterten Möglichkeiten zur Geräuschreduktion und Entzerrung untersucht und evaluiert.

Kersten, Simon

• Finite-Element Simulation of Bone Conduction in the Human Head: The Inner Ear Component
  S. Kersten, H. Taschke und M. Vorländer
[Abstract]

Bone conduction describes the transmission of vibrations in the human head that lead to a hearing sensation. It can be divided into different components. For the outer and middle ear components as well as for air conduction, the sound is induced in the cochlea via a relative motion between the stapes and the inner ear. For the inner ear component, the displacement of the basilar membrane is caused by inertial movement of the inner ear fluids and a pressure change in the cochlea due to its compression. In this study, a finite element model is used to investigate the inner ear component. The model is based on the inner ear part of the BOHEAR model presented by Henning Taschke in 2005. It consists of an inner ear geometry within an osseous cuboid and includes the three scalae, the vestibulum and the semicircular ducts. The simulation parameters are discussed and the model is validated against measured results and finite element simulations described in the literature. The inner ear component is investigated by applying a measured cochlear promontory motion and by comparing the responses for translational displacement, compressional motion and excitation via the oval window.

Kettermann, Michael

• Sekundärschallimmissionen beim Tunnelvortrieb
  W. Steinhauser, P. Steinhauser und M. Kettermann
[Abstract]

Beim Tunnelvortrieb in Bereich von Wohngebieten werden in der Regel die Sekundärschallimmissionen störender empfunden als die Erschütterungen. Besonders ausgeprägt ist dies beim Sprengvortrieb in der Nacht, wo bei ungünstigen Bedingungen noch in Entfernungen von mehreren 100 m Aufwachreaktionen hervorgerufen werden können. Wie Emissionsmessungen von verschiedenen Tunnelbaustellen zeigen, haben die unterschiedlichen geologischen Bedingungen dabei merklichen Einfluss auf die Stärke der Sekundärschallimmissionen. Die zur Beurteilung dieser Sekundärschallimmissionen von Bauarbeiten dienenden Richtlinien, RVS 04.01.11 und RVE 04.02.04 und die dabei verwendeten Beurteilungskriterien werden diskutiert, wie auch die Aussagekraft der aus Schwinggeschwindigkeitsmessungen berechneten Sekundärschallpegel im Vergleich zu Schallpegelmessungen.

Keuchel, Sören

• Simulation eines Active Noise Cancellation Systems für die Anwendung Automotive Audio
  S. Keuchel, H. Lohmann, P. Römer und O. Zaleski
[Abstract]

Der Bereich ”Automotive Audio” ist entscheidend für die Wertigkeit von aktuellen Fahrzeugen. Die Lautsprechersysteme können über mehr als 20 Lautsprecher verfügen um Anforderungen, wie zum Beispiel die 3D Sound-Wiedergabe, zu erfüllen. Neben dem Entertainment wird das System auch beim Active Noise Cancellation verwendet. Aufgrund der vielfältigen Anforderungen und der Komplexität muss das Verhalten bereits vor dem ersten realen Prototyp bewertet werden können. Für den notwendigen Digital Twin in der Produktentwicklung sind daher prognosesichere Simulationen und präzise Messungen entscheidend.

Für die numerische Abbildung von Lautsprechersystemen gilt es, eine multiphysikalische Simulation durchzuführen. Es müssen die Bereiche Elektromagnetismus, Strukturdynamik und Akustik miteinander verbunden werden. Die einzelnen Gebiete können jeweils mit unterschiedlichem Detaillierungsgrad abgebildet werden, wobei die Möglichkeiten von effizienten 1D-Ansätzen bis zu vollständigen 3D-Modellen (FEM) reichen. Zur Prognosesicherheit müssen die Modelle messtechnisch validiert werden, weshalb ein entsprechender Prüfstand entwickelt.

Im Rahmen des Vortrags sollen die Möglichkeiten eines Active Noise Cancellation Algorithmus im Fahrzeuginnenraum dargestellt werden. Eine besondere Herausforderung ist die räumliche Ausdehnung in Relation zur betrachteten akustischen Wellenlänge. Es soll ein computergestütztes 3D- Modell eines Fahrzeuginnenraums mit einer 1D-Systemsimulation gekoppelt werden und so die Realisierung und dessen Grenzen in Bezug auf Frequenz, Ort, Reaktionszeit sowie die Anzahl der Lautsprecher ermittelt werden.

• Optimierung von Metamaterialien
  N. Rehbein, H. Lohmann, S. Keuchel und O. Zaleski
[Abstract]

Metamaterialien können in der Vibro-Akustik dazu dienen, Schwingungen in bestimmten Frequenz-Bereichen zu unterdrücken, um die Schallemissionen zu reduzieren. Dies geschieht meist durch das Aufbringen von Resonatoren an der Materialoberfläche. Da Metamaterialien vor allem im Leichtbau Anwendung finden, besteht die Herausforderung, dass die Gesamtmasse des Materials durch die Resonatoren nicht zu stark anwachsen darf. Im hieraus entstandenen Optimierungsproblem soll die Frage beantwortet werden, wie viele Resonatoren überhaupt benötigt werden und wo diese idealerweise positioniert werden. Darüber hinaus werden Parameter wie Masse, Dämpfung, Steifigkeit für jeden Resonator ermittelt. Die wichtigste Nebenbedingung ist die Begrenzung der Gesamtmasse aller Resonatoren. Anhand eines Beispiel-Modells werden die Charakteristika des Optimierungsproblems gezeigt und die Anforderungen an das Optimierungsverfahren definiert. Darauf aufbauend werden die Optimierungsverfahren und die daraus entstandenen Ergebnisse präsentiert.

• Digital Twin – Experimentelle und numerische Modalanalyse am Lehrbeispiel eines Tisches
  J. Piepiorka, C. Gillner, T. Schröder, O. Zaleski und S. Keuchel
[Abstract]

Der digitale Zwilling wird als überaus effektives Werkzeug im Entwicklungsprozess eingesetzt, um bestmögliche akustische Produkteigenschaften zu garantieren und Sicherheitsanforderungen einzuhalten. Dabei gilt es den interdisziplinären Spagat zwischen rechnergestützen Vorhersagemodellen und experimentellen Prototypen valide abzubilden. Obwohl die jeweilige Fachexpertise in vielen Unternehmen vorhanden ist, wird das volle Interaktionspotenzial oftmals nicht ausgeschöpft. Um die Herangehensweise und das Verständnis zukünftiger Ingenieure zu sensibilisieren, wird in diesem Beitrag ein neu entwickeltes Laborpraktikum vorgestellt.

Als Lehrbeispiel wird das Schwingungsverhalten eines Tisches mit Hilfe eines digitalen Zwillings untersucht. Ziel ist es, die Möglichkeiten und Werkzeuge zur Abschätzung der Modellgüte erläuternd aufzuzeigen. Für einen handelsüblichen Tisch werden sowohl experimentelle als auch numerische Modalanalysen durchgeführt und detailliert dokumentiert. Ein besonderes Augenmerk liegt auf den jeweiligen Herausforderungen und den möglichen Fehlerquellen, welche anhand von Beispielen inklusive gängiger Lösungsstrategien fokussiert werden. Im ersten Schritt werden die jeweiligen Ergebnisse kritisch diskutiert und unter Berücksichtigung der Annahmen sowie Randbedingungen bewertet. Im zweiten Schritt erfolgt der Abgleich zwischen den beiden Teilgebieten, wobei die Validierung des digitalen Zwillings im Vordergrund steht.

Die gesamte Vorgehensweise ist in einem Laborpraktikum zusammengefasst, welches vielfältige Anwendungsmöglichkeiten bietet. Neben theoretischen Grundlagen sind die Inhalte als selbsterklärende Tutorials aufbereitet, welche digital oder in Präsenz am eigenen Untersuchungsobjekt erarbeitet werden können.

• Akustische isogeometrische Analysen mit schnellen Boundary-Elemente-Methoden
  K.M. Beiroth, M. Ram, S. Keuchel und O. Von Estorff
[Abstract]

Die Boundary-Elemente-Methode (BEM) ist ein etabliertes 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 Non-Uniform Rational B-Splines (NURBS) zur Geometriebeschreibung. Die oberflächenbasierte BEM ermöglicht dabei die Verknüpfung zwischen CAD- und Berechnungsmodell. Auf diese Weise reduziert sich neben dem Diskretisierungsfehler auch der mit der Vernetzung verbundene Aufwand erheblich.

Ein entscheidender Nachteil der BEM ergibt sich jedoch aufgrund der nicht-symmetrischen und in der Regel vollbesetzen Systemmatrizen. Durch den hohen hierfür erforderlichen Speicherbedarf ist die Anwendung der BEM auf Systeme mit einer geringen Anzahl an Freiheitsgraden und somit vergleichsweise niedrige Frequenzen beschränkt. Eine Möglichkeit zur Steigerung der Recheneffizienz und der damit einhergehenden Betrachtung größerer Systeme ist die Verwendung schneller Verfahren, wie der Fast-Multipole-Methode oder hierarchische Matrizen. Im vorliegenden Beitrag wird eine Kombination der IGABEM mit schnellen Verfahren vorgestellt und anhand akustischer Anwendungsbeispiele verifiziert.

Kieling, Samuel

• Engine speed estimation using neural networks
  C. Ramones, S. Kieling, C. Steffens und S. Pischinger
[Abstract]

The rotational speed of an internal combustion engine is an important input variable for the analysis of vehicle interior noise measurements. However, in vehicle tests the effort of applying a measurement device is not always proportionate, which is why the engine speed is not always available in acoustic measurements. In this paper a methodology is presented which estimates the rotational speed of an ICE using a regression model based on deep neural networks. A Long Short-Term Memory (LSTM) is used as the basic network architecture. The input to the LSTM is the spectrogram of a monaural airborne sound measurement. A total of 527 measurements with an average duration of 45s are used to train the LSTM. The model shows very good stability in the learning process with a mean percent error of 6.1% for the training data set, 6.4% for validation and 6.79% for the test data set. A subsequent autocorrelation analysis can improve the rotational speed estimation.

Kirchhoff, Nikolas

• Horizontalschleifen von Straßendeckschichten als ressourcenschonende Maßnahme zur Geräuschminderung
  M. Männel, N. Kirchhoff und J. Eicher
[Abstract]

Geräuschmindernde Straßendeckschichten liefern einen wichtigen Beitrag zum Verkehrslärmschutz. Es wird jedoch beobachtet, dass die Reifen-Fahrbahn- Geräusche auf der überwiegenden Mehrzahl von geräuschmindernden Deckschichten im Verlaufe des Betriebs - über mehrere Jahre hinweg - zunehmen. Dies kann häufig auf eine Veränderung der Oberflächenrauigkeit, insbesondere der Makrotextur, zurückgeführt werden. Es wurde deshalb in einem Projekt, das vom Bayerischen Staatsministerium für Wohnen, Bau und Verkehr beauftragt wurde, untersucht, ob es für einzelne Deckschichttypen möglich ist, die Textur von Straßendeckschichten nach einigen Jahren im Betrieb so nachzubearbeiten, dass wieder eine verbesserte Geräuschminderung erzielt werden kann. Im Zentrum der Untersuchungen stand ein Verfahren zum horizontalen (An)Schleifen der Oberfläche, dies wurde punktuell durch ein vorgelagertes Hochdruck- Wasserstrahlen ergänzt. Es zeigte sich, dass für optimale Ergebnisse die Intensität der Eingriffe immer an der Ausgangstextur ausgerichtet werden muss. Diese stellt sich je nach Bauweise, Alter und Zustand unterschiedlich dar. Neben den akustischen Gesichtspunkten musste zu jedem Zeitpunkt auch die Griffigkeit berücksichtigt werden um sicherzustellen, dass sich diese nicht negativ verändert und es wurden Messungen des Rollwiderstands durchgeführt. Im Ergebnis konnte ein Verfahren gefunden werden mit dem die akustischen Eigenschaften vergleichsweise schnell und sehr ressourcenschonend verbessert werden können, sodass man der Alterung nach derzeitigen Erkenntnissen um mehrere Jahre entgegenwirken kann.

Kissner, Carolin

• Spectral POD Analysis of Combustion Noise Emitted by a Non-reacting Combustor Simulator
  R. D'Aniello, S. Gövert, K. Knobloch und C. Kissner
[Abstract]

Combustion noise represents an important part of the overall emissions of gas turbines and aerospace engines. For modern lean combustors, there are several relevant physical phenomena which contribute to combustion noise, such as fluctuations of heat release in case of so-called direct combustion noise or acceleration of flow inhomogeneities in case of so-called indirect combustion noise. In order to describe the noise production mechanisms, it remains although difficult to distinguish between the different sources and to quantify the corresponding sound emission using classical approaches based on linear acoustics. This study therefore proposes an alternative method to identify the noise components based on an empirical mode decomposition technique, the so-called Spectral Proper Orthogonal Decomposition (SPOD). Using data extracted from a Large Eddy Simulation of a non-reacting combustor simulator, the suitability of the SPOD to identify the relationship between entropy disturbances due to cooling air entering the combustor and sound production was investigated. The comparison of the coherent structures obtained with the SPOD from entropy and pressure fluctuations clearly evidences similarities in spatial distributions and mode orders as well as energy peaks at similar frequencies. This makes the SPOD a promising approach to identify main features and structures of combustor noise components.

Kiyan, Roman

• Adaption of Layerwise Relevance Propagation for Audio Applications
  R. Kiyan, N. Poschadel, S. Preihs und J. Peissig
[Abstract]

Deep neural networks (DNNs) excel at signal detection and parameter estimation tasks, particularly under conditions where traditional algorithms struggle. In contrast to analytically derived methods, DNNs solve tasks through their parameters being optimized for a particular task in training. However, this comes at the cost of a DNN model’s operation being intransparent - behaving like a black box.

Layerwise Relevance Propagation (LRP) is a method originally developed in the field of image recognition which aims to resolve this black box behavior by attributing relevance to a model’s input features, representing the contributions of these features to the model’s prediction for a particular input. Analysis of the resulting heatmaps is then to give insight regarding the model’s decision strategy.

This work examines the specifics of applying LRP to DNNs used for audio applications - from a view on specific properties of audio signals as compared to images, through ways of evaluating LRP heatmaps qualitatively and quantitatively by means of visualization, auralization and evaluation of multiple metrics. The interpretation of LRP results and their utility in DNN model design is discussed. LRP is applied exemplarily to DNNs for Direction of Arrival (DOA) estimation from Higher Order Ambisonics signals.

Klages, Elin

• Deep Learning Data Fusion for Predicting Offshore Pile Driving Noise Levels
  M. Stender, J. Von Pein, E. Klages, J. Ohlsen, S. Lippert, O. Von Estorff und N. Hoffmann
[Abstract]

Data-driven techniques from the field of machine learning can be utilized to distill patterns from high-dimensional data sets through abstract representation learning. This study employs novel deep learning methods to fuse qualitatively different data sources in the field of underwater noise from offshore pile driving. A fully convolutional encoder-decoder with residual connections is built to approximate a mapping from the pile head excitation to the emitted underwater sound pressure levels. Classical numerical simulation techniques require extensive computations. Furthermore, several geometrical and acoustical parameters, as well as the pile head excitation, are necessary to calculate fully resolved information about the occurring pressure field. As an alternative, extensive deep learning model training on large simulation data sets allows for noise level predictions with near real-time capability. Thus, the large offline training costs are justified for design processes that involve the simulation of several variations, e.g., the pile head excitation, pile geometry, or the acoustical parameters in a timely manner. The performance of the novel approach is assessed in terms of the one-third octave band spectra of the sound exposure level in the close vicinity of the pile.

• Primäre Schallminderung bei Offshore-Pfahlrammungen durch den Einsatz eines Zwischenstückes zur akustischen Anpassung des Hammers an den Pfahl
  E. Klages, S. Lippert und O. Von Estorff
[Abstract]

Bei der Rammung von Grundungspfählen für Offshore-Windenergieanlagen sind in Deutschland seit 2008 Grenzwerte bezüglich der resultierenden Unterwasser-Schalldruckpegel einzuhalten. Zur Einhaltung dieser werden üblicherweise zusätzliche Schallminderungssysteme, z.B. Blasenschleier, Hydro-Sound-Damper und Noise Mitigation Screens, eingesetzt. Motiviert durch steigende Schallemissionen, u.a. bedingt durch größer werdende Gründungspfähle, wurde zusätzlich die Entwicklung von Rammhämmern bzw. alternativen Rammmethoden mit besseren akustischen Eigenschaften, z.B. BLUE Piling, IHC Pulse, MENCK Noise Reduction Unit, SilentHammer, vorangetrieben. Dabei hängt die Schallemission, neben anderen Faktoren, allerdings immer auch von der Interaktion des Rammhammers mit dem Pfahl ab. Die Berücksichtigung des Pfahldesigns beim Entwurf des Rammhammers gestaltet sich als schwierig, weil der gleiche Rammhammer in der Regel zur Rammung unterschiedlicher Pfähle eingesetzt wird. Eine Möglichkeit, welche in diesem Beitrag untersucht wird, stellt der Einsatz eines zusätzlichen Elements zur Minimierung der Schallemission für individuelle Hammer-Pfahl-Kombinationen dar, welches zwischen Hammer und Pfahlkopf eingefügt wird.

Klatte, Maria

• Investigating Different Cueing Methods for Auditory Selective Attention in Virtual Reality
  C. Reimers, K. Loh, L. Leist, S. Fremerey, A. Raake, M. Klatte und J. Fels
[Abstract]

An audio-only paradigm for investigating auditory selective attention has previously been transferred into a classroom-type audio-visual virtual reality (VR) environment. However, directly translating such a paradigm into VR does not promise a close-to-real life scenario, as possible benefits of the virtual environment are not utilized. In the audio-only version, all instructions and the visual cue was presented on a computer display in front of the participant. In the virtual classroom model, the visual information were displayed on a blackboard. Due to the necessity of attending to this information, this method of cue presentation led to the fact that participants only focused on this specific area of the virtual environment. In a more realistic scenario, participants are expected to move their heads and thereby exploit, for example, the benefits of dynamic binaural reproduction. Therefore, this study investigates new cueing methods that may induce participants to interact more with the virtual world. Next to another visual cue, also auditory cues could be promising approaches. The feasibility of these different cue types is evaluated in a listening experiment.

Kleemann, Jens

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

Zum 50. Jubiläum der DAGA hatten wir (leider nur virtuell) mit Klängen von Zwei-Motorradklängen gratuliert und dies im vorigen Jahr mit einem 2. Teil fortgesetzt.

Nachdem wir uns in diesem darauf konzentriert haben ein geeignetes System für die Messung und Archivierung zu entwickeln, mit dem das Klangbild verschiedenen Typen unter möglichst vergleichbaren Bedingungen aufgenommen werden kann, soll im diesjährigen Beitrag eine stärkere Konzentration auf die Beschreibung technisch bedingter akustischer Details erfolgen. Die Fahrzeuge wurden bisher als eine Schallquelle betrachtet. Die Analyse der charakteristischen ”Schallmuster” soll auf den Einfluss der einzelnen Komponenten erweitert werden.

Klein, Steffen

• Entwicklung akustischer Messungen für industrielles maschinelles Lernen
  C. Fuchs, S. Klein, S. Saller, D. Spies, A. Schütze und T. Schneider
[Abstract]

Einige Defekte an industriellen Maschinen können von Experten aufgrund von akustischen Ereignissen erkannt werden. Durch die bisherigen Erfolge in der Spracherkennung motiviert dies zur Nutzung maschinellen Lernens für industrielle akustische Messungen. Als Beispiel werden hier Messungen an Antrieben von Festo angeführt, deren Dichtungen Leckagen aufweisen. Das Ziel ist es, die Leckage(n) per MEMS-Mikrofon zu erkennen. Da maschinelles Lernen die Messkette um statistische Datenauswertung erweitert, stellt es besondere Anforderungen an das Design of Experiment (DoE) und die Messkette. Bei akustischen Messungen spielen Noise und Clipping eine große Rolle. Es gilt also, einen geschickten Dynamikbereich zu finden und einen sinnvollen Nutzsignalbereich mit ausreichendem Signalrauschabstand (SNR) in den Messsignalen zu suchen. Um physikalisches Clipping zu vermeiden, wurde das Mikrofon in ein Gehäuse mit konischer Einfräsung eingebaut. Außerdem wurde das Gain auf einen Nutzsignalbereich optimiert und die Einzelmessungen wurden entsprechend segmentiert, um Datenhomogenität zu erreichen. Zur Erfüllung der statistischen Anforderungen wurde das DoE per Latin Hypercube Sampling (LHS) durchgeführt. Dazu wurden Daten mit verschiedenen Leckagenstärken, verschiedenen beaufschlagten Drücken und Einstellungen der Drossel aufgezeichnet. Somit werden Robustheit zu unterschiedlichen Druck- und Drosseleinstellungen sowie die Lernbarkeit des Targets (Leckage) ermöglicht. Rauschsignale können für Robustheitstests und weiterführende Vergleiche im Nachhinein eingefügt werden.

Kleinfeller, Nikolai

• Unsicherheit in der Vibroakustik: Ein Überblick
  W. Xu, C. Adams, R. Feldmann, N. Kleinfeller und T. Melz
[Abstract]

Unsicherheit ist allgegenwärtig und beeinflusst das Verständnis eines vibroakustischen Systems negativ. Auf der einen Seite führt Unsicherheit in der Modellbildung während der Entwurfsphase zur Streuung in der Vorhersage der vibroakustischen Eigenschaften des Systems. Auf der anderen Seite weicht die Systemdynamik während des Betriebs eines Systems aufgrund der unvollständigen Datenerfassung von der einer Prüfstandsmessung ab. Aufgrund steigender Anforderungen der akustischen Qualität der Produkte, z.B. akustikgerechte Gestaltung und Sound Design des Antriebstrangs einschließlich des Motorgeräuschs hinsichtlich des Fahrzeugs, soll ein besseres Verständnis der vibroakustischen Eigenschaften des Systems erreicht werden. Aus diesem Grund muss die zugrundeliegende Unsicherheit berücksichtigt werden. Unsicherheit kann beispielsweise durch probabilistische Methoden identifiziert und quantifiziert werden. Anhand der Betrachtung der Unsicherheit z.B. Wahrscheinlichkeitsverteilungen von vibroakustischen Zielgrößen kann das Systemverständnis verbessert werden. Weiterhin können zuverlässige Entscheidungen hinsichtlich der vibroakustischen Eigenschaften getroffen werden. Aufgrund dieses Potenzials wird die Betrachtung der Unsicherheit in der Vibroakustik im Rahmen dieses Beitrags vorgestellt. Dieser Beitrag zeigt den Stand der Wissenschaft der Unsicherheit in der Vibroakustik auf und fasst die wesentlichen Methoden und Begriffe zusammen.

Kleinhenrich, Christian

• Akustische Aspekte bei der Errichtung und Ertüchtigungen von Schießanlagen der Bundeswehr
  F. Hammelmann, C. Kleinhenrich, K.-W. Hirsch und G. Schäfer
[Abstract]

Schießanlagen (Standortschießanlagen, Hallenschießanlagen) sind ein unabdingbarer Teil der Ausbildungsanlagen, auf denen die Bundeswehr ihre Streitkräfte in der Handhabung und den Gebrauch von Handfeuerwaffen ausbildet und auf Einsätze vorbereitet. Bei der Errichtung bzw. der baulichen Anpassung dieser Anlagen an neue Ausbildungs- und Übungsszenarien steht die Deckung des militärischen Bedarfs naturgemäß an erster Stelle, denn das ist der Zweck dieser Anlagen. Die Auslegung erfolgt dann hinsichtlich der inneren und äußeren Schießsicherheit. Die Anlage muss durch bauliche Maßnahmen gewährleisten, dass das Schießen auf den Anlagen für das Personal sicher und eine Gefährdung der Nachbarschaft ausgeschlossen ist. In der Fortschreibung der baufachlichen Richtlinien der Bundeswehr, nach der die Anlagen gebaut werden, spielt nun auch zunehmend die Akustik eine Rolle mit zwei unterschiedlichen, aber gleichrangigen Zielen. Die Anlagen sollen so errichtet werden, dass (1) die Geräuschbelastung des Gehörs des Personals und dass (2) die Lärmbelastung der Anlieger*innen so gering wie möglich ist. Die Anlagen sollen bereits in der Planungsphase diese beiden Aspekte berücksichtigen. Diese Vorgehensweise stellt sicher, dass die Anlagen wirtschaftlich, sicher und umweltverträglich sind.

• Zur Reproduzierbarkeit von quellnahen Schießlärmmessungen zur Beurteilung des Gehörschädigungsrisikos
  C. Kleinhenrich, P. Bechtel, T. Langenbucher, C. Hudasch und K.-W. Hirsch
[Abstract]

Untersuchungen zeigen, dass die ausschlaggebende Kenngröße zur Beurteilung der Gehörgefährdung durch hochenergetische Impulsschalle nicht allein der Spitzenschalldruck ist, sondern viele Eigenschaften des gesamten Schalldruckzeitsignals des Impulses eine maßgebliche Rolle spielen. Zur Untersuchung der Auswirkung von Mündungsknallen von Handfeuerwaffen auf das Gehör wird häufig der Schalldruckzeitverlauf in Entfernungen größer gleich 80 cm von der Mündung an mehreren Messpositionen aufgezeichnet. Seit 2021 steht als Regelwerk dazu die ISO 17201 Teil 6 ”Geräuschexposition im Nahbereich der Geräuschquelle” zur Verfügung. Für die so aufgezeichneten Signale können Gehörgefährdungsprognosen anhand unterschiedlicher etablierter Verfahren berechnet und anschließend eine Anzahl unbedenklicher Schüsse abgeleitet werden. Es ist gängige Praxis, durch Wiederholung des Messvorgangs, bei ansonsten unveränderten Randbedingungen, das Vertrauensniveau der Untersuchung zu erhöhen. Waffenknalle gelten als sehr gut reproduzierbar. Allerding ist bei den Messungen zu beobachten, dass bei der realitätsnahen Versuchsdurchführung mit Schützen oder Schützinnen der Quellort zwangsläufig variiert. Im vorgestellten Beitrag werden die Auswirkungen der Variationen von Ort und Ausrichtung der Quelle auf die zu ermittelnden Gehörgefährdungsprognosen diskutiert. Dabei wird insbesondere untersucht, wie robust die beiden ausgewählten Prognoseverfahren nach Pfander und nach dem AHAAH-Modell gegenüber derartigen Messunsicherheiten sind. Hierzu werden sowohl theoretische als auch praktische Untersuchungen vorgestellt.

• Schießlärm & Gehörschützer Modellierung von Gehörschützern für Schießgeräusche - Gehörgefährdungsprognosen
  P. Bechtel, C. Hudasch, C. Kleinhenrich, T. Langenbucher und M. Simons
[Abstract]

Ein allgemein verbreitetes Mittel zur Reduktion der Gehörbelastung durch Schießlärm sind Gehörschützer. Eine Maßzahl zur Kennzeichnung der verbleibenden Gehörbelastung unter einem Gehörschützer kann mit Gehörgefährdungs-Prognoseverfahren, wie z.B. dem AHAAH-Modell oder dem Pfander-Verfahren, bestimmt werden. Auf Grundlage dieser Prognosen resultiert eine Anzahl unbedenklicher Schüsse als Qualitätskenngröße für den Gehörschützer. Dementsprechend ist die Zuverlässigkeit des eingesetzten Prognoseverfahrens von entscheidender Bedeutung. Die prognostizierte Gehörgefährdung hängt wiederum signifikant von den verwendeten Gehörschützern und deren Modellierung ab. Somit ist eine realitätsnahe Berücksichtigung der Schutzwirkung des Gehörschützers von hoher Relevanz und wird in diesem Beitrag behandelt. Hierzu werden zunächst individuell gemessene Gehörschützerübertragungsfunktionen als bestmögliches Modell betrachtet. Anhand dieser Übertragungsfunktionen und aufgezeichneter Waffenknalle werden - mittels Faltung - Schusssignale am Ohrkanaleingang synthetisiert. Aus dem Vergleich dieser synthetischen Signale mit den unter einem Gehörschützer, in-situ gemessenen Schusssignalen kann die Qualität der Gehörschützerübertragungsfunktionen untersucht werden. Zur Untersuchung werden neben klassischen akustischen Einzahlwerten Verfahren zur Prognose der Gehörgefährdung anwendet. Auf Basis der Qualität der Gehörschützerübertragungsfunktionen wird eine mögliche Modellierung des Gehörschützers diskutiert.

Kletschkowski, Thomas

• Experimentelle Untersuchungen zur semi-aktiven Schall- und Schwingungsreduktion an Leichtbaustrukturen
  T. Kletschkowski
[Abstract]

Die Reduktion der Schwingungen in Leichtbaustrukturen sowie die Minderung der von diesen abgestrahlten Schallleistung ist eine typische Aufgabe bei der Konzeption von Fahrzeug- und Flugzeugkabinen. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit einem semi-aktiven Ansatz, der geeignet ist, sowohl Strukturschwingungen als auch die Schallabstrahlung von schwingenden Strukturen zu reduzieren. Dieser basiert auf einem elektrodynamischen Schwingungserreger in Kombination mit einem dissipativen elektrischen Netzwerk, das die Dissipation der mechanischen Energie ermöglicht. Im Vortrag wird sowohl auf das Konzept, als auch auf dessen experimentelle Umsetzung im Labormaßstab eingegangen. Vorgestellt werden experimentelle Befunde zur Schall- und Schwingungsreduktion. Diese belegen, dass sowohl lokale Beschleunigungspegel als auch die äquivalente abgestrahlte Schalleistung eines schwingungsfähigen Leichtbaupaneels mit Hilfe dieses Konzeptes reduziert werden können. Dabei werden Reduktionen von bis zu 9dB im Frequenzbereich unterhalb von 400Hz erreicht.

Klüß, Daniel

• Detecting Hip-Stem Implant Loosening by Deep Anomaly Detection using Structure Borne Sound
  L. Krukewitt, S. Spors, K. Völzer, R. Bader und D. Klüß
[Abstract]

Loosening of hip stem implants is a major reason for the revision of total hip replacements. Current diagnostic methods cannot detect a loosening in an early stage with high sensitivity and specificity. Previous analysis showed the potential of classifying a loosening by the analysis of extracorporeally captured structure borne sound. 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. Experiments with four human femur bones from body donations have been conducted in a previous study. Results showed that the loosening can be detected almost certain using individual models and with high accuracy using a non-individual model trained with data from multiple individuals. This contribution aims to discuss the generalization of the previously developed non-individual model. Data augmentation is used to emulate inter-individual variability and cross-validate the non-individual model. Alternative outlier detection strategies besides the previously applied mean average error method are evaluated.

Knappe, Fabian

• Der Digitale Akustische Zwilling - Ableitung von Komponenten-Grenzwerten für die Außengeräusch-Homologation in der digitalen Phase des Fahrzeugentwicklungsprozesses
  F. Knappe, C. Puhle und J. Rosskopf
[Abstract]

Kürzere Entwicklungszyklen sowie spät verfügbare Prototypen zwingen Original Equipment Manufacturers zu intensiveren Aktivitäten in der frühen digitalen Phase der Fahrzeugentwicklung. Neue technologische Konzepte, wie der digitale Zwilling, werden zur Voraussetzung für effiziente Entwicklungsprozesse. Das Außengeräusch von PKW wird wegen der gesundheitsschädlichen Wirkung von Schall auf den menschlichen Körper in gesetzlichen Normen reguliert. Die aktuelle Regulierung der UNECE ist der ECE R51.03-Test. Die Anforderungen an das Außengeräusch werden in den gesetzlichen Regulierungen stetig verschärft. Dieser Umstand erhöht die Notwendigkeit von Prognosen über das zu erwartende akustische Verhalten in der frühen Entwicklungsphase zukünftiger Fahrzeuge zusätzlich. In der vorliegenden Arbeit, die Teil eines umfangreichen Forschungsprojektes ist, wurde ein Konzept zur Ableitung von akustischen Komponenten-Grenzwerten hinsichtlich ECE R51.03 entwickelt. Die entwickelte Methodik kombiniert Machine Learning Prognosen für das Außengeräusch zukünftiger Fahrzeuge mithilfe von Gradient Boosted Models und ein neues Verfahren zur Teilschallquellenanalyse, das wir Helmholtz Inverse Beamforming nennen. Mithilfe digitaler akustischer Zwillinge zukünftiger Fahrzeuge in Form der ML- Modelle und der hochaufgelösten Teilschallquellenanalyse des Vorgängerfahrzeuges sind Vorhersagen über das Außengeräusch bereits in der frühen digitalen Phase des Entwicklungsprozesses möglich. Die beiden genannten Algorithmen sowie der methodische Gesamtansatz werden vorgestellt und Komponenten-Grenzwerte für Abgasanlage und Reifen anhand eines konkreten Beispiels für ein Fahrzeugentwicklungsprojekt exemplarisch berechnet.

Kniesburges, Stefan

• Feature Evaluation for Acoustic Pressure Signals from a Hybrid Simulation of Human Phonation
  F. Kraxberger, A. Wurzinger, S. Falk, S. Schoder, S. Kniesburges, M. Döllinger und M. Kaltenbacher
[Abstract]

Disorders of human voice production have severe effects on the quality of life of the affected individuals. To investigate the cause-effect-chain in voice production with functional-based voice disorders, three different possible disorder patterns are analyzed in form of a parameter study. These are: (i) four different variants of glottis closure, (ii) symmetric and asymmetric vocal fold movements of the same frequency, and (iii) three different subglottal pressures. By combining these parameters, 24 configurations are formed for which a validated simulation model is used to calculate the resulting sound pressure. The applied hybrid aeroacoustic approach consists of an incompressible flow simulation, from which the source term for the acoustic simulation is calculated according to the Perturbed Convective Wave Equation. Using the resulting acoustic signals at a microphone point, features from speech signal processing are evaluated. It is shown, that certain features correspond to certain disorder configurations.

Knobloch, Karsten

• Spectral POD Analysis of Combustion Noise Emitted by a Non-reacting Combustor Simulator
  R. D'Aniello, S. Gövert, K. Knobloch und C. Kissner
[Abstract]

Combustion noise represents an important part of the overall emissions of gas turbines and aerospace engines. For modern lean combustors, there are several relevant physical phenomena which contribute to combustion noise, such as fluctuations of heat release in case of so-called direct combustion noise or acceleration of flow inhomogeneities in case of so-called indirect combustion noise. In order to describe the noise production mechanisms, it remains although difficult to distinguish between the different sources and to quantify the corresponding sound emission using classical approaches based on linear acoustics. This study therefore proposes an alternative method to identify the noise components based on an empirical mode decomposition technique, the so-called Spectral Proper Orthogonal Decomposition (SPOD). Using data extracted from a Large Eddy Simulation of a non-reacting combustor simulator, the suitability of the SPOD to identify the relationship between entropy disturbances due to cooling air entering the combustor and sound production was investigated. The comparison of the coherent structures obtained with the SPOD from entropy and pressure fluctuations clearly evidences similarities in spatial distributions and mode orders as well as energy peaks at similar frequencies. This makes the SPOD a promising approach to identify main features and structures of combustor noise components.

Kob, Malte

• High-resolution 3D directivity measurements of a trumpet
  A. Corcuera Marruffo, J. Thilakan, A. Hofmann, V. Chatziioannou und M. Kob
[Abstract]

Knowing the directivity characteristics of musical instruments is useful in several situations such as microphone placement in musical recordings and auralization of virtual musical instruments. One way to measure the directivity patterns of musical instruments is to use artificial excitation, a microphone, and a turntable which allows high-resolution directivity patterns to be acquired. However, a downside of employing this method is that the acoustic shadowing caused by the musician, which is an integral element of the setup in a real scenario, is not included in the measurements. In this paper, we present high-resolution directivity patterns of a trumpet in 3D, measured using artificial excitation, a turntable and a mannequin. Measurements were done using different setups, with the instrument alone and with a mannequin attached to the setup that allowed to obtain an approximation of the acoustic effect of a musician in a performance. Similarities and variations in the measured patterns are observed and discussed in this work.

• Investigation of the perceptual relevance of directivity of real and virtual sources in different acoustic environments
  J. Thilakan, W. Buchholtzer und M. Kob
[Abstract]

Researchers invest huge efforts in capturing and modelling the directivity of musical instruments with high spatial-resolution in order to analyse or auralize a musical instrument accurately. However, its perceptual relevance in realistic acoustic environments is still not fully understood. As a simplified approach to assess the perceptual relevance of directivity of musical instruments in different acoustic environments, the sound field of five musical instruments and their two electroacoustic sound source counterparts with significantly different directivity patterns (studio monitor and omnidirectional speaker) are captured in three distinct acoustic environments. The signals from a clip-on microphone attached to the instruments were used as the input signal for the two virtual sound sources. A listening test with experienced listeners is carried out to evaluate the perceptual difference due to the directivity between real and virtual sources using cues such as timbre, spatial modulation and engulfment. Initial evaluation indicates that the perceptual difference is significantly influenced by the characteristics of the acoustic environment. Exemplary, an electroacoustic source with simplified radiation pattern in larger distance within a reverberant acoustic environment was similar to the impression of a real instrument whereas the similarity in a closer distance could be obtained with a directive simulated source only.

• Volume estimation with a CD mouthpiece and a Helmholtz VoluMeter App
  M. Kob, L. Fuks und R.C. Michel
[Abstract]

A digital system has been developed to measure the volume of containers, using Helmholtz resonance. It consists of an excitation device, made with recycled compact disks (CDs), that covers the normally open face of the container and provides an air duct and a neck, according to the model of a Helmholtz resonator. In a previous study (Fuks et al. DAGA 2021) this device was employed to measure the resonant properties of several hollow geometrical solids. The produced sound, by natural or artificial blowing, is analyzed by a smartphone app. The device delivers results through visual and auditory interfaces, being suitable for visually impaired users. The operational range is between 50 ml and 2000 ml, with an error below ±10%. The correction for airflow is discussed, as a function of playing frequency and flow rate, for the fixed bocal. Besides the Helmholtz formula, the system provides an alternative method, based on interpolation from an experimental lookup table. Practical, entertainment, and educational applications are considered.

• Raumakustische Eigenschaften von Lehmoberflächen
  K.K. Blaschke, S. Schwickert und M. Kob
[Abstract]

Der Baustoff Lehm erlebt seit einigen Jahren eine Renaissance. Im Bauwesen werden Lehmprodukte wieder vermehrt eingesetzt. Seine mechanischen, thermischen und hygrischen Eigenschaften werden dementsprechend vielfach untersucht, wohingegen die raumakustischen Eigenschaften von Lehmoberflächen vergleichsweise wenig betrachtet werden. Um die Absorptionseigenschaften einer Probewand zu untersuchen, wurden Messungen zur Ermittlung der frequenzabhängigen Schallabsorptionsgrade mittels Hallraum-Verfahren nach DIN EN ISO 345 (2003-12 Akustik - Messung der Schallabsorption in Hallräumen) verschiedener Lehm-Oberflächen durchgeführt, z.B. einer klassischen Stampflehmwand sowie einer mit lehmverputzter Oberfläche. Gegenüber einer Massivwand zeigt die rohe Lehmwand einen deutlich höheren mittleren Absorptionsgrad. Das Verputzen der Stampflehmwandoberfläche wiederum bewirkt ein Herabsetzen des Absorptionsverhaltens. Ein besonderer Fokus der Untersuchung liegt auf der Entwicklung des Schallabsorptionsgrades der Stampflehmwandoberfläche im Trocknungsprozess. Die Ergebnisse dieser Messungen zeigen einen deutlichen Anstieg des Schallabsorptionsgrades von der ersten Messung der frisch erstellten Stampflehmwand bis zur letzten Messung nach einem Trocknungsprozess von 40 Tagen. Bis zur DAGA sollen weitere Messungen an Aufbauten mit Lehmbauplatten erfolgen, wie sie in Übungsräumen nutzbar sind. Auch werden noch Messungen mit dem Kundtëschen Rohr durchgeführt, die die Abhängigkeit der komplexen Impedanz vom Trocknungsprozess der Stampflehmwandoberfläche beleuchten soll. Die Untersuchungen werden im Rahmen des DBU-geförderten Projekt ECOsights - Nachhaltiges Museum Detmold angefertigt.

• The impact of acoustic environments on the perception of directivity of musical instruments
  W. Buchholtzer, J. Thilakan und M. Kob
[Abstract]

Directivity of a musical instrument is a characteristic feature that is critical in several domains, including instrument recording, seating arrangement of orchestra, and auralization of instruments. An interesting question is the influence of the room acoustic environment on the perceptual difference of directivity of an instrument. To answer this question, a series of musical recordings of five different instruments has been performed in three distinct room acoustic environments. The resultant sound fields were recorded using binaural heads at near and far-field locations. Musical fragments for instruments were composed in order to bring the possible variations in the directivity patterns. In each room, the musicians had to play the musical fragment with maximum possible consistency and excite the room in different orientations. These recorded samples are evaluated using a listening test with expert listeners (Tonmeister students and musicians) to rate the sound perception with respect to the angle of orientations of the instrument and the contribution of room acoustics on it. Initial studies reveal that the perception of difference in the directivity of an instrument is a parametric function of the acoustic environment characteristics. The correlation of room acoustic parameters with the test responses is performed and discussed in this work.

Kochan, Kay

• Objektives Messverfahren zur Sitzkomfortcharakterisierung von Economy-Class Flugzeugsitzen
  Y. Hoven, P. Cordes und K. Kochan
[Abstract]

Effiziente Flugzeugtriebwerke mit erhöhtem Bypass-Ratio und zukünftige verteilte elektrische und hybridelektrische Triebwerke können durch Drehzahl induzierte Vibrationen zu niedrigfrequenten Schwingungen des Kabinenbodens führen. Hierdurch rückt der dynamische Sitzkomfort als Qualitätsmerkmal zunehmend in den Fokus. Der Sitzkomfort wird maßgeblich über die Eigenschaften des Passagiersitzes bestimmt. Um im Vorfeld des Einbaus eine Aussage zur Güte des Sitzkomforts von Sitzen treffen zu können, müssen dessen Eigenschaften charakterisiert werden. Bisher wurden hierfür aufwändige und teure Probandentests durchgeführt. Zusätzlich ist aufgrund der Vibrationsquellen im Flugzeug der Frequenzbereich oberhalb von 20Hz von Interesse, wo viele bisherige Untersuchungen keine Daten lieferten. Innerhalb eines Forschungsprojekts wurde ein objektives Messverfahren zur Charakterisierung von Economy-Class Sitzreihen entwickelt. Hierfür wurde eine typische Sitzreihe auf einer frei hängenden Unterkonstruktion befestigt und angeregt. Ein entwickelter Dummy zur Abbildung des Passagiereinflusses erfasst die Beschleunigungen an der Sitzposition. Hierdurch wird die Untersuchung des Sitzreiheneinfluss auf die beim Passagier ankommenden Vibrationen möglich. Die Charakterisierung der Sitzeigenschaften erfolgt anhand von Transferfunktionen. Der Vergleich der messtechnischen Untersuchung mit beim Projektpartner durchgeführten Probandentest gibt Anhaltspunkte, in welchen Frequenzbereichen eine Anpassung des Schwingungsverhaltens der Sitzreihe empfehlenswert ist. Das entwickelte Messverfahren hat das Potential die Vorentwicklung und Auswahl von Sitzreihen im Hinblick auf den Sitzkomfort zu unterstützen und Entwicklungskosten zu sparen.

Köhler, Karsten

• Praxiserfahrungen mit dem Beurteilungspegel für gebäudetechnische Anlagen
  T. Hils, H. Alphei und K. Köhler
[Abstract]

Die Beurteilung gebäudetechnischer Anlagen wird in den bisher vorliegenden Regelwerken (z. B. DIN 4109) anhand eines Maximalpegelkriteriums vorgenommen. Dies kann dazu führen, dass einerseits kurze Geräuschspitzen, die nicht als störend empfunden werden, zu einer Überschreitungen der Zielwerte führen, während anderseits oftmals besonders störende tonhaltige Dauergeräusche das Maximalpegelkriterium einhalten. Aus diesem Grund wurde ein erweitertes Beurteilungsverfahren entwickelt, das in dem Dezember 2020 erschienenen DEGA-Memorandum BR 105 beschrieben ist. In diesem Vortrag werden erste praktische Erfahrungen mit der Beurteilung gebäudetechnischer Anlagen nach dem neuen Verfahren anhand von Fallbeispielen vorgestellt.

Koehler, Mark

• Akustik abgehängter Unterdecken
  D. Goecke, A. Geiger und M. Koehler
[Abstract]

Abgehängte Unterdecken sind nicht nur ein wertvolles Gestaltungsmittel im Objektbau, sondern erfüllen eine Vielzahl bauphysikalischer Anforderungen. Nicht zuletzt erlaubt der Deckenhohlraum eine optisch ansprechende und wartbare Möglichkeit zur Leitungs- und Lüftungsführung. Unterdecken beeinflussen durch ihre Norm-Flankenpegeldifferenz die Schalldämmung zwischen Räumen sowie die Raumakustik durch ihre Schallabsorption. Der Deckenhohlraum zwischen Unter- und Rohbaudecke, welcher als Abhängehöhe definiert wird, stellt einen maßgebenden Parameter für die beiden akustischen Effekte dar. Nach DIN EN ISO 10848 wird die Norm-Flankenpegeldifferenz im Labor bei einer Abhängehöhe von 700 bis 800 mm ermittelt. Die Schallabsorption von Unterdecken wird nach DIN EN ISO 354 standardmäßig mit 200 bzw. 400 mm Abhängehöhe im Hallraum mit umlaufendem Holzrahmen gemessen. In der Praxis sind in Gebäuden mit geringeren Geschosshöhen allerdings Abhängehöhen von maximal 300 mm zu finden. Die vorgestellte Studie zeigt anhand systematischer Untersuchungen an abgehängten Unterdecken den Einfluss der Abhängehöhe von 200 bis 800 mm sowohl auf den Schallabsorptionsgrad als auch auf die Norm-Flankenpegeldifferenz. Gezielte Messungen des Schallabsorptionsgrades erfassen außerdem potenzielle Einflussfaktoren des Messaufbaus auf das Ergebnis. Anhand der erhobenen Datenbasis sollen zukünftig Entwicklungshinweise für Hersteller zur Verfügung stehen. Mit Hilfe von Prognoseverfahren soll das Risiko von Schallschutzmängeln durch eine Umrechnung bei abweichenden Abhängehöhen auch bei älteren Messergebnissen reduziert werden.

König, Rainer

• Laboruntersuchungen zur Stoßstellendämmung von Massivholzbauteilen
  M. Schneider, A. Ruff, B. Zeitler, R. König und B. Dobmeier
[Abstract]

Das Stoßstellendämm-Maß Kij ist bei Massivholzkonstruktionen wie bei Leichtkonstruktionen stark von der konstruktiven Ausführung des Stoßes abhängig. Für unterschiedliche konstruktive Ausführungen der Stoßstelle aus Massivholzelementen (Wände aus kreuzweise vernagelten Brettschichten; Decken aus Brettschichtholz) wurden an Laboraufbauten Stoßstellendämm-Maße ermittelt. Es wurden sowohl Kreuz- als auch T-Stöße zwischen Trennwand und flankierender Wand bzw. zwischen Trenndecke und flankierender Wand vermessen. Dabei wurde der Einfluss unterschiedlicher Wanddicken, einer unterschiedlicher Anbindungen der flankierenden Wände an das Trennbauteil (Stumpfstoß, Durchdringung) aber auch der Einfluss unterschiedlicher Entkoppelungsmaterialien (Elastomere, Mineralfaser,...) sowie der Einfluss statisch erforderlicher Verbindungselemente (Schrauben, Zugplatten, ...) untersucht. Die Massivholzdecken waren mittels in Sand gelegten Betonplatten beschwert und es wurden auch Messungen mit einer zusätzlichen Last auf der Decke durchgeführt. Abweichend von den Vorgaben der Messnorm zur Ermittlung der Stoßstellendämm-Maße (ISO 10848) wurde an verkleinerten Versuchsaufbauten mit im Wohnungsbau typischen Wandflächen Messungen durchgeführt. Im Vortrag wird die vorgehensweise zur Ermittlung des Stoßstellendämm-Maßes beschrieben, auf die messtechnischen Besonderheiten bei Massivholzwänden eingegangen und es werden wesentliche Erkenntnisse der durchgeführten Messungen präsentiert.

König, Sophie

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

Flugwindkraftwerke sind die Zukunft der Windenergie, da sie die Nutzung starker und stetiger Höhenwinde zur Erzeugung elektrischer Energie ermöglichen. Erste Testanlagen lassen 120 qm große Kites in einem speziellen Energiegewinnungszyklus auf bis zu 600 m Höhe steigen. Problematisch ist der laute Pfeifton, der bei hohen Windgeschwindigkeiten durch die Leinen des Kitesegels erzeugt wird. Ziel der Untersuchung war es, den strömungsinduzierten Schall sowie die Schwingungen der Kiteleinen zu charakterisieren und Erkenntnisse zur Schallentstehung an den querangeströmten Kiteleinen zu gewinnen. Den Autoren sind keine veröffentlichten Forschungsergebnisse zum Einfluss der Leinenschwingungen auf den abgestrahlten Schall bekannt, es wurde lediglich der Einfluss der Leinenschwingungen auf ihren Strömungswiderstand untersucht. Daher wurden Schallmessungen umströmter Kiteleinen in einem aeroakustischen Windkanal durchgeführt und zusätzlich die Leinenschwingungen bedingt durch die Wirbelablösung, mithilfe eines Laser-Scanning-Vibrometers erfasst. Die Korrelation der Schall- und Schwingungsmessdaten zeigt einen Zusammenhang der angeregten Vibrationen zu der Schallabstrahlung. Die Messergebnisse handelsüblicher Kiteleinen sowie aeroakustisch optimierte Leinen werden mit den Messergebnissen von starren Zylindern verglichen. Weiterführende Untersuchungen des Geschwindigkeitsfeldes im Nachlauf bieten weitere interessante Forschungsmöglichkeiten.

Kohnen, Michael

• On the Influence of Knee Reflections in HRTF Measurements
  H. Braren, M. Kohnen, M. Vorländer und J. Fels
[Abstract]

Accurate head-related transfer functions (HRTFs) are an essential aspect for the binaural presentation of virtual acoustic environments. HRTF measurement systems, however, differ greatly between institutions. One difference is whether the participants are standing or sitting during the measurement procedure. Previous publications indicate, that while the overall HRTF measurements in different systems yield comparable results, knee reflections while sitting down may affect the measured HRTFs, especially at lower frequencies. To further investigate how these reflections affect the HRTF, boundary element simulations of a sitting and standing artificial head with added lower extremities were conducted. The spectral effects and their spatial variance of the two different postures were analyzed and compared to previous measurements from different labs.

• SAQI comparison of CTC, Ambisonics and VBAP
  M. Kohnen und M. Vorländer
[Abstract]

Auralisations of complex virtual scenarios demand a reproduction technique that is able to deliver multiple perceptual aspects besides good localization and minimal coloration. Especially when auralising rooms with higher reverberation times, the importance of perceptual aspects such as envelopment and sensation of reverberation increases. Three different reproduction techniques, namely binaural Crosstalk Cancellation (CTC), Higher Order Ambisonics (HOA) and Vector-Base Amplitude panning (VBAP) are investigated. The reproduction techniques are implemented on a loudspeaker array with 12 loudspeakers distributed in a spherical segment. The array is setup in an acoustically treated room providing a realistic reproduction environment. To determine the strengths and weaknesses of the mentioned techniques, a SAQI listening test was conducted in order to determine the suitability of each reproduction method for different auralisation scenarios. The findings add up on the results regarding loudness differences and localisation performance of the reproduction techniques presented at DAGA 2019 and DAGA 2021.

Kolossa, Dorothea

• Open-Source End-To-End Learning for Privacy-Preserving German ASR
  J. Freiwald, P. Pracht, S. Gergen und D. Kolossa
[Abstract]

As part of HUMAINE (HUMan centered AI NEtwork), we are developing a privacy-preserving automatic speech recognition (ASR) system for the use case of automated, structured documentation of nurse-patient interviews.

This paper firstly describes the training and evaluation for our German-language end-to-end model. It is based on a convolutional recurrent DNN model and optimized using sequence-to-sequence learning. Utilizing SpeechBrain in training, we achieve a word error rate below 9% for an open-vocabulary task. The small memory footprint of our model allows for the recognizer to be executed on a desktop computer, enabling privacy-preserving, purely local speech transcription.

Secondly, we describe our initial natural language processing (NLP) experiments for transforming text to structured information, based on an own labeled dialogue dataset, covering five thematic question-answer pairs of every-day dialogues. We evaluated different machine learning algorithms for grouping dialogue snippets to topics. Overall, a random forest model yielded the best classification accuracy of about 90%. Next, supported by health experts, we will create a database of realistic nurse-patient dialogues, containing information to fill in a specific professional patient admission form, to evaluate our NLP model.

Within this contribution, we detail the concept and performance of our ASR and NLP system.

Kolotzek, Norbert

• Onset importance in a binaural detection task during an arc-shaped movement trajectory
  N. Kolotzek und B. Seeber
[Abstract]

For localization, the onset information is known to be highly important, but for a binaural detection task of moving sources, it is unclear it trades with sluggishness. A 500 Hz sine tone, moving on an arc-shaped trajectory ranging from -50^∘ to 50^∘, was auralized with 17th order Ambisonics and played via 36 horizontally arranged loudspeakers in an anechoic chamber along with noise from the front. The trajectory was split into 5 equally distributed segments. Each segment was passed in 20 or 40 ms. The movement was clockwise or counterclockwise to present the largest binaural cues in each segment either at the onset or at the offset. Detection thresholds were measured for each segment and both movement directions. First results show almost identical detection thresholds across onset conditions. For the most lateral segment, the measured thresholds correspond to the threshold for a static source located at ±50^∘, with the largest available binaural cues. It seems that the auditory system, despite the assumption of binaural sluggishness, can use the maximum available cues along a brief trajectory for detecting a moving source in noise regardless whether the maximum is at the onset or offset of the stimulus.

Kontopidis, Patrick

• Dual Helmholtz Resonator Systems for the use of Broadband absorbing Metamaterials
  P. Kontopidis
[Abstract]

Impedance tube measurements and a finite element simulation of two coupled helmholtz resonators in series are presented. The associated mass spring model predicts two eigenfrequencies because the coupled structures resonate in phase and out of phase, respectively. The simulation was able to confirm this as well as the eigenvalues found in the experiments. Finally, the results were compared to a more elaborated model derivated by Xu, Selamet and Kim (2010). Here it was found that the predicted frequencies are close to the measured ones. The results were used to create a broadband absorbing metamaterial consisting of 19 coupled cylindrical resonators of different sizes.

Kopiez, Reinhard

• Analyzing the Degree of Immersion of Music Reproduction by means of Acoustic Fingerprinting
  J. Bergner, D. Schössow, S. Preihs, J. Peissig, Y. Wycisk, K. Sander, R. Kopiez und F. Platz
[Abstract]

In the past few decades the use of high-quality multi-channel audio reproduction formats and systems became widespread. Driven by developments and investments in the film industry, technologies and devices gained a market readiness level such that private use and mass distribution became more and more accepted and commercially successful. Each generation of audio formats and codecs developed by companies such as Dolby, DTS, THX or Auro/Barco, promises to deliver advanced audio playback quality and user experience as well as the feeling of being present in the reproduced auditory scene, what is known as ”Immersion”. However, it has not been conclusively clarified to what extent advanced audio reproduction formats and systems actually contribute to the physical properties of the reproduced soundfield, the psychophysical perception or the emotional response. The interdisciplinary research project ”Wagner 3.0” addresses these questions, whereby the presented work investigates the acoustic properties of 9 selected music recordings, each reproduced with three different loudspeaker setups (stereo, 5.1 and 5.1.4). For this, 189 signal-based parameters within the categories level, quality and spaciousness are calculated and compared. Appropriate dimensional reduction methods reveal the underlying components that characterise the differences of the respective music reproductions and form a so called acoustic fingerprint.

• Messung immersiven Musik-Erlebens: Das Immersive Audio Quality Inventory
  Y. Wycisk, K. Sander, R. Kopiez, F. Platz, J. Peissig und S. Preihs
[Abstract]

Obwohl die dreidimensionale Wiedergabe von Ton (einschließlich Front-, Rear- und Höhenkanälen) im Bereich Virtual Reality, Video-Entertainment und Computerspiele weit verbreitet ist, bleibt unklar, ob 3D-Audioformate das emotionale Hörerlebnis tatsächlich intensivieren. Ein valides Inventar zur objektiven Messung immersiver Hörerlebnisse durch Audiowiedergabeformate mit ansteigendem Immersionsgrad (von Mono zu Stereo, 5.1 und 3D) liegt derzeit nicht vor. Die Entwicklung des Immersive Audio Quality Inventory (IAQI) könnte diese Lücke schließen. Eine initiale Item-Liste (N = 25) wurde aus Studien zu virtueller Realität und Spatial Audio zusammengestellt und ergänzt durch von Forschern entwickelten Items sowie Items, die aus historischen Beschreibungen extrahiert wurden. In einer Online-Studie (N = 222 gültige Fälle) erfolgte die psychometrische Evaluation. Basierend auf einer kontrollierten Kopfhörerwiedergabe hörten die Teilnehmer vier Lieder/Stücke, jedes in den drei Formaten Mono, Stereo und binaurales 3D-Audio. Das latente Konstrukt ”immersives Hörerlebnis” wurde durch probabilistische Testtheorie (Item-Response-Theory, IRT) und mittels Multifacetten-Rasch-Analyse (MFRM) ermittelt. Als Ergebnis zeigte das MFRM-Modell eine gute Modellanpassung (62,69 % erklärte Varianz). Das finale eindimensionale Inventar besteht aus 10 Items und wird auf Englisch und Deutsch zur Verfügung gestellt.

Kornadt, Oliver

• Akustische Bewertung des Ständerabstands von Doppelständerkonstruktionen
  M. Flieger, M. Hofmann und O. Kornadt
[Abstract]

Innenwände in Leichtbauweise werden meist als schlanke, materialeffiziente Konstruktionen mit möglichst geringem Arbeitsaufwand errichtet. Die Schalldämmung soll trotz dieser Einschränkungen hoch sein, sodass Gebäudenutzer keine Lärmbelästigungen durch die technische Gebäudeausrüstung oder andere Nutzer erfahren. Neben anderen Parametern ist für die Höhe der Schalldämmung entscheidend, ob es sich um eine Einfach- oder Doppelständerwand handelt. Aufgrund der verringerten Schalenkopplung besitzen Doppelständerkonstruktionen eine höhere Schalldämmung. Der Effekt wird in DIN EN ISO 4109-33 lediglich genannt, jedoch kein Planungs- oder Bemessungsansatz angegeben. Um diese Verbesserung zu bestimmen und um den Aufbau einer Wand an spezifische akustische Situationen bzw. Expositionen anzupassen, ist es erforderlich, eine Dimensionierungsmethode zu entwickeln, insbesondere da das Schalldämm- Maß eine stark frequenzabhängige Größe ist. Die Ausnutzung der Entkopplung kann das Schalldämm-Maß bei gleichem Materialeinsatz erhöhen. Um den höheren Arbeitsaufwand auszugleichen, sollte bereits bei der Planung eine deutliche Verbesserung des Schalldämm-Maßes erkennbar sein. Die TU Kaiserslautern entwickelt, durch experimentelle Untersuchungen und Simulationsrechnungen, Methoden zur besseren Planung solcher Innenwände. Der Fokus liegt auf der Entkopplung der Ständerkonstruktionen. Methodik und Grad der Entkopplung für unterschiedliche akustische Situationen sind Schwerpunkt der vorgestellten Forschungsarbeit.

Koziczinski, Benjamin C.

• Optimierungsalgorithmus zur Verfeinerung von Reflexionsflächen einer Kirche
  K. Stegmaier, B.C. Koziczinski und I.C. Nieto
[Abstract]

Strahlengeometrische Ansätze zählen zum klassischen Rüstzeug der Akustik bei der Auslegung von Reflexionen. Im vorgetragenen Beispiel werden mit Hilfe parametrischer Entwurfsmethoden in Verbindung mit einem evolutionären Optimierungsalgorithmus Reflexionsflächen eines bestehenden Kirchenraumes verfeinert. Es werden Vorteile aufgezeigt, die über klassische zeichnerische und auch parametrische Ansätze hinausgehen.

Evolutionäre Optimierungsalgorithmen (Solver) werden über die Ingenieurswissenschaften hinaus großflächig eingesetzt, im vorliegenden Beispiel auf die Anforderungen des Akustikdesigns angepasst. Der hier verwendete sg. Galapagos Solver ist Teil der parametrischen Entwurfsumgebung von Grasshopper/Rhinoceros 3D. Der Algorithmus verfeinert definierte Parameter (bspw. Größe, Form, Anzahl eines Objekts) in Richtung eines definierten Zieles (größtmögliche Anzahl an Reflexionen auf eine vorgegebene Fläche o.ä.). Hierbei wird dann jede Generation in Hinsicht auf Ihre Auswirkungen auf den vorgegebenen Zielwert bewertet. Der iterative Charakter des Solvers hilft Akustikern und Designer durchgängig die Ergebnisse des Optimierungsprozesses zu überwachen und komplexere Wechselwirkungen aus mehreren reflektierenden Flächen und Reflexionen n-ter Stufe zu berücksichtigen.

Anhand eines Beispiels eines Kirchenraumes wird gezeigt, wie diese Methode Planungsteams Verfeinerungen und größere Gestaltungsfreiräume ermöglicht.

Kraxberger, Florian

• Feature Evaluation for Acoustic Pressure Signals from a Hybrid Simulation of Human Phonation
  F. Kraxberger, A. Wurzinger, S. Falk, S. Schoder, S. Kniesburges, M. Döllinger und M. Kaltenbacher
[Abstract]

Disorders of human voice production have severe effects on the quality of life of the affected individuals. To investigate the cause-effect-chain in voice production with functional-based voice disorders, three different possible disorder patterns are analyzed in form of a parameter study. These are: (i) four different variants of glottis closure, (ii) symmetric and asymmetric vocal fold movements of the same frequency, and (iii) three different subglottal pressures. By combining these parameters, 24 configurations are formed for which a validated simulation model is used to calculate the resulting sound pressure. The applied hybrid aeroacoustic approach consists of an incompressible flow simulation, from which the source term for the acoustic simulation is calculated according to the Perturbed Convective Wave Equation. Using the resulting acoustic signals at a microphone point, features from speech signal processing are evaluated. It is shown, that certain features correspond to certain disorder configurations.

Kreikemeier, Steffen

• Untersuchung der Dämmwirkung ziviler Jagdschalldämpfer
  P. Trabert, K.-W. Hirsch, S. Kreikemeier und M. Kallinger
[Abstract]

Schalldämpfer für Handfeuerwaffen sind im zivilen Bereich essenziell um das Gehör des Schützen und des Hundes zu schützen sowie das Wild nicht unnötig zu beunruhigen. Des Weiteren ermöglichen Schalldämpfer die Einhaltung der Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung. Dementsprechend ist eine sachgerechte Untersuchung und Beurteilung eines Schalldämpfers notwendig. Aktuell existiert kein genormtes Beurteilungs- bzw. Bewertungsverfahren für zivile Jagdschalldämpfer. Die derzeit gängigen Methoden beschränken sich meist auf die Angabe des im Nahfeld der Quelle erhobenen Spitzenschalldruckpegels.

In dieser Untersuchung wurden Emissionsdaten von Schalldämpfern unterschiedlicher Konstruktionsweisen und Kaliber nach den Vorgaben der DIN EN ISO 17201-1:2019-06 erhoben. Die Ergebnisse zeigen, dass die DIN EN ISO 17201-1:2019-06 ebenfalls für die Quelldatenerhebung ziviler Jagdschalldämpfer anwendbar ist. Der Schalldämpfer hat unter anderem einen signifikanten Einfluss auf die Richtcharakteristik der Waffe. Dieser Einfluss wird bei der Erhebung des Spitzenschalldruckpegels nicht berücksichtigt.

Es wird aufgezeigt, dass der Spitzenschalldruckpegel keine aussagekräftige Größe zur Bewertung und Charakterisierung der Dämmwirkung eines Schalldämpfers ist. Bei der Betrachtung der Wirksamkeit eines Schalldämpfers muss generell zwischen physikalischer Dämmwirkung und der Gehörbelastung differenziert werden. Somit werden ebenfalls geeignete Bewertungs- und Vergleichsgrößen wie der Schallenergiepegel und Gehörschädigungsprognoseverfahren diskutiert.

Kremer, Martin

• Numerische Untersuchung des aeroakustischen Verhaltens eines generischen Schlitzauslasses
  P. Ostmann, C. Bruchhaus, M. Kremer und D. Müller
[Abstract]

Die akustische Geräuschentwicklung bei Luftdurchlässen stellt eine Beeinträchtigung einer produktiven Arbeitsumgebung und damit einen erheblichen Limitierungsfaktor in Lüftungssystemen dar. In dieser Arbeit soll das aeroakustische Verhalten von Luftdurchlässen numerisch untersucht werden. Zu diesem Zweck wird mithilfe der Software StarCCM+ ein dreidimensionales Strömungsmodell aufgebaut. In einem ersten Schritt wird das Netz mittels stationärer Simulationen vorentwickelt. Unter Anwendung von Breitband-Schall-Modellen werden die Bereiche hoher Schallemission identifiziert. In Vorbereitung auf die transienten Strömungssimulationen werden diese Bereich besonders fein aufgelöst. Aus experimentellen Daten ist der zu erwartende Frequenzbereich bekannt und anhand dessen wird die Netzgröße und der Zeitschritt abgeschätzt, um Schallfrequenzen von bis zu 1000 Hz vorhersagen zu können. Die transienten Simulationen werden mit der LES-Methode berechnet, wodurch abhängig von der Netzgröße auch kleinere Wirbel aufgelöst und analysiert werden können. Zur Berechnung des Schalls wird sowohl das Ffowcs-Williams-Modell eingesetzt, als auch eine direkte Berechnung des Schalls (Direct Noise Simulation) durchgeführt. Diese beiden Ansätze werden final mit durchgeführten Experimenten verglichen, um die Qualität der Modelle zu bewerten. Es zeigt sich, dass beide Modellansätze die Frequenzen des Schalls gut vorhersagen. Es werden zwei prominente Frequenzmaxima bei etwa 300 Hz und 950 Hz berechnet, welche sich an ähnlicher Stelle auch in den aufgenommen Daten zeigen.

Kreuzer, Wolfgang

• Mesh2HRTF/NumCalc: Ein quelloffenes Paket zur Berechnung von HRTFs und akustischer Wellenausbreitung in 3D
  W. Kreuzer, F. Brinkmann, K. Pollack und P. Majdak
[Abstract]

Mesh2HRTF (https://mesh2hrtf.sourceforge.io) ist ein frei verfügbares quelloffenes Softwarepaket, mit dem es möglich ist, basierend auf einer Darstellung der Geometrie des Kopfes kopfbezogene Außenohrübertragungsfunktionen (engl. head-related transfer functions, HRTFs) zu berechnen. Mesh2HRTF stellt Skripte zum Export der Geometrie aus Blender (https://www.blender.org) bereit, die dann von NumCalc, dem numerischen Kern in Mesh2HRTF, zur Berechnung des Schallfelds mittels der Randelementemethode (engl. boundary element method, BEM) genutzt wird. Im letzten Schritt werden aus dem berechneten Schallfeld HRTFs generiert und im sogenannten spatially oriented format for acoustics (SOFA) als Datei abgespeichert. Mesh2HRTF bietet eine Plattform, BEM ohne Fachwissen auf einfache Weise anzuwenden. Im Vortrag werden wir NumCalc, den numerischen Kern von Mesh2HRTF, vorstellen, der sich abseits der HRTF-Berechnung auch zur Lösung anderer akustischer Probleme in 3D verwenden lässt. Wir werden die numerischen Komponenten hinter der BEM-Implementierung besprechen, auf deren Grenzen im Bezug auf Rechenaufwand und Genauigkeit eingehen, sowie verschiedene Eingabeparameter für NumCalc beschreiben, die eine Anpassung an diverse Probleme erlauben, wie zum Beispiel, die Verwendung frequenzabhängiger Admittanz-Randbedingungen.

Kreuzinger, Johannes

• Akustik-Fluid-Struktur-Kopplung (AFSI) im Fahrzeugunterboden
  F. Schwertfirm und J. Kreuzinger
[Abstract]

Am Unterboden eines KFZ treten, angeregt durch die turbulente Umströmung, hohe Druckschwankungen auf. Diese setzten sich zusammen sowohl aus hydromechanischen als auch aus akustischen Wechseldrücken. Sie regen Strukturen im Unterboden zu Schwingungen an und führen damit vor allem bei tiefen Frequenzen zu Schalleintrag in den Innenraum.

Diese Vorgänge werden beispielhaft am SAE-Körper im numerischen Windkanal untersucht. Der angeregte Unterboden ist in diesem Fall eine Aluminiumplatte an der Unterseite, die Schall in den Innenraum abstrahlen kann.

Durch eine voll gekoppelte Simulation von Strömung, Strömungsschall und Strukturbewegung mit dem Code MGLET lassen sich folgende Fragen beantworten: - Welchen Anteil hat die hydromechanische Anregung? - Welchen die akustische? - Gibt es eine Rückwirkung der Plattenbewegung auf das Schallfeld im Unterboden?

Die Ergebnisse werden validiert durch den Vergleich mit Messwerten der Wechseldrücke am Unterboden, Beschleunigung der Aluminiumplatte aus dem realen Windkanal und den Spektren der Mikrofone im Innenraum.

Krimm, Jochen

• Akustische Planungsparameter zur Bewertung der leiseren Stadt
  J. Krimm, H. Techen, H. Marschner und Y. Büdding
[Abstract]

In den Prozessen im Bauwesen zur Errichtung von Gebäuden ist für die einzelnen Planungsschritte von Aufstellung eines Bebauungsplanes bis hin zur Ausführung des Gebäudes keine Bestimmung der akustischen Qualität etabliert. Im Hinblick auf die Gestaltung der akustischen Qualität beziehen sich alle Planungsschritte rein auf die quantitative Betrachtung der Pegelwerte wie sie aufgrund der geltenden Gesetze, Verordnungen und anerkannten technischen Regelwerke ermittelt werden. Es ist anerkannt, dass ein Pegelwert alleine keine Qualität beschreiben kann. Einen belastbaren Planungsparameter, wie er für die Akustik von Innenräumen mit der Nachhallzeit eingeführt ist gibt es bislang nicht. Im Rahmen des laufenden Forschungsprojektes an der Frankfurt University of Applied Sciences soll diese Lücke über die Entwicklung akustischer Planungsparameter für die leisere Stadt geschlossen werden. Im urbanen Raum wurden anhand umfangreicher Feldmessungen städtische Räume akustisch dokumentiert. Die Datensätze der ca. 70 Messorte bilden einen Katalog städtischer Regelsituationen. Anhand erkennbarer akustischer Muster, die in Abhängigkeiten von bestimmten urbanen Anordnungen identifiziert werden können, sollen Planungsparameter entwickelt und zur Diskussion gestellt werden.

• Automatisierte Erkennung von vergleichbaren Vorbeifahrten von Straßenfahrzeugen im laufenden Verkehr
  Y. Büdding, J. Krimm, H. Marschner und H. Techen
[Abstract]

Die Lärmbelastung in Städten ist zum einen abhängig von der Menge und Art der am Verkehr beteiligten Fahrzeuge und zum anderen vom akustischen Verhalten der Stadt als schallfeldbestimmende Größe. Zur Homologation von Fahrzeugen existieren standardisierte Tests wie die Vorbeifahrt nach DIN ISO 362-1-2017-10, welche die Fahrzeugakustik unter definierten Umgebungsbedingungen charakterisieren. Die Ergebnisse sind auf den realen Straßenverkehr nicht übertragbar, da in Städten keine Freifeldbedingungen herrschen und ein gänzlich anderes Bewegungsprofil auftritt. Dass der vorhandene Verkehr als repräsentatives Eingangssignal zur Schallfeldcharakterisierung genutzt werden kann, zeigen vorangegangene Forschungen der Frankfurt University und der BAST. Dazu ist eine große Zahl vergleichbarer Vorbeifahrten erforderlich. Um den Arbeitsaufwand gering zu halten, eignet sich eine automatisierte Erkennung der Vorbeifahrten. Diese wird durch Filterung der Fahrgeräusche und anschließender Ermittlung der lokalen Pegelmaxima ermöglicht. Anschließend werden die ausgegebenen Vorbeifahrten auf weitere Störfaktoren und auf annähernde Gleichheit der Pegel und Frequenzen bezüglich des zeitlichen Verlaufs untersucht. Als Ergebnis erhält man vergleichbare Vorbeifahrten von Straßenfahrzeugen im laufenden Verkehr, die verschiedene urbane Räume einer Stadt repräsentieren. Diese referenzierten Vorbeifahrten können nun als Eingangssignal genutzt werden, um die akustischen Effekte von Gebäuden im Zusammenhang mit Straßenverkehr im städtischen Bereich genau zu untersuchen.

Kroczek, Leon

• The influence of affective voice on sound distance perception
  L. Kroczek, S. Rosskopf, F. Stärz, M. Blau, S. Van De Par und A. Mühlberger
[Abstract]

Emotions bias perception. Previous studies have mostly investigated perceptual biases in the visual domain, while the impact of emotions on perception in the auditory domain remains less clear. The goal of the present study was to investigate the influence of affective voice on sound distance perception in Virtual Reality. During the experiment, participants wore a head mounted display on which a virtual classroom was visually rendered. Sound stimuli (words) were played from four real loudspeakers located at distinct, frontal positions in the laboratory (unseen by the participants). Participants had to place a virtual agent or a virtual loudspeaker at the perceived location of the sound source. As experimental manipulation, word stimuli were spoken either with an angry or neutral voice, and presented at two different sound levels. Distances between participants and the estimated sound locations as well as distances between the estimated location and the actual loudspeaker position were measured as dependent variables. We hypothesized that angry voices are placed closer to the participants than neutral voices and that this effect is more pronounced when distance estimates are given for human agents in comparison to loudspeakers.

Kröner, Lorenz

• Modellierung der HRTF in der horizontalen Ebene durch parametrisierte IIR-Filter
  L. Kröner und V. Zimpfer
[Abstract]

Richtungsinformation wird in binauralen Aufnahmen und synthetisch generiten akustischen Umgebungen durch auf HRTFs basierenden Filtern eingefügt. Auf Systemen mit ausreichend Rechenleistung und Speicherkapazität stellt die Anzahl der Filterkoeffizienten kein limitierenden Faktor dar. Wird das Hinzufügen der Richtungsinformation in Echtzeit auf Audiosystem, die auf eingebetteten System oder Mikrocontrollerplatformen basieren benötigt, ist die Anzahl der Filterkoeffizienten mit Bedacht zu wählen. Zum einen muss die HRTF genau genug durch die Filterkoeffizienten abgebildet werden um die entsprechenden psychoakustischen Effekte zu erreichen. Zum anderen ist die vorhandene Rechenleistung bzw. CPU-Zeit und Speicherkapazität auf Mikrocontrollern begrenzt. Eine detaillierte HRTF, sowohl im Frequenz- wie auch Azimut- und Elevationsbereich, benötigt viel Speicherplatz und das Filtern des Audiosignals aufgrund der hohen Anzahl an Filterkoeffizienten kann länger dauern, als die Zeit, die dem zu verarbeitenden Audioblock entspricht. Dieser Zwiespalt bildet den Ausgangspunkt unseren Untersuchungen, mit dem Ziel einen Filter definieren zu können, der die Anforderungen der Psychoakustik und Mikrocontroller vereint. Mittels Analysen von in der Horizontalebene gemessenen und numerisch simulierten HRTFs gelang es uns ein parametrisiertes Model zu entwickeln, das den vorne-hinten Unterschied von HRTFs durch eine Kaskade an fünf IIR Filtern zweiter Ordnung abbildet.

Kronmüller, Stephan

• Zeichentheoretische Grundlagen zur Gestaltung einer lebenswerten akustischen Umwelt
  F. Blutner, S. Kronmüller und B. Martin
[Abstract]

Auf Basis des von Charles S. Peirce begründeten triadischen Zeichenbegriffs wird eine Analyse-Synthese- Strategie zur akustischen Gestaltung entwickelt. Dazu wird der Begriff des Synoptischen Feldes eingeführt und eine formale Struktur erörtert, die auf der Peirce’schen Unterscheidung von Erstheit, Zweitheit und Drittheit basiert.

Die Akustik bietet ein ideales Anwendungsfeld für solche Semiose-Anwendungen, die auf einem Schichtenmodell beruhen und neben analytischen psychoakustischen Parametern auch holistische oder integrale Wahrnehmungsbeurteilungen (”Qualia”, unter Berücksichtigung von Emotion, Akzeptanz und individueller Beurteilung) einbeziehen. Das wird an noch nicht veröffentlichten Beispielen illustriert, die inzwischen weltweit vermarktet wurden.

Es wird dann gezeigt, dass die in über 450 Anwendungsprojekten empirisch entwickelte Methodik für die akustische Gestaltung ein Semiose-Schalenmodell nach Peirce repräsentiert, welches das Zusammenspiel von Engineering und Künstlertum als ausbalanciertes System exogener und endogener Prozesse beschreibt. Leitender Gesichtspunkt ist dabei die Lust am Gestalten. Hier bieten sich nun überraschende Bezüge der Zeichenlehre zur Neurophysiologie der ventralen, dorsalen und limbischen Pfade im Gehirn. Inneres Erleben (Subjektbezug, Drittheit) und äußere Reizgrößen (Objektbezug, Zweitheit) werden Teil des triadischen Schemas.

• Hörbar gut: Hörstrategien und Hörperspektiven im 3D- Audioraum
  S. Kronmüller, F. Blutner und B. Martin
[Abstract]

Wie entsteht das gute Gefühl beim Hören und wie beeinflußt dieses Gefühl unsere Wahrnehmungs- und Erlebenswelten im akustischen Raum? Was ist dabei objektiv messbar und was entzieht sich einer solchen Analyse? Ist Subjektivität ein zu elimierender Restfehler oder ein Schlüsselelement jeder kreativen Gestaltung?

In realen komplexen räumlichen Umgebungen mit vielen Schallquellen, Raumreflexionen und Störmustern ist unser Gehör besonders gefordert. Hier spielen endogene und exogene Prozesse der Aufmerksamkeitslenkung eine zentrale Rolle, die ihre Leistungskraft erst in ihrem harmonischen Zusammenspiel entfalten können.

Die Zeichentheorie von Peirce bietet dafür eine geeignete und vollständige Plattform. Dazu wurde ein bidirektionales Modell entwickelt, dass endogene und exogene Prozesse mit Hilfe von Analyse-Synthese-Schleifen für die räumliche Lokalisation (Wo- Bahn), Muster-und Objekterkennung (Was-Bahn) und Qualia-Wahrnehmung (Wie-Bahn) beschreibt.

An praktischen Beispielen wird schließlich gezeigt, welchen entscheidenden Einfluß das harmonische Zusammenspiel der exogenen und endogenen Komponenten auf die Erlebensqualitäten im 3D-Audioraum haben. Ein erstes Beispiel betrifft den Einfluß des Raumes selbst auf das hier stattfindende Erleben. Ein zweites Beispiel betrifft die die Verknüpfung mehrerer Räume zu einem akustischen Ökosystem und ein drittes Beispiel betrifft die Präsentation einer Hightech-Carbongeige im akustischen Ökosystem.

• ADA-Dimensionsmalerei und 3D-Hörerleben - eine Symbiose zur Schulung der Sinne und Synthese des Erlebens
  B. Martin, S. Kronmüller und F. Blutner
[Abstract]

Die Symbiose von 3D-Seh- und Hörerereignissen bietet ein neues Feld für die nachhaltige Gestaltung menschlicher Lebens- und Erlebensräume. Auf Grundlage eines multisensuellen Semiose-Modells werden dabei endogene und exogene Entspannungstechniken mit 3D-Erlebnis- und Belohnungsstrategien verknüpft. Diese Synthese des Erlebens führt zu einer Potenzierung der Teileffekte der verschiedenen Sinneskanäle.

Nach einer kurzen Einführung in die physikalischen Grundlagen der patentierten ADA-Dimensionsmalerei wird der medizinische Hintergrund einschließlich der neuropsychologischen Aspekte erörtert. Darauf aufbauend wird das Programm zur Schulung der Sinne erörtert, das Erlebens- und Belohnungsaspekte von Sehen, Hören und anderen Sinneskanälen in einer einzigartigen Synthese zusammenführt. Techniken der ADA-Dimensionsmalerei (Originalwerke, Print auf Papier, Aludibond, Leinwand, Beton, Holz, Stoff u.v.a.) werden dabei mit modernen 3D-Audio-Systemen (3D-Audio-Einzelräume und komplette akustische Ökosysteme) zusammengeführt.

Abschließend werden nachhaltige Nutzungsmöglichkeiten im Hinblick auf Effizienz, Klimaneutralität und Nachhaltigkeit vorgestellt und anhand konkreter Anwendungsbeispiele diskutiert. Das betrifft beispielsweise Einsatzmöglichkeiten in der Wellnesbranche, dem Bildungssektor, dem Reha-Bereich und Health Care, Long Covid-Behandlungen u.v.a.

Kronowetter, Felix

• Generatives Design von akustischen Metamaterialien
  C. Gürbüz, F. Kronowetter, M. Eser, J.M. Schmid und S. Marburg
[Abstract]

Metamaterialien haben aufgrund ihrer Schalldämmeigenschaften Einzug in die Akustik erhalten. Akustische Metamaterialien können durch periodisch angeordnete Zellstrukturen beeinflussen wie sich Schallwellen in akustischen Medien ausbreiten. Heutzutage werden akustische Metamaterialien weitestgehend iterativ von Experten weiterentwickelt, die sich dabei auf bestehende Konzepte stützen. Diese traditionelle Entwicklungsstrategie ist jedoch stark von den Erfahrungswerten des Experten geprägt und erlaubt eine Beurteilung des Designs erst am Ende des Entwicklungszyklus. In diesem Beitrag wird ein Designverfahren vorgestellt, welches entscheidende Bewertungskriterien, die üblicherweise erst am Ende eines Entwicklungszyklus vorliegen, schon sehr früh im Entwicklungsprozess berücksichtigt. Darüber hinaus rücken in diesem Verfahren objektive Formalismen anstelle einer subjektiven Beurteilung in den Vordergrund. Für dieses Verfahren wurde ein Generative Adversarial Network entwickelt, welches die Generierung von Zellstrukturen auf das gewünschte Transmissionsverhalten konditioniert. Die Validierung erfolgt dabei mit Hilfe von Finite-Elemente-Simulationen. Die vorgestellte Methode erlaubt somit auf ein spezielles Problem zugeschnittenes Metamaterial-Design zu entwerfen. Potentielle Erweiterungen sowie Anwendungsbereiche runden den Vortrag ab.

Kropp, Wolfgang

• The Description of Sound Sources by a Set of Equivalent Sources Using Impulse Response Functions and the Least Mean Square (LMS) Algorithm
  W. Kropp und L. Müller
[Abstract]

Often we are interested to describe the sound radiation from complex sources with a limited set of equivalent sources. Typical examples would be the sound radiation from vibrating structures or from the mouth of a human speaker. The main challenge is to find source distributions and source strengths in an appropriate way that directivity and strength in the farfield will be approximated with acceptable accuracy. To achieve this a time domain approach is suggested. Impulse response functions are used between equivalent sources and observation positions of the field to be reconstructed. The Least Mean Square (LMS) algorithm is applied to determine the source signals of the equivalent sources so that the error between the reconstructed field and the observed field in the observation is minimized. As the approach does not require matrix inversion it is very robust with respect to measurement errors (e.g. due to measurement noise). The approach is demonstrated for sound radiation from a vibrating plate based on monopole sources situated in front of the plate and for the case of a loudspeaker element with a set of monopoles simulating the loudspeaker. Results, advantages and disadvantages of the method are discussed in the presentation.

• Measurement, Simulation and Auralization of Indoor Road Traffic Noise
  L. Müller, W. Kropp und J. Forssén
[Abstract]

Building new houses in urban areas is often hindered by the presence of road traffic noise. Thereby, it is especially difficult to achieve sufficient façade sound insulation at low frequencies. Current regulations are mostly based on A-weighted levels and hence not only neglect low frequencies but also omit other factors that might influence the amount of disturbance such as time structure, traffic distance, proportion of heavy vehicles, driving speed and background noise. This motivates the need for experiments evaluating the human response to indoor traffic noise in a controlled virtual environment. Thereby, one challenge is to include the incidence angle dependent transfer paths through the façade in the auralization.

The methods used in this paper utilize wave field synthesis in order to reproduce the sound field caused by moving sound sources on the outside window of a, specifically for this purpose designed, living room lab. A hybrid approach combining the head-related transfer functions from each outside loudspeaker through the window to an indoor listening position also allows a dynamic headphone based reproduction. Additionally, urban indoor soundscapes were recorded both binaurally and with different microphone arrays. This paper presents these methods and compares their outcomes regarding plausibility based on listening experiments.

• Using track-elasticity for noise mitigation on low-vibration track
  J. Theyssen, A. Pieringer und W. Kropp
[Abstract]

Slab-track technology is increasingly being used to build high-speed railway lines around the world. In slab tracks, a reinforced concrete slab replaces the supporting function of traditional ballast and sleepers. The expanding use is attributed in part to their lower maintenance, compact construction, and potential for efficient ground-borne vibration isolation. Rolling noise on slab tracks, on the other hand, often has higher levels of noise radiation than ballasted rails. There appears to be a conflict between ground-borne vibration and noise: the stiffness of the rail support influences whether vibrational energy is transmitted into the ground, causing ground-borne vibrations, or remains in the rail, causing increased noise emission. In this study, a slab track construction type known as low-vibration track is modified so that both low vibrations and low noise radiation can be obtained without sacrificing performance. This is accomplished by tuning the elasticities surrounding the booted sleeper to give low support stiffness at low frequencies and high stiffness in the range where the rail has a high radiation efficiency. The effect of the different stiffnesses on the noise emitted by the rail and track is simulated and compared to pass-by measurements by SBB on a comparable track.

Krüger, Christian

• Automatic Classification of Cavitation States using Hydroacoustic Measurements
  C. Krüger, F. Krüger und S. Spors
[Abstract]

Due to future restrictions on the underwater sound emission of merchant ships, the design of low-noise propellers is becoming increasingly important. Since cavitation is the dominant sound source on propellers, there is an increased demand for automated detection methods that deliver detailed information about cavitation type, inception, area and intensity in order to adapt the propeller design. Considering that even the smallest cavitation bubbles contribute to sound emission, the classical optical cavitation observation is not sufficient for a reliable analysis. In this paper, an automatic method for classification of propeller cavitation based on acoustical hydrophone measurements is presented. It is shown that by using a Random Forest classifier the cavitation states can be distinguished with high accuracy. A feature selection algorithm was used to identify the relevant features that indicate the statistical quantity and frequency range in which the cavitation states differ most. By a reduction of the feature set it could be shown that besides differences also similarities between the cavitation states exist. These results offer great potential for the investigation of the underlying physical processes of cavitation.

Krüger, Frank

• Automatic Classification of Cavitation States using Hydroacoustic Measurements
  C. Krüger, F. Krüger und S. Spors
[Abstract]

Due to future restrictions on the underwater sound emission of merchant ships, the design of low-noise propellers is becoming increasingly important. Since cavitation is the dominant sound source on propellers, there is an increased demand for automated detection methods that deliver detailed information about cavitation type, inception, area and intensity in order to adapt the propeller design. Considering that even the smallest cavitation bubbles contribute to sound emission, the classical optical cavitation observation is not sufficient for a reliable analysis. In this paper, an automatic method for classification of propeller cavitation based on acoustical hydrophone measurements is presented. It is shown that by using a Random Forest classifier the cavitation states can be distinguished with high accuracy. A feature selection algorithm was used to identify the relevant features that indicate the statistical quantity and frequency range in which the cavitation states differ most. By a reduction of the feature set it could be shown that besides differences also similarities between the cavitation states exist. These results offer great potential for the investigation of the underlying physical processes of cavitation.

Krukewitt, Lisa

• Detecting Hip-Stem Implant Loosening by Deep Anomaly Detection using Structure Borne Sound
  L. Krukewitt, S. Spors, K. Völzer, R. Bader und D. Klüß
[Abstract]

Loosening of hip stem implants is a major reason for the revision of total hip replacements. Current diagnostic methods cannot detect a loosening in an early stage with high sensitivity and specificity. Previous analysis showed the potential of classifying a loosening by the analysis of extracorporeally captured structure borne sound. 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. Experiments with four human femur bones from body donations have been conducted in a previous study. Results showed that the loosening can be detected almost certain using individual models and with high accuracy using a non-individual model trained with data from multiple individuals. This contribution aims to discuss the generalization of the previously developed non-individual model. Data augmentation is used to emulate inter-individual variability and cross-validate the non-individual model. Alternative outlier detection strategies besides the previously applied mean average error method are evaluated.

Kruse, Tobias

• Erfahrungen mit der DIN EN 15657:2017-10 und dem Empfangsplattenprüfstand an der TH Rosenheim
  F. Schöpfer, T. Kruse, A. Mayr und U. Schanda
[Abstract]

Zur Prognose der Geräusche aus gebäudetechnischen Anlagen mit den Methoden der EN 12354-5 sind Luft- und Körperschalldaten von Geräten und Anlagen erforderlich. Verfahren zur Bestimmung der Luftschallleistung sind schon lange verfügbar und etabliert. Zur Charakterisierung von Quellen hinsichtlich ihrer Körperschalleigenschaften steht mit der DIN EN 15657:2017-10 seit einigen Jahren ein Dokument zur Verfügung, das entsprechende Laborprüfverfahren beschreibt. Fast zeitgleich mit der Veröffentlichung der EN 15657 wurde 2017 das Rosenheimer Technologiezentrum für Energie und Gebäude (roteg) an der TH Rosenheim eröffnet, das fünf Labore unterschiedlicher Disziplinen unter einem Dach vereint. Im Labor für Schallmesstechnik (LaSM) wurde zur Charakterisierung von gebäudetechnischen Anlagen ein variabler Empfangsplattenprüfstand errichtet, um flexibel auf unterschiedliche Geräte reagieren zu können. In diesem Beitrag werden die bisherigen Erfahrungen mit der DIN EN 15657:2017-10 und dem Empfangsplattenprüfstand an der TH Rosenheim diskutiert.

• Leistungsvergleich gebäudeähnlicher Strukturen bei in-plane und out-of-plane Anregung
  J. Weinzierl, T. Kruse, A. Mayr, F. Schöpfer und U. Schanda
[Abstract]

Gebäudetechnische Anlagen können an einem Empfangsplattenprüfstand nach DIN EN 15657:2017-10 charakterisiert werden. Dabei wird die Körperschallleistung der bauüblich montierten und betriebenen Quellen mit Hilfe eines indirekten Verfahrens bestimmt. Gemäß diesem Verfahren wird anhand der messtechnisch erfassten mittleren Schwingschnellen senkrecht zur Plattenebene und aus den bekannten Eigenschaften der Empfangsplatte die Körperschallleistung einer Quelle bestimmt. Eine Messung der in-plane Schwingungskomponenten ist nach diesem Verfahren nicht vorgesehen. Für die Charakterisierung gebäudetechnischer Anlagen am Empfangsplattenprüfstand ist es zunächst erforderlich, die Prüfstandsplatten einzumessen. Dies erfolgt in der Regel über einen Leistungsvergleich zwischen direkt eingebrachter, bekannter Leistung und der Leistung, die sich über das Empfangsplattenverfahren (mittlere Schnelle) ergibt. Zur Beurteilung des Leistungsabgleichs wird in diesem Beitrag die Empfängerstruktur hinsichtlich ihrer Anteile an out-of-plane und an in-plane Schwingungskomponenten bei unterschiedlichen Anregungen untersucht. Es soll erörtert werden, ob der Einsatz eines 3D Laser Scanning Vibrometers an einer 10 cm dicken Stahlbetonwand zur Erfassung der Schwingschnellen eine Alternative zu Messungen mit Beschleunigungsaufnehmern darstellt. Bereits bestehende Samplingstrategien zur Erfassung der mittleren Schwingschnellen werden anhand einer räumlich fein aufgelösten Rastermessung auf gebäudeähnlichen Strukturen beurteilt.

• Entwicklung und Validierung eines Finite-Elemente-Modells für ein Abwasserrohr
  L. Däuble, J. Scheck, B. Zeitler, T. Kruse und U. Schanda
[Abstract]

Abwassersysteme gehören zu den problematischsten Lärmquellen in Gebäuden. Bei Wasserdurchfluss durch das Rohr wird dieses zu Schwingungen angeregt. Dadurch kommt es sowohl zu einer Luftschallabstrahlung als auch zu einer Körperschallübertragung über die Befestigungspunkte in die angekoppelten Bauteile (Wände und Decken). In einer Studienarbeit an der TH Rosenheim wurden experimentelle und analytische Untersuchungen zum internen (Material-) Verlustfaktor des Rohres durchgeführt, welche im Rahmen einer Masterarbeit an der HFT Stuttgart am selben Referenz-Rohrsystem fortgesetzt und erweitert werden sollen. Hauptziel der Masterarbeit ist es, ein Finite-Elemente-Modell für ein frei aufgehängtes Abwasserrohr zu erstellen und anhand von Messungen, insbesondere einer experimentellen Modalanalyse zu validieren. In einem weiteren Schritt soll das Rohr über eine Rohrschelle an eine Empfangsplatte angekoppelt und auch hierfür ein FE-Modell erstellt und validiert werden.

Kubin, Gernot

• Interference Patterns in an Edge of a Cuboid Reverberation Chamber
  E. Kurz, A. Steffek, W. Weselak und G. Kubin
[Abstract]

Edge absorbers are known for their high effectiveness in absorbing low-frequency sound energy and reducing low-frequency reverberation. The influence of edge absorbers on the decay behaviour of the sound field has been extensively proven empirically. Nevertheless, no suitable model for sound absorption by edge absorbers exists to date. In order to be able to develop such a model, it is essential to know the sound field in the edge of a room precisely.

This paper attempts to develop a more precise understanding of the sound field in one edge of a cuboid reverberation chamber. It is verified by measuring potential and kinetic energy. For this purpose, initially the interference patterns for diffuse sound incidence in a rectangular edge according to R. V. Waterhouse are presented. Subsequently, these interference patterns are verified by means of sound pressure and particle velocity measurements in the reverberation chamber. In a further step, the influence of porous absorber material in one edge of the reverberation chamber on these interference patterns is measured. By comparing the calculated and measured interference patterns, the accuracy of the Waterhouse model is investigated. Finally, a range of validity for this model is specified as function of a sound diffuseness measure.

Kudakov, Nikita

• Who is gonna make you dance? Einfluss von Musiker und Musikproduzent auf die Klanggestaltung im Rap
  N. Kudakov, C. Reuter, M. Roos, I. Czedik-Eysenberg und A. Emmer
[Abstract]

Rap gehört zu den populärsten Musikgenres in Deutschland. Seit den 1980er Jahren waren vor allem drei Musikproduzenten in diesem Genre besonders erfolgreich und stilprägend: Rick Rubin, Dr. Dre und Timbaland. Da alle drei mit den ebenfalls sehr erfolgreichen Rappern LL Cool J, Jay-Z, Eminem und Nas zu verschiedenen Zeiten ihrer Karrieren zusammengearbeitet haben, bietet es sich an, auf der Grundlage der jeweils produzierten Stücke und in Kenntnis der jeweils verwendeten Studio-Infrastruktur zu untersuchen, ob es typische signalanalytisch erfassbare Klangmerkmale gibt, die eine Zuordnung der Werke zu einem bestimmten Musikproduzenten und/oder Rapper ermöglichen. Unter dieser Fragestellung wurden 129 von Rick Rubin, Dr. Dre und Timbaland produzierte Songs der Rapper LL Cool J, Jay-Z, Eminem und Nas mit Hilfe von Signalanalyse-Bibliotheken wie AudioCommons Timbral Models, Essentia, LibRosa, MIRToolbox und MiningSuite auf ihre klanglichen Eigenschaften analysiert und via MANOVA sowie t-Tests auf ihre klanglichen Unterschiede und Gemeinsamkeiten untersucht. Es zeigte sich, dass sich die klanglichen Unterschiede zwischen den Musikproduzenten hauptsächlich mit einigen wenigen sehr prominenten Merkmalen beschreiben lassen, zu denen sich die Rapper Musikproduzenten-abhängig zuordnen lassen. Anhand der erhobenen Daten wird deutlich, dass die klanglichen Merkmale im Rap hauptsächlich von den Musikproduzenten (und ihrer Infrastruktur) bestimmt werden und weniger von den Rappern/Künstlern selbst.

Kühne, Frederik

• Entwurf und Implementierung einer schnellen Frequenzgangmessung und automatischer Entzerrung von akustischen Schallwandlern
  B. Kaulen, H. Lewitz, T.O. Wisch, F. Kühne und G. Schmidt
[Abstract]

Das Vermessen von akustischen Schallwandlern wie Projektoren und Hydrophonen ist notwendig, um die Leistungsfähigkeit von nachfolgenden Signalverarbeitungsstrukturen optimal nutzen zu können. Gerade in Array-Anwendungen ist das gleiche Verhalten aller Elemente wichtig, um gute Resultate zu erzielen. Dazu werden die jeweiligen Testobjekte oft in einem möglichst schallarmen Messtank mit bekannten Signalen charakterisiert. Ein großes Problem stellt hierbei die Reflektionen an Wänden und der Wasseroberfläche dar. Durch die beschränkte Abmessung des Tanks leiden die zu erzielende Ergebnisse und es muss für eine genauere Messung über viele Pulse gemittelt werden, was die Gesamtdauer der Messung erhöht. In diesem Beitrag wird die Verwendung eines adaptiven Filters zur Bestimmung der Impulsantwort vorgestellt, die neben einem kontinuierlichen breitbandigen Senden und Klassifizieren, auch zusätzlich eine Aussage über die Qualität der Messung ermöglicht. So lässt sich sowohl sehr viel zuverlässiger als auch schneller messen. Anschließend werden die ermittelten Frequenzgänge mittels einer digitalen Filterstruktur zu einem gewünschtem Frequenzgang entzerrt. Dies kann zum Beispiel der Mittelwert aller Frequenzgänge eines Arrays sein, wodurch ein einheitliches Verhalten des gesamten Arrays erreicht wird. Sowohl das Vermessen als auch die Entzerrung wurde in einem Echtzeit-Signalverarbeitungsprogramm umgesetzt und ermöglicht somit eine deutliche Reduzierung der gesamten Messdauer von Arrays.

• Entwurf und Implementierung einer modularen Softwarearchitektur für kognitive verteilte Echtzeit-MIMO-SONAR-Systeme
  F. Kühne, B. Kaulen, T.O. Wisch und G. Schmidt
[Abstract]

Durch Fortschritte in der künstlichen Intelligenz gibt es immer bessere Ansätze von Kognition in komplexen Systemen. Auf ein SONAR-System angewandt bedeutet dies, dass eventuell eine kognitive Steuereinheit die komplette und auch sehr umfangreiche Steuerung übernimmt und damit die Ergebnisse deutlich verbessern kann. Die deutlich schnellere Reaktionszeit erlaubt so eine komplette Rekonfiguration eines verteilten MIMO-SONAR- Systems von Ping zu Ping. Ein Hafenbecken kann so in merklich verkürzter Zeit vollständig untersucht und mögliche Ziele schneller entdeckt werden. Dies erfordert allerdings ein extrem flexibles Rahmenwerk, das solche grundlegenden Code- und Speicheranpassungen ohne einen Systemneustart und ohne das ”Vergessen” der bisherigen Detektionshistorie auch zulässt. Kognitive MIMO-SONAR-Systeme bieten eine Vielzahl am Modi und Einstellungsmöglichkeiten, die teilweise zur Laufzeit verändert werden müssen. Dadurch entstehen Verarbeitungsketten, die nicht in einer einzigen fixen Abarbeitung von Teilfunktionen resultieren. Um trotzdem optimale Effizienz zu erreichen, erfordert es eine neue Softwarearchitektur für ein SONAR- System, das flexibel ihre Struktur an die gewählten Modi anpasst. Dazu werden in diesem Beitrag variable Grundbausteine entworfen, die je nach SONAR-System optimal zusammengesetzt und parametrisiert werden können. Eine Umsetzung der Algorithmen wird in ein Echtzeitrahmenwerk implementiert und eine Echtzeitfähigkeit des Gesamtsystems wird gezeigt.

• Geräuschreduktion und Entzerrung für gemischt analog-digitale Sprachübertragungen im Unterwasserkanal
  T.O. Wisch, B. Kaulen, F. Kühne und G. Schmidt
[Abstract]

In vielen Anwendungsbereichen ist unter Wasser eine Sprachkommunikationsverbindung zwischen zwei Partnern erforderlich. Klassischerweise werden dazu entweder die direkte Einseitenbandmodulation eines Sprachsignals oder eine digitale Kommunikationsform unter Nutzung eines Sprachcoders angewandt. Die besonderen Bedingungen des Unterwasserkanals sorgen jedoch dafür, dass einerseits das direkt modulierte Sprachsignal starken Verzerrungen im Kanal unterworfen wird und andererseits digitale Kommunikationsverbindungen oftmals nur geringe Datenraten liefern können und demzufolge nur Sprachcoder mit niedriger Qualität eingesetzt werden können. Eine mögliche Alternative besteht in dem Ansatz ein System einzusetzen, welches in einem gemischten Betrieb sowohl digitale als auch analoge Übertragungen kombiniert. Im digitalen Teil werden Informationen über die Einhüllende und ein Normalisierungsfaktor unter Verwendung von Codebüchern (Vektorquantisierung), im analogen Teil ein spektral ausgewogenes und normalisiertes Restsignal übertragen. Ein solches System wird in diesem Beitrag in Bezug auf die gegenüber den klassischen Varianten erweiterten Möglichkeiten zur Geräuschreduktion und Entzerrung untersucht und evaluiert.

Küller, Jan

• Bio-inspired, nonlinear and adaptive acoustic sensing – Study of sensor design
  C. Lenk, T. Ivanov, V. Gubbi, K. Ved, M. Ziegler, T. Fritsch, J. Küller und D. Beer
[Abstract]

Bio-inspired signal pre-processing introduced into speech processing systems can increase the performance of these systems regarding e.g. recognition rate remarkably. Thereby, pre-processing mainly refers to frequency decomposition and nonlinear amplification of the signal. In contrast to the inner ear, this pre-processing is applied only after the transduction stage and realized mainly in software. A hardware-based implementation of the functionality directly at the sensor level cannot only enable real-time performance, reduce data streaming to the processing stage, and increase efficiency of the overall system but also improve signal-to-noise ratio and sensitivity particularly in noisy or hard-to-hear conditions.

We developed such an acoustic sensor system with integrated bio-inspired signal processing using active silicon beams with integrated deflection sensing and actuation in combination with real-time feedback. While resonant operation enables the frequency decomposition, the feedback enables a wide tuning of sensor properties including switching from linear to nonlinear transfer characteristics. Here, we present our experimental and numerical study of the linear and nonlinear sound response for two different sensor designs.

Kürbis, Steffen

• Sprachakustik in den Staatlichen Kunstsammlungen Dresden
  R. Hoffmann, P. Birkholz, S. Kürbis und P. Plaßmeyer
[Abstract]

Automaten, Androiden und Roboter - sie alle prägen heute das berufliche wie private Umfeld und sind Ausdruck des menschlichen Wunsches, künstliches Leben zu schaffen. Scheinbar zum Greifen nahe Utopien wie 4.0 und Künstliche Intelligenz sind keine verwirklichten Fantasien unserer Zeit, sondern lassen sich weit zurückverfolgen. Die Museen der Staatlichen Kunstsammlungen Dresden bewahren einen Schatz mechanischer Objekte von der Renaissance bis in die Gegenwart, wie ihn kaum ein anderer Museumsverbund zeigen kann. Vom 3. Juni bis zum 25. September 2022 wird der Dresdner Bestand erstmals in einer Ausstellung mit dem Titel ”Der Schlüssel zum Leben. 500 Jahre mechanische Figurenautomaten” präsentiert. Sie wird durch Leihgaben zur Geschichte der Konstruktion künstlichen Lebens ergänzt, darunter auch zur Entwicklung der sprechenden Automaten. Die TU Dresden steuert dazu Objekte aus ihrer historischen akustisch-phonetischen Sammlung (HAPS) bei. Außerdem zeigt sie Beispiele für aktuelle Forschungsergebnisse aus der Professur für Sprachtechnologie und Kognitive Systeme, die belegen, dass die Nachbildung des menschlichen Sprechapparates noch längst keine abgeschlossene Aufgabe ist. Der Beitrag beschreibt die Exponate zur Sprachakustik sowie ihre Einordnung in das Gesamtkonzept der Ausstellung.

Kuhlmann, Julia

• The role of non-acoustic factors in subjective noise abatement management
  D. Schreckenberg, C. Belke, S. Benz und J. Kuhlmann
[Abstract]

Findings from studies on community responses to noise indicate an excess in noise annoyance judgments after a change in the noise exposure, e.g., due to a flight path change. This ’change-effect’ means a shift in the exposure-response relationship following the direction of the change in exposure. There are several explanations for this change-effect in annoyance. One is that non-acoustic factors (NAF) play an important role in such change situations. As a rule of thumb, about one third of noise annoyance is explained by average sound level metrics. Another third is explained by NAF. The last third - so far unexplained - may comprise further not assessed acoustic or non-acoustic factors and measurement error. This contribution reflects on the role of non-acoustic factors in situations of change due to the implementation of noise abatement measures. Understanding the impact of non-acoustic factors of annoyance requires an understanding of the concept of noise annoyance. In our contribution, we introduce noise annoyance as a psychological stress response to noise requiring coping with or recover from the noise situation. We explain the role of non-acoustic factors within this stress process and outline how the consideration of non-acoustic factors could improve the noise abatement management.

• How aircraft noise impact management can improve residents' quality of life - A field study
  J. Kuhlmann, B. Ohlenforst, F. Rajé, I. Richard, R. Aalmoes, P. Hooper und D. Schreckenberg
[Abstract]

The EU research project ANIMA (Aviation Noise Impact Management through Novel Approaches) aims to develop new instruments and methods for mitigating the impact of aircraft noise exposure and for enhancing residents’ quality of life (QoL). Within ANIMA, several existing interventions were evaluated with respect to their impact on nearby communities. For example, a consultation procedure that took place in 2018 in the Frankfurt Airport region was evaluated by means of qualitative in-depth telephone interviews. The consultation procedure dealt with a potential flight path change that would lead to a decrease in aircraft noise exposure in some areas but to an increase of exposure in other areas. Therefore, three communities, which would be differently affected by the flight path change, were selected for this study. In addition, existing survey data was re-analysed to assess residential satisfaction and which aspects of the living environment are most important to residents living nearby Schiphol Airport. In this contribution, the results of both the in-depth interviews and the survey are described and discussed. The ANIMA project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation program under grant agreement No [769627].

Kummerow, Alessandra

• Bestimmung dynamisch-mechanischer Eigenschaften von Thermoplasten mittels Resonanzkurven-Verfahren und dynamisch-mechanischer Analyse
  A. Rotermund, S. Hoffmann, A. Kummerow, S. Hartwig und S.C. Langer
[Abstract]

Thermoplastische Kunststoffe sind beliebte Werkstoffe für Bauteile in diversen industriellen Anwendungen. Insbesondere im Automobilbereich werden sie aufgrund der kostengünstigen und schnellen Verarbeitung im Spritzgussverfahren häufig eingesetzt. Die Verstärkung der Kunststoffe mit Kurz- oder Langfasern führt zudem zu einer hohen spezifischen Steifigkeit und einem damit verbundenem Leichtbaupotenzial. Aufgrund steigender Anforderungen an den Akustik-Komfort sind zuverlässige numerische Modelle zur Vorhersage des vibroakustischen Verhaltens von Bauteilen erforderlich. Grundlage dieser Modelle sind ausreichende Kenntnisse über das Materialverhalten der eingesetzten Werkstoffe. In diesem Beitrag werden Messverfahren in Anlehnung an ISO 6721-3 und ISO 6721-5 zur Bestimmung dynamisch-mechanischer Eigenschaften von Kunststoffen verglichen. Hierbei werden Balkenproben aus (glasfaserverstärktem) Polypropylen, welche Biegeschwingungen ausführen, gemessen und die temperatur- und frequenzabhängigen Biege-Speichermodule und -Verlustfaktoren ermittelt. Der messbare Frequenzbereich für das Resonanzkurven-Verfahren aus ISO 6721-3 unterscheidet sich zu dem des Verfahrens erzwungener Schwingungen aus ISO 6721-5. Anhand der ermittelten Materialparameter können jedoch unter Nutzung des Zeit-Temperatur-Verschiebungsprinzips viskoelastischer Materialien Masterkurven berechnet werden, die den Frequenzbereich der ermittelten Parameter erweitern und damit einen Vergleich beider Verfahren ermöglichen. Hierauf aufbauend wird eine Empfehlung zur effizienten Messung dynamisch-mechanischer Eigenschaften anisotroper, viskoelastischer Materialien gegeben.

Kunte, Deepti Shriram

• Transfer Learning for Booming Noise Classification
  D.S. Kunte, C. Colangeli, B. Cornelis, K. Gryllias, C. De Veuster und K. Janssens
[Abstract]

Booming noise influences perceived vehicle quality and passenger comfort. Therefore, it becomes important for automotive manufacturers to have a reliable method for the detection of booming noise. Machine learning models can effectively address this need. However, in the absence of sufficient data samples, machine learning models have been known to perform poorly. In this paper, we study the efficacy of simulation-driven machine learning and transfer learning techniques to overcome this data scarcity problem. In this study, the source and target datasets are synthesized starting from a limited set of original recordings. The machine learning database is obtained through modification of baseline vehicle runup sounds, by defining booming events on a pre-existing vehicle order profile. A modified definition of booming noise and change in vehicle orders and background noise are the primary differences between the source and target datasets. We use transfer learning techniques to leverage the knowledge gained from the source dataset to make better predictions in the target dataset.

Kuntz, Matthieu

• Investigating the Smoothness of Moving Sources Reproduced with Panning Methods
  M. Kuntz und B. Seeber
[Abstract]

The accurate loudspeaker-based reproduction of a sound field over a given area becomes more difficult as the frequency increases, manifesting itself in higher reproduction errors and poorer sound quality. This study investigates the perceived reproduction quality for the reproduction of moving sources. A pink noise source moving in an arc from -30^∘ to +30^∘ was split into two frequency bands, the lower one played back with Higher-Order Ambisonics, the higher with either nearest loudspeaker mapping, Vector-Base Amplitude Panning or Perceptually Equalized Panning. Participants were asked to rate the smoothness of the sound source, taking both coloration and movement into account, on a 7-point scale ranging from 1 (saccadic) to 7 (continuous), for different angular velocities and cross-over frequencies. Pilot data show that smoothness increases with the cross-over frequency, indicating that conventional panning methods are less suitable for the auralization of moving trajectories than Higher-Order Ambisonics, even at high frequencies. We will also discuss the effect of angular velocity on source and trajectory smoothness.

Kurz, Eric

• Interference Patterns in an Edge of a Cuboid Reverberation Chamber
  E. Kurz, A. Steffek, W. Weselak und G. Kubin
[Abstract]

Edge absorbers are known for their high effectiveness in absorbing low-frequency sound energy and reducing low-frequency reverberation. The influence of edge absorbers on the decay behaviour of the sound field has been extensively proven empirically. Nevertheless, no suitable model for sound absorption by edge absorbers exists to date. In order to be able to develop such a model, it is essential to know the sound field in the edge of a room precisely.

This paper attempts to develop a more precise understanding of the sound field in one edge of a cuboid reverberation chamber. It is verified by measuring potential and kinetic energy. For this purpose, initially the interference patterns for diffuse sound incidence in a rectangular edge according to R. V. Waterhouse are presented. Subsequently, these interference patterns are verified by means of sound pressure and particle velocity measurements in the reverberation chamber. In a further step, the influence of porous absorber material in one edge of the reverberation chamber on these interference patterns is measured. By comparing the calculated and measured interference patterns, the accuracy of the Waterhouse model is investigated. Finally, a range of validity for this model is specified as function of a sound diffuseness measure.

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

 

Lachenmayr, Winfried

• Large music ensemble rooms - acoustical needs and solutions
  E. Mommertz, G. Engel, W. Lachenmayr und P. Nies
[Abstract]

Music ensemble rooms reach from small spaces for few musicians up to large ensemble rooms. Last-mentioned may include rehearsal spaces for brass bands, concert bands, amateur and professional orchestra. In this presentation a variety of recently built ensemble rooms for different music types and their acoustic design will be reviewed. It will be shown that well accepted large ensemble rooms do not neccessarily have to fulfill the extensive room volumes of at least 50 - 60 cbm / musician as required according to ISO 23591 ”Acoustic quality criteria for music rehearsal rooms”. However, it turns out that it is more important to control strength G rather than seeking for an optimum reverberation time. In addition, it will be shown that the reverberation time for music rehearsal spaces recommended in DIN 18041 are generally consistent with the targets outlined in ISO 23591.

• Perceptual Consequences of Direction and Level of Early Reflections in a Chamber Music Hall
  O. Colella Gomes, N. Meyer-Kahlen, W. Lachenmayr und T. Lokki
[Abstract]

Early reflections are considered to be important for the impression of concert hall acoustics. So far, the audibility of room reflections have mostly been studied in strongly simplified and artificial settings. In this study, spatial room impulse response measurements of a chamber music hall are used. Wall reflections are identified using spatial analysis. Subsequently, their levels and directions are modified and the resulting response is rendered to a multi-channel loudspeaker array. A listening test explores the audibility threshold of these modifications and their influence on perceptual attributes such as width, clarity and loudness. The results have applications in the optimization of concert hall designs and efficient virtual acoustic rendering.

Lachmann, Martin

• Das Dilemma zwischen Lautstärke und Klang in kleinen Musikräumen – können wir von der Studioakustik lernen?
  M. Lachmann
[Abstract]

In kleinen Musikräumen, namentlich Übungs- und Unterrichtsräumen, steht die Akustikplanung vor der widersprüchlichen erscheinenden Aufgabenstellung, einerseits die Lautstärke für die Übenden durch Absorption auf ein vernünftiges Mass zu reduzieren, andererseits aber trotzdem einen inspirierenden und dem Musizieren zuträglichen Raumklang zu erhalten. In Tonaufnahmestudios stellt sich seit jeher eine prinzipiell ähnliche Problemstellung, für welche im Laufe der letzten 50 Jahre - mit wechselndem Erfolg - Lösungsansätze erarbeitet wurden. Der Beitrag beleuchtet anhand konkreter Beispiele raumakustische Konzepte aus dem Studiobau, welche sich sinnvoll auf kleine und mittelgrosse Musikübungs- und Unterrichtsräume übertragen lassen. Es werden Daten raumakustischer Messungen zu den Beispielräumen präsentiert. Eine kurze Gegenüberstellung der Messresultate mit den Richtwerten aus einschlägigen Normen, wie z.B. dem NS 8178 (Acoustic Criteria for rooms and spaces for music rehearsal and performance), bildet den Abschluss des Beitrags.

Lan, Yutao

• Nummerische Untersuchungen der schallinduzierten Luftströmungen an Helmholtz-Resonatoren
  Y. Lan, T. Merkel und E. Sarradj
[Abstract]

Es ist seit langem bekannt, dass gerichtete Luftströmungen an der Mündung von Helmholtz-Resonatoren im Resonanzfall auftreten können. Ferner lässt sich beobachten, dass sich diese Luftströmungen unter Ansatz hohen Schalldruckes merkwürdig verstärken. Dabei spielt die Wirbelablösung an der Resonator-Mündung eine entscheidende Rolle. Im Rahmen eines Projekts zur Entwicklung von darauf basierenden Luftkühlern sind die induzierten Luftströmungen an der Resonator-Mündung von Interesse. Die Provozierung der Wirbelablösung wird maßgeblich durch das Zusammenspiel von Amplitude und Frequenz der Anregung sowie Kontur der Resonator- Mündung bestimmt. Dieser Zusammenhang lässt sich in Bezug auf variierte Impedanz und generierten Volumenstrom nummerisch untersuchen. Die Simulationen wurden auf Basis von FE-Modell in der Finite-Elemente-Umgebung Comsol Multiphysics durchgeführt. Dabei wurde der Einfluss einfallender Schallwellen und geometrischer Parameter auf die Wirbelablösung untersucht. Der Beitrag präsentiert numerische Ergebnisse und zieht einen Vergleich zu Messungen aus praktischen Experimenten.

Langa, Sergiu

• Analyse der Dünnfilmdämpfung eines beidseitig eingespannten Mikrobalkens
  A. Melnikov, H.A.G. Schenk, F. Wall, J.M. Monsalve Guaracao, L. Ehrig, M. Stolz, A. Mrosk, S. Langa und B. Kaiser
[Abstract]

Miniaturisierte MEMS-basierte Lautsprecher sind ein aktueller Entwicklungstrend für In-Ear-Audioanwendungen. Wenn ein Lautsprecher jedoch auf die Größe eines mikroelektronischen Chips schrumpft, unterscheidet sich die Physik von der makroskopischen Welt. Einerseits profitiert ein elektrostatischer MEMS-Lautsprecher von sehr kleinen Elektrodenabständen, die zu hohen Feldstärken und somit Kräften führen. Gleichzeitig verursacht die Strömungsdynamik der Luft starke Dämpfungseffekte in den mikroskopisch kleinen Kanälen eines µSpeaker-Chips, aber auch in dem elektrostatisch Spalt selbst. Kürzlich haben wir experimentell gezeigt, dass die erste Euler-Bernoulli-Biegemode ausreicht, um das Verhalten eines elektrostatisch angetriebenen Mikrobalkens über den gesamten Hub mit hoher Genauigkeit zu reproduzieren. Dies führt zu einem ab-initio-Modellierungsansatz, der auf einer neuartigen Chebyshev-Edgeworth-Typ-Erweiterung basiert. Daraus leitet sich ein genaues Lumped-Parameter-Modell (LPM) für MEMS- Lautsprecher, welches einem einzigen Freiheitsgrad beinhaltet. In dieser Arbeit diskutieren wir den Einfluss der Mikrofluidik auf die Dämpfung eines Testlautsprecherdesigns basierend auf dem nanoscopic electrostatic drive (NED) Konzept. Mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) analysieren wir, wie die Druck- und Geschwindigkeitsverteilung mit den Euler-Bernoulli-Moden eines einfachen mikroskopischen Balken verknüpft ist, mit dem Ziel, die Dünnfilmdämpfung in das LPM einzubeziehen. Das Verständnis der verschiedenen Quellen der fluiddynamischen Dämpfung ist von großer Bedeutung für das Design von High-Fidelity-MEMS-Audiowandlern.

Langenbucher, Tobias

• Zur Reproduzierbarkeit von quellnahen Schießlärmmessungen zur Beurteilung des Gehörschädigungsrisikos
  C. Kleinhenrich, P. Bechtel, T. Langenbucher, C. Hudasch und K.-W. Hirsch
[Abstract]

Untersuchungen zeigen, dass die ausschlaggebende Kenngröße zur Beurteilung der Gehörgefährdung durch hochenergetische Impulsschalle nicht allein der Spitzenschalldruck ist, sondern viele Eigenschaften des gesamten Schalldruckzeitsignals des Impulses eine maßgebliche Rolle spielen. Zur Untersuchung der Auswirkung von Mündungsknallen von Handfeuerwaffen auf das Gehör wird häufig der Schalldruckzeitverlauf in Entfernungen größer gleich 80 cm von der Mündung an mehreren Messpositionen aufgezeichnet. Seit 2021 steht als Regelwerk dazu die ISO 17201 Teil 6 ”Geräuschexposition im Nahbereich der Geräuschquelle” zur Verfügung. Für die so aufgezeichneten Signale können Gehörgefährdungsprognosen anhand unterschiedlicher etablierter Verfahren berechnet und anschließend eine Anzahl unbedenklicher Schüsse abgeleitet werden. Es ist gängige Praxis, durch Wiederholung des Messvorgangs, bei ansonsten unveränderten Randbedingungen, das Vertrauensniveau der Untersuchung zu erhöhen. Waffenknalle gelten als sehr gut reproduzierbar. Allerding ist bei den Messungen zu beobachten, dass bei der realitätsnahen Versuchsdurchführung mit Schützen oder Schützinnen der Quellort zwangsläufig variiert. Im vorgestellten Beitrag werden die Auswirkungen der Variationen von Ort und Ausrichtung der Quelle auf die zu ermittelnden Gehörgefährdungsprognosen diskutiert. Dabei wird insbesondere untersucht, wie robust die beiden ausgewählten Prognoseverfahren nach Pfander und nach dem AHAAH-Modell gegenüber derartigen Messunsicherheiten sind. Hierzu werden sowohl theoretische als auch praktische Untersuchungen vorgestellt.

• Schießlärm & Gehörschützer Modellierung von Gehörschützern für Schießgeräusche - Gehörgefährdungsprognosen
  P. Bechtel, C. Hudasch, C. Kleinhenrich, T. Langenbucher und M. Simons
[Abstract]

Ein allgemein verbreitetes Mittel zur Reduktion der Gehörbelastung durch Schießlärm sind Gehörschützer. Eine Maßzahl zur Kennzeichnung der verbleibenden Gehörbelastung unter einem Gehörschützer kann mit Gehörgefährdungs-Prognoseverfahren, wie z.B. dem AHAAH-Modell oder dem Pfander-Verfahren, bestimmt werden. Auf Grundlage dieser Prognosen resultiert eine Anzahl unbedenklicher Schüsse als Qualitätskenngröße für den Gehörschützer. Dementsprechend ist die Zuverlässigkeit des eingesetzten Prognoseverfahrens von entscheidender Bedeutung. Die prognostizierte Gehörgefährdung hängt wiederum signifikant von den verwendeten Gehörschützern und deren Modellierung ab. Somit ist eine realitätsnahe Berücksichtigung der Schutzwirkung des Gehörschützers von hoher Relevanz und wird in diesem Beitrag behandelt. Hierzu werden zunächst individuell gemessene Gehörschützerübertragungsfunktionen als bestmögliches Modell betrachtet. Anhand dieser Übertragungsfunktionen und aufgezeichneter Waffenknalle werden - mittels Faltung - Schusssignale am Ohrkanaleingang synthetisiert. Aus dem Vergleich dieser synthetischen Signale mit den unter einem Gehörschützer, in-situ gemessenen Schusssignalen kann die Qualität der Gehörschützerübertragungsfunktionen untersucht werden. Zur Untersuchung werden neben klassischen akustischen Einzahlwerten Verfahren zur Prognose der Gehörgefährdung anwendet. Auf Basis der Qualität der Gehörschützerübertragungsfunktionen wird eine mögliche Modellierung des Gehörschützers diskutiert.

Langer, Sabine C.

• Datengetriebene Modellierung des Schädigungsprozesses von Strukturen durch rekurrente neuronale Netze zur prädiktiven Zustandsüberwachung
  L. Outzen, T.P. Ring und S.C. Langer
[Abstract]

Das Structural Health Monitoring (SHM) hat zum Ziel, Zustandsänderungen oder Schädigungen einer Struktur möglichst frühzeitig zu erkennen bzw. vorherzusagen. Um zwischen diversen Schadenscharakteristiken diskriminieren zu können, benötigt das SHM-System eine große Menge an Informationen über die Auswirkungen der entsprechenden Zustandsänderungen. In diesem Beitrag wird ein datengetriebener Ansatz zur Implementierung eines umfänglichen und robusten SHM-Systems vorgestellt, das den zeitlichen Verlauf des Schädigungsprozesses berücksichtigt. Datengetriebene Modelle ermitteln mithilfe von selbstlernenden Algorithmen Zusammenhänge in einer Menge vorgegebener Trainingsdaten, um diese Zusammenhänge anschließend generalisiert auf unbekannte Daten anwenden zu können. Folglich ist für die erfolgreiche Implementierung eines datengetriebenen SHM-Systems eine aussagekräftige Datenbasis notwendig. Im Rahmen dieses Beitrags wird vornehmlich mit Messgrößen der Vibroakustik gearbeitet, die die Schwingungen der Struktur im Frequenzbereich abbilden. Aus der Änderung der Frequenzantwort, die sich bei Eintritt eines Schädigungszustands einstellt, kann das Modell Informationen über dessen Zustand ableiten. Der vorliegende Beitrag beruht auf dem Ansatz, statt eines diskreten Schädigungszustands den gesamten fortschreitenden Schädigungsprozess der Struktur zu modellieren. Hierfür werden rekurrente neuronale Netze verwendet, die in der Lage sind, eine logische Reihenfolge von sequenziellen Daten zu berücksichtigen. So kann die zeitliche Änderung der Frequenzantwort der Struktur analysiert und als Indikator für Schädigungen generalisiert werden.

• Frequency Dependency of Multilayered Flexural Cloaks
  A. Nojavan und S.C. Langer
[Abstract]

In the recent years and inspired by the researches in the field of metamaterials, fantastic ideas in controlling waves has been proposed. In cloaking, as a special case of wave guidance, the waves are guided around an obstacle with minimum scattering or reflection. Considering the role of thin plates in the engineering field, cloaking of flexural waves has also achieved a great deal of attention. The multilayer production facilitates the realization of the complex material distribution of cloaks by benefiting from the effective medium theory. However, comprehensive investigations on the performance frequency range of cloaks is still lacking. Although the mathematical cloaking transformation is described only geometrically and is independent of the frequency, the multilayer homogenization and the physics of wave propagation are dependent on frequency. In this work, the frequency dependency of a flexural multilayered cloak is numerically studied using finite element method. The study is performed with regard to wavelength and for different geometrical parameters, including the size of the cloak, size of the obstacle, and thickness of the layers.

• Vorgehen zur Charakterisierung und Modellierung von Mehrschichtbelägen
  S. Hoffmann, S. Rothe und S.C. Langer
[Abstract]

Dämpfende Beläge sind effiziente Maßnahmen zur Reduktion von Vibrationen an technischen Produkten. Sie können als einfach aufgebrachte oder eingezwängte Beläge ausgeführt sein. Letztere zeichnen sich häufig durch eine gesteigerte Dämpfungswirkung aus. Häufig stellen Charakterisierung und Modellierung der Mehrschichtbeläge (auch: Constrained-layer damping, kurz: CLD) ein komplexes Problem dar. In diesem Beitrag wird ein Vorgehen zur Materialparameterbestimmung und darauf basierender Modellierung an generischen Strukturen vorgestellt. Im Entwicklungs- und Konstruktionsprozess sind numerische Simulationen körperschalltragender Strukturen von Bedeutung, um technische Produkte akustikgerecht zu designen. Sollen hierbei dämpfende Mehrschichtbeläge berücksichtigt werden, stellen sich verschiedene Fragen bei der Modellbildung, z.B. ob eine detaillierte Auflösung des Schichtaufbaus notwendig ist oder ein homogenisierender Ansatz ausreicht. Zudem muss häufig frequenzabhängiges Verhalten berücksichtigt werden. Eine weitere Herausforderung ist hierbei die korrekte Bestimmung der Materialparameter des Gesamtverbundes sowie der einzelnen Schichten, um diese in den Modellen verwenden zu können. Untersuchungsgegenstand sind Aluminiumbalken unterschiedlicher Geometrie, die mit einer kommerziell eingesetzten CLD-Folie (3M Damping Foil 2552) beklebt werden. Durch vibroakustische Vermessung der Balken werden frequenzabhängige Biegesteifigkeiten und Verlustfaktoren bestimmt. Mit Hilfe des Ross-Kervin-Unger-Modells werden die Parameter der Klebstoffschicht charakterisiert. Diese Datenbasis fließt schließlich in Finite-Elemente- Modelle mit unterschiedlicher Modelkomplexität ein, um damit ein effizientes akustikgerechtes Design zu ermöglichen.

• A Statistical Approach for the Fusion of Data and Finite Element Analysis in Vibroacoustics
  L. Hermann, H.K. Sreekumar, S.C. Langer und U. Römer
[Abstract]

A problem with the finite element method (FEM) is that often it is difficult to exactly match the given measurement data of a real system. Therefore, in this paper, the statFEM, i.e. a statistical FEM is adopted to fuse sensor data with an FE model of a 2D vibroacoustics problem. The air in a cavity is excited on the boundary of the domain and the boundary function is considered as random. The resulting FEM solution is considered as a Bayesian prior and the uncertainty is quantified in form of a Gaussian Process (GP). By conditioning the prior on given data, which are created synthetically, it is shown that a posterior GP can be efficiently obtained, characterizing the behavior of the acoustic field in the domain. Thereby, the data are decomposed into three parts: FE Model, misspecification, and noise. The misspecification term is modeled as a GP, as well, whose hyperparameters are learned from the given data. By adding more sensor locations and observations, the posterior variance in the whole domain can be decreased. The dependence of the posterior variance on the positioning of the sensors is investigated and the benefits and limits of the method are explained.

• Bestimmung dynamisch-mechanischer Eigenschaften von Thermoplasten mittels Resonanzkurven-Verfahren und dynamisch-mechanischer Analyse
  A. Rotermund, S. Hoffmann, A. Kummerow, S. Hartwig und S.C. Langer
[Abstract]

Thermoplastische Kunststoffe sind beliebte Werkstoffe für Bauteile in diversen industriellen Anwendungen. Insbesondere im Automobilbereich werden sie aufgrund der kostengünstigen und schnellen Verarbeitung im Spritzgussverfahren häufig eingesetzt. Die Verstärkung der Kunststoffe mit Kurz- oder Langfasern führt zudem zu einer hohen spezifischen Steifigkeit und einem damit verbundenem Leichtbaupotenzial. Aufgrund steigender Anforderungen an den Akustik-Komfort sind zuverlässige numerische Modelle zur Vorhersage des vibroakustischen Verhaltens von Bauteilen erforderlich. Grundlage dieser Modelle sind ausreichende Kenntnisse über das Materialverhalten der eingesetzten Werkstoffe. In diesem Beitrag werden Messverfahren in Anlehnung an ISO 6721-3 und ISO 6721-5 zur Bestimmung dynamisch-mechanischer Eigenschaften von Kunststoffen verglichen. Hierbei werden Balkenproben aus (glasfaserverstärktem) Polypropylen, welche Biegeschwingungen ausführen, gemessen und die temperatur- und frequenzabhängigen Biege-Speichermodule und -Verlustfaktoren ermittelt. Der messbare Frequenzbereich für das Resonanzkurven-Verfahren aus ISO 6721-3 unterscheidet sich zu dem des Verfahrens erzwungener Schwingungen aus ISO 6721-5. Anhand der ermittelten Materialparameter können jedoch unter Nutzung des Zeit-Temperatur-Verschiebungsprinzips viskoelastischer Materialien Masterkurven berechnet werden, die den Frequenzbereich der ermittelten Parameter erweitern und damit einen Vergleich beider Verfahren ermöglichen. Hierauf aufbauend wird eine Empfehlung zur effizienten Messung dynamisch-mechanischer Eigenschaften anisotroper, viskoelastischer Materialien gegeben.

Langfeldt, Felix

• Evaluation of Active Control Concepts for a Self-adjusting Membrane-type Acoustic Metamaterial
  F. Langfeldt und J. Cheer
[Abstract]

Membrane-type acoustic metamaterials (MAM) consist of a thin pre-stretched membrane with masses periodically attached to the membrane. MAM can be designed to be very lightweight and exhibit anti-resonances at low frequencies with sound transmission loss values that can be much higher than the mass-law. This makes MAM very appealing for different noise control applications. However, the typically narrow bandwidth of the anti-resonances is a big challenge for applying MAM to noise sources that consist of changing tonal frequencies and/or broadband noise. In this contribution the preliminary results of a concept study for a self-adjusting MAM using active control are presented. In this concept, the added mass is replaced by an inertial electrodynamic shaker which enables the actuation of the MAM. The performance of different control strategies is evaluated using analytical and numerical models of the MAM. In particular, this evaluation will focus on methods to enable the MAM to adjust its anti-resonances to changing tonal frequencies and to improve the broadband noise reduction of the MAM. Additionally, it is investigated how the performance of the active MAM is affected when not every unit cell of the MAM contains an actuator in order to reduce the complexity of the system.

Lardeau, Sylvain

• Hybrid Aeroacoustic Simulation of EAA’s Axial Fan Benchmark
  L. Erbig und S. Lardeau
[Abstract]

The accurate and efficient numerical simulation of fan noise is a challenging task. It requires a proper treatment of motion, turbulence, sound propagation and the boundary conditions. On the acoustics side, hybrid simulation approaches, that couple an incompressible flow simulation with a convective wave equation, offer a well-established solution for low-speed aeroacoustics. On the flow side, wall-modeled Large Eddy Simulation (WMLES) is a promising method to obtain transient fluctuations at reasonable computational costs. A hybrid simulation that combines these two aspects within the second order finite volume framework of Simcenter STAR-CCM+, is demonstrated on the EAA benchmark case of a wall mounted Axial Fan. An automated workflow employs a pre-cursor steady state Reynolds Averaged Navier Stokes (RANS) phase followed by a transient, WMLES analysis. The rotation of the fan in the transient phase, is modeled using rigid body motion. A perturbed convective wave equation is simultaneously solved on the same mesh and considers the aeroacoustic sources within the whole computational domain. The simulation methodology is validated against experimental data, showing good agreement. Furthermore, the importance of accurate boundary conditions and interface treatment, between the rotating and stationary domains, are illustrated.

Laufs, Christian

• Extending vehicle evaluation in test drives with physiological measurements
  C. Laufs, S. Hank, P. Sellerbeck und A. Herweg
[Abstract]

The HEAD empirical assessment ride (HEAR!) method allows correlation of the driver’s perception of the vehicle with acoustic conditions and driving conditions. Using this user-centred-design approach, problematic driving conditions are easily identified. In order to learn more about drivability or the feeling of safety while driving, we extended the method by using physiological measurements. During states of stress or relaxation certain physiological parameters change, such as heart rate or heart rate variability. These changes can be recorded using adequate devices. During operation of the vehicle, continuous movements of the driver make data acquisition more difficult due to increased number of artifacts. Therefore, this work addresses the issues involved in measuring physiological data in the vehicle. Based on conducted test drives, a method was iteratively derived to eliminate artefacts and achieve good signal quality. Subsequently, several drives were conducted using this developed methodology. The data collected within the drives offer the possibility to analyze the dimensions driving conditions, acoustic phenomena, perceptive evaluations, and physiological responses in relation to each other. For example, the additional acquisition of vehicle parameters enables a first assignment of the stress responses to specific driving conditions or situations.

Lawrence, Bryce

• Die urbane akustische Umgebung durch Zeit und Raum - Eine Analyse der SALVE Studie
  T. Haselhoff, T. Braun, J. Hornberg, B. Lawrence und S. Moebus
[Abstract]

Die urbane akustische Umgebung spielt eine unterschätzte Rolle im alltäglichen Leben der städtischen Bevölkerung. Sie enthält eine Menge an Informationen über Stadt, Verkehr oder Biodiversität und in Form von Lärm beeinflusst sie die Gesundheit der Menschen. Aber obwohl die urbane Geräuschkulisse unzählige Informationen bietet und seit vielen Jahren in geeigneter Weise aufgenommen und wiedergegeben werden kann, fehlen Analysen, die ihre Komplexität abbilden.

Wir verwenden Daten von Mai 2019 bis März 2020 des längsschnittlichen Audiodatensatzes der SALVE Studie, um die urbane akustische Umwelt systematisch zu charakterisieren. Seit 2019 werden hier mittels ”Wildlife Acoustics SM4 Acoustic Recorder” 2-mal stündlich drei Minuten an 23 zufällig ausgewählten Orten in Bochum akustisch aufgezeichnet. Die vorliegende Analyse umfasst ca. eine Mio. Minuten.

Unter Betrachtung der Entropie des Signals und der Varianz innerhalb der verschiedener Frequenz-Bins wurde die Klassenbreite des Frequenzspektrums bestimmt, um damit die Frequenz-Dynamik der Signale und deren Verlauf über neun verschiedene Landnutzungstypen zu analysieren. Dabei konnten sowohl klare tageszeitliche als auch saisonale Strukturen ermittelt werden. Zudem wurden die resultierenden Frequenzspektren über die Zeit korreliert, um so zu zeigen, welche Frequenzen in der urbanen Geräuschkulisse gleichzeitig besetzt sind. Je nach Landnutzungstyp ergeben sich unterschiedliche Muster, die künftig einen Rückschluss auf die vorhandenen Geräuschquellen ermöglichen könnten.

Legrand, Sébastien

• Analyse von akustischen Daten von Lärmmessstationen an Flughäfen
  H. Siller, L. Vaille und S. Legrand
[Abstract]

Im Rahmen gesetzlicher Vorschriften werden an Flughäfen Schallmessungen an räumlich weit verteilten Messstationen im Bereich der An- und Abflugrouten der Flughäfen durchgeführt. Im Rahmen des Projekts EffFlug, gefördert im Luftfahrtforschungsprogramm des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie, arbeitet das DLR daran, in der Praxis nicht intensiv ausgewerteten Audiodateien der Fluglärm-Überwachungsanlagen der Flughäfen Frankfurt, München und Düsseldorf unter Verwendung zusätzlicher Daten wie Radar- oder Flugschreiberdaten detailliert auszuwerten. Die akustischen Daten liegen nur im MP3 Format vor und die Positionsdaten der Flugzeuge sind nur für sehr wenige einzelne Flugbewegungen verfügbar. Anhand von wenigen gut dokumentierten Datensätzen wird ein Verfahren zur automatischen Auswertung entwickelt. Dabei werden die Audiodaten auf der Basis von externen Informationen wie der Position der Messstellen und dem Standardflugpfad bezüglich des Doppler Effekts kompensiert. Mit einer spektralen Analyse, die zur Position des Flugzeugs relativ zu den Messstellen in Bezug gesetzt werden kann, sind statistische Untersuchungen über die verschiedenen Flugzeugtypen möglich. Später sollen darauf aufbauend mit Schmalbandanalysen tonale Komponenten identifiziert werden und Schallquellenmechanismen zugeordnet werden. Mit Hilfe einer großen Datenbasis an Überflügen können dann zum einen die von Fluglärmberechnungsverfahren benötigten Schallquellenmodelle verbessert werden, zum anderen können operationelle Verfahren oder technische Modifikationen am Fluggerät entwickelt werden, um tonale Quellen zu eliminieren.

Leh, Christopher

• Parametrische Untersuchung der Direktschalldämmung von Holzbauteilen
  H. Ferk, B. Zeitler, C. Leh, M. Mosing, S. Vavrik-Kirchsteiger und B. Nusser
[Abstract]

Bauen mit Holz gewinnt zunehmende Bedeutung im Hochbau. Eine der wesentlichen Anforderungen stellt der Schallschutz dar. Für eine qualitativ gute und wirtschaftliche Planung ist die Kenntnis der schalltechnischen Eigenschaften der Bauteile wesentlich. Mittlerweile existieren verschiedene Datenbanken mit berechneten oder gemessenen Einzahlangaben zum Schallschutz, wie z.B. www.dataholz.eu oder www.lignum.ch/holz_a_z/schallschutz/ . Leichte Baukonstruktionen wie sie im Holzbau Verwendung finden, weisen oft eine von Massivbauten abweichende Charakteristik der Schaldämmung auf. Es ist daher für die Konzeption eines guten Schallschutzes wichtig, nicht nur der Einzahlangabe Beachtung zu schenken, sondern auch auf Informationen des spektralen Verlaufes der Schalldämmung in Form von Terzbandwerten zurückgreifen zu können. Solche Werte werden auch für die Entwicklung von Rechenverfahren und für die Entwicklung von Simulationsmodellen benötigt. Im Rahmen des Forschungsprojektes Sound.Wood.Austria werden für zahlreiche Bauteile wie Außenwände, Trennwände und Deckenbauteile die Verläufe der Schalldämmung im Labor gemessen. Durch Variation wesentlicher Konstruktionsparameter kann die Wirkungen von konstruktiven Änderungen, z.B. mit Hilfe von empirischen Modellen, untersucht und Optimierungsansätze abgeleitet werden. Relevante Daten sollen künftig auch in dataholz für die weitere Verwendung veröffentlicht werden. Im Rahmen des Vorkolloquiums sollen Beispiele aus den Labormessungen präsentiert und die Auswirkungen von Modifikationen diskutiert werden.

Leist, Larissa

• Investigating Different Cueing Methods for Auditory Selective Attention in Virtual Reality
  C. Reimers, K. Loh, L. Leist, S. Fremerey, A. Raake, M. Klatte und J. Fels
[Abstract]

An audio-only paradigm for investigating auditory selective attention has previously been transferred into a classroom-type audio-visual virtual reality (VR) environment. However, directly translating such a paradigm into VR does not promise a close-to-real life scenario, as possible benefits of the virtual environment are not utilized. In the audio-only version, all instructions and the visual cue was presented on a computer display in front of the participant. In the virtual classroom model, the visual information were displayed on a blackboard. Due to the necessity of attending to this information, this method of cue presentation led to the fact that participants only focused on this specific area of the virtual environment. In a more realistic scenario, participants are expected to move their heads and thereby exploit, for example, the benefits of dynamic binaural reproduction. Therefore, this study investigates new cueing methods that may induce participants to interact more with the virtual world. Next to another visual cue, also auditory cues could be promising approaches. The feasibility of these different cue types is evaluated in a listening experiment.

Leistner, Philip

• Akustik urbaner Mobilität – Status und Perspektiven
  P. Leistner und P. Brandstätt
[Abstract]

Urbane Mobilität ist und bleibt eine zentrale Herausforderung für künftige Stadtentwicklung, daran haben auch die Sondereffekte der vergangenen Monate kaum etwas geändert. Der Straßenverkehr dominiert die Geräuschkulisse in zunehmend verdichteten Städten und weder der öffentliche Nahverkehr noch die wachsende Zahl an Elektrofahrzeugen können bislang die urbane Hörqualität spürbar verbessern. Zur Verbesserung dieser Hörqualität bedarf es mehr denn je einer ganzheitlichen Herangehensweise, die Fahrzeuge und Gebäude sowie Verkehr und Infrastruktur gemeinsam berücksichtigt. Der interdisziplinäre Gestaltungsspielraum reicht von Regeln und Anreizen über technische und bauliche Lösungen bis zu Informations- und Steuerungsmethoden. Dabei ist die Akustik im Kontext der anderen Ziele urbaner Entwicklung zu betrachten und so in die nachhaltige Transformation der Städte zu integrieren. Dieser Aufgabe widmen sich weltweit sowohl Forschungsansätze als auch Umsetzungsversuche mit vielfältigen Ergebnissen. Der Beitrag behandelt die Akustik urbaner Mobilität aus verschiedenen Perspektiven und stellt aktuelle Erkenntnisse aus unterschiedlichen Bereichen vor.

• Integrative Ansätze zur Schwingungsreduzierung von Holzgeschossdecken
  T. Müller und P. Leistner
[Abstract]

Die Reduzierung von Körperschall in Leichtbaukonstruktionen steht im Fokus aktueller bauphysikalischer Fragestellungen. Insbesondere die Übertragung von Trittschall weist ein hohes Störpotential auf und stellt Beeinträchtigungen für den Nutzungskomfort dar. Im Holzbau gilt daher der Vermeidung der typischen tieffrequenten Schallübertragung im Gebäude besondere Aufmerksamkeit. Einige Lösungsansätze für Holzgeschossdecken setzen auf zusätzliche Masse durch Schüttungen oder Beschwerungen zur Schwingungsreduzierung, mitunter ergänzt durch mehrschalige Bodenaufbauten oder Unterdecken. Weitere Versuche beruhen auf verschiedenen, speziell abgestimmten Tilgern als Einmassenschwinger. Im Rahmen des DFG-Exzellenzclusters IntCDC an der Universität Stuttgart werden interdisziplinäre Gestaltungsansätze auch für Gebäude in Holzbauweise mit digitalen Technologien und Methoden verfolgt. Die Entwurfskonzepte berücksichtigen Architektur, Tragverhalten, Akustik und andere Aspekte von Beginn an gemeinsam, so dass konstruktiv integrierte Ansätze entstehen. In Kombination mit robotergestützten Fertigungs- und Verarbeitungsverfahren eröffnen sich so auch für die Trittschallminderung in Holzgeschossdecken neue Möglichkeiten. In diesem Beitrag werden Konstruktionsvarianten sowie Ergebnisse von Messungen und Berechnungen vorgestellt.

Lemke, Mathias

• Analysis and comparison of FDTD discretization procedures for room acoustical simulations
  A. Hölter, M. Lemke und S. Weinzierl
[Abstract]

Raumakustische Simulationen werden in vielen Bereich wie der Gebäudeplanung eingesetzt. Üblicherweise werden strahlen- oder frequenzbasierte Methoden verwendet. Diese benötigen vergleichsweise geringe Rechenleistungen, sind jedoch in ihrer Genauigkeit begrenzt. Im Gegensatz dazu weisen wellen- bzw. zeit-basierte Methoden mit größerem Rechenaufwand eine deutlich höhere Genauigkeit auf. Um diese Methoden effizient zu nutzen, eignen sich je nach Anwendungsfall daher unterschiedliche Diskretisierungsverfahren. Numerische Methoden wie finite Differenzen gewinnen in akustischen Simulationen zunehmend an Bedeutung. Dies gilt insbesondere für raumakustische Fragestellungen, da im Gegensatz zu strahlen- oder frequenz-basierten Methoden auch akustische Effekte wie Beugung mit hoher Genauigkeit abgebildet werden können. Zur numerischen Lösung der zugrunde liegenden partiellen Differenzialgleichungen mittels finiter Differenzen müssen diese in geeigneter Weise sowohl bezüglich der räumlichen als auch der zeitlichen Ableitungen approximiert werden. In diesem Beitrag werden unterschiedliche Diskretisierungsansätze für nicht-lineare und lineare akustische Gleichungen vorgestellt, analysiert und miteinander verglichen. Präsentiert werden diese anhand eines typischen raumakustischen Beispiels.

• Adjungierten-basierte Optimierung von Impedanz-Randbedingungen im Zeitbereich
  J. Reiss und M. Lemke
[Abstract]

Akustische Randbedingungen werden häufig durch ihre Impedanz charakterisiert. Die komplexwertige Größe ist jedoch vornehmlich für frequenz-basierte Analysen geeignet. In einem vorausgegangenen Beitrag haben die Autoren einen Volumen-Penalisierungsansatz vorgestellt, der eine Modellierung von Wandimpedanzen im Zeitbereich ermöglicht. Das Verfahren erlaubt es durch Einbettung komplexe Geometrien und Impedanzverläufe einfach darzustellen. Die Validierung erfolgte gegenüber dem typischerweise verwendeten Miki-Modell. In diesem Beitrag stellen die Autoren einen adjungierten-basierten Ansatz zur Optimierung der Volumen-Penalisierung mittels Anpassung der räumlich abhängigen Parameter vor. Ziel der akustischen Optimierung ist neben der Herstellung einer gewünschten Impedanz auch die Topologie-Anpassung von Berandungen, etwa die Verschiebung oder Verformung von Wänden. Gezeigt werden raumakustische als auch strömungsakustische Beispiele.

• Adjungierten-basierte Identifikation von rotierenden und sich frei-bewegenden Schallquellen
  M. Lemke
[Abstract]

Die Identifizierung von Schallquellen ist ein häufiges Problem in der Akustik. Es werden verschiedene Parameter einer oder mehrerer Schallquellen gesucht, einschließlich des Signals und der Position. Üblicherweise werden Mikrofonarray-Messtechniken eingesetzt, insbesondere das sogenannte Beamforming. Je nach dem betrachteten spezifischen akustischen Set-up werden unterschiedliche Algorithmen verwendet, die im Zeit- oder Frequenzbereich agieren.

In einem vorangegangenen Beitrag wurde eine adjungierten-basierte Methode zur Identifikation von ortsfesten Schallquellen im Zeitbereich vorgestellt. In diesem Beitrag sollen erste Vorarbeiten zur Identifikation von sich (beschleunigt) bewegten Schallquellen vorgestellt werden. Der Ansatz erlaubt neben der Identifikation von Quellen aus nur wenigen Messdaten auch die Berücksichtigung von komplexen Richtcharakteristiken, Berandungen und Grundströmungen.

Lenk, Claudia

• Bio-inspired, nonlinear and adaptive acoustic sensing – Study of sensor design
  C. Lenk, T. Ivanov, V. Gubbi, K. Ved, M. Ziegler, T. Fritsch, J. Küller und D. Beer
[Abstract]

Bio-inspired signal pre-processing introduced into speech processing systems can increase the performance of these systems regarding e.g. recognition rate remarkably. Thereby, pre-processing mainly refers to frequency decomposition and nonlinear amplification of the signal. In contrast to the inner ear, this pre-processing is applied only after the transduction stage and realized mainly in software. A hardware-based implementation of the functionality directly at the sensor level cannot only enable real-time performance, reduce data streaming to the processing stage, and increase efficiency of the overall system but also improve signal-to-noise ratio and sensitivity particularly in noisy or hard-to-hear conditions.

We developed such an acoustic sensor system with integrated bio-inspired signal processing using active silicon beams with integrated deflection sensing and actuation in combination with real-time feedback. While resonant operation enables the frequency decomposition, the feedback enables a wide tuning of sensor properties including switching from linear to nonlinear transfer characteristics. Here, we present our experimental and numerical study of the linear and nonlinear sound response for two different sensor designs.

Lenz, Udo

• Vorschläge zur Neuausrichtung der AVV Baulärm im Hinblick auf die Immissionsbeurteilung der Bautätigkeiten beim Neu- und Umbau von Schienenverkehrswegen
  U. Lenz
[Abstract]

Beim Bau und der Erneuerung von Schienenverkehrswegen entstehen durch die erforderlichen Bautätigkeiten Schallemissionen, die in der Nachbarschaft zu entsprechenden Immissionen führen. Zur Beurteilung dieser Immissionen sind die Regelungen der Allgemeinen Verwaltungsvorschrift Baulärm von August 1970 heranzuziehen. Dort werden Immissionsrichtwerte definiert, deren Einhaltung heutzutage bereits im Rahmen der Genehmigungsverfahren für den Neu- und Umbau von Schienenverkehrswegen nachzuweisen ist. Die Erfahrung mit Immissionsprognosen zu den entsprechenden Bautätigkeiten zeigen, dass die Immissionsrichtwerte meist nicht einzuhalten sind. Da diesen Projekten dem öffentlichen Interesse dienen, ist grundsätzlich eine Überschreitung von Immissionsrichtwerten denkbar, führt aber im Genehmigungsprozess zu erheblichen Auflagen bei der Baudurchführung. Es stellt sich die Frage, ob die Regelungen der Baulärmverordnung noch zeitgemäß sind, da die tatsächliche Einhaltung der Immissionsrichtwerte letztlich die Bautätigkeiten erheblich behindern und möglicherweise sogar verhindern könnte. Insofern sind die Regelungen zu aktualisieren. Im geplanten Vortrag werden grundlegende Gedanken zu einer möglichen Aktualisierung zusammengestellt.

Lewitz, Hanna

• Entwurf und Implementierung einer schnellen Frequenzgangmessung und automatischer Entzerrung von akustischen Schallwandlern
  B. Kaulen, H. Lewitz, T.O. Wisch, F. Kühne und G. Schmidt
[Abstract]

Das Vermessen von akustischen Schallwandlern wie Projektoren und Hydrophonen ist notwendig, um die Leistungsfähigkeit von nachfolgenden Signalverarbeitungsstrukturen optimal nutzen zu können. Gerade in Array-Anwendungen ist das gleiche Verhalten aller Elemente wichtig, um gute Resultate zu erzielen. Dazu werden die jeweiligen Testobjekte oft in einem möglichst schallarmen Messtank mit bekannten Signalen charakterisiert. Ein großes Problem stellt hierbei die Reflektionen an Wänden und der Wasseroberfläche dar. Durch die beschränkte Abmessung des Tanks leiden die zu erzielende Ergebnisse und es muss für eine genauere Messung über viele Pulse gemittelt werden, was die Gesamtdauer der Messung erhöht. In diesem Beitrag wird die Verwendung eines adaptiven Filters zur Bestimmung der Impulsantwort vorgestellt, die neben einem kontinuierlichen breitbandigen Senden und Klassifizieren, auch zusätzlich eine Aussage über die Qualität der Messung ermöglicht. So lässt sich sowohl sehr viel zuverlässiger als auch schneller messen. Anschließend werden die ermittelten Frequenzgänge mittels einer digitalen Filterstruktur zu einem gewünschtem Frequenzgang entzerrt. Dies kann zum Beispiel der Mittelwert aller Frequenzgänge eines Arrays sein, wodurch ein einheitliches Verhalten des gesamten Arrays erreicht wird. Sowohl das Vermessen als auch die Entzerrung wurde in einem Echtzeit-Signalverarbeitungsprogramm umgesetzt und ermöglicht somit eine deutliche Reduzierung der gesamten Messdauer von Arrays.

Li, Shu-Chen

• Wie exakt muss eine Wiedergabe erfolgen, um plausibel in einer virtuellen Umgebung zu wirken?
  R. Rosenkranz, M.E. Altinsoy, K. Yen Li Kang und S.-C. Li
[Abstract]

Virtuelle Umgebungen spielen in unserem Leben eine immer größere Rolle, z. B. für Forschung und Entwicklung, im Gesundheitsbereich sowie zur Unterhaltung. Damit gewinnt die Frage nach deren Erzeugung zunehmend Gewicht. Bisher wurde meist die Notwendigkeit der Erzeugung authentischer Stimuli angenommen, d.h. ein Stimulus in einer virtuellen Umgebung soll in einem A : B-Vergleich nicht von einem Stimulus in der realen Umgebung unterscheidbar sein. Bei den meisten virtuellen Umgebungen kann der Nutzer auf die reale Umgebung zwecks Vergleich gar nicht zugreifen und muss sich daher auf seine Innere Referenz als Summe seiner Vorerfahrungen bezüglich eines Situationskontexts verlassen. Dabei ist bisher unbekannt, wie fein diese innere Referenz eines durchschnittlichen Nutzers überhaupt aufgelöst ist. Damit verbunden ist die Frage, wie exakt eine Wiedergabe von Stimuli erfolgen muss, damit wahrgenommene mit den erwarteten Eigenschaften als übereinstimmend und damit als plausibel bewertet werden. In dieser Untersuchung wurden daher auditiv-visuell-taktile Fahrzeugszenen aufgenommen. Anschließend wurden die originalen Vibrationen im Pegel verändert um schrittweise ansteigende Unterschiede zu den originalen Vibrationen zu erzeugen. Die auditiv-visuellen Fahrzeugszenen wurden anschließend zusammen mit den Vibrationsvarianten in einer virtuellen Umgebung dargeboten und jeweils die Plausibilität bewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass mittlere Abweichungen zunächst wenig Einfluss auf die Plausibilität haben, bevor diese stärker abfällt.

Liebetrau, Judith

• Intelligentes akustisches Monitoring durch ausgewählte Mikrofonierungskonzepte
  T. Fritsch, J. Bös, S. Grollmisch, S. Gourishetti, P. Hofmann und J. Liebetrau
[Abstract]

Akustische Signale geben dem Menschen wichtige Informationen über ihre Umgebung. Dies gelingt dadurch, dass die Schallsignale im Gehirn mit anderen Sensorinformationen, Erfahrungswerten, Erinnerungen oder auch Emotionen verknüpft werden. Beim akustischen Monitoring wird versucht, diese menschliche Fähigkeit automatisiert und objektiviert nachzubilden. Akustische Signale werden mittels geeigneter Sensorik aufgenommen, mit klassischer Signalanalyse oder mithilfe maschineller Lernverfahren analysiert und mit Wissen verknüpft. Anschließend werden daraus Handlungsempfehlungen abgeleitet.

Akustisches Monitoring wird u. a. dazu genutzt, Defekte an Maschinen oder Prozessveränderungen automatisiert zu erkennen. Um jedoch eine präzise automatische Ereignis- oder Anomaliedetektion zu erzielen, müssen Daten in erforderlicher Menge und Qualität erhoben werden. Einen großen Einfluss auf die Datenqualität und den Erfassungsaufwand haben dabei das verwendete Sensorkonzept (z. B. Mikrofon) und auftretende akustische Phänomene. Ohne eine solche Berücksichtigung ist weder eine optimale Datengrundlage garantiert noch das Wissen für eine robuste KI-basierte Klassifikation von Geräuschen oder die Erkennung von akustischen Abweichungen potenziell ausgeschöpft. In diesem Beitrag wird das Potenzial abgestimmter Kombinationen aus Sensorik (Mikrofon) und KI-Algorithmik für eine ausgewählte Schallfeldsituation dargestellt. Dabei werden Faktoren wie Mikrofonrichtcharakteristik, Mikrofonanzahl oder Vorverarbeitung des Mikrofonsignals näher betrachtet.

• Potentials and Challenges of AI-based Audio Analysis in Industrial Sound Analysis
  S. Gourishetti, S. Grollmisch, J. Abeßer und J. Liebetrau
[Abstract]

The rapid advances in artificial intelligence (AI)-based algorithms offer great potential for various domestic and industrial applications. AI-driven algorithms are already integrated into everyday applications such as face/object recognition, and voice assistance systems. However, several challenges must be addressed when deploying such algorithms in industrial sound analysis (ISA) scenarios such as the monitoring of production processes. First, training AI models requires a large quantity of diverse and well-balanced data combined with high quality annotations, which are consistent and accurate. Imbalanced and wrongly labeled data sets can cause models to be biased, which limits their performance. Second, when being deployed in real-world application scenarios, these models need to be robust towards domain shifts, which are caused by changing acoustic conditions due to different recording devices and ambient background noise. In this paper, we discuss effective countermeasures to face these challenges. This includes data balancing techniques to reduce data sparsity, data augmentation techniques to increase the variety of the available training data, as well as data normalization techniques to reduce domain shift. Furthermore, we will present how transfer learning and semi-supervised learning can help to create robust models for different ISA application scenarios when only few annotated examples are available for training.

Liepert, Manfred

• Quantifizierung der Flachstellenlästigkeit durch einen Pegelzuschlag
  M. Liepert, M. Forstreuter und C. Huth
[Abstract]

Im Rahmen eines Forschungsvorhabens des Umweltbundesamtes zum Thema ”Messung von Flachstellen und Ermittlung eines akustischen Instandhaltungskriteriums” wurden Hörversuche zur Quantifizierung der Lästigkeit einer Vorbeifahrt mit Flachstelle durchgeführt. Um den nötigen Pegelausgleich für die durch die Flachstelle verursachte Lästigkeit zu bestimmen, wurde auf eine Methode des pendelnden Einregelns zurückgegriffen. Hierzu wurde den Versuchspersonen jeweils ein Schallpaar bestehend aus einer Vorbeifahrt mit und ohne Flachstelle dargeboten. Durch eine Pegelanhebung bzw. -absenkung des Signals ohne Flachstelle konnten die Versuchspersonen die beiden Signale auf eine ”gleiche Lästigkeit” individuell einregeln. Es wird die resultierende Pegelanhebung dem Unterschied im A-bewerteten Maximalpegel des Signals mit und ohne Flachstelle gegenübergestellt und so ein möglicher Pegelzuschlag zum Ausgleich der Lästigkeit diskutiert.

• Flachstellendetektion auf Basis einer Maxima-Analyse wahrnehmungsrelevanter Messgrößen
  C. Huth, M. Forstreuter und M. Liepert
[Abstract]

Radformfehler an Schienenfahrzeugen, wie beispielsweise abgeflachte Stelle am Rad, können sich für Anwohnende bei einer Zugvorbeifahrt teilweise als sehr störende Geräusche erweisen. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens des Umweltbundesamtes mit dem Titel ”Messung von Flachstellen und Ermittlung eines akustischen Instandhaltungskriteriums” wurde ein Vorschlag zur Detektion und Bewertung von akustisch auffälligen Radformfehlern, wie Flachstellen, erarbeitet. Um die Detektion auf Basis wahrnehmungsrelevanter Messgrößen umzusetzen, erfolgten zunächst Analysen verschiedener Messgrößen von Zugvorbeifahrten mit und ohne hörbare Flachstelle. Hierfür wurden sowohl klassische akustische, wie auch psychoakustische Messgrößen herangezogen. Darauf basierend wurde anhand der Maxima der auditiv relevanten Messgrößen eine Flachstellendetektion entwickelt. In Abhängigkeit von den einbezogenen Analysegrößen wird die Trefferquote für eine korrekte Flachstellendetektion diskutiert.

Lincke, Dorothea

• Evaluation of Microphone Array Methods for Aircraft Flyover Measurements: Development of a Virtual Test Environment
  D. Lincke, T. Schumacher und R. Pieren
[Abstract]

Aircraft flyover measurements using microphone array methods are a common tool to localize and characterize partial noise sources of aircraft. Based on these results, promising design changes for low-noise aircraft can be developed and implemented. Improvements of microphone array setups and algorithms are still subject to ongoing research. In the framework of the international research project LION, a virtual acoustical environment is developed allowing flexible and fast evaluation of the performance and accuracy of microphone array methods. The test environment incorporates models for sound propagation in the atmospheric boundary layer and is used to generate test cases consisting of multiple virtual microphone signals. Outdoor sound propagation phenomena like Doppler effect, geometrical spreading, and air absorption are considered. Further, the project aims at realistically modelling the effect of atmospheric turbulence on sound pressure amplitude and phase. This contribution will present the preparation and content of test cases for synthetic aircraft flyover measurements above a large microphone array as used in flyover tests of the German Aerospace Center, DLR. The established process of generating fully controllable test cases and the analyses of these, forms an efficient framework for fast evaluation of newly developed algorithms.

• Evaluation of microphone array methods for aircraft flyover measurements: Quantification of performance through virtual test environments
  T. Schumacher, D. Lincke und H. Siller
[Abstract]

Microphone arrays have become a vital tool for the analysis of complex acoustic sources. Many well documented evaluation methods are available for stationary source regions such as wind tunnels and stationary engine tests. This makes it possible to choose from a variety of algorithms, like DAMAS, CLEAN and SODIX. Methods for moving sources however are fewer and less researched. While some of the above-mentioned methods where successfully adapted to moving sources, compromises were made in terms quality or calculation times. . The project LION aims at improving the state of knowledge about the available and new methods by introducing a virtual test environment which includes simulations with varying degrees of complexity and realism, focusing on flyover measurements. The performance of microphone array techniques is assessed by applying them to a set of simulations representing different fly-over scenarios and a comparison of the results. The Virtual Test Cases are used to quantify the quality of the different algorithmic approaches in the context of flyovers. The goal of the presentation is to establish a method assessing new approaches and provide information about application areas, similar to what is available in the stationary case.

Lindmaier, Jörn

• Sachstand der UBA-Aktivitäten/Forschungsvorhaben in Zusammenhang mit einer möglichen Novellierung des Fluglärmgesetzes
  J. Lindmaier und J. Bopst
[Abstract]

Gemäß dem Gesetz zum Schutz gegen Fluglärm (FluLärmG) von 2007 wurde dem Deutschen Bundestag von der Bundesregierung im Jahre 2017 Bericht über die Wirkung dieses Gesetzes erstattet. Hierbei sollte insbesondere erörtert werden, ob das FluLärmG noch dem Stand der Lärmwirkungsforschung und der Luftfahrttechnik entspricht, ob es die gesetzten Ziele - eine deutliche Verbesserung des Fluglärmschutzes - erreicht hat und wie es sich im praktischen Vollzug bewährt hat.

Auch wenn nach diesem Bericht politisch noch nicht entschieden wurde, inwiefern das FluLärmG erneut novelliert werden solle, so hat das Umweltbundesamt (UBA) einige Aktivitäten insbes. Forschungsvorhaben in die Wege geleitet, um eine etwaige Novellierung vorzubereiten. Ergänzend zum Fluglärmbericht des UBA von 2017 (aufbauend auf dem diesbezüglichen Forschungsvorhaben) hat das UBA vor allem ein Vorhaben zur Fortentwicklung der Anleitung zur Berechnung von Lärmschutzbereichen (AzB) für zivile sowie eines bezüglich militärischer Luftfahrzeuge konzipiert und vergeben. Nach Abschluss des ersten diesbezüglichen Vorhabens sind nun Vergleichsberechnung eines Datenerfassungssystem (DES) nach aktueller AzB sowie auf der nach diesem Vorhaben erarbeiteten Gruppierungsstruktur und Datenbasis (”AzB21”) beauftragt worden. In diesem Vortrag wird über den Sachstand dieser Vorhaben berichtet.

Lippert, Stephan

• Deep Learning Data Fusion for Predicting Offshore Pile Driving Noise Levels
  M. Stender, J. Von Pein, E. Klages, J. Ohlsen, S. Lippert, O. Von Estorff und N. Hoffmann
[Abstract]

Data-driven techniques from the field of machine learning can be utilized to distill patterns from high-dimensional data sets through abstract representation learning. This study employs novel deep learning methods to fuse qualitatively different data sources in the field of underwater noise from offshore pile driving. A fully convolutional encoder-decoder with residual connections is built to approximate a mapping from the pile head excitation to the emitted underwater sound pressure levels. Classical numerical simulation techniques require extensive computations. Furthermore, several geometrical and acoustical parameters, as well as the pile head excitation, are necessary to calculate fully resolved information about the occurring pressure field. As an alternative, extensive deep learning model training on large simulation data sets allows for noise level predictions with near real-time capability. Thus, the large offline training costs are justified for design processes that involve the simulation of several variations, e.g., the pile head excitation, pile geometry, or the acoustical parameters in a timely manner. The performance of the novel approach is assessed in terms of the one-third octave band spectra of the sound exposure level in the close vicinity of the pile.

• Primäre Schallminderung bei Offshore-Pfahlrammungen durch den Einsatz eines Zwischenstückes zur akustischen Anpassung des Hammers an den Pfahl
  E. Klages, S. Lippert und O. Von Estorff
[Abstract]

Bei der Rammung von Grundungspfählen für Offshore-Windenergieanlagen sind in Deutschland seit 2008 Grenzwerte bezüglich der resultierenden Unterwasser-Schalldruckpegel einzuhalten. Zur Einhaltung dieser werden üblicherweise zusätzliche Schallminderungssysteme, z.B. Blasenschleier, Hydro-Sound-Damper und Noise Mitigation Screens, eingesetzt. Motiviert durch steigende Schallemissionen, u.a. bedingt durch größer werdende Gründungspfähle, wurde zusätzlich die Entwicklung von Rammhämmern bzw. alternativen Rammmethoden mit besseren akustischen Eigenschaften, z.B. BLUE Piling, IHC Pulse, MENCK Noise Reduction Unit, SilentHammer, vorangetrieben. Dabei hängt die Schallemission, neben anderen Faktoren, allerdings immer auch von der Interaktion des Rammhammers mit dem Pfahl ab. Die Berücksichtigung des Pfahldesigns beim Entwurf des Rammhammers gestaltet sich als schwierig, weil der gleiche Rammhammer in der Regel zur Rammung unterschiedlicher Pfähle eingesetzt wird. Eine Möglichkeit, welche in diesem Beitrag untersucht wird, stellt der Einsatz eines zusätzlichen Elements zur Minimierung der Schallemission für individuelle Hammer-Pfahl-Kombinationen dar, welches zwischen Hammer und Pfahlkopf eingefügt wird.

• Skalierungsgesetze für Offshore-Rammschall: Ein Anwendungsbeispiel zur Bestimmung der auftretenden Unterwasser-Schallpegel
  J. Von Pein, T. Lippert, S. Lippert und O. Von Estorff
[Abstract]

Für die Installation von Offshore-Windenergieanlagen werden große Pfähle in den Meeresboden gerammt. Der Rammprozess führt zu sehr hohen Schalldruckpegeln im Wasser. Diese können für die marine Fauna gefährlich hohe Werte annehmen. Darum sind zum Schutz der Meeresumwelt in vielen Ländern Grenzwerte für die Schalldruckpegel einzuhalten. Für die genaue Vorhersage der auftretenden Schalldruckpegel sind in der Regel aufwändige numerische Modelle notwendig. Um auch ohne detaillierte Berechnungsmodelle eine vereinfachte Abschätzung zu ermöglichen, existieren verschiedene Skalierungsgesetze, welche oftmals mit Hilfe der FEM verifiziert und mit Messdaten validiert worden sind. In diesem Beitrag werden verschiedene publizierte Skalierungsgesetze für die Bestimmung der Schalldruckpegel eines realen Szenarios verwendet. Ausgehend von der Skalierung des Einzelereignis-Schalldruckpegels bei 750 m wird der Spitzenschalldruckpegel bestimmt und die Abklingkurve mittels des ”Damped Cylindrical Spreading Modells” berechnet. Abschließend werden die skalierten Daten mit den realen Messdaten verglichen.

Lippert, Tristan

• Skalierungsgesetze für Offshore-Rammschall: Ein Anwendungsbeispiel zur Bestimmung der auftretenden Unterwasser-Schallpegel
  J. Von Pein, T. Lippert, S. Lippert und O. Von Estorff
[Abstract]

Für die Installation von Offshore-Windenergieanlagen werden große Pfähle in den Meeresboden gerammt. Der Rammprozess führt zu sehr hohen Schalldruckpegeln im Wasser. Diese können für die marine Fauna gefährlich hohe Werte annehmen. Darum sind zum Schutz der Meeresumwelt in vielen Ländern Grenzwerte für die Schalldruckpegel einzuhalten. Für die genaue Vorhersage der auftretenden Schalldruckpegel sind in der Regel aufwändige numerische Modelle notwendig. Um auch ohne detaillierte Berechnungsmodelle eine vereinfachte Abschätzung zu ermöglichen, existieren verschiedene Skalierungsgesetze, welche oftmals mit Hilfe der FEM verifiziert und mit Messdaten validiert worden sind. In diesem Beitrag werden verschiedene publizierte Skalierungsgesetze für die Bestimmung der Schalldruckpegel eines realen Szenarios verwendet. Ausgehend von der Skalierung des Einzelereignis-Schalldruckpegels bei 750 m wird der Spitzenschalldruckpegel bestimmt und die Abklingkurve mittels des ”Damped Cylindrical Spreading Modells” berechnet. Abschließend werden die skalierten Daten mit den realen Messdaten verglichen.

Llorca-Bofí, Josep

• Unfolding urban vocabularies - Audio-visual description of public spaces
  J. Llorca-Bofí, C. Sezer, J. Heck und M. Vorländer
[Abstract]

Urban planners and architects present their designs as the best solution for open public demands. However, there is a significant gap between the promises of designers and how the public space is perceived, especially when including urban sound features. Even at a low level of detail, the interest for what people judge in such spaces is of a great interest for the architects. This presentation unfolds auditory-visual vocabularies that people used when evaluating the neighbourhood park and shopping center of the Driescher Hof neighbourhood in Aachen. We propose a method that uses individual vocabulary to describe the individual perception of a situation/space. We expect this to be a great advantage, as perception may vary from individual to individual, yet it promises to filter out/extract a ”common sense” vocabulary. The presentation shows how the method was applied, the recording and reproduction techniques used, and the relations between the vocabularies and urban design features.

Lluís Salvadó, Francesc

• Deep Learning for Photogrammetric Ear Point Clouds Denoising
  F. Di Giusto, F. Lluís Salvadó, S. Van Ophem, W. Desmet und E. Deckers
[Abstract]

Individual Head Related Transfer Functions (HRTFs), necessary for the realistic audio rendering of a virtual scene, can be efficiently computed using numerical methods on three-dimensional scans of the ears and head of a subject. However, accurate geometries are required to obtain perceptually valid HRTFs. The most precise scanning techniques generally require specialized equipment, making them unpractical for a wide application. Photogrammetry, on the other hand, shows a great potential in terms of speed and affordability at the cost of a generally lower geometrical accuracy. The lack of precision of photogrammetric ear scans tends to significantly hinder the validity of the computed HRTFs. This is due to the complexity of the ear shape, generating a lack of visibility that negatively impacts the photogrammetric reconstruction algorithm, resulting in incomplete and noisy point clouds. This paper discusses the usage of deep neural networks for denoising and improving ear point clouds scanned through photogrammetry. Different neural network architectures are trained and tested on precise ear geometries to which artificial noise mimicking real photogrammetric error is applied. The results are compared to classical denoising approaches, and the validity of the HRTFs computed on the denoised scans is benchmarked against reference data.

• A Deep Learning Approach for Angle Specific Source Separation from Raw Ambisonics Signals
  F. Lluís Salvadó, N. Meyer-Kahlen, V. Chatziioannou und A. Hofmann
[Abstract]

Deep neural networks have significantly increased the performance of sound source separation in recent years. At the same time, Higher Order Ambisonics is more broadly adopted, for example in virtual reality applications. Here, we present a deep learning approach that performs end-to-end source separation from raw Ambisonics signals, conditioned on a specific direction on the sphere. First results on musical mixtures show that our neural network can extract sound from a specific target direction, without relying on an explicit beamforming stage. This proves that the network implicitly learns the correspondence between the spatial information contained in the Ambisonics signal and the conditioning angle.

Lobato, Thiago

• Near-Field Acoustic Holography Using Far-Field Measurements
  T. Lobato und R. Sottek
[Abstract]

The knowledge of the acoustic surface velocity of radiating structures is extremely valuable in order to identify strongly vibrating surfaces and to suggest appropriate measures for troubleshooting. However, this information is difficult to obtain from far-field measurements. Because of the exponential decaying evanescent waves, the inverse problem from the measured position to the sound surface is very ill-conditioned and measurements must be carried out at a very close distance from the sources in the acoustic near field. This work proposes the use of a generative neural network that learns the distribution of ”possible” near-field results based on far-field measurements and uses this information to generate a distribution of reasonable results. These results can then be combined with the geometric constrains of the source to obtain a good image of the vibrating surface. It is shown that this method provides meaningful results for far-field measurements.

• Simplifying the Extraction of Modal Parameters from Test Data using a Neural Network
  T. Kamper, M. Wegerhoff, T. Lobato und R. Sottek
[Abstract]

Although experimental modal analysis (EMA) is a common tool in structural dynamics, it is still mostly performed by experts. To make it available to every user, many challenges must be addressed throughout the process of planning the EMA, conducting the measurements, extracting the modal parameters, and interpreting the results. This paper focuses on the process step of parameter extraction in which the modal parameters (eigenfrequency, damping, and mode shape) are estimated to fit the measured data. The Least Squares Complex Frequency Method (LSCF-Method) is a robust and efficient method widely used to perform this task. However, it requires the user to interact and define input-parameters to gain reliable results. Within the scope of this work a neural network, which assists the user to parametrize the LSCF-Method, was developed, trained, and tested.

• Psychoacoustic Modeling of Fluctuation Strength
  J. Becker, R. Sottek und T. Lobato
[Abstract]

Fluctuating sounds easily attract the listener’s attention and can therefore have a profound impact on sound quality. Therefore, quantifying the fluctuation of sounds according to human perception is a task of great importance. However, there is currently no standardized calculation method for the perceived fluctuation. This paper describes an algorithm for calculating the perceived fluctuation. This method is based on a model of human hearing. This model is also used as the basis for calculating psychoacoustic tonality and roughness in the ECMA-418-2 standard, which contains psychoacoustic metrics using models based on human perception. The method was validated using the results of jury tests with synthetic sounds under systematic modification of various sound parameters, as well as jury tests with technical sounds. The method is likely to be included in a future version of the ECMA-418-2 standard.

• Loudness of sounds with a subcritical bandwidth: improved prediction with the concept of tonal loudness
  R. Sottek, T. Lobato und J. Becker
[Abstract]

For narrowband signals with subcritical bandwidths, it is generally assumed that loudness is independent of bandwidth. This assumption is also demonstrated by standardized loudness models. However, there are several published experimental studies that show different results. For example, Zwicker (1974) measured a positive level difference between a critical bandwidth noise and an equally loud pure tone. In 2010, our own experiments on loudness matching of a tone and bandpass-filtered pink noises showed similar results. In 2013, Hots et al. published two papers on the loudness of subcritical bandwidth sounds as a function of bandwidth, center frequency and level, and obtained similar results. This implies that the loudness of pure tones compared to noise is underestimated by existing standards. Sottek’s hearing model standardized in ECMA 418-2 for tonality and roughness calculation uses the specific loudness in an input step. An autocorrelation function separates tonal and non-tonal parts of a sound, resulting in two loudness components. This paper shows how Sottek’s hearing model can be improved to achieve higher accuracy of overall loudness based on a suitable combination of these two partial loudnesses.

Lochmann, Matthias

• Ermittlung der umweltbedingten Krankheitslast durch Straßenlärm in Hessen
  M. Lochmann
[Abstract]

Ausgehend von der detaillierten Staßenlärmkartierung des HLNUG ab L24h > 40 dB(A) und anderen Lärmmetriken, haben wir die DALY (engl. ”Disability Adjusted Life Years”, Verlorene gesunde Lebensjahre) für Straßenlärm für Endpunkte mit aus der Literatur (WHO-Reviews und Norah, Modul Krankheitsrisiken) bekannten Dosis-Wirkungsfunktionen ermittelt. Dazu haben wir den bevölkerungsbezogenen Anteil für Herz-Kreislauf- und depressive Erkrankungen mit publizierten Schätzern für das relative Risiko ermittelt und dann mit geeigneten DALY-Prävalenzen multipliziert. Für hochgradige Belästigung und hochgradige Schlafstörungen haben wir ebenfalls publizierte Dosis-Wirkungsfunktionen verwendet, um die Krankheitslast abzuschätzen. Insgesamt schätzen wir 26.501 DALYs insgesamt oder 435 DALYs /100.000 Personen für das Jahr 2015, welche auf Straßenlärm in Hessen zurückzuführen sind. Für eine hypothetische gleichförmige Straßenlärmreduktion um 3 dB schätzen wir eine Reduktion von 23 % dieser Krankheitslast. Unsere Ergebnissen lassen vermuten, dass die attributable Krankheitslast von Straßenlärm in Hessen in der selben Größenordnung liegt wie z.B. die anderer, deutlich besser erforschten Umwelt-Risikofaktoren wie Feinstaub. Das HLNUG erwägt, den Ansatz der umweltbedingten Krankheitslast inklusive adäquater Unsicherheitsbetrachtungen auf weitere Risikofaktoren auszuweiten und zur Politikberatung einzusetzen.

Lodermeyer, Alexander

• Charakterisierung der Stimmlippenvibration an einem synthetischen Larynx-Modell mittels Laser-Scanning-Vibrometrie
  C. Näger, A. Lodermeyer und S. Becker
[Abstract]

Die menschliche Stimme entsteht in einem komplexen Zusammenspiel aus Strömung, Strukturschwingung und Akustik. Dabei spielt die Oszillation der Stimmlippen eine entscheidende Rolle, zum einen durch die Modulation des Luftstroms, zum anderen durch die Abstrahlung von Strukturschall. Daher wird in dieser Studie die Stimmlippenvibration in einem synthetischen Larynx-Modell mittels Laser-Scanning-Vibrometrie untersucht. Ziel ist es, eine möglichst vollständige Beschreibung der Strukturschwingung in diesem Fluid-Struktur-Akustik-Problem zu generieren, wobei ein starker Fokus auf die harmonischen Frequenzen gelegt wird. Zur Vermessung der Stimmlippenoberseite wird der Laserstrahl des Vibrometers durch den supraglottalen Kanal auf die Stimmlippenoberfläche geleitet. Ein eigens dafür konstruierter subglottaler Kanal bietet einen optischen Zugang, um auch die Unterseite der Stimmlippen vermessen zu können. Die beiden Messungen werden zu einem Datensatz vereint, der die gesamte Stimmlippenschwingung umfasst. An diesem werden anschließend die Schwingungsmoden der Stimmlippen analysiert. Synchron zu den Vibrometermessungen werden High-Speed-Kamera-Aufnahmen der Stimmlippenschwingung durchgeführt, aus denen die glottal area waveform mittels Bildverarbeitung extrahiert wird. Damit kann ein Zusammenhang zwischen dem Öffnungszustand der Stimmlippen und der Oberflächengeschwindigkeit hergestellt werden. Eine solche vollständige Charakterisierung der Stimmlippenschwingung wurde bisher nur in Hemilarynx-Experimenten durchgeführt, welche lediglich eine statt zwei Stimmlippen verwenden, sodass sie hinsichtlich der Abbildung des Phonationsprozesses limitiert sind.

Logdesser, Andreas

• Experimentelle und numerische Untersuchung des Effekts der Zuströmbedingungen auf die Schallabstrahlung eines generischen Ausströmers
  A. Ravichandran, A. Logdesser, N. Peller und M. Manhart
[Abstract]

Die Schallabstrahlung eines Ausströmers des Klimagerät eines Kraftfahrzeugs, erfährt ein zunehmendes Interesse. Die Schallabstrahlung des Ausströmers hängt stark von den Strömungseigenschaften vor dem Ausströmer ab. Wir untersuchen unterschiedliche Zuströmbedingungen, nämlich freie Zuströmbedingungen in einem Vorläuferkanal und gestörte Zuströmbedingungen mit und ohne Vorläuferkanal. Die gestörten Zuströmbedingungen werden unter Verwendung unterschiedlicher Gitter erzeugt, um die turbulente Intensität und den Geschwindigkeitsgradienten zu beeinflusssen. Dies wird durch eine variable Anordnung der Gitterstäbe erreicht, die ein ungleichmäßiges Geschwindigkeitsprofil erzeugen. Die Untersuchungen werden zunächst an einem generischen Ausströmer durchgeführt und später mit einem Ausströmer eines Serienfahrzeugs verglichen. Mit einem Hitzdrahtanemometer wurden Geschwindigkeitsprofile in dem akustischen Kanal durchgeführt. Messungen mit Fernfeldmikrofonen ergeben die Schallabstrahlung. Die Messungen werden mit Simulationsergebnissen des Aero-Akustiklösers MGLET verglichen. Dieser Löser basiert auf einer wandmodellierten Large Eddy Simulation und der akustischen Analogie. Mit dieser Studie sind wir in der Lage, die Schallabstrahlung aufgrund des Einflusses unterschiedlicher Zuströmbedingungen zu beurteilen.

Loh, Karin

• Challenges and methods to design a dual-task experiment in spatial auditory environments for young children aged three to six years old
  K. Loh und J. Fels
[Abstract]

The assessment of noise effects in controlled listening experiments for young children (aged three to six years) is a challenging topic. Tasks must be designed appropriately for this age group. Sound reproduction methods must consider children’s smaller anthropometric head dimensions to deliver plausible spatial impressions of close-to-real life scenarios. This work focuses on the objective assessment of listening effort. For this, we developed a dual-task paradigm for three to six years old children. The primary task is a double-word recognition task. The secondary task is a memory task, which consists of recalling the correct order of five symbols. This paradigm was integrated into an experimental framework including plausible sound reproduction via headphones using individual headphone transfer function equalization and individualized head-related transfer functions (HRTFs), where the interaural time difference (ITD) is adjusted according to the head dimensions of the participants. We will present preliminary results from a pretest with adults, addressing the possible effects of different noise types (speech-shaped noise, irrelevant multi-talker babble, and relevant multi-talker babble). Further, we will discuss challenges and methods within the experiment’s design process.

• Investigating Different Cueing Methods for Auditory Selective Attention in Virtual Reality
  C. Reimers, K. Loh, L. Leist, S. Fremerey, A. Raake, M. Klatte und J. Fels
[Abstract]

An audio-only paradigm for investigating auditory selective attention has previously been transferred into a classroom-type audio-visual virtual reality (VR) environment. However, directly translating such a paradigm into VR does not promise a close-to-real life scenario, as possible benefits of the virtual environment are not utilized. In the audio-only version, all instructions and the visual cue was presented on a computer display in front of the participant. In the virtual classroom model, the visual information were displayed on a blackboard. Due to the necessity of attending to this information, this method of cue presentation led to the fact that participants only focused on this specific area of the virtual environment. In a more realistic scenario, participants are expected to move their heads and thereby exploit, for example, the benefits of dynamic binaural reproduction. Therefore, this study investigates new cueing methods that may induce participants to interact more with the virtual world. Next to another visual cue, also auditory cues could be promising approaches. The feasibility of these different cue types is evaluated in a listening experiment.

Lohmann, Henning

• Simulation eines Active Noise Cancellation Systems für die Anwendung Automotive Audio
  S. Keuchel, H. Lohmann, P. Römer und O. Zaleski
[Abstract]

Der Bereich ”Automotive Audio” ist entscheidend für die Wertigkeit von aktuellen Fahrzeugen. Die Lautsprechersysteme können über mehr als 20 Lautsprecher verfügen um Anforderungen, wie zum Beispiel die 3D Sound-Wiedergabe, zu erfüllen. Neben dem Entertainment wird das System auch beim Active Noise Cancellation verwendet. Aufgrund der vielfältigen Anforderungen und der Komplexität muss das Verhalten bereits vor dem ersten realen Prototyp bewertet werden können. Für den notwendigen Digital Twin in der Produktentwicklung sind daher prognosesichere Simulationen und präzise Messungen entscheidend.

Für die numerische Abbildung von Lautsprechersystemen gilt es, eine multiphysikalische Simulation durchzuführen. Es müssen die Bereiche Elektromagnetismus, Strukturdynamik und Akustik miteinander verbunden werden. Die einzelnen Gebiete können jeweils mit unterschiedlichem Detaillierungsgrad abgebildet werden, wobei die Möglichkeiten von effizienten 1D-Ansätzen bis zu vollständigen 3D-Modellen (FEM) reichen. Zur Prognosesicherheit müssen die Modelle messtechnisch validiert werden, weshalb ein entsprechender Prüfstand entwickelt.

Im Rahmen des Vortrags sollen die Möglichkeiten eines Active Noise Cancellation Algorithmus im Fahrzeuginnenraum dargestellt werden. Eine besondere Herausforderung ist die räumliche Ausdehnung in Relation zur betrachteten akustischen Wellenlänge. Es soll ein computergestütztes 3D- Modell eines Fahrzeuginnenraums mit einer 1D-Systemsimulation gekoppelt werden und so die Realisierung und dessen Grenzen in Bezug auf Frequenz, Ort, Reaktionszeit sowie die Anzahl der Lautsprecher ermittelt werden.

• Optimierung von Metamaterialien
  N. Rehbein, H. Lohmann, S. Keuchel und O. Zaleski
[Abstract]

Metamaterialien können in der Vibro-Akustik dazu dienen, Schwingungen in bestimmten Frequenz-Bereichen zu unterdrücken, um die Schallemissionen zu reduzieren. Dies geschieht meist durch das Aufbringen von Resonatoren an der Materialoberfläche. Da Metamaterialien vor allem im Leichtbau Anwendung finden, besteht die Herausforderung, dass die Gesamtmasse des Materials durch die Resonatoren nicht zu stark anwachsen darf. Im hieraus entstandenen Optimierungsproblem soll die Frage beantwortet werden, wie viele Resonatoren überhaupt benötigt werden und wo diese idealerweise positioniert werden. Darüber hinaus werden Parameter wie Masse, Dämpfung, Steifigkeit für jeden Resonator ermittelt. Die wichtigste Nebenbedingung ist die Begrenzung der Gesamtmasse aller Resonatoren. Anhand eines Beispiel-Modells werden die Charakteristika des Optimierungsproblems gezeigt und die Anforderungen an das Optimierungsverfahren definiert. Darauf aufbauend werden die Optimierungsverfahren und die daraus entstandenen Ergebnisse präsentiert.

Lokki, Tapio

• Perceptual Consequences of Direction and Level of Early Reflections in a Chamber Music Hall
  O. Colella Gomes, N. Meyer-Kahlen, W. Lachenmayr und T. Lokki
[Abstract]

Early reflections are considered to be important for the impression of concert hall acoustics. So far, the audibility of room reflections have mostly been studied in strongly simplified and artificial settings. In this study, spatial room impulse response measurements of a chamber music hall are used. Wall reflections are identified using spatial analysis. Subsequently, their levels and directions are modified and the resulting response is rendered to a multi-channel loudspeaker array. A listening test explores the audibility threshold of these modifications and their influence on perceptual attributes such as width, clarity and loudness. The results have applications in the optimization of concert hall designs and efficient virtual acoustic rendering.

• Transfer-Plausibility of Binaural Rendering with Different Real-World References
  N. Meyer-Kahlen, S.V.A. Garí, T. McKenzie, S.J. Schlecht und T. Lokki
[Abstract]

For the evaluation of virtual acoustics for mixed realities, we distinguish between the paradigms ’authenticity’, ’plausibility’ and ’transfer-plausibility’. In the case of authenticity, discrimination tasks between real sound sources and virtual renderings presented over headphones are performed, whereas in case of a plausibility experiment, listeners need to rely only on their expectation of a sound when listening to the rendering, without the presence of an explicit reference. In the case of transfer-plausibility, however, different real sources are active alongside virtual sources, potentially in different spatial locations, leading to a certain degree of comparability. This resembles the case of forthcoming augmented reality systems. Here, we show an experiment, which assesses the transfer-plausibility of rendered speech sources in a variable acoustic environment. We demonstrate the influence of the similarity between real and virtual source material and their spatial location on the transfer-plausibility of measurement-based headphone rendering.

Loos, Alexander

• Construction-sAIt: Multi-modal AI-driven technologies for construction site monitoring
  J. Abeßer, A. Loos und P. Sharma
[Abstract]

In the construction industry, unexpected accidents, thefts, and vandalism can cause high costs due to construction delays. Also, logistic monitoring is of central importance to ensure a smooth construction process, especially for large-scale projects. Manual attempts to secure the safety of construction workers and to monitor traffic flows and deliveries of construction materials are often costly and inefficient. As a promising solution, audio-visual analysis algorithms combined with distributed sensor networks across construction sites can help to automate these processes. Inspired by human perception, the combination of multiple sensor modalities in a multi-modal approach is most promising since it allows to balance the individual weaknesses of a pure visual or acoustic analysis in particular application scenarios. In this paper, we will focus on several use-cases, where AI-driven machine listening and computer vision algorithms can be used to automatically analyze streaming audio and video recordings taken at different locations on a construction site. These use-cases include for instance the monitoring of the construction process by recognizing work steps such as drilling, sawing, and hammering, as well as the detection and classification of passing vehicles for logistic monitoring.

• Web-based Auralization of Noise Protection Measures in Urban Living Spaces
  B. Fiedler, J. Millitzer, C. Weigel, V. Mees, A. Loos, W. Lorenz, C. Sladeczek und J. Bös
[Abstract]

Noise is one of the greatest health hazards for people in industrialized countries. Noise assessment is based on long-term evaluations of standard sound sources, which have little relation to real short-term sound events. Before the implementation of planning and cost- intensive noise protection measures, their effectiveness is evaluated and analyzed visually and with the help of numerical simulations. Since the perception of noise is highly individual, the effect of noise protection measures can only be conveyed to a limited extent without auralization. For the realistic auralization of noise situations with noise protection measures in urban living spaces, a web-based application was realized. Based on an AI-supported evaluation of satellite images, the noise situation to be made audible is automatically analyzed and prepared for an object-based auralization. In addition to a noise source and a listening position, the position of a virtual noise protection measure can be defined in the software tool. For three states initial noise situation (1), noise situation considering a passive noise barrier (2) and an active noise barrier with active noise control (3), the auralization is calculated and provided. By showing an example, the use of the auralization application is illustrated and noise reduction potentials are shown.

Lorenz, Wolfgang

• Web-based Auralization of Noise Protection Measures in Urban Living Spaces
  B. Fiedler, J. Millitzer, C. Weigel, V. Mees, A. Loos, W. Lorenz, C. Sladeczek und J. Bös
[Abstract]

Noise is one of the greatest health hazards for people in industrialized countries. Noise assessment is based on long-term evaluations of standard sound sources, which have little relation to real short-term sound events. Before the implementation of planning and cost- intensive noise protection measures, their effectiveness is evaluated and analyzed visually and with the help of numerical simulations. Since the perception of noise is highly individual, the effect of noise protection measures can only be conveyed to a limited extent without auralization. For the realistic auralization of noise situations with noise protection measures in urban living spaces, a web-based application was realized. Based on an AI-supported evaluation of satellite images, the noise situation to be made audible is automatically analyzed and prepared for an object-based auralization. In addition to a noise source and a listening position, the position of a virtual noise protection measure can be defined in the software tool. For three states initial noise situation (1), noise situation considering a passive noise barrier (2) and an active noise barrier with active noise control (3), the auralization is calculated and provided. By showing an example, the use of the auralization application is illustrated and noise reduction potentials are shown.

Lorenz-Kierakiewitz, Klaus-Hendrik

• Vergleich gemessener und simulierter raumakustischer Parameterwerte der Wallfahrtskirche Maria, Königin des Friedens in Velbert-Neviges
  K.-H. Lorenz-Kierakiewitz, D. Sefczyk und J. Arnold
[Abstract]

Zur raumakustischen Beurteilung von Räumen werden immer häufiger Computersimulationen herangezogen. Voraussetzungen für die Aussagesicherheit und Vorhersagekraft solch softwarebasierter Untersuchungen sind möglichst umfangreiche Evaluationen anhand unterschiedlicher Gebäude und Raumgeometrien. Die Wallfahrtskirche Maria, Königin des Friedens in Velbert-Neviges stellt als ein nichtparallelepipedischer unregelmäßiger halliger Vieleckraum ein geeignetes Untersuchungsobjekt für den Vergleich zwischen messtechnisch erfassten und simulierten raumakustischen Parameterwerten dar. Es erfolgte ein pfadbezogener Vergleich zwischen den Impulsantwortstrukturen und Werten daraus abgeleiteter raumakustischer Parameter sowohl aus Messungen nach DIN EN ISO 3382-1 als auch aus digitalen Simulationen mit einer gängigen Simulationssoftware in zwei verschiedenen Versionen. Im Ergebnis ist festzuhalten, dass nach Maßgabe der durchgeführten Untersuchungen bei halligen polyedrischen Raumgeometrien die Voraussetzungen für eine Vorhersagekraft solcher Simulationen für die üblichen raumakustischen Parameter in mittleren und hohen Frequenzbändern gegeben sind, wenn die Möglichkeit einer Kalibrierung des Simulationsmodells durch Daten von raumakustischen Messungen besteht, hier mit Ausnahme der EDT. Da die Positionen von Gegenständen, Reflexionsflächen sowie Absorptionsmaterialien in die Simulationsergebnisse einfließen, besteht ein deutlicher Mehrwert gegenüber statistischen Berechnungsverfahren. Zur Orientierung über die globalen Raumeigenschaften kann die Erstellung eines digitalen Simulationsmodells also ein gut geeignetes Instrument sein, auch wenn raumakustische Messungen an Maßstabsmodellen, wie sie auch aktuell noch praktiziert werden, derzeit noch genauere Ergebnisse liefern.

• Mehrdimensionale Clusteranalyse raumakustischer Parameterwerte: räumliche Centroide und deren Interpretation
  K.-H. Lorenz-Kierakiewitz, C. Reuter, B. Pfändner und S. Ostrowski
[Abstract]

Die Methode der mehrdimensionalen Repräsentation raumkustischer Parameterwerte verschiedener Nutzungstypen, vorgestellt bei der DAGA 2017, wurde seither erweitert auf mehr als 500 Datensätze aus eigenen Messungen und Literatur, um schnell Nutzungsmöglichkeiten einzuschätzen, akustische Veränderungen nach baulichen Maßnahmen darzustellen und die Qualität von Aufführungsstätten anhand objektiver Kriterien zu ermitteln. Mithilfe dieser Methode konnte u.a. gezeigt werden, dass verschiedene Nutzungsarten im von den Parametern aufgespannten Parameterraum charakteristische Bereiche einnehmen und bezüglich der Hörsamkeit gut bewertete Räume innerhalb der Nutzungstypen begrenzte Cluster bilden. Diese Methode bietet umfangreiche Möglichkeiten der Analyse der vorliegenden Datenbasis: statistische Verfahren wie Korrelationsanalysen, Mittelwerte und Standardabweichungen. In diesem Beitrag soll untersucht werden, welche raumakustische Bedeutung die Schwerpunkte dieser Datenpunktverteilungen im Parameterraum, die sogenannten Centroide, haben, und zwar sowohl von der Gesamtheit der Datensätze, wie auch diejenigen der verschiedenen Raumnutzungstypen. Dabei soll untersucht werden, ob die von den verschiedenen Nutzungstypen im Parameterraum eingenommenen Punkteverteilungen mit der Standardabweichung der Mittelwerte gut beschrieben werden können, um eine prägnantere raumakustische Definition der Eigenschaften der Raumtypen zu formulieren. Weiters soll versucht werden zu zeigen, dass verschiedene Nutzungen im Durchschnitt über die hier untersuchten Datensätze jeweils unterschiedliche raumakustische Parameterwerte aufweisen, und wie dies mit der subjektiv bewerteten akustischen Eignung und Hörsamkeit für bestimmte Nutzungen korreliert.

• Flatterechos – Messtechnische Untersuchungen zur Effektivität grundlegender Maßnahmen zu Ihrer Verringerung
  K.-H. Lorenz-Kierakiewitz, T.F. Gruhl und J. Arnold
[Abstract]

Durch gegenwärtig bevorzugte Bauweisen und Raumgestaltungen werden zunehmend glatte schallharte Oberflächen realisiert. Insbesondere bei gewerblichen Gebäuden steigt der Anteil großer transparenter und schallharter Flächen an der Fassade und im Innenausbau, wodurch weniger Flächen zur Absorption genutzt werden können. Durch baustellenseits mittlerweile standardmäßig zur Verfügung stehende technische Hilfsmittel zur Realisation planparalleler raumabschließender Bauteile werden zudem Randbedingungen geschaffen, die die Entstehung störender Flatterechos begünstigen. Die Vermeidung störender Flatterechos stellt somit ein aktuelles, nicht zu vernachlässigendes Thema bei raumakustischen Planungen neuer Gebäude wie auch bei Bestandsgebäuden mit planparallelen reflektierenden Begrenzungsflächen dar. Um messtechnisch die Effektivität grundlegender Maßnahmen zur Verringerung von Flatterechos zu untersuchen, wurde ein uneingerichteter Wohnraum üblicher Größe eines Bestandsgebäudes zunächst baulich zu einem Prüfraum ertüchtigt, und zwar derart, dass als Referenz messtechnisch zunächst möglichst starke Flatterechos erfasst werden konnten. Anschließend wurden die Auswirkungen verschiedener raumakustischer Abhilfemaßnahmen zur Verringerung von Flatterechos im Hinblick auf deren Reflexionsstruktur evaluiert. Eine wesentliche Reduktion von Häufigkeit und Stärke der Flatterechos ergab sich sowohl bei Anbringung von ausreichend viel und geeignetem Absorptionsmaterial an den wesentlichen Positionen der flatterechogenerierenden Raumbegrenzungsflächen, als auch bei einer Drehung einer der parallelen Flächen um 9^∘ aus der Parallelen hinaus. Flatterechos mit geeigneten Diffusorgeometrien ausreichend zu reduzieren, erweist sich hingegen als anspruchsvoller.

Lorenzen, Max

• Active Noise Control at a tilted window under realistic conditions - a theoretical consideration
  M. Lorenzen, M. Sandner und D. Sachau
[Abstract]

Statutory and personal requirements on buildings concerning the noise inside a room and therefore on windows are growing. Various improvements were developed, in particular passive measures are taken. Nevertheless, an Active Noise Blocker (ANB) was developed for reducing the transmitted noise while airing a room trough the gap of a tilted window. Several papers showed a significant noise reduction by the use of an ANB. However, the noise reduction strongly depends on the noise signal’s characteristics whereby most papers use white noise. For testing the ANB’s behavior under realistic conditions various considerations are necessary. Within this paper the evaluation of the reduction of road traffic noise regarding current standards and human health requirements is taken into account.

Lozano, Daniel

• Quadtree decomposition as a meshing strategy for guided waves simulations using the scaled boundary finite element method.
  D. Lozano, J. Bulling und J. Prager
[Abstract]

SHM techniques associate strongly with damage detection and characterization. Ultrasonic guided waves (UGW), for such scope, arise as one promising methods for many reasons, i.e. UGW are able to travel long distances and they are easy to excite. In this context, the necessity to model realistic wave-defect interaction occurs to be critical.

Introducing arbitrary geometries, i.e flaws in a computational domain is not trivial. Nevertheless, these realistic damage scenarios can be modeled through the usage of image-based quadtree meshes. Images such as the outcome from X-ray scans or ultrasonic C-scans can be converted into meshes for further integration into a model. Quadtree meshes are created by converting intensity of the pixels to quadrilaterals. Homogeneous regions inside one image result in one quad and features such as discontinuities are described with smaller quads.

This contribution proposes an efficient methodology to model wave defect interaction, using as a framework the scaled boundary finite element method (SBFEM) and quadtrees. Problems as non-conforming regions in the mesh due to the space-tree decomposition can be avoided using SBFEM’s polygonal elements. The Semi-analytical nature of the SBFEM allows the modeling of arbitrarily long prismatic regions of the waveguides without an increase in the computational burden.

Lucius, Andreas

• Aeroacoustics of Tandem cylinders in crossflow - application to fan guard grills
  M. Shokri, A. Lucius, M. Schneider und T. Geyer
[Abstract]

Due to the progress on noise reduction of axial fan blades, the guard grill becomes a major noise source. It contains a number of narrow spaced rings designed to prevent persons from touching the rotating blades. Thus, these rings are placed in the turbulent wake of the fan blade and the major sound generation mechanism is cylinder vortex shedding. Previous publications on narrow spaced tandem cylinders show a strong dependency of the fluctuating forces on angle and distance. Microphone measurements for two cylinders in crossflow were conducted in an aeroacoustic wind tunnel. The results show dependencies of the noise emission on angle and distance in agreement with published literature. Inflow turbulence is found to affect not only broad band noise emission, but also level and frequency of the vortex shedding peaks. A splitting into two Strouhal peaks was found for many angles and distances, which has also been reported for force measurements. In order to be able to use the measured data for the derivation of a prediction model for guard grill noise, an interpolation method was used to approximate the measured spectra and to interpolate to the conditions found in the wake of the fan blade from CFD simulations.

Lühring, Andreas

• Application of vibroacoustic metamaterials in a vehicle door
  M. Droste, D. Manushyna, S. Rieß, H. Atzrodt, T. Druwe, S. Melzer, J. Troge, A. Struß, A. Lühring und J. Clausen
[Abstract]

In the presented work, vibroacoustic metamaterials are designed and tested for an application in a vibroacoustic-optimized vehicle door. The focus of this work is the implementation of resonator concepts to different components of a vehicle door. Concepts suitable for large-scale production, which were designed and validated in previous works, are applied to simplified as well as more complex representative components of vehicle doors. The resonators are designed to achieve vibration reduction in the frequency range around 500 Hz, considering geometric complexity and requirements to installation space. The proposed concepts are investigated numerically and tested experimentally on demonstrators. Based on the investigations a favored concept will be chosen to be implemented in a complete vehicle door demonstrator in future work. This will enable comparison of the vibroacoustic metamaterial effectiveness to conventional state-of-the-art solutions.

Lugovtsova, Yevgeniya

• Interdigital Transducers for Structural Health Monitoring
  B. Brence, Y. Lugovtsova und J. Prager
[Abstract]

Interdigital transducers (IDTs) are a well-known tool for excitation of surface acoustic waves. The use of IDTs is versatile, but they are most commonly employed as actuators for excitation of ultrasonic guided waves. However, they are still a relatively new technology, which leaves many possibilities for future research, especially in the scope of newly emerging structural health monitoring (SHM) systems. IDTs offer low weight, design flexibility and beam directivity, which make them ideal candidates for employment in such systems.

Due to the IDTs’ and waves’ complexity, problems often cannot be described analytically, therefore they require numerical solutions and experimental validations. In this contribution, a novel, simple use of IDTs, in the scope of SHM is described. Firstly, numerical findings acquired with finite element method are presented. To validate those results, experiments in a plate-like waveguide are carried out. A good agreement between them is found. The results show the potential of the IDTs in yet another prospective application, which could be attractive for adoption in the future.

• Quantification of the adhesive coupling of layered structures using guided ultrasonic waves
  M. Nicolai, H. Zeipert, Y. Lugovtsova, J. Bulling, S. Johannesmann, J. Prager und B. Henning
[Abstract]

Adhesive bonds have clear advantages over conventional methods and ensure high-performance of structures, especially in lightweight construction such as in automotive and aerospace industries. Unfortunately, destructive methods are still widely used for testing of these joints. In this contribution, a new and possibly more advantageous non-destructive method is presented which investigates the strength of the adhesive interface layer by means of guided ultrasonic waves. For this purpose, so-called mode repulsion regions (MRRs) are used, which represent interesting properties in dispersion curves of layered materials.

The dispersion curves of layered materials are calculated using the Scaled Boundary Finite Element Method (SBFEM). The Young’s modulus of the adhesive interface layer is chosen as a parameter representing the coupling strength. The averaged curvature of the repulsive modes of all MRRs in a certain frequency-wavenumber region is used as an evaluation parameter for coupling strength. For weakly coupled plates, the curvature is high and decreases steadily with increasing interface layer stiffness. The evaluation of the properties of MRR shows promising results, which could be used for non-destructive testing of adhesive joints.

Lukashevich, Hanna

• Analyzing Bird and Bat Activity in Agricultural Environments using AI-driven Audio Monitoring
  J. Abeßer, X. Wang, S. Bänsch, C. Scherber und H. Lukashevich
[Abstract]

Agricultural field management can directly affect biodiversity in rural areas. Pesticide reduction has been hypothesized to increase bird and bat activity in the field because food sources such as weeds and insects are more abundant in comparison to conventional farm management. Additionally, structural elements such as hedgerows in the surrounding landscape can serve as nesting habitats and flight corridors. Audio sensors can be easily installed at various locations and provide a largely autonomous, non-invasive technique for biodiversity monitoring under field conditions. AI-driven audio analysis methods allow to detect characteristic sound events associated with particular animal species. In this paper, we explore state-of-the-art deep-learning based audio analysis methods such as convolutional neural networks and pre-trained audio embeddings for bird and bat activity detection and classification in audio and ultrasonic recordings. Our recordings were derived from AudioMoth devices installed in the framework of a designed, large-scale experiment comprising arable fields with different field management and landscape surroundings. The applied methods allow for a detailed analysis of long-term audio recordings in order to draw conclusions on the influence of different agricultural field management techniques on local biodiversity. We show that AI-based audio monitoring is a promising tool for non-invasive long-term large-scale biodiversity assessment.

Lux, Christian

• Untersuchung der bauakustischen Performance von Holzbalkendecken bei verschiedenen Anregungsarten
  C. Lux, A. Stenitzer und B. Nusser
[Abstract]

Im mehrgeschossigen Holzbau werden häufig vorgefertigte Holzbalkendecken mit einem Balken-Achsabstand ≤ 625 mm eingesetzt. Für solche Decken liegen momentan nur sehr vereinzelt bauakustische Planungsdaten vor. Um diese Lücke zu schließen, wurden in dem Forschungsprojekt ”Sound Wood Austria” verschiedene Holzbalkendecken bzgl. deren Luft- und Trittschalldämmung gemäß EN ISO 10140-2/3 untersucht. In verschiedenen Veröffentlichungen wird dargestellt, dass Messungen mit dem modifizierte Normhammerwerk oder dem japanische Gummiball zu einer besseren Korrelation der Messdaten mit der subjektiven Wahrnehmung der Schalldämmung der Decke führen. Deshalb wurden neben der klassischen Anregung mit dem Normhammerwerk auch die beiden alternativen Trittschallquellen eingesetzt. Im Beitrag werden die unterschiedlichen Ergebnisse aufgrund der drei verschiedenen Anregungsarten diskutiert.

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

 

Mader, Tobias

• Installationseffekte von Wärmeübertragern auf Axialventilatoren
  F. Czwielong, V. Hruška, J. Soldat, N. Schamberger, T. Mader und S. Becker
[Abstract]

Die Verknüpfung von Wärmeübertrager und Axialventilator stellt nicht nur eine sehr häufige Kombination in realen Anwendungen wie Klimaanlagen, Wärmepumpen oder Kühlkreisläufen dar, sondern erweist sich auch als ein äußert komplexes System mit unterschiedlichen Wechselwirkungen. So induzieren saugseitige Wärmeübertrager Installationseffekte auf stromabwärts positionierte Axialventilator, welche Auswirkungen auf die aerodynamischen, die aeroakustischen und die strukturmechanischen Eigenschaften des Gesamtsystems haben. Auf Basis von umfangreichen experimentellen Untersuchungen konnten einzelne Installationseffekte separiert werden und neue Erkenntnisse für das Grundverständnis der Wechselwirkungen zwischen Wärmeübertrager und Axialventilator gewonnen werden. Es zeigte sich, dass der Kühlmittelrohrdurchmesser wesentlich die Einströmturbulenzen zum Axialventilator beeinflussen und dass das Gehäuse Inhomogenität im Strömungsfeld erzeugt. Zusätzlich konnten schallabsorbierende Effekte aufgrund von periodischen Anordnungen innerhalb des Wärmeübertragers festgestellt werden. Mit den gefundenen Erkenntnissen können Designvorschriften für leise Wärmeübertrager-Axialventilator-Kombinationen abgeleitet werden und somit einfache Richtlinien in zukünftige Entwicklungen integriert werden.

Männchen, Andreas

• Adaptive Automatic Compensation of Transducer Nonlinearities Using Extremum-Seeking Control
  A. Männchen, G. Fischer, T. Fritsch, M. Fiedler und D. Beer
[Abstract]

In many applications, signal distortions effected by nonlinear input-output transducer characteristics pose a significant problem. Loudspeaker nonlinearities, for example, can impair audio quality to an unacceptable degree, when the systems are driven in the large signal domain. With electrostatic loudspeakers, the tried-and-true approach for dealing with transducer nonlinearities-mainly the Coulomb force-has been to increase the DC bias voltage to optimize the operating point of the force-voltage characteristic of the system. At the optimized operating point, the system is driven in the small signal domain. This approach carries some disadvantages regarding the cost of electrical components and efficiency. This article proposes a signal processing method for the adaptive automatic compensation of electrostatic transducer nonlinearities that enables lower DC bias voltages as well as large signal domain driving of the transducer with low levels of nonlinear distortion. It is based on a predistortion of the input signal by parameterized inversions of polynomial characteristics. Adaptive behavior of the predistortion is achieved by real-time optimization of its parameters through extremum-seeking control with a cost function that estimates the amount of nonlinear distortion. This approach is evaluated with respect to its performance and stability for different operating points and input signals.

Männel, Manuel

• Horizontalschleifen von Straßendeckschichten als ressourcenschonende Maßnahme zur Geräuschminderung
  M. Männel, N. Kirchhoff und J. Eicher
[Abstract]

Geräuschmindernde Straßendeckschichten liefern einen wichtigen Beitrag zum Verkehrslärmschutz. Es wird jedoch beobachtet, dass die Reifen-Fahrbahn- Geräusche auf der überwiegenden Mehrzahl von geräuschmindernden Deckschichten im Verlaufe des Betriebs - über mehrere Jahre hinweg - zunehmen. Dies kann häufig auf eine Veränderung der Oberflächenrauigkeit, insbesondere der Makrotextur, zurückgeführt werden. Es wurde deshalb in einem Projekt, das vom Bayerischen Staatsministerium für Wohnen, Bau und Verkehr beauftragt wurde, untersucht, ob es für einzelne Deckschichttypen möglich ist, die Textur von Straßendeckschichten nach einigen Jahren im Betrieb so nachzubearbeiten, dass wieder eine verbesserte Geräuschminderung erzielt werden kann. Im Zentrum der Untersuchungen stand ein Verfahren zum horizontalen (An)Schleifen der Oberfläche, dies wurde punktuell durch ein vorgelagertes Hochdruck- Wasserstrahlen ergänzt. Es zeigte sich, dass für optimale Ergebnisse die Intensität der Eingriffe immer an der Ausgangstextur ausgerichtet werden muss. Diese stellt sich je nach Bauweise, Alter und Zustand unterschiedlich dar. Neben den akustischen Gesichtspunkten musste zu jedem Zeitpunkt auch die Griffigkeit berücksichtigt werden um sicherzustellen, dass sich diese nicht negativ verändert und es wurden Messungen des Rollwiderstands durchgeführt. Im Ergebnis konnte ein Verfahren gefunden werden mit dem die akustischen Eigenschaften vergleichsweise schnell und sehr ressourcenschonend verbessert werden können, sodass man der Alterung nach derzeitigen Erkenntnissen um mehrere Jahre entgegenwirken kann.

Majdak, Piotr

• Mesh2HRTF/NumCalc: Ein quelloffenes Paket zur Berechnung von HRTFs und akustischer Wellenausbreitung in 3D
  W. Kreuzer, F. Brinkmann, K. Pollack und P. Majdak
[Abstract]

Mesh2HRTF (https://mesh2hrtf.sourceforge.io) ist ein frei verfügbares quelloffenes Softwarepaket, mit dem es möglich ist, basierend auf einer Darstellung der Geometrie des Kopfes kopfbezogene Außenohrübertragungsfunktionen (engl. head-related transfer functions, HRTFs) zu berechnen. Mesh2HRTF stellt Skripte zum Export der Geometrie aus Blender (https://www.blender.org) bereit, die dann von NumCalc, dem numerischen Kern in Mesh2HRTF, zur Berechnung des Schallfelds mittels der Randelementemethode (engl. boundary element method, BEM) genutzt wird. Im letzten Schritt werden aus dem berechneten Schallfeld HRTFs generiert und im sogenannten spatially oriented format for acoustics (SOFA) als Datei abgespeichert. Mesh2HRTF bietet eine Plattform, BEM ohne Fachwissen auf einfache Weise anzuwenden. Im Vortrag werden wir NumCalc, den numerischen Kern von Mesh2HRTF, vorstellen, der sich abseits der HRTF-Berechnung auch zur Lösung anderer akustischer Probleme in 3D verwenden lässt. Wir werden die numerischen Komponenten hinter der BEM-Implementierung besprechen, auf deren Grenzen im Bezug auf Rechenaufwand und Genauigkeit eingehen, sowie verschiedene Eingabeparameter für NumCalc beschreiben, die eine Anpassung an diverse Probleme erlauben, wie zum Beispiel, die Verwendung frequenzabhängiger Admittanz-Randbedingungen.

• Nichtrigide Anpassung von Punktwolken zur Berechnung von personalisierten Head-Related Transfer Functions
  K. Pollack, P. Majdak und H. Furtado
[Abstract]

Personalisierte Head-related transfer functions (HRTFs) können numerisch berechnet werden, wenn die dreidimensionale individuelle Pinnageometrie beispielsweise als Punktwolke genau beschrieben werden kann. Aufgrund der Komplexität der biologischen Struktur der Pinna, ist die Erfassung ihrer Geometrie schwierig. Mit dem Ziel einer einfachen, bedienungsfreundlichen Geometrieerfassung, stellen wir einen Lösungsansatz aus der Bildverarbeitung vor: nichtrigide Anpassung einer hochaufgelösten Pinnapunktwolke an eine verlustbehaftete Pinnapunktwolke. Unterschiedliche Anpassungsalgorithmen wurden auf deren Robustheit bezüglich Störungen in der verlustbehafteten Pinnapunktwolke verglichen. Die Anpassungen wurden sowohl auf geometrische Genauigkeit mittels Hausdorff-Distanz als auch auf psychoakustischer Ebene mittels eines auditiven Modells und prädizierten Lokalisationsfehlern überprüft. Vorläufige Resultate zeigen vergleichbare Lokalisationsfehler wie jene mit akustisch gemessenen HRTFs.

• Parametrische Darstellung der Pinnageometrie zur Berechnung von personalisierten Head-Related Transfer Functions
  K. Pollack und P. Majdak
[Abstract]

Personalisierte kopfbezogene Übertragungsfunktionen (engl. head-related transfer functions, HRTFs) sind für die binaurale Audiowiedergabe von entscheidender Bedeutung. Eine Möglichkeit der bedienungsfreundlichen HRTF Erfassung ist die numerische Berechnung basierend auf der dreidimensionalen anatomischen Information einer Person. Um zu evaluieren, welche Parameter eine Pinna ausreichend genau beschreiben, stellen wir in diesem Beitrag ein parametrisches Pinnamodell und dessen Evaluierung vor. Die Evaluierung wurde sowohl in der geometrischen Domäne mittels der Hausdorff-Distanz als auch in der psychoakustischen Domäne mittels Lokalisationsfehlern von simulierten Lokalisationsexperimenten ermittelt. Wir können zeigen, dass die Lokalisationsfehler der berechneten HRTFs vergleichbar sind mit jenen, die mit akustisch gemessenen HRTFs erreicht wurden. Daraus kann geschlossen werden, dass mit dem vorgestellten PPM nichtpathologische Ohren ausreichend gut modelliert werden können.

Manhart, Michael

• Experimentelle und numerische Untersuchung des Effekts der Zuströmbedingungen auf die Schallabstrahlung eines generischen Ausströmers
  A. Ravichandran, A. Logdesser, N. Peller und M. Manhart
[Abstract]

Die Schallabstrahlung eines Ausströmers des Klimagerät eines Kraftfahrzeugs, erfährt ein zunehmendes Interesse. Die Schallabstrahlung des Ausströmers hängt stark von den Strömungseigenschaften vor dem Ausströmer ab. Wir untersuchen unterschiedliche Zuströmbedingungen, nämlich freie Zuströmbedingungen in einem Vorläuferkanal und gestörte Zuströmbedingungen mit und ohne Vorläuferkanal. Die gestörten Zuströmbedingungen werden unter Verwendung unterschiedlicher Gitter erzeugt, um die turbulente Intensität und den Geschwindigkeitsgradienten zu beeinflusssen. Dies wird durch eine variable Anordnung der Gitterstäbe erreicht, die ein ungleichmäßiges Geschwindigkeitsprofil erzeugen. Die Untersuchungen werden zunächst an einem generischen Ausströmer durchgeführt und später mit einem Ausströmer eines Serienfahrzeugs verglichen. Mit einem Hitzdrahtanemometer wurden Geschwindigkeitsprofile in dem akustischen Kanal durchgeführt. Messungen mit Fernfeldmikrofonen ergeben die Schallabstrahlung. Die Messungen werden mit Simulationsergebnissen des Aero-Akustiklösers MGLET verglichen. Dieser Löser basiert auf einer wandmodellierten Large Eddy Simulation und der akustischen Analogie. Mit dieser Studie sind wir in der Lage, die Schallabstrahlung aufgrund des Einflusses unterschiedlicher Zuströmbedingungen zu beurteilen.

Mannhardt, Simon

• Bayesian Identification of Spatially Varying Impedance
  K.-A. Hoppe, S. Mannhardt und S. Marburg
[Abstract]

Gegenstand der Untersuchung ist die Ausbreitung einer ebenen Welle in einem akustischen Kanal bei einer definierten Frequenz. Das Modell wird mit der Finite-Elemente Methode über den Open Source Code FEniCS erstellt. Am linken Rand liegt eine Schnelle-Randbedingung an und am rechten Rand ist eine Impedanzrandbedingung aufgeprägt. Ausgehend von Schalldrücken im zweidimensionalen Berechnungsgebiet sollen nun die eindimensionalen Randwerte auf der rechten Seite rekonstruiert werden. Hierbei ist die Impedanz vereinfacht als unabhängig vom Einfallswinkel der Welle angesetzt. Das inverse Problem wird über Bayes’sche Inferenz gelöst. Eine mehrmalige zufällige Auswahl der synthetisierten Messpositionen zeigt die Reproduzierbarkeit des Verfahrens. Die Karhunen-Loève Entwicklung reduziert die Dimensionalität des Zufallsraumes in dem Erkundungsalgorithmen wie Metropolis-Hastings Markov-Ketten Monte Carlo die a posteriori Verteilung der gesuchten Impedanzen schätzen. Die so erzielte Entkopplung der räumlichen Diskretisierung der inhomogenen Impedanzen von der Komplexität des stochastischen Systems weist vor allem Vorteile für glatte Kovarianzfunktionen und für lange Korrelationslängen auf.

Manushyna, Daria

• Application of vibroacoustic metamaterials in a vehicle door
  M. Droste, D. Manushyna, S. Rieß, H. Atzrodt, T. Druwe, S. Melzer, J. Troge, A. Struß, A. Lühring und J. Clausen
[Abstract]

In the presented work, vibroacoustic metamaterials are designed and tested for an application in a vibroacoustic-optimized vehicle door. The focus of this work is the implementation of resonator concepts to different components of a vehicle door. Concepts suitable for large-scale production, which were designed and validated in previous works, are applied to simplified as well as more complex representative components of vehicle doors. The resonators are designed to achieve vibration reduction in the frequency range around 500 Hz, considering geometric complexity and requirements to installation space. The proposed concepts are investigated numerically and tested experimentally on demonstrators. Based on the investigations a favored concept will be chosen to be implemented in a complete vehicle door demonstrator in future work. This will enable comparison of the vibroacoustic metamaterial effectiveness to conventional state-of-the-art solutions.

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

In this work, application of vibroacoustic metamaterials based on a local resonance effect has been investigated for the usage in launcher components on example of a conceptual cylindrical interstage 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. Different designs of resonators have been considered to fulfill the requirements on high damping and low additional mass. In the preliminary design, three configurations of planar specimens made of carbon fiber reinforced polymers (CFRP) have been investigated numerically with the target out-of-plane frequency at 160 Hz. The results have been validated and one favored design selected for application on cylindrical component made of CFRP to represent a scaled interstage component of launcher. The desired vibration reduction behavior could be demonstrated in both simulation and experimental results, thus showing potential of vibroacoustic metamaterials for composite launcher components.

Marburg, Steffen

• Physics-Informed Neural Networks as Data-Driven Method in Computational Vibroacoustics
  J.D. Schmid, P. Bauerschmidt, C. Gürbüz und S. Marburg
[Abstract]

Currently, the computational methods in vibroacoustics are mainly based on discretization like the finite element method (FEM). The main drawback of these conventional methods is that the computational effort considerably increases with finer discretization. Especially applications become computationally expensive, where a high number of model evaluations is required, e.g. uncertainty quantification, optimization or inverse problems. In contrast, an ever-increasing amount of data is being collected and is available, which strengthens the need for efficient data- driven surrogate models. Deep learning (DL) is an emerging machine learning method, but a purely supervised approach requires a large amount of high-quality training data, which are often not available. In this contribution, physics-informed neural networks (PINNs) are used in order to solve vibroacoustics problems in a data- driven manner. The idea is to incorporate the residual of the partial differential equations that govern the elastodynamics behavior into the loss function of the neural network, which guides the training of the network to only learn physically admissible solutions. This additional physics-informed prior information allows for better generalization even in the small data regime. The application of PINNs is demonstrated on academic elastodynamics models and its performance is discussed in comparison to conventional neural networks.

• Sound Field Reconstruction using Bayesian Inference
  J.M. Schmid, E. Fernandez-Grande, M. Hahmann, C. Gürbüz, M. Eser und S. Marburg
[Abstract]

Capturing the spatial properties of a sound field in a room is an important task for various applications, e.g. in sound field analysis and sound field control. Usually a large number of measurements is required to determine the sound field within an extended region of the room. In order to reduce the experimental cost, it is the goal to reconstruct the sound field within a room based on only a limited number of measurement points. In this contribution, a Bayesian approach for sound field reconstruction in the modal frequency range is presented, since Bayesian probability theory is well suited to handle this lack of experimental observations. The reconstruction method is applied to a measured sound field in a horizontal evaluation area of a lightly damped room. The Bayesian approach shows an accurate reconstruction of the sound field and in addition provides a probability distribution of the sound pressure at every reconstruction point. This additional information allows to quantify the uncertainty of the reconstruction and provides insights into its robustness.

• Ein numerischer Ansatz zur Bestimmung der modalen Dämpfung durch Schallabstrahlung
  S.K. Baydoun und S. Marburg
[Abstract]

Dämpfung durch Schallabstrahlung bezeichnet die Energiedissipation vibrierender Strukturen durch Schallabstrahlung ins akustische Fernfeld. Sie leistet vor allem bei Leichtbaustrukturen einen wesentlichen Beitrag zur gesamten Strukturdämpfung. Diese Arbeit stellt ein hybrides Verfahren zur Bestimmung der Dämpfung durch Schallabstrahlung vor, welches sowohl auf Experimenten als auch auf Simulationen beruht. Die Struktur wird durch eine Mobilitätsmatrix charakterisiert, welche experimentell mittels Impulshammeranregung und Laser-Doppler-Vibrometrie bestimmt wird. Die Mobilitätsmatrix enthält Übertragungsfunktionen, welche die Beziehung zwischen Strukturschnelle und der Anregungskraft herstellt. Die abgestrahlte Schallleistung, welche zur Beurteilung der resultierenden Strukturdämpfung notwendig ist, wird durch akustische Simulationen ermittelt. Dazu wird die gemessene Mobilitätsmatrix mit einem Boundary Element Modell (BEM) gekoppelt. Dieser hybride Ansatz bietet den Vorteil, dass die elastischen Eigenschaften komplexer Materialien und der Einfluss mechanischer Randbedingungen berücksichtigt werden können. Dabei kann auf vereinfachten Idealisierenden, wie sie in Finite Elemente Modellen üblichen sind, verzichtet werden. Auf der anderen Seite werden akustische Messungen und die damit verbundenen Einschränkungen vermieden. Die Verwendung der BEM ermöglicht die simulative Erzeugung von diffusen Schallfeldern selbst im niederfrequenten Bereich. Außerdem kann der Einfluss von akustischem Kurzschluss durch Schlitze berücksichtigt werden. Die Einsatzmöglichkeit des vorgestellten Verfahrens wird am Beispiel von flachen und gekrümmten Sandwichplatten demonstriert.

• Generatives Design von akustischen Metamaterialien
  C. Gürbüz, F. Kronowetter, M. Eser, J.M. Schmid und S. Marburg
[Abstract]

Metamaterialien haben aufgrund ihrer Schalldämmeigenschaften Einzug in die Akustik erhalten. Akustische Metamaterialien können durch periodisch angeordnete Zellstrukturen beeinflussen wie sich Schallwellen in akustischen Medien ausbreiten. Heutzutage werden akustische Metamaterialien weitestgehend iterativ von Experten weiterentwickelt, die sich dabei auf bestehende Konzepte stützen. Diese traditionelle Entwicklungsstrategie ist jedoch stark von den Erfahrungswerten des Experten geprägt und erlaubt eine Beurteilung des Designs erst am Ende des Entwicklungszyklus. In diesem Beitrag wird ein Designverfahren vorgestellt, welches entscheidende Bewertungskriterien, die üblicherweise erst am Ende eines Entwicklungszyklus vorliegen, schon sehr früh im Entwicklungsprozess berücksichtigt. Darüber hinaus rücken in diesem Verfahren objektive Formalismen anstelle einer subjektiven Beurteilung in den Vordergrund. Für dieses Verfahren wurde ein Generative Adversarial Network entwickelt, welches die Generierung von Zellstrukturen auf das gewünschte Transmissionsverhalten konditioniert. Die Validierung erfolgt dabei mit Hilfe von Finite-Elemente-Simulationen. Die vorgestellte Methode erlaubt somit auf ein spezielles Problem zugeschnittenes Metamaterial-Design zu entwerfen. Potentielle Erweiterungen sowie Anwendungsbereiche runden den Vortrag ab.

• Effiziente akustische Analyse von periodischen Strukturen mittels FMM-BEM
  C. Jelich und S. Marburg
[Abstract]

Der Verkehr auf öffentlichen Straßen wie Autobahnen, Landstraßen und Gemeindestraßen ist eine der dominierenden Lärmquellen in Deutschland. Die gesundheitlichen Folgen sind laut Weltgesundheitsorganisation gravierend und gehen weit über Schlafstörungen hinaus. Der gegenwärtige Trend hin zu einer zunehmenden Urbanisierung und einem weiterhin erhöhten Verkehrsaufkommen könnte dies noch verschärfen. Hier gilt es effektive Schallschutzmaßnahmen zeitnah auf die Straße zu bringen. Eine Reduktion der Entwicklungszeit durch den Einsatz moderner Berechnungsmethoden kann hier einen wertvollen Beitrag liefern.

Diese Arbeit stellt ein numerisches Verfahren auf Basis der Fast Multipole Boundary Element Method vor, welche es erlaubt die Leistungsfähigkeit von periodisch angeordneten Schallschutzmaßnahmen effizienter zu quantifizieren. Neben den gängigen Schallschutzwänden, welche aus periodisch angeordneten Wandelementen bestehen, können auch neuartige Konzepte mit integrierten akustischen Metamaterialien untersucht werden. Das Verfahren nutzt die Regelmäßigkeit der periodisch angeordneten Schallschutzelemente aus um sowohl den Rechenaufwand als auch den Speicherplatzbedarf zu minimieren. In numerischen Beispielen werden unterschiedliche Konzepte gegenübergestellt.

• Verfahren zur Lösung der Randelementemethode für thermoviskose Akustik
  S. Preuss und S. Marburg
[Abstract]

Die isentrope Wellengleichung erlaubt die Lösung zahlreicher Problemstellungen aus der Akustik, führt jedoch zu Ungenauigkeiten, sobald thermische und viskose Verluste relevant werden. Als thermoviskose Verluste werden dissipative Effekte bezeichnet, die in Folge der Grenzschichtbildung zwischen Fluid und Struktur entstehen. Aufgrund ihres lokalen Charakters ist eine Vernachlässigung zumeist legitim. Dennoch existieren zahlreiche Anwendungsfälle, bei denen derartig kleinskalige Effekte eine entscheidende Rolle spielen. Hierzu zählen beispielsweise Hörgeräte, Kondensatormikrofone oder akustische Metamaterialien, deren Kavitäten von ähnlicher Größenordnung sind wie die verlustbehaftete Grenzschicht.

Die Entwicklung der letzten Jahrzehnte hat eine Vielzahl numerischer Methoden zur Modellbildung der thermoviskosen Verluste hervorgebracht. Hierbei hervorzuheben sind vor allem die Finite Elemente (FEM) und Randelemente (BEM) basierten Verfahren. Während Ersteres eine hohe Netzfeinheit im Grenzschichtbereich erfordert, führt die Lösung über BEM typischerweise zu dichtbesetzten Matrizen. Betrachtet man weiterhin die zusätzlichen physikalischen Freiheitsgrade des thermoviskosen Schallfelds, ergibt sich ein bislang nicht tragbarer Rechenaufwand. Im Rahmen dieses Beitrags werden nach kurzer Einführung in die Funktionsweise der thermoviskosen BEM verschiedene Verfahren zur Lösung der BEM-Matrixgleichung vorgestellt. Im Fokus stehen die direkte Lösung des vollständigen Matrixsystems, des über Bildung des Schur-Komplements kondensierten Systems sowie die partitionierte iterative Lösung. Die Lösungsansätze werden anhand einer Beispielrechnung aus dem Bereich der akustischen Metamaterialien diskutiert und verglichen.

• Quantitative Prognose von Störgeräuschen im Fahrzeuginnenraum
  L. Utzig, K. Weisheit und S. Marburg
[Abstract]

Störgeräusche können die Kaufentscheidung für oder gegen ein bestimmtes Fahrzeugmodell erheblich beeinflussen. Insbesondere im hochpreisigen Fahrzeugsegment werden Störgeräusche vom Kunden nicht akzeptiert und müssen daher gänzlich vermieden werden. Während der Fahrzeugentwicklung kommen lineare Berechnungsmodelle zum Einsatz, welche das Störgeräuschrisiko von Kontaktstellen aufzeigen können. Ein Störgeräusch gilt dann als eliminiert, wenn es für die Insassen nicht hörbar ist. Daher kann ein lineares Kontaktstellenscreening nur eine Indikation geben, ob an einer Fahrzeugkomponente ein Änderungsbedarf besteht oder nicht. Aus diesem Grund wurden in der Vergangenheit nichtlineare Simulationsmodelle verwendet, welche eine Absolutaussage ermöglichen, da die tatsächliche Systemantwort unter Berücksichtigung des Bauteilkontaktes berechnet wird. Im Rahmen dieser Arbeit werden die bestehenden nichtlinearen Berechnungsmethoden weiterentwickelt und mit Hilfe von Prüfständen validiert. Über die abgestrahlte Schallleistung kann eine Absolutaussage bzgl. Hörbarkeit abgeleitet werden. Das gewählte Vorgehen ermöglicht eine verbesserte, quantitative Störgeräuschprognose und ist ein wichtiger Schritt in Richtung einer hardwarereduzierten Störgeräuschauslegung.

• Transferpfadanalyse von Fensterhebersystemen
  T. Michaelis, S. Marburg und S. Retka
[Abstract]

Die Transferpfadanalyse ist eine bewährte Methode zur Identifikation kritischer Körper- und Luftschallpfade. Die Grundidee besteht hier aus der Unterteilung des Gesamtsystems in eine anregende aktive Komponente (Quelle) und eine passive Komponente bspw. die zu untersuchende mechanische Struktur mit jeweiligen Ausgangspunkten. Durch das Separieren entstehen zwei unabhängige Systeme, wodurch einerseits das Anregungsverhalten charakterisiert und anderseits das Übertragungsverhalten beurteilt werden kann. Schlussendlich folgt die Prüfung, ob beide Systeme miteinander harmonieren oder ob Änderungen der Quelle oder Struktur notwendig sind. Der Vorteil liegt hierbei in der einfachen Beschreibung als Blackbox ohne komplexe Modellierung. Diese Systematik wird in diesem Beitrag auf Fensterhebersysteme, wie sie in Fahrzeugen vorzufinden sind, angewandt. Analysiert werden hier verschiedene Systemebenen wie die Betrachtung einzelner Komponenten bis hin zum vollständigen Einbau im Fahrzeug selbst. Dazu wird der grundlegende Workflow geeigneter TPA-Methoden diskutiert. Dieser umfasst die Betriebsmessung von verschiedenen anregenden Motorvarianten, die Bestimmung des Übertragungsverhaltens der Struktur, die Berechnung der Kontaktkräfte sowie der Analyse der einzelnen Übertragungspfade. Abschließend wird ein Ausblick auf die Korrelationsuntersuchung der verschiedener Systemebenen sowie der Einbindung der Messdaten in Simulationsmodelle gegeben.

• Vorhersagemodell für vaskuläre Schäden durch Hand-Arm-Vibrationen – Gültigkeit und Überarbeitungsmöglickeiten
  M. Scholz, A. Brammer und S. Marburg
[Abstract]

Vibrationen, die von handgehaltenen Geräten auf das Hand-Arm-System des Nutzers übertragen werden, können zu gesundheitlichen Schäden führen. Zum Schutz vor diesen wurden Standards mit Grenzwerten für Schwingungen und die jeweilige Nutzungsdauer implementiert. Eine grundlegende hierbei ist die DIN EN ISO 5349-1. In dieser ist neben Grenzwerten und Messmethoden auch ein Modell beschrieben, mit welchem berechnet wird nach welcher Belastungsdauer in Jahren mit einer Vibration, die einen gewissen Beschleunigungswert aufweist, 10% der betrachteten Nutzergruppe von vaskulären Schäden betroffen sind. Für diese Berechnung wird der 8h energieäquivalente Beschleunigungswert genutzt, um die Vibration zu beschreiben, denen Arbeiter im Rahmen eines 8 stündigen Arbeitstages häufig von verschiedenen Geräten ausgesetzt sind. In verschiedenen Studien wird die Gültigkeit dieses Modells in Frage gestellt und 2017 wurde von Nilsson u.a. eine Meta-Analyse zu den gesundheitlichen Schäden durch Hand-Arm-Vibrationen veröffentlicht. Sowohl die Ergebnisse dieser Meta-Analyse, als auch die in anderen Studien beleuchteten Aspekte zeigen unbeantwortete Fragen und Unsicherheiten bezüglich des bestehenden Modells auf. Diese lassen sich unter anderem in die Themenbereiche Gültigkeit für verschiedene Vibrationsarten und sinnvolle Überarbeitung des Modells gliedern. Diese werden in diesem Beitrag betrachtet.

• Auswertung des Infraschallsignals einer Windenergieanlage
  J. Baumgart, C. Fritzsche und S. Marburg
[Abstract]

Windenergieanlagen erzeugen im Betrieb ein sogenanntes Infraschallsignal. Dies wird durch die strömungsmechanische Interaktion des rotierenden Rotorblattes mit dem Turm hervorgerufen. Streicht ein Rotorblatt am Turm vorbei, wird durch die Schrägstellung die Strömung abgelenkt und die Druckfelder der beiden Bauteile interagieren. Hierdurch entstehen periodische Druckänderungen, welche in der Umgebung messtechnisch nachweisbar sind. Gleichzeitig verursacht der Wind ein stochastisches Drucksignal. Zur Charakterisierung des periodischen Signals bietet sich die Fourier-Transformation an. Durch Mittelung lässt sich der stochastische Anteil reduzieren.

Die Auswertung des Infraschallsignals einer realen Windenergieanlage zeigt Pegel deutlich unter der menschlichen Wahrnehmungsschwelle (Journal of Sound and Vibration, 2021, 116310). Der Hauptanteil des Pegels ist dem Wind zuzurechnen. Die Ergebnisse werden im Kontext der Besonderheiten des menschlichen Gehörs diskutiert.

• Bayesian Identification of Spatially Varying Impedance
  K.-A. Hoppe, S. Mannhardt und S. Marburg
[Abstract]

Gegenstand der Untersuchung ist die Ausbreitung einer ebenen Welle in einem akustischen Kanal bei einer definierten Frequenz. Das Modell wird mit der Finite-Elemente Methode über den Open Source Code FEniCS erstellt. Am linken Rand liegt eine Schnelle-Randbedingung an und am rechten Rand ist eine Impedanzrandbedingung aufgeprägt. Ausgehend von Schalldrücken im zweidimensionalen Berechnungsgebiet sollen nun die eindimensionalen Randwerte auf der rechten Seite rekonstruiert werden. Hierbei ist die Impedanz vereinfacht als unabhängig vom Einfallswinkel der Welle angesetzt. Das inverse Problem wird über Bayes’sche Inferenz gelöst. Eine mehrmalige zufällige Auswahl der synthetisierten Messpositionen zeigt die Reproduzierbarkeit des Verfahrens. Die Karhunen-Loève Entwicklung reduziert die Dimensionalität des Zufallsraumes in dem Erkundungsalgorithmen wie Metropolis-Hastings Markov-Ketten Monte Carlo die a posteriori Verteilung der gesuchten Impedanzen schätzen. Die so erzielte Entkopplung der räumlichen Diskretisierung der inhomogenen Impedanzen von der Komplexität des stochastischen Systems weist vor allem Vorteile für glatte Kovarianzfunktionen und für lange Korrelationslängen auf.

• Effiziente Schallfeldvorhersage über einer Schicht eines nicht-lokal reaktiven porösen Mediums mit schallhartem Abschluss
  M. Eser und S. Marburg
[Abstract]

Dünne Schichten aus porösen Medien werden aufgrund ihrer kompakten Anordnung häufig zur Schallabsorption und Lärmminderung eingesetzt. Insbesondere poröse Medien mit geringem Flusswiderstand weisen jedoch ein komplexes, nicht-lokales Absorptionsverhalten auf. Die simulationsgestützte Vorhersage des Schallfeldes über diesen Medien ist daher eine rechnerische Herausforderung. Dies ist auf Singularitäten und Verzweigungspunkte im Ausdruck für den Reflexionskoeffizienten zurückzuführen. Dieser Beitrag handelt von der Analyse des Schallfelds über einer nicht-lokal reagierenden porösen Schicht mit schallhartem Abschluss mit Hilfe der direkten diskreten komplexen Spiegelquellenmethode (engl. direct discrete complex image method). Im Gegensatz zur traditionellen komplexen Spiegelquellenmethode vermeidet das vorgeschlagene Vorgehen die Identifikation und Extraktion des quasi-statischen Terms sowie der Pole aus dem Reflexionskoeffizienten. Stattdessen wird der Reflexionskoeffizient - einschließlich seiner Singularitäten - direkt durch eine Reihe von komplexwertigen Exponentialfunktionen approximiert. Dieser Ansatz ermöglicht eine effiziente und genaue Vorhersage des Schallfelds im Nah- und Fernfeld. Das vorgeschlagene Vorgehen eignet sich somit für akustische Problemstellungen mit mehrlagigen porösen Schichten wie beispielsweise der Detektion von Objekten in mehrschichtigen porösen Böden.

• Detektion von Nichtlinearität in Holz-Stahl-Verbindungen
  B. Chocholaty, N.B. Roozen und S. Marburg
[Abstract]

Deckenelemente bestehend aus einem Verbund von Stahl und Holz bieten eine nachhaltige Alternative bei gleichzeitig hoher Tragfähigkeit zur vorherrschenden Massivbauweise. Um die verwendeten Rohstoffe nach dem Ende des Lebenszyklus der Decke effizienter trennen und recyceln zu können, werden zum Zusammenfügen der Deckenkomponenten Schraubenverbindungen genutzt. Diese Verbindungen können jedoch zu Nichtlinearität im Schwingungsverhalten der Struktur führen, weshalb im Rahmen dieser Arbeit experimentelle Untersuchungen an Holz-Stahl-Verbindungen durchgeführt werden. Die Betrachtungen fokussieren sich dabei auf Nichtlinearitäten im Zusammenhang mit der Abhängigkeit der Strukturantwort von der aufgebrachten Lastamplitude sowie dem Auftreten höherer Harmonischer in der Strukturantwort. Die durchgeführten Messungen zeigen nur in vereinzelten Fällen eine Lastamplitudenabhängigkeit, jedoch gleichzeitig des Öfteren Anteile höherer Harmonischer. Verschiedene Einflüsse auf die Entstehung dieser teilweise vorhandenen Nichtlinearität werden ebenfalls identifiziert.

• Simulation des Anregungsverhaltens von Zahnradgetrieben
  A. Beinstingel, S. Schabert, M. Heider, B. Pinnekamp und S. Marburg
[Abstract]

Bereits in der frühen Entwicklungsphase von Zahnradgetrieben nimmt die Untersuchung des Schwingungs- und Geräuschverhaltens eine zentrale Rolle ein. Dabei stellen die wechselnden Kontaktverhältnisse bei der Kraftübertragung die maßgebliche Anregungsquelle dar. Eine effiziente und möglichst genaue Abbildung des Zahneingriffs bestimmt daher zunächst die Qualität der Simulation. Der anschließende Transport des erzwungenen Körperschalls zur Gehäuseoberfläche wird zusätzlich durch die Wechselwirkungen zwischen Verzahnung, Welle, Lager und Gehäuse beeinflusst. Allerdings steigt die Kenntnis über die genannten Bauteile und deren Eigenschaften meist erst im Laufe der Produktentwicklung an. Aus diesem Grund ist eine effiziente und vertrauenswürdige Abschätzung des grundsätzlichen Schwingungsverhaltens bereits im frühen Entwicklungsstadium vorteilhaft. Der Modellierung der schwankenden Steifigkeitsverhältnisse im Zahnkontakt kommt hierbei besondere Bedeutung zu. In diesem Vortrag werden verschiedene Techniken vorgestellt.

Marco I Jordan, Jordi

• Auralization of radiated gearbox noise from a full-scale transaxle model using numerical vibro-acoustic transfer functions
  J. De Troij, L. Van Belle, S. Van Ophem, J. Marco I Jordan, B. Blockmans, B. Pluymers und W. Desmet
[Abstract]

Due to the increasingly stringent noise exposure regulations as well as rising customer expectations, there is a growing need to incorporate, assess and improve the vibro-acoustic behavior of products in early design stages. In transportation industry, the current ecological trends towards electrification and light-weighting of vehicles also bring forth novel and formerly masked noise problems. Going beyond typical frequency domain analysis and providing an audible prediction of the radiated noise, can add an extra dimension for the design engineer to assess the expected noise characteristics, without the need for full-scale prototypes. In the context of gearbox noise, the current paper proposes combining time-domain drivetrain simulations with a frequency-domain vibro-acoustic finite element model of a gearbox housing to determine audible sound pressure responses for the assessment of different bearing input forces and housing design changes. To this end, simulated time-domain bearing force signals are filtered using vibro-acoustic frequency response functions obtained from free-field sound pressure responses for a unit point force excitation of the gearbox housing at a bearing location. The proposed method models the full chain from noise source to output and thus enables translating design changes into audible impressions of the resulting noise characteristics.

Marschner, Holger

• Akustische Planungsparameter zur Bewertung der leiseren Stadt
  J. Krimm, H. Techen, H. Marschner und Y. Büdding
[Abstract]

In den Prozessen im Bauwesen zur Errichtung von Gebäuden ist für die einzelnen Planungsschritte von Aufstellung eines Bebauungsplanes bis hin zur Ausführung des Gebäudes keine Bestimmung der akustischen Qualität etabliert. Im Hinblick auf die Gestaltung der akustischen Qualität beziehen sich alle Planungsschritte rein auf die quantitative Betrachtung der Pegelwerte wie sie aufgrund der geltenden Gesetze, Verordnungen und anerkannten technischen Regelwerke ermittelt werden. Es ist anerkannt, dass ein Pegelwert alleine keine Qualität beschreiben kann. Einen belastbaren Planungsparameter, wie er für die Akustik von Innenräumen mit der Nachhallzeit eingeführt ist gibt es bislang nicht. Im Rahmen des laufenden Forschungsprojektes an der Frankfurt University of Applied Sciences soll diese Lücke über die Entwicklung akustischer Planungsparameter für die leisere Stadt geschlossen werden. Im urbanen Raum wurden anhand umfangreicher Feldmessungen städtische Räume akustisch dokumentiert. Die Datensätze der ca. 70 Messorte bilden einen Katalog städtischer Regelsituationen. Anhand erkennbarer akustischer Muster, die in Abhängigkeiten von bestimmten urbanen Anordnungen identifiziert werden können, sollen Planungsparameter entwickelt und zur Diskussion gestellt werden.

• Automatisierte Erkennung von vergleichbaren Vorbeifahrten von Straßenfahrzeugen im laufenden Verkehr
  Y. Büdding, J. Krimm, H. Marschner und H. Techen
[Abstract]

Die Lärmbelastung in Städten ist zum einen abhängig von der Menge und Art der am Verkehr beteiligten Fahrzeuge und zum anderen vom akustischen Verhalten der Stadt als schallfeldbestimmende Größe. Zur Homologation von Fahrzeugen existieren standardisierte Tests wie die Vorbeifahrt nach DIN ISO 362-1-2017-10, welche die Fahrzeugakustik unter definierten Umgebungsbedingungen charakterisieren. Die Ergebnisse sind auf den realen Straßenverkehr nicht übertragbar, da in Städten keine Freifeldbedingungen herrschen und ein gänzlich anderes Bewegungsprofil auftritt. Dass der vorhandene Verkehr als repräsentatives Eingangssignal zur Schallfeldcharakterisierung genutzt werden kann, zeigen vorangegangene Forschungen der Frankfurt University und der BAST. Dazu ist eine große Zahl vergleichbarer Vorbeifahrten erforderlich. Um den Arbeitsaufwand gering zu halten, eignet sich eine automatisierte Erkennung der Vorbeifahrten. Diese wird durch Filterung der Fahrgeräusche und anschließender Ermittlung der lokalen Pegelmaxima ermöglicht. Anschließend werden die ausgegebenen Vorbeifahrten auf weitere Störfaktoren und auf annähernde Gleichheit der Pegel und Frequenzen bezüglich des zeitlichen Verlaufs untersucht. Als Ergebnis erhält man vergleichbare Vorbeifahrten von Straßenfahrzeugen im laufenden Verkehr, die verschiedene urbane Räume einer Stadt repräsentieren. Diese referenzierten Vorbeifahrten können nun als Eingangssignal genutzt werden, um die akustischen Effekte von Gebäuden im Zusammenhang mit Straßenverkehr im städtischen Bereich genau zu untersuchen.

Martha, Alexander

• Bemessung der Dynamik von Masse-Feder-Systemen
  A. Martha
[Abstract]

Um die aus dem Bahnbetrieb resultierenden Erschütterungen und Körperschallimmissionen in Anliegergebäuden auf ein zulässiges Maß zu reduzieren, werden aufwendige Entkopplungsmaßnahmen geplant. Eine wirksame Maßnahme ist der Einsatz von Masse-Feder-Systemen. Die Konstruktionen müssen sicherstellen, dass bereichsweise verschiedene Soll-Abstimmfrequenzen der Systeme eingehalten werden. Abhängig von der Größe der zu planenden Systeme werden sowohl Gesamtübersichten der zu planenden Bereiche dynamisch nachgewiesen als auch Freischnittbetrachtungen durchgeführt. Im geplanten Vortrag soll die Berechnungs- und Nachweismethodik unter Nennung der zu berücksichtigenden Richtlinien und Randbedingungen anhand von Beispielen erläutert werden. Es wird detailliert auf die Modellerzeugung mit modernen 3D-FEM-Werkzeugen und die daraus resultierende Ergebnisableitung eingegangen.

Martin, Benita

• Zeichentheoretische Grundlagen zur Gestaltung einer lebenswerten akustischen Umwelt
  F. Blutner, S. Kronmüller und B. Martin
[Abstract]

Auf Basis des von Charles S. Peirce begründeten triadischen Zeichenbegriffs wird eine Analyse-Synthese- Strategie zur akustischen Gestaltung entwickelt. Dazu wird der Begriff des Synoptischen Feldes eingeführt und eine formale Struktur erörtert, die auf der Peirce’schen Unterscheidung von Erstheit, Zweitheit und Drittheit basiert.

Die Akustik bietet ein ideales Anwendungsfeld für solche Semiose-Anwendungen, die auf einem Schichtenmodell beruhen und neben analytischen psychoakustischen Parametern auch holistische oder integrale Wahrnehmungsbeurteilungen (”Qualia”, unter Berücksichtigung von Emotion, Akzeptanz und individueller Beurteilung) einbeziehen. Das wird an noch nicht veröffentlichten Beispielen illustriert, die inzwischen weltweit vermarktet wurden.

Es wird dann gezeigt, dass die in über 450 Anwendungsprojekten empirisch entwickelte Methodik für die akustische Gestaltung ein Semiose-Schalenmodell nach Peirce repräsentiert, welches das Zusammenspiel von Engineering und Künstlertum als ausbalanciertes System exogener und endogener Prozesse beschreibt. Leitender Gesichtspunkt ist dabei die Lust am Gestalten. Hier bieten sich nun überraschende Bezüge der Zeichenlehre zur Neurophysiologie der ventralen, dorsalen und limbischen Pfade im Gehirn. Inneres Erleben (Subjektbezug, Drittheit) und äußere Reizgrößen (Objektbezug, Zweitheit) werden Teil des triadischen Schemas.

• Hörbar gut: Hörstrategien und Hörperspektiven im 3D- Audioraum
  S. Kronmüller, F. Blutner und B. Martin
[Abstract]

Wie entsteht das gute Gefühl beim Hören und wie beeinflußt dieses Gefühl unsere Wahrnehmungs- und Erlebenswelten im akustischen Raum? Was ist dabei objektiv messbar und was entzieht sich einer solchen Analyse? Ist Subjektivität ein zu elimierender Restfehler oder ein Schlüsselelement jeder kreativen Gestaltung?

In realen komplexen räumlichen Umgebungen mit vielen Schallquellen, Raumreflexionen und Störmustern ist unser Gehör besonders gefordert. Hier spielen endogene und exogene Prozesse der Aufmerksamkeitslenkung eine zentrale Rolle, die ihre Leistungskraft erst in ihrem harmonischen Zusammenspiel entfalten können.

Die Zeichentheorie von Peirce bietet dafür eine geeignete und vollständige Plattform. Dazu wurde ein bidirektionales Modell entwickelt, dass endogene und exogene Prozesse mit Hilfe von Analyse-Synthese-Schleifen für die räumliche Lokalisation (Wo- Bahn), Muster-und Objekterkennung (Was-Bahn) und Qualia-Wahrnehmung (Wie-Bahn) beschreibt.

An praktischen Beispielen wird schließlich gezeigt, welchen entscheidenden Einfluß das harmonische Zusammenspiel der exogenen und endogenen Komponenten auf die Erlebensqualitäten im 3D-Audioraum haben. Ein erstes Beispiel betrifft den Einfluß des Raumes selbst auf das hier stattfindende Erleben. Ein zweites Beispiel betrifft die die Verknüpfung mehrerer Räume zu einem akustischen Ökosystem und ein drittes Beispiel betrifft die Präsentation einer Hightech-Carbongeige im akustischen Ökosystem.

• ADA-Dimensionsmalerei und 3D-Hörerleben - eine Symbiose zur Schulung der Sinne und Synthese des Erlebens
  B. Martin, S. Kronmüller und F. Blutner
[Abstract]

Die Symbiose von 3D-Seh- und Hörerereignissen bietet ein neues Feld für die nachhaltige Gestaltung menschlicher Lebens- und Erlebensräume. Auf Grundlage eines multisensuellen Semiose-Modells werden dabei endogene und exogene Entspannungstechniken mit 3D-Erlebnis- und Belohnungsstrategien verknüpft. Diese Synthese des Erlebens führt zu einer Potenzierung der Teileffekte der verschiedenen Sinneskanäle.

Nach einer kurzen Einführung in die physikalischen Grundlagen der patentierten ADA-Dimensionsmalerei wird der medizinische Hintergrund einschließlich der neuropsychologischen Aspekte erörtert. Darauf aufbauend wird das Programm zur Schulung der Sinne erörtert, das Erlebens- und Belohnungsaspekte von Sehen, Hören und anderen Sinneskanälen in einer einzigartigen Synthese zusammenführt. Techniken der ADA-Dimensionsmalerei (Originalwerke, Print auf Papier, Aludibond, Leinwand, Beton, Holz, Stoff u.v.a.) werden dabei mit modernen 3D-Audio-Systemen (3D-Audio-Einzelräume und komplette akustische Ökosysteme) zusammengeführt.

Abschließend werden nachhaltige Nutzungsmöglichkeiten im Hinblick auf Effizienz, Klimaneutralität und Nachhaltigkeit vorgestellt und anhand konkreter Anwendungsbeispiele diskutiert. Das betrifft beispielsweise Einsatzmöglichkeiten in der Wellnesbranche, dem Bildungssektor, dem Reha-Bereich und Health Care, Long Covid-Behandlungen u.v.a.

Martin, Rainer

• Calibration of an acoustic virtual environment for plausible distance perception
  D. Neudek, B. Stodt, S. Getzmann und R. Martin
[Abstract]

An acoustic virtual environment (AVE) may be used to study the perception of audio sources at different positions in a simulated room. To this end, the geometry and acoustic properties of the room have to be taken into account to create a plausible spatial listening experience. In our project as part of the SPP 2236 Audictive, we are interested in perceptual and attentional processes within real and virtual 3D spaces, especially distance perception of sound sources in reverberant rooms. Within the AVE, we aim to generate a plausible acoustic reproduction of robots in a reference shoe-box room. The used AVE (Gergen et al., 2012) takes early reflections via the mirror-source model into account and employs a statistical model for the generation of late reverberation. In this contribution, we will present insights into the calibration of the AVE for distance perception experiments. We employ recorded and simulated binaural room impulse responses of both a dummy head and real participants at a fixed listener position and robots at up to five spatial positions (left, right, near, mid, far). The calibration by means of physical measures then paves the way towards a series of psychophysical calibration measurements using a simulated audio-visual test environment.

Martinez, Sergio

• Lästigkeit der Geräusche von Windenergieanlagen Vergleich der Ergebnisse unterschiedlicher Hörversuche unter Berücksichtigung der Amplitudenmodulation
  S. Martinez und K. Pies
[Abstract]

Die Störwirkung der Amplitudenmodulation (AM) von Windenergieanlagen (WEA) ist ein aktuelles Thema der Umweltakustik. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens des UBA wurde durch eine Gruppe von Autoren um Prof. Pörschmann, FH Köln die Lästigkeit der WEA-Geräusche in Abhängigkeit vom Mittelungspegel LAeq und der Schwankungsbreite der AM (modulations depth) mittels Hörversuchen im Labor ermittelt. Ähnliche Versuchsergebnisse und ein Vorhersagemodell liegen auch von K. Pies und S. Martinez vor. Im Rahmen des vorliegenden Beitrags wird untersucht, inwieweit beide Untersuchungen zu vergleichbaren Ergebnissen bezüglich der Lästigkeit (Annoyance) von WEA-Geräuschen in der Nachbarschaft führen. Hierbei wird u.a. auf das EqA Modell zurückgegriffen, bei dem die Geräusche mit und ohne AM so darstellbar sind, dass die Änderungen der Lästigkeit in Form äquivalenter Pegelzu- bzw. -abschläge interpretiert werden können.

Masovic, Drasko

• Sound Radiation of a Co-Rotating Vortex Pair as a Solution of Linearized Einstein Field Equations
  D. Masovic und E. Sarradj
[Abstract]

Acoustic spacetime is a well established concept which has been successfully used for treating sound propagation in various media. Still, it is generally considered that, in contrast to gravitational waves (a weak perturbation of the relativistic spacetime), travelling sound waves cannot be associated with a small curvature of the acoustic spacetime and the governing Einstein field equations (EFE) cannot be used for description of their generation and propagation. However, the authors’ previous investigation showed that, analogously to gravitational waves, sound waves do represent a weak perturbation of the acoustic spacetime. The analytical solutions for monopole and dipole sound radiation were obtained by expressing the solutions of linearized EFE in the Newtonian gauge. Lighthill’s eighth power scaling law was also reproduced for quadrupole radiation. In this work a numerical solution for radiation of a binary black hole (a quadrupole source of gravitational waves) is compared with the analytical and numerical solutions for sound radiation of a co-rotating vortex pair. Equality of the solutions confirms that the role of mass in the source region is common for both types of waves, acoustic perturbation corresponds to the weak perturbation of the acoustic spacetime, and linearized EFE can capture both sound generation and propagation.

Mattke, Claudia

• Das Lärmkompendium - Basismaßnahmen zur Lärmminderung
  C. Mattke
[Abstract]

Das Lärmkompendium der BGN ist die Zusammenfassung einer Vielzahl an Maschinen, welche in Betrieben der Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie verwendet werden. Es werden die Hauptlärmquellen pro Maschine aufgezählt sowie Basismaßnahmen zur Lärmminderung. Abschließend wurde ein Glossar erstellt, um den Anwendern einige Grundlagen zum Schall zu erläutern.

Maurerlehner, Paul

• Aeroacoustic sources in turbulent flow through a 90° pipe bend predicted by Large-Eddy Simulation
  J. Tieber, H. Steiner, P. Maurerlehner, S. Schoder, M. Kaltenbacher und G. Brenn
[Abstract]

The method of Large-Eddy Simulation (LES) has increasingly gained popularity, as it directly captures a major part of the unsteady vortical motion in a turbulent flow field. The uncertainty of turbulence modeling is thus limited to the unresolved sub-grid scales (SGS). This makes LES a highly attractive method for predicting flow-induced sound sources for use in hybrid Computational Aeroacoustics (CAA). The possible sound emission generated by turbulent 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 vehicle’s engine compartment may lead to unfavorable flow conditions. The present study performs incompressible LES to predict the turbulent flow field of a 90^∘ circular pipe bend. The computational results are compared against experimental data from dedicated measurements and existing numerical solutions in literature. The predicted instantaneous flow field is used to evaluate acoustic source terms for different acoustic formulations, such as Lighthill’s acoustic analogy and the Perturbed Convective Wave Equation (PCWE). A special focus is on the sound generation in the separated flow region at the exit of the bend.

• Comparison of aeroacoustic formulations for coupling of confined flows with the flow-guiding structure
  P. Maurerlehner, S. Schoder, J. Tieber, H. Steiner, G. Brenn und M. Kaltenbacher
[Abstract]

The absence of combustion noise in electric vehicles results in a dominance of other sound sources, 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 packaging requirements and the ambitious demand for passenger comfort. By coupling the computational fluid domain with the surrounding structural domain through appropriate interface conditions, 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. For doing so, the (two-step) hybrid aeroacoustic approach is often used to deal with the disparity of scales between flow structures and audible acoustic wavelengths in CAA. When applying this two-step approach, several aeroacoustic formulations are available to compute the flow-induced sound. We compare different aeroacoustic equations, such as Lighthill’s wave equation and the Perturbed Convective Wave Equation (PCWE), regarding their suitability for coupling the aeroacoustic and structural mechanics domains. The comparison considers typical flow configurations of turbulent low Mach number airflows (Ma<0.3), assuming different flow speeds. The accuracy, the computational effort, and the applied computational procedure are analyzed.

Mayr, Andreas

• Erfahrungen mit der DIN EN 15657:2017-10 und dem Empfangsplattenprüfstand an der TH Rosenheim
  F. Schöpfer, T. Kruse, A. Mayr und U. Schanda
[Abstract]

Zur Prognose der Geräusche aus gebäudetechnischen Anlagen mit den Methoden der EN 12354-5 sind Luft- und Körperschalldaten von Geräten und Anlagen erforderlich. Verfahren zur Bestimmung der Luftschallleistung sind schon lange verfügbar und etabliert. Zur Charakterisierung von Quellen hinsichtlich ihrer Körperschalleigenschaften steht mit der DIN EN 15657:2017-10 seit einigen Jahren ein Dokument zur Verfügung, das entsprechende Laborprüfverfahren beschreibt. Fast zeitgleich mit der Veröffentlichung der EN 15657 wurde 2017 das Rosenheimer Technologiezentrum für Energie und Gebäude (roteg) an der TH Rosenheim eröffnet, das fünf Labore unterschiedlicher Disziplinen unter einem Dach vereint. Im Labor für Schallmesstechnik (LaSM) wurde zur Charakterisierung von gebäudetechnischen Anlagen ein variabler Empfangsplattenprüfstand errichtet, um flexibel auf unterschiedliche Geräte reagieren zu können. In diesem Beitrag werden die bisherigen Erfahrungen mit der DIN EN 15657:2017-10 und dem Empfangsplattenprüfstand an der TH Rosenheim diskutiert.

• Leistungsvergleich gebäudeähnlicher Strukturen bei in-plane und out-of-plane Anregung
  J. Weinzierl, T. Kruse, A. Mayr, F. Schöpfer und U. Schanda
[Abstract]

Gebäudetechnische Anlagen können an einem Empfangsplattenprüfstand nach DIN EN 15657:2017-10 charakterisiert werden. Dabei wird die Körperschallleistung der bauüblich montierten und betriebenen Quellen mit Hilfe eines indirekten Verfahrens bestimmt. Gemäß diesem Verfahren wird anhand der messtechnisch erfassten mittleren Schwingschnellen senkrecht zur Plattenebene und aus den bekannten Eigenschaften der Empfangsplatte die Körperschallleistung einer Quelle bestimmt. Eine Messung der in-plane Schwingungskomponenten ist nach diesem Verfahren nicht vorgesehen. Für die Charakterisierung gebäudetechnischer Anlagen am Empfangsplattenprüfstand ist es zunächst erforderlich, die Prüfstandsplatten einzumessen. Dies erfolgt in der Regel über einen Leistungsvergleich zwischen direkt eingebrachter, bekannter Leistung und der Leistung, die sich über das Empfangsplattenverfahren (mittlere Schnelle) ergibt. Zur Beurteilung des Leistungsabgleichs wird in diesem Beitrag die Empfängerstruktur hinsichtlich ihrer Anteile an out-of-plane und an in-plane Schwingungskomponenten bei unterschiedlichen Anregungen untersucht. Es soll erörtert werden, ob der Einsatz eines 3D Laser Scanning Vibrometers an einer 10 cm dicken Stahlbetonwand zur Erfassung der Schwingschnellen eine Alternative zu Messungen mit Beschleunigungsaufnehmern darstellt. Bereits bestehende Samplingstrategien zur Erfassung der mittleren Schwingschnellen werden anhand einer räumlich fein aufgelösten Rastermessung auf gebäudeähnlichen Strukturen beurteilt.

• Prognoseverfahren für Installationsgeräusche im Holzbau
  J. Bayer, F. Schöpfer, A. Mayr und U. Schanda
[Abstract]

Im Entwurf der EN 12354-5 sind Übertragungsfunktionen als eine Möglichkeit zur Prognose von Geräuschen aus gebäudetechnischen Anlagen für den allgemeinen Fall vorgesehen. Der allgemeine Fall beschreibt dabei Situationen, in welchen die Admittanz von Geräten und der angekoppelten Struktur in derselben Größenordnung liegen. Zur Prognose können sowohl gemessene als auch berechnete Übertragungsfunktionen herangezogen werden. Vor allem im Hinblick auf die Überarbeitung von Teil 36 der DIN 4109 sollen Übertragungsfunktionen als Bauteilkatalog für die Prognose angeboten werden. Für den Massivbau stellt sich hier die Möglichkeit, diese für ausgewählte, repräsentative Bausituationen nach den Verfahren der DIN EN 12354 zu berechnen. Für den Holzbau stehen entsprechende Rechenmodelle und die dafür nötigen Eingangsdaten nicht zur Verfügung. Hier wird deshalb auf Messungen der Übertragungsfunktionen nach DIN EN ISO 10848-1 zurückgegriffen. Aus zwei Forschungsprojekten an der TH-Rosenheim liegen hier schon Daten vor, die im Rahmen eines aktuell laufenden Forschungsprojektes ergänzt und für eine Implementierung in der DIN 4109-36 aufbereitet werden.

Mayr-Mittermüller, Bernhard

• Untersuchung strömungsakustischer Quellen einer klinisch angewandten hydraulischen Knieprothese
  A. Wurzinger, B. Mayr-Mittermüller, M. Kaltenbacher und S. Schoder
[Abstract]

Strömungslärm, welcher von einer Knieprothese ausgeht, hat in mehreren Aspekten negative psychologische Einflüsse auf Patient und Umwelt. Aus diesem Grund wurde das hydraulische System einer klinisch angewandten Knieprothese untersucht, um Schallquellen und dessen Ursachen zu lokalisieren und zu mindern. Anhand stationärer und instationärer inkompressibler Strömungssimulationen werden akustische Quellterme basierend auf gängigen strömungsakustischen Modellen berechnet und untersucht. Dabei werden sowohl Flexions- und Extensionsbewegung als auch unterschiedliche Gelenksteifigkeiten untersucht. Basierend auf diesen Erkenntnissen wurde die strömungsführende Geometrie adaptiert und in weiteren Simulationen sowie Experimenten gezeigt, dass durch die Reduktion von Schallquellen im Inneren des abgeschlossenen hydraulischen Systems die Emmission von Strömungslärm gesenkt werden kann.

Mayrhofer, Dominik

• Transmission behaviour and noise generation of MEMS shutter devices
  D. Mayrhofer und M. Kaltenbacher
[Abstract]

A new method of sound generation - which we call Advanced Digital Sound Reconstruction (ADSR) - incorporates a redirection mechanism for sound pulses. In the most simple case, these sound pulses have the shape of a hat-function and are manipulated via highly dynamic shutter gates. We investigate the influence of a particular Micro-Electro-Mechanical-Systems (MEMS) actuator design on this sound pulse regarding its transmission behaviour. Since viscous effects can play a dominant role in MEMS applications, we utilize the linearized flow equations in time domain in order to solve for the acoustic pressure while taking viscous boundary layers into account. Furthermore we investigate the generated noise during the switching process. The actuator itself has been characterized via a Micro System Analyzer 400 regarding its mechanical properties, which are then utilizied in a simplified simulation setup in order to estimate the generated sound pressure level. The simulated sound pressure level is then compared to acoustic measurements to validate the simplified approach. Based on the results regarding the transmission behaviour as well as the generated noise during the switching process, the underlying embodiment is rated regarding its applicability for ADSR.

McKenzie, Thomas

• Transfer-Plausibility of Binaural Rendering with Different Real-World References
  N. Meyer-Kahlen, S.V.A. Garí, T. McKenzie, S.J. Schlecht und T. Lokki
[Abstract]

For the evaluation of virtual acoustics for mixed realities, we distinguish between the paradigms ’authenticity’, ’plausibility’ and ’transfer-plausibility’. In the case of authenticity, discrimination tasks between real sound sources and virtual renderings presented over headphones are performed, whereas in case of a plausibility experiment, listeners need to rely only on their expectation of a sound when listening to the rendering, without the presence of an explicit reference. In the case of transfer-plausibility, however, different real sources are active alongside virtual sources, potentially in different spatial locations, leading to a certain degree of comparability. This resembles the case of forthcoming augmented reality systems. Here, we show an experiment, which assesses the transfer-plausibility of rendered speech sources in a variable acoustic environment. We demonstrate the influence of the similarity between real and virtual source material and their spatial location on the transfer-plausibility of measurement-based headphone rendering.

• Analysis of multi-exponential and anisotropic sound energy decay
  G. Götz, C. Hold, T. McKenzie, S.J. Schlecht und V. Pulkki
[Abstract]

The sound field in coupled rooms or rooms with non-uniform absorptive material distributions can be considerably anisotropic. In such scenarios, the sound energy decays with more than one decay rate, thus making it practical to use a decay model that consists of multiple exponential decays and a noise term. In this work, we use a recently proposed neural- network-based approach for estimating the underlying model parameters from sound energy decay curves. Introducing a spatial filter bank allows for a directionally constrained analysis of anisotropic late reverberation, resulting in a set of multi-exponential decays with corresponding decay parameters. Our work shows that the proposed analysis framework is suitable for modelling anisotropic sound fields with multi-exponential decays and that it can be used for challenging acoustic problems, such as the denoising of spatial room impulse responses.

Mecking, Simon

• Verbesserung des Schalldämm-Maßes durch Vorsatzschalen im Holzmassivbau
  S. Mecking, T. Mutter und A. Rabold
[Abstract]

Die Normen DIN EN ISO 12354-1:2017 und DIN 4109-34:2016 bieten für die Berechnung der Verbesserung durch Vorsatzkonstruktionen nur Modelle für freistehende Konstruktionen ohne mechanische Verbindung zum Grundbauteil und Konstruktionen bei denen die Vorsatzschale über eine Dämmschicht mit dem Grundbauteil verbunden wird an. Die Modelle sind außerdem nur für die Anwendung im klassischen Massivbau vorgesehen. Validierungen zur Anwendung auf einschaligen Massivholzelementen fehlen bislang.

Die normative Berechnungsgrundlage weist folglich bei Vorsatzkonstruktionen, die mit dem Grundbauteil mechanisch verbundenen sind, eine Lücke auf und führt damit zu Prognoseunsicherheiten in der Planungspraxis. Dies gilt sowohl für die Anwendung im Massivbau, als auch für den hier betrachteten Holzmassivbau. Neben der Berechnung für freistehende Vorsatzschalen werden auch Ansätze für elastische Befestigungen (Metallprofile mit Entkopplung über Gummiformteile oder Elastomere) und starre Verbindungen (Lattung) benötigt, um die Lücke in den Berechnungsgrundlagen zu schließen. Dieser Beitrag zeigt durch einen Vergleich mit Messdaten aus Prüfständen wo die Grenzen der normativen Prognosemodelle liegen und in welchen Anwendungsbereichen erweiterte Prognoseansätze nötig sind. Hierbei werden sowohl vereinfachte Verfahren mit Einzahlwerten als auch frequenzabhängige Modelle betrachtet. Die genutzten Messdaten wurden von den Herstellern der Massivholzelemente sowie der Vorsatzkonstruktionen zur Verfügung gestellt.

• Messung und Prognose der Luftschalldämmung offener Fugen
  J. Einig, A. Fischhaber und S. Mecking
[Abstract]

Bundesweit steigt derzeit der Bedarf an Flächen für neuen Wohnraum erheblich an. Großstädte haben das Ziel, den bestehenden Wohnraumbedarf im Rahmen der Innenentwicklung zu decken. Viele der für neuen Wohnungsbau infrage kommenden Flächen in Großstädten sind allerdings hohen Lärmbelastungen durch Verkehr und Gewerbe ausgesetzt. Deswegen werden in bauleitplanerischen Festsetzungen von Bebauungsplänen mit lärmexponierten Fassaden häufig sogenannte Schallschutzvorbauten gefordert. Die hierbei zusätzlich zu berücksichtigenden Aspekte wie sommerlicher Wärmeschutz, Verringerung des Kondensatrisikos und Belüftung der dahinter befindlichen Wohnräume machen es erforderlich, dass über diese Schallschutzvorbauten auch im geschlossenen Zustand ein Luftaustausch stattfinden kann. Bei der Umsetzung der bauleitplanerischen Festsetzungen von Schallschutzvorbauten stellen sich Planende oft die Frage, wie die geforderten baulichen Maßnahmen schalltechnisch geplant und nachgewiesen werden können. Im Rahmen einer Studienarbeit wurden Luftschallmessungen an variabel breiten, tiefen und langen Öffnungen in einem Laborprüfstand durchgeführt, bei welchen die Fugenschalldämmungen ermittelt wurden. Die Messergebnisse aus der Studienarbeit wurden mit vorhandenen Prognoseverfahren zur Bestimmung der Fugenschalldämmung von Öffnungen verglichen. Daraus wurden vereinfachte Prognoseansätze für den ingenieurmäßigen Gebrauch in der Praxis abgeleitet, um die Forderungen der bauleitplanerischen Festsetzungen von Bebauungsplänen hinsichtlich der fugenoffenen Schallschutzvorbauten planerisch besser zu bewältigen. Im Beitrag werden die Ergebnisse vorgestellt.

Mees, Valentin

• Web-based Auralization of Noise Protection Measures in Urban Living Spaces
  B. Fiedler, J. Millitzer, C. Weigel, V. Mees, A. Loos, W. Lorenz, C. Sladeczek und J. Bös
[Abstract]

Noise is one of the greatest health hazards for people in industrialized countries. Noise assessment is based on long-term evaluations of standard sound sources, which have little relation to real short-term sound events. Before the implementation of planning and cost- intensive noise protection measures, their effectiveness is evaluated and analyzed visually and with the help of numerical simulations. Since the perception of noise is highly individual, the effect of noise protection measures can only be conveyed to a limited extent without auralization. For the realistic auralization of noise situations with noise protection measures in urban living spaces, a web-based application was realized. Based on an AI-supported evaluation of satellite images, the noise situation to be made audible is automatically analyzed and prepared for an object-based auralization. In addition to a noise source and a listening position, the position of a virtual noise protection measure can be defined in the software tool. For three states initial noise situation (1), noise situation considering a passive noise barrier (2) and an active noise barrier with active noise control (3), the auralization is calculated and provided. By showing an example, the use of the auralization application is illustrated and noise reduction potentials are shown.

Meier, Jens

• Viskoelastische Effekte im Schallwellendurchgang bei Elastomerkörpern
  J. Meier, E. Schmidtke und L. Schasse
[Abstract]

Elastomerbauteile zeigen in der Regel ein ausgeprägtes temperatur- und frequenzabhängiges mechanisches Verhalten, welches am Material zumeist durch scherende Belastungsmoden charakterisiert wird. Dieses spiegelt sich in den akustischen Eigenschaften wider, welches allerdings zusätzlich durch den Kompressionsmodul beeinflusst wird.

Aufgrund der hohen reversiblen Verformbarkeit von Elastomeren können sich die akustischen Bauteileigenschaften als erheblich abhängig von statischen Vorlasten darstellen, insbesondere bei komplexeren Strukturen. Ursache dieser Effekte ist zum Einen die lastbedingte Geometrieänderung, zum Anderen die ausgeprägte Nichtlinearität des Materialverhaltens.

Basierend auf geeignet gewählten quasistatischen sowie dynamischen Versuchen und entsprechender Stoffgesetze wird hier für einen Schallwellendurchgang solches Verhalten durch akustisch-strukturmechanisch gekoppelte Modellrechnungen simulativ nachgewiesen und die Anwendungsmöglichkeit in der Bauteileigenschaftsoptimierung beschrieben.

• Charakterisierung der Dynamischen Eigenschaften von Elastomeren mittels Ultraschalltransmission
  L. Schasse, E. Schmidtke und J. Meier
[Abstract]

Die dynamisch-mechanischen und damit auch die akustischen Eigenschaften von Elastomeren sind prinzipiell frequenz- und temperaturabhängig. Herkömmliche Verfahren zur Bestimmung dieser Eigenschaften, wie die Dynamisch-Mechanische Analyse (DMA), sind typischerweise auf Frequenzen unterhalb 100 Hz beschränkt. Da insbesondere im akustischen Bereich bei vielen Elastomeranwendungen deutlich höheren Frequenzen angeregt werden, ist die direkte Charakterisierung von Materialeigenschaften in diesen Bereichen relevant.

In diesem Zusammenhang ist die Ultraschalltransmission eine sinnvolle Ergänzung zur DMA. Mit diesem Verfahren ist es möglich, die akustischen Eigenschaften von Elastomeren, wie Schallgeschwindigkeit und Absorption, im höheren kHz-Bereich zu charakterisieren. Damit lassen sich die aus der mechanischen Messung extrapolierten Daten (Masterkurven) verifizieren.

Um bei einer solchen Überprüfung von Masterkurven einen größeren Teil der Polymerdynamik abbilden zu können, ist es erstrebenswert mit der zugrunde liegenden Ultraschall-Messung einen möglichst großen Frequenzbereich abzudecken. Daher wird im Rahmen dieser Arbeit diskutiert, inwieweit neben der durch die Sendercharakteristik begrenzte Frequenzmodulation auch Extrapolationsverfahren zur Erweiterung des Frequenzbereichs beitragen können.

Meierott, Mechthild

• Einfluss von Tonhöhenmerkmalen bei räumlicher Sprechertrennung
  M. Meierott, A. Oetjen und S. Van De Par
[Abstract]

Bei Anwesenheit mehrerer Sprachsignale trennt das menschliche auditorische System die vorhandenen Sprachströme (auditory streams), um bei einem dieser Ströme eine bessere Sprachverständlichkeit zu erreichen. Dies geschieht durch Zuordnung der einzelnen Ströme zu unterschiedlichen Sprechern, die anhand verschiedener Merkmale identifiziert werden. In einer vorangegangenen Studie wurde herausgefunden, dass ein kleinerer Signal-Rausch-Abstand bei gleicher Sprachverständlichkeit erzielt wird, je stärker sich die Tonhöhen von Zielsprecher:in und Störschall unterscheiden. Dies gilt nicht nur für den Fall, wenn der Störschall aus Sprachfragmenten der Zielsprecher:in bestand, sondern auch für unterschiedliche Sprecher:innen. Eine räumliche Trennung von sprechender Person und Störsprache führt ebenfalls zu einer verbesserten Sprachverständlichkeit. In dieser Studie soll daher herausgefunden werden, inwieweit der Einfluss der Tonhöhe auf die Sprechertrennung bestehen bleibt, wenn binaurale Informationen hinzukommen. Hierfür wurde das Sprachsignal in einem Winkel von 0^∘, -10^∘ und -60^∘ dargeboten, wobei das Störsignal zur anderen Seite verschoben dargeboten wurde. In einem adaptiven Verfahren wurde die 50% -Sprachverständlichkeitsschwelle für den Oldenburger Satztest in Abhängigkeit von der räumlichen Trennung und dem Verhältnis der Tonhöhen ermittelt. Es zeigt sich ein binauraler Gewinn mit steigender räumlicher Trennung von Ziel- und Störsprache. Der Zugewinn durch die Trennung der Tonhöhen verkleinert sich für die räumlich getrennten Situationen.

Mejstrik, Thomas

• TTEST for Matlab and Octave: Unit testing scientific code
  C. Hollomey und T. Mejstrik
[Abstract]

TTEST is a toolbox for the handling and automated testing of scientific software written in GNU Octave and Matlab that has been developed with applications in acoustic research in mind. Besides providing numeric comparison tests at various degrees of severity and precision, including support for floating point numbers, TTEST provides string comparison tests, and tests for comparing properties such as the output dimensions of the system under test.

While the usage of TTEST requires no advanced programming knowledge, it targets specifically the testing of complex functions like audio signal processing algorithms and auditory models by providing gold standard and property based tests. Moreover, the toolbox comes with functions to trace and verify the code’s control flow and can thus help saving time and effort in understanding and managing pre-existing code.

TTEST is fast, requires little excess code, and allows for embedding the tests as comments within the code. It is hoped to be useful even for the implementation of small projects.

Mellert, Sebastian

• Beurteilung der Klanglandschaften im Umfeld eines Windparks
  S. Mellert, D. Rokita und F. Ueberle
[Abstract]

Das Projekt ”Open Citizen Soundwalks” an der HAW Hamburg beschäftigt sich mit der Entwicklung einer realistischen virtuellen Welt, die über unterschiedliche Plattformen einer breiten Öffentlichkeit zugänglich gemacht werden soll. Als erster Schritt wird hierfür der Windpark Curslack in Hamburg mit der umgebenden Bebauung und Vegetation auf Grundlage von freizugänglichen Daten aus Geoinformationssystemen (GIS) rekonstruiert und die Klanglandschaft sowohl aus Aufnahmen als auch durch Simulation nachgebildet. Neben diesen Arbeiten wurden im Herbst 2021 Soundwalks im Umfeld des Windparks durchgeführt, um eine besseres Verständnis für die vorhandenen Klanglandschaften zu entwickeln. Der für diesen Zweck konzipierte Soundwalk führt aus einem in der Entstehung befindlichen Wohngebiet entlang der angrenzenden größeren Verkehrsweg in den Windpark und von dort weiter in eine nahegelegene Siedlung für wohnungslose und zugewanderte Menschen. Entlang dieser Strecke wurden die Erfahrungen und Wahrnehmungen der Teilnehmer an 10 Beobachtungspunkten mit einem Fragebogen, der in Anlehnung an die DIN ISO/TS 12913-2 erstellt wurde, erhoben. Die Auswertung dieser Soundwalks liefert Hinweise auf die Charakteristiken der unterschiedlichen Klanglandschaften und trägt so zur realistischen Umsetzung der virtuellen Klanglandschaften bei. Zusätzlich ermöglicht diese Studie eine Auswertung bezüglich der Einstellung der Teilnehmer gegenüber der Windenergie und deren Wahrnehmung der Klanglandschaften vor allem im Windpark und dessen direkter Umgebung.

Melnikov, Anton

• Numerical study to characterize the damping of electrostatically actuated microbeams
  G. Gediya, A. Melnikov, H.A.G. Schenk, F. Wall und B. Kaiser
[Abstract]

Microelectromechanical Systems (MEMS) are a technology that has made completely new applications possible in science and industry. Microspeakers such as those used in in-ear devices have great potential to benefit from MEMS technology due to the miniaturization and manufacturing advantages. There is a lot of research going on in this area, where great efforts are made to avoid pull-in instabilities and to optimize damping. Damping in particular is a decisive factor in audio applications, as it has a strong influence on the frequency response. In this study, we use the finite element method to investigate the influence of the air film in the electrostatic gap of a test structure on parameters that can be measured using impedance spectrometry, such as mechanical natural frequency or capacitance. The results have the potential to improve the characterization methods and thus advance the development of MEMS-based microspeakers.

• Analyse der Dünnfilmdämpfung eines beidseitig eingespannten Mikrobalkens
  A. Melnikov, H.A.G. Schenk, F. Wall, J.M. Monsalve Guaracao, L. Ehrig, M. Stolz, A. Mrosk, S. Langa und B. Kaiser
[Abstract]

Miniaturisierte MEMS-basierte Lautsprecher sind ein aktueller Entwicklungstrend für In-Ear-Audioanwendungen. Wenn ein Lautsprecher jedoch auf die Größe eines mikroelektronischen Chips schrumpft, unterscheidet sich die Physik von der makroskopischen Welt. Einerseits profitiert ein elektrostatischer MEMS-Lautsprecher von sehr kleinen Elektrodenabständen, die zu hohen Feldstärken und somit Kräften führen. Gleichzeitig verursacht die Strömungsdynamik der Luft starke Dämpfungseffekte in den mikroskopisch kleinen Kanälen eines µSpeaker-Chips, aber auch in dem elektrostatisch Spalt selbst. Kürzlich haben wir experimentell gezeigt, dass die erste Euler-Bernoulli-Biegemode ausreicht, um das Verhalten eines elektrostatisch angetriebenen Mikrobalkens über den gesamten Hub mit hoher Genauigkeit zu reproduzieren. Dies führt zu einem ab-initio-Modellierungsansatz, der auf einer neuartigen Chebyshev-Edgeworth-Typ-Erweiterung basiert. Daraus leitet sich ein genaues Lumped-Parameter-Modell (LPM) für MEMS- Lautsprecher, welches einem einzigen Freiheitsgrad beinhaltet. In dieser Arbeit diskutieren wir den Einfluss der Mikrofluidik auf die Dämpfung eines Testlautsprecherdesigns basierend auf dem nanoscopic electrostatic drive (NED) Konzept. Mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) analysieren wir, wie die Druck- und Geschwindigkeitsverteilung mit den Euler-Bernoulli-Moden eines einfachen mikroskopischen Balken verknüpft ist, mit dem Ziel, die Dünnfilmdämpfung in das LPM einzubeziehen. Das Verständnis der verschiedenen Quellen der fluiddynamischen Dämpfung ist von großer Bedeutung für das Design von High-Fidelity-MEMS-Audiowandlern.

Melz, Tobias

• Data acquisition for AI-aided identification of mapped acoustic radiation modes
  Y. Ren, C. Adams und T. Melz
[Abstract]

Acoustic radiation modes (ARMs) and their corresponding radiation efficiencies characterize the emission of sound from the surface of a vibrating structure to the air. This gives a more accurate prediction of sound power than using the hypothesis of monopole radiator. Therefore, ARM is widely studied relating to structural dynamics, evaluation of sound power, and active noise control. Previous research shows that the ARMs of different geometries share similar forms. Thus, the assumption is made that the ARMs of a three-dimensional convex geometry can be obtained from the known ARMs of simple geometries, for example spheres. Other than the traditional mapped ARM using Boundary Element Method (BEM), the booming Artificial Intelligence (AI) techniques gain our attention to optimize and accelerate the identification process. In this work a set of virtual data from numerical simulations are acquired for the purpose of AI-aided identification of mapped ARMs. Besides, the numerical simulation is validated with theoretical knowledge.

• Unsicherheit in der Vibroakustik: Ein Überblick
  W. Xu, C. Adams, R. Feldmann, N. Kleinfeller und T. Melz
[Abstract]

Unsicherheit ist allgegenwärtig und beeinflusst das Verständnis eines vibroakustischen Systems negativ. Auf der einen Seite führt Unsicherheit in der Modellbildung während der Entwurfsphase zur Streuung in der Vorhersage der vibroakustischen Eigenschaften des Systems. Auf der anderen Seite weicht die Systemdynamik während des Betriebs eines Systems aufgrund der unvollständigen Datenerfassung von der einer Prüfstandsmessung ab. Aufgrund steigender Anforderungen der akustischen Qualität der Produkte, z.B. akustikgerechte Gestaltung und Sound Design des Antriebstrangs einschließlich des Motorgeräuschs hinsichtlich des Fahrzeugs, soll ein besseres Verständnis der vibroakustischen Eigenschaften des Systems erreicht werden. Aus diesem Grund muss die zugrundeliegende Unsicherheit berücksichtigt werden. Unsicherheit kann beispielsweise durch probabilistische Methoden identifiziert und quantifiziert werden. Anhand der Betrachtung der Unsicherheit z.B. Wahrscheinlichkeitsverteilungen von vibroakustischen Zielgrößen kann das Systemverständnis verbessert werden. Weiterhin können zuverlässige Entscheidungen hinsichtlich der vibroakustischen Eigenschaften getroffen werden. Aufgrund dieses Potenzials wird die Betrachtung der Unsicherheit in der Vibroakustik im Rahmen dieses Beitrags vorgestellt. Dieser Beitrag zeigt den Stand der Wissenschaft der Unsicherheit in der Vibroakustik auf und fasst die wesentlichen Methoden und Begriffe zusammen.

• Auralization of a Tuning Fork
  S. Benatti Camargo, C. Adams und T. Melz
[Abstract]

Auralization is a technique that makes it possible not only to predict the sound power radiated by a vibrating structure, but also to listen to a simulation of the sound radiated in a simulated environment. One of the main advantages of this method is that a product can be optimized at an early stage of its development. Listening directly to the results of a simulation gives an immediate impression of the product’s acoustics and facilitates communication between engineers, customers and workers in an industry. This technique also allows an improvement of the prototype in terms of acoustic quality, since the psychoacoustic characteristics of the sound are included in the rendering process. The aim of this article is to auralize the numerical model of an acoustic source and obtain an audio file that is indistinguishable from the sound experimentally recorded from the physical structure. In a first study aimed at conducting such an analysis, it is beneficial to use an acoustic source that is not too complex to model and that emits an audible sound. The tuning fork is an acoustic resonator that meets these requirements and the numerical model of it is the object of study of this analysis.

Melzer, Sebastian

• Application of vibroacoustic metamaterials in a vehicle door
  M. Droste, D. Manushyna, S. Rieß, H. Atzrodt, T. Druwe, S. Melzer, J. Troge, A. Struß, A. Lühring und J. Clausen
[Abstract]

In the presented work, vibroacoustic metamaterials are designed and tested for an application in a vibroacoustic-optimized vehicle door. The focus of this work is the implementation of resonator concepts to different components of a vehicle door. Concepts suitable for large-scale production, which were designed and validated in previous works, are applied to simplified as well as more complex representative components of vehicle doors. The resonators are designed to achieve vibration reduction in the frequency range around 500 Hz, considering geometric complexity and requirements to installation space. The proposed concepts are investigated numerically and tested experimentally on demonstrators. Based on the investigations a favored concept will be chosen to be implemented in a complete vehicle door demonstrator in future work. This will enable comparison of the vibroacoustic metamaterial effectiveness to conventional state-of-the-art solutions.

Merchel, Sebastian

• Simulation des Einflusses von Materialparametern auf das Schwingungsverhalten einer Gitarrendecke
  S. Merchel, B. Zenker, M.E. Altinsoy und D. Olson
[Abstract]

In vorangegangenen Hörversuchen wurden signifikante Präferenzunterschiede zwischen Gitarren mit identischem Design aber variierenden Materialparametern festgestellt. Dieser Beitrag diskutiert grundlegende Einflüsse verschiedener Materialparameter auf das Klangverhalten von Gitarrendecken mit Hilfe von Simulationsmethoden und abstrahierten Modellen. Der Fokus liegt dabei auf dem Verständnis des Einflusses verschiedener Materialparameter auf die Verschiebung von Modalfrequenzen der Resonanzdecke. Um die Modenverschiebung besser zu verstehen, wurde das Schwingungsverhalten einer vereinfachten Resonanzdecke mit der vibroakustischen Simulationssoftware Wave6 numerisch modelliert. Die Abmessungen des verwendeten Finite-Elemente-Modells wurden so gewählt, dass sie einer echten Gitarrendecke (50 cm x 35 cm) entsprechen. Vor allem aber wurde der orthotrope Charakter des Holzes mit separater Steifigkeit in Längs- und Querrichtung berücksichtigt. Weiterhin wurde der relative Einfluss der Dichte ρ und des Schermoduls G simuliert. Der Einfachheit halber wurde ein stark abstrahiertes Deckenmodell mit fest eingespannten Kanten und ohne Leisten, Steg, ... verwendet. Die Ergebnisse illustrieren das Potential von simulationsbasierten Ansätzen bei der Untersuchung des Schwingungsverhaltens von Musikinstrumenten und zeigen anschaulich, dass der relative Einfluss von Längs- und Quersteifigkeit stark von der Modenform abhängt.

• Modelling Vibro-Acoustic Behaviour of Membrane Absorbers
  M.S. Özer, F. Beyer, B. Zenker, S. Merchel und M.E. Altinsoy
[Abstract]

Membrane absorbers are frequently used structures for narrowband absorption of noise in room acoustics. These absorbers are based on the resonance phenomenon and convert sound energy into thermal energy through vibration that occur in the front panels. The dynamic behaviour of membrane absorbers is of great importance and can be modelled to investigate whether the desired absorption requirements are fulfilled. In this study, vibro-acoustic modelling of box-shaped membrane absorbers was investigated. Coupled models were created using the commercial software (Wave6) utilizing boundary element (BE) and finite element (FE) methods. During the numerical study, various front panel properties and the size of the back volumes were examined. The findings were validated by experiments in an anechoic environment. It was observed that the generated models could represent the vibro-acoustic behaviour of membrane absorbers. The results confirm that the dynamic behaviour of membrane absorbers can be predicted with high accuracy using the approach used in this paper.

• Study on the Effect of Back Cavity and Front Panel Materials on the Sound Absorption of Distributed Mode Absorbers
  F. Beyer, M.S. Özer, B. Zenker, S. Merchel und M.E. Altinsoy
[Abstract]

Sound absorbing materials integrated in design elements are important for room acoustics and sound-oriented interior design. Especially in the lower frequency range, obtaining high sound absorption is challenging and often requires large and expensive absorber elements. In a current research project, a new approach to sound absorbers is investigated. It aims at an efficient, thin and inexpensive solution for absorption in the low-frequency range. The principle of operation is based on membrane absorbers incorporating an increased density of vibrating modes in the front panel. In this study the sound absorption performance of different configurations of membrane absorbers is investigated. Several sets of experiments were conducted in a reverberation chamber. The results show that the absorption performance of the membrane absorbers is highly dependent on the sizes of the back cavities and the front panel materials. An effective solution can be obtained by accurately selecting these parameters.

Merkel, Tobias

• Nummerische Untersuchungen der schallinduzierten Luftströmungen an Helmholtz-Resonatoren
  Y. Lan, T. Merkel und E. Sarradj
[Abstract]

Es ist seit langem bekannt, dass gerichtete Luftströmungen an der Mündung von Helmholtz-Resonatoren im Resonanzfall auftreten können. Ferner lässt sich beobachten, dass sich diese Luftströmungen unter Ansatz hohen Schalldruckes merkwürdig verstärken. Dabei spielt die Wirbelablösung an der Resonator-Mündung eine entscheidende Rolle. Im Rahmen eines Projekts zur Entwicklung von darauf basierenden Luftkühlern sind die induzierten Luftströmungen an der Resonator-Mündung von Interesse. Die Provozierung der Wirbelablösung wird maßgeblich durch das Zusammenspiel von Amplitude und Frequenz der Anregung sowie Kontur der Resonator- Mündung bestimmt. Dieser Zusammenhang lässt sich in Bezug auf variierte Impedanz und generierten Volumenstrom nummerisch untersuchen. Die Simulationen wurden auf Basis von FE-Modell in der Finite-Elemente-Umgebung Comsol Multiphysics durchgeführt. Dabei wurde der Einfluss einfallender Schallwellen und geometrischer Parameter auf die Wirbelablösung untersucht. Der Beitrag präsentiert numerische Ergebnisse und zieht einen Vergleich zu Messungen aus praktischen Experimenten.

Mettin, Robert

• Some Remarks on Ultrasonic Degassing
  R. Mettin, D.S. Stephens, D. Holly und M. Thiele
[Abstract]

Liquid degassing by ultrasound is a common and well-known technique. Important applications comprise liquid metal melts and ultrasonic cleaning. In the latter case, degassing often occurs as a necessary precursor of hard (”transient”) cavitation. Here we analyse the degassing process from a microscopic to mesoscopic view. This includes gas-collecting mechanisms like rectified diffusion and bubble attraction and coalescence. On this basis, estimates of overall degassing rates are attempted and the potential insight into existence and quantity of so-called ”bulk nano-bubbles” via ultrasonic degassing experiments is explored.

Meyer-Kahlen, Nils

• Perceptual Consequences of Direction and Level of Early Reflections in a Chamber Music Hall
  O. Colella Gomes, N. Meyer-Kahlen, W. Lachenmayr und T. Lokki
[Abstract]

Early reflections are considered to be important for the impression of concert hall acoustics. So far, the audibility of room reflections have mostly been studied in strongly simplified and artificial settings. In this study, spatial room impulse response measurements of a chamber music hall are used. Wall reflections are identified using spatial analysis. Subsequently, their levels and directions are modified and the resulting response is rendered to a multi-channel loudspeaker array. A listening test explores the audibility threshold of these modifications and their influence on perceptual attributes such as width, clarity and loudness. The results have applications in the optimization of concert hall designs and efficient virtual acoustic rendering.

• A Deep Learning Approach for Angle Specific Source Separation from Raw Ambisonics Signals
  F. Lluís Salvadó, N. Meyer-Kahlen, V. Chatziioannou und A. Hofmann
[Abstract]

Deep neural networks have significantly increased the performance of sound source separation in recent years. At the same time, Higher Order Ambisonics is more broadly adopted, for example in virtual reality applications. Here, we present a deep learning approach that performs end-to-end source separation from raw Ambisonics signals, conditioned on a specific direction on the sphere. First results on musical mixtures show that our neural network can extract sound from a specific target direction, without relying on an explicit beamforming stage. This proves that the network implicitly learns the correspondence between the spatial information contained in the Ambisonics signal and the conditioning angle.

• Transfer-Plausibility of Binaural Rendering with Different Real-World References
  N. Meyer-Kahlen, S.V.A. Garí, T. McKenzie, S.J. Schlecht und T. Lokki
[Abstract]

For the evaluation of virtual acoustics for mixed realities, we distinguish between the paradigms ’authenticity’, ’plausibility’ and ’transfer-plausibility’. In the case of authenticity, discrimination tasks between real sound sources and virtual renderings presented over headphones are performed, whereas in case of a plausibility experiment, listeners need to rely only on their expectation of a sound when listening to the rendering, without the presence of an explicit reference. In the case of transfer-plausibility, however, different real sources are active alongside virtual sources, potentially in different spatial locations, leading to a certain degree of comparability. This resembles the case of forthcoming augmented reality systems. Here, we show an experiment, which assesses the transfer-plausibility of rendered speech sources in a variable acoustic environment. We demonstrate the influence of the similarity between real and virtual source material and their spatial location on the transfer-plausibility of measurement-based headphone rendering.

Michaelis, Thomas

• Transferpfadanalyse von Fensterhebersystemen
  T. Michaelis, S. Marburg und S. Retka
[Abstract]

Die Transferpfadanalyse ist eine bewährte Methode zur Identifikation kritischer Körper- und Luftschallpfade. Die Grundidee besteht hier aus der Unterteilung des Gesamtsystems in eine anregende aktive Komponente (Quelle) und eine passive Komponente bspw. die zu untersuchende mechanische Struktur mit jeweiligen Ausgangspunkten. Durch das Separieren entstehen zwei unabhängige Systeme, wodurch einerseits das Anregungsverhalten charakterisiert und anderseits das Übertragungsverhalten beurteilt werden kann. Schlussendlich folgt die Prüfung, ob beide Systeme miteinander harmonieren oder ob Änderungen der Quelle oder Struktur notwendig sind. Der Vorteil liegt hierbei in der einfachen Beschreibung als Blackbox ohne komplexe Modellierung. Diese Systematik wird in diesem Beitrag auf Fensterhebersysteme, wie sie in Fahrzeugen vorzufinden sind, angewandt. Analysiert werden hier verschiedene Systemebenen wie die Betrachtung einzelner Komponenten bis hin zum vollständigen Einbau im Fahrzeug selbst. Dazu wird der grundlegende Workflow geeigneter TPA-Methoden diskutiert. Dieser umfasst die Betriebsmessung von verschiedenen anregenden Motorvarianten, die Bestimmung des Übertragungsverhaltens der Struktur, die Berechnung der Kontaktkräfte sowie der Analyse der einzelnen Übertragungspfade. Abschließend wird ein Ausblick auf die Korrelationsuntersuchung der verschiedener Systemebenen sowie der Einbindung der Messdaten in Simulationsmodelle gegeben.

Michel, Ricardo Cunha

• Volume estimation with a CD mouthpiece and a Helmholtz VoluMeter App
  M. Kob, L. Fuks und R.C. Michel
[Abstract]

A digital system has been developed to measure the volume of containers, using Helmholtz resonance. It consists of an excitation device, made with recycled compact disks (CDs), that covers the normally open face of the container and provides an air duct and a neck, according to the model of a Helmholtz resonator. In a previous study (Fuks et al. DAGA 2021) this device was employed to measure the resonant properties of several hollow geometrical solids. The produced sound, by natural or artificial blowing, is analyzed by a smartphone app. The device delivers results through visual and auditory interfaces, being suitable for visually impaired users. The operational range is between 50 ml and 2000 ml, with an error below ±10%. The correction for airflow is discussed, as a function of playing frequency and flow rate, for the fixed bocal. Besides the Helmholtz formula, the system provides an alternative method, based on interpolation from an experimental lookup table. Practical, entertainment, and educational applications are considered.

Miklós, András

• Physics-based model of the sound generation by dynamic lingual organ pipes
  P. Rucz, J. Angster und A. Miklós
[Abstract]

Dynamic lingual organ pipes utilize a blown open free tongue which allows for changing the loudness of the pipe by the blowing pressure with maintaining a steady pitch. This principle is in contrast with traditional reed pipes that have blown closed tongues and always operate at a specified windchest pressure. A physics-based model of the sound generation by the dynamic lingual pipe construction is elaborated in this paper and the design parameters affecting the pipe sound are explored. The physical model incorporates a modal description of the vibration of the tongue, a one-dimensional waveguide model of the resonator, and a flow model for the coupling of the tongue and the resonator.

First, the effects of tuning the tongue and the resonator are discussed whereby different domains of operation are discovered. Then, a sensitivity analysis is performed to determine the most important parameters for sound design. The examined parameters include the curvature of the tongue, the gap size on the tongue holder plate, and the position of the tongue along the length of the resonator. As a validation of the model, comparisons with measurements on experimental pipes are presented.

Millitzer, Jonathan

• Web-based Auralization of Noise Protection Measures in Urban Living Spaces
  B. Fiedler, J. Millitzer, C. Weigel, V. Mees, A. Loos, W. Lorenz, C. Sladeczek und J. Bös
[Abstract]

Noise is one of the greatest health hazards for people in industrialized countries. Noise assessment is based on long-term evaluations of standard sound sources, which have little relation to real short-term sound events. Before the implementation of planning and cost- intensive noise protection measures, their effectiveness is evaluated and analyzed visually and with the help of numerical simulations. Since the perception of noise is highly individual, the effect of noise protection measures can only be conveyed to a limited extent without auralization. For the realistic auralization of noise situations with noise protection measures in urban living spaces, a web-based application was realized. Based on an AI-supported evaluation of satellite images, the noise situation to be made audible is automatically analyzed and prepared for an object-based auralization. In addition to a noise source and a listening position, the position of a virtual noise protection measure can be defined in the software tool. For three states initial noise situation (1), noise situation considering a passive noise barrier (2) and an active noise barrier with active noise control (3), the auralization is calculated and provided. By showing an example, the use of the auralization application is illustrated and noise reduction potentials are shown.

• Luftreinigungsgeräte – akustische Anforderungen und Optimierungsmöglichkeiten
  D. Beer, P. Fritzsche, B. Fiedler, J. Rohlfing, K. Bay, J. Troge, J. Millitzer und C. Tamm
[Abstract]

Durch die COVID-19-Pandemie ist die Nachfrage bezüglich antiviral wirkender Luftreinigungsgeräte erheblich gestiegen. Moderne Wohn- und Geschäftshäuser, Schulen oder Kindergärten werden zunehmend mit kompakten Lüftungsanlagen ausgestattet. Diese Lüftungssysteme und mobilen Luftreinigungsgeräte können die Virenkonzentration in Räumen deutlich reduzieren, führen allerdings häufig zu erhöhten Lärmpegeln. In der Folge treten häufiger Kommunikations- oder Konzentrationsschwierigkeiten auf. Eine wichtige Herausforderung ist die Entwicklung, Umsetzung und Validierung geeigneter Schallschutzmaßnahmen. Im Projekt ReinluftAkustik hat ein Kompetenzcluster aus vier Fraunhofer-Instituten grundlegende Ursachen der Betriebsgeräuschentstehung und allgemeine Ansätze für die akustische Optimierung betrachtet. Im Projekt wurden unterschiedliche Luftreinigungsgeräte verschiedener Luftreinigungsprinzipien hinsichtlich ihrer akustischen Emissionen analysiert und den Anforderungen für den Einsatz in einem Klassenraum gegenübergestellt. Der Ventilator ist häufig die primäre Schallquelle. Drehklanganteile können hier durch Einspeisen eines gegenphasigen Wechselmoments sowie Stromoberwellen reduziert werden. Eine weitere Reduktion ist durch den Einsatz verschiedener Absorber als auch Resonatoren möglich. Für den Bedarf eines einstellbaren Wirkfrequenzbereiches wurde auch eine aktive Schallschutzmaßnahmen (engl. Active Noise Control) untersucht, prototypisch umgesetzt und an einem Demonstrator validiert. Um die akustische Wirkung von Luftreinigungsgeräten neben technischen Daten auch erlebbar zu machen, wurde ein webbasiertes Auralisationswerkzeug erarbeitet.

Moebus, Susanne

• Die urbane akustische Umgebung durch Zeit und Raum - Eine Analyse der SALVE Studie
  T. Haselhoff, T. Braun, J. Hornberg, B. Lawrence und S. Moebus
[Abstract]

Die urbane akustische Umgebung spielt eine unterschätzte Rolle im alltäglichen Leben der städtischen Bevölkerung. Sie enthält eine Menge an Informationen über Stadt, Verkehr oder Biodiversität und in Form von Lärm beeinflusst sie die Gesundheit der Menschen. Aber obwohl die urbane Geräuschkulisse unzählige Informationen bietet und seit vielen Jahren in geeigneter Weise aufgenommen und wiedergegeben werden kann, fehlen Analysen, die ihre Komplexität abbilden.

Wir verwenden Daten von Mai 2019 bis März 2020 des längsschnittlichen Audiodatensatzes der SALVE Studie, um die urbane akustische Umwelt systematisch zu charakterisieren. Seit 2019 werden hier mittels ”Wildlife Acoustics SM4 Acoustic Recorder” 2-mal stündlich drei Minuten an 23 zufällig ausgewählten Orten in Bochum akustisch aufgezeichnet. Die vorliegende Analyse umfasst ca. eine Mio. Minuten.

Unter Betrachtung der Entropie des Signals und der Varianz innerhalb der verschiedener Frequenz-Bins wurde die Klassenbreite des Frequenzspektrums bestimmt, um damit die Frequenz-Dynamik der Signale und deren Verlauf über neun verschiedene Landnutzungstypen zu analysieren. Dabei konnten sowohl klare tageszeitliche als auch saisonale Strukturen ermittelt werden. Zudem wurden die resultierenden Frequenzspektren über die Zeit korreliert, um so zu zeigen, welche Frequenzen in der urbanen Geräuschkulisse gleichzeitig besetzt sind. Je nach Landnutzungstyp ergeben sich unterschiedliche Muster, die künftig einen Rückschluss auf die vorhandenen Geräuschquellen ermöglichen könnten.

Mohanathasan, Chinthusa

• Examining the Influence of Varying Audio Reproduction Methods on Verbal Short-Term Memory
  C.A. Ermert, C. Mohanathasan, S.J. Schlittmeier und J. Fels
[Abstract]

In order to analyze, understand, and remember spoken language, multiple complex cognitive processes are involved. The field of cognitive psychology aims to quantify performance in such settings regarding, e.g., comprehension, listening effort, or verbal short-term memory. A well-established paradigm to examine short-term memory performance is the serial recall task. In this paradigm a list of items, e.g., numbers or short words, is presented to the participants. This list has to be repeated by the participants in the correct order. Past research has focused to a considerable extend on the effect of altering the experiment design on the participants’ performance, e.g., with regard to input or output modalities. However, studying the influence of different acoustic conditions has mostly been limited to adding different types of background noise to the auditory presentation of the item list. For this talk, a pilot study was carried out examining the influence of varying reproduction methods on performance in the serial recall task. This includes spatial static solutions, auralization with plausible binaural cues by introducing individual head-related transfer functions (HRTFs), as well as commercial out-of-the-box reproduction systems. The results can not only help understanding cognitive speech processing but also improve close-to-reality design of acoustic virtual environments.

Mohrmann, Wulf

• Akustisch wirksame, vollständig recycelbare Möbel auf Basis biologischer Materialien - eine Machbarkeitsstudie
  F. Duvigneau, W. Mohrmann und D. Juhre
[Abstract]

In der modernen Möbelindustrie steht vollständiges Recycling im Fokus. Idealerweise soll der Verbraucher selbst in der Lage sein, die Möbelstücke einfach in seine Einzelbestandteile zu zerlegen, um diese dann fachgerecht zu entsorgen. Eine zukunftsweisende Produktentwicklung geht einerseits damit einher, dass keinerlei Klebstoffe verwendet werden sollen und andererseits, dass ausschließlich Materialien enthalten sein sollen, die sich gut und vollständig recyceln oder wiederverwerten lassen, d. h. beispielsweise erdölbasierte Materialien sind zu vermeiden. Dabei werden meist biologische Materialien angestrebt, die wiederum auch biologisch abbaubar sind. In diesem Beitrag geht es um eine Machbarkeitsstudie zu akustisch wirksamen Möbeln. Es werden also Materialien bzw. Schichtaufbauten aus diversen Materialien untersucht, um abzuschätzen, ob diese Materialverbunde neben der eingangs beschriebenen Recyclingfähigkeit auch noch einen wesentlichen Beitrag zur Raumakustik leisten können. Die Analysen werden ausschließlich experimentell durchgeführt und als Referenz dienen heute noch gängige Standardmaterialien (sowohl als Einzelmaterialien als auch in Materialverbunden analog zu den prototypischen Schichtaufbauten der Akustikmöbel auf biologischer Basis). Um die verschiedenen Materialverbunde besser hinsichtlich des angestrebten Anwendungszweckes vergleichen zu können, werden diese unter realistischen Bürobedingungen getestet. Als Anregung dient eine Schallquelle, die ein breitbandiges Rauschen sowie diskrete tonale Anteile emittiert. Neben den akustischen Auswirkungen werden auch die Massen der unterschiedlichen Verbunde betrachtet.

Mommertz, Eckard

• Large music ensemble rooms - acoustical needs and solutions
  E. Mommertz, G. Engel, W. Lachenmayr und P. Nies
[Abstract]

Music ensemble rooms reach from small spaces for few musicians up to large ensemble rooms. Last-mentioned may include rehearsal spaces for brass bands, concert bands, amateur and professional orchestra. In this presentation a variety of recently built ensemble rooms for different music types and their acoustic design will be reviewed. It will be shown that well accepted large ensemble rooms do not neccessarily have to fulfill the extensive room volumes of at least 50 - 60 cbm / musician as required according to ISO 23591 ”Acoustic quality criteria for music rehearsal rooms”. However, it turns out that it is more important to control strength G rather than seeking for an optimum reverberation time. In addition, it will be shown that the reverberation time for music rehearsal spaces recommended in DIN 18041 are generally consistent with the targets outlined in ISO 23591.

Monsalve Guaracao, Jorge Mario

• Analyse der Dünnfilmdämpfung eines beidseitig eingespannten Mikrobalkens
  A. Melnikov, H.A.G. Schenk, F. Wall, J.M. Monsalve Guaracao, L. Ehrig, M. Stolz, A. Mrosk, S. Langa und B. Kaiser
[Abstract]

Miniaturisierte MEMS-basierte Lautsprecher sind ein aktueller Entwicklungstrend für In-Ear-Audioanwendungen. Wenn ein Lautsprecher jedoch auf die Größe eines mikroelektronischen Chips schrumpft, unterscheidet sich die Physik von der makroskopischen Welt. Einerseits profitiert ein elektrostatischer MEMS-Lautsprecher von sehr kleinen Elektrodenabständen, die zu hohen Feldstärken und somit Kräften führen. Gleichzeitig verursacht die Strömungsdynamik der Luft starke Dämpfungseffekte in den mikroskopisch kleinen Kanälen eines µSpeaker-Chips, aber auch in dem elektrostatisch Spalt selbst. Kürzlich haben wir experimentell gezeigt, dass die erste Euler-Bernoulli-Biegemode ausreicht, um das Verhalten eines elektrostatisch angetriebenen Mikrobalkens über den gesamten Hub mit hoher Genauigkeit zu reproduzieren. Dies führt zu einem ab-initio-Modellierungsansatz, der auf einer neuartigen Chebyshev-Edgeworth-Typ-Erweiterung basiert. Daraus leitet sich ein genaues Lumped-Parameter-Modell (LPM) für MEMS- Lautsprecher, welches einem einzigen Freiheitsgrad beinhaltet. In dieser Arbeit diskutieren wir den Einfluss der Mikrofluidik auf die Dämpfung eines Testlautsprecherdesigns basierend auf dem nanoscopic electrostatic drive (NED) Konzept. Mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) analysieren wir, wie die Druck- und Geschwindigkeitsverteilung mit den Euler-Bernoulli-Moden eines einfachen mikroskopischen Balken verknüpft ist, mit dem Ziel, die Dünnfilmdämpfung in das LPM einzubeziehen. Das Verständnis der verschiedenen Quellen der fluiddynamischen Dämpfung ist von großer Bedeutung für das Design von High-Fidelity-MEMS-Audiowandlern.

Mortizer, Elmar

• Messtechnische Ermittlung der Strukturintensität bei spritzgegossenen, faserverstärkten Kunststoffen
  D. Netzband, A. Ujma und E. Mortizer
[Abstract]

Zur Effizienzsteigerung wird in Fahrzeugen eine zunehmende Anzahl an Bauteilen durch Leichtbauteile substituiert. Beispielsweise werden Innenraumkomponenten im Spritzgießprozess aus Thermoplasten hergestellt, die bei Bedarf mit Füllstoffen bzw. Fasern verstärkt werden. Die Verstärkung führt jedoch zu einer Steigerung der Schwingungsempfindlichkeit der Bauteile und einer Verschiebung der Resonanzfrequenzen in höhere Bereiche. Da höhere Frequenzen mit einer Abnahme der Hörschwelle einhergehen, können Störgeräusche eher wahrgenommen werden. Hinzu kommt, dass durch eine effiziente Kapselung sowie die Nutzung geräuscharmer Antriebe Störgeräusche nicht mehr maskiert werden. Um bei den Kunden einen verminderten Qualitätseindruck aufgrund der Störgeräusche zu vermeiden, sollte das akustische Verhalten bereits in frühen Entwicklungsprozessen in Untersuchungen einbezogen und optimiert werden. In einem Forschungsprojekt werden mit Hilfe der Strukturintensität der geräuschverursachende Körperschall sowie seine Ausbreitungspfade bei spritzgegossenen, faserverstärkten Kunststoffstrukturen analysiert. Hierzu wurden Methoden weiterentwickelt, um die Pfade bei anisotropen Materialien sowohl messtechnisch als auch simulativ untersuchen zu können. Im Rahmen des Vortrags werden Möglichkeiten zur Beeinflussung der Körperschallpfade und Ihre Auswirkungen auf die abgestrahlten Störgeräusche aufgezeigt. Hierzu werden unterschiedliche Fasermaterialien, Ausrichtungen sowie Ihre Wechselwirkungen mit geometrischen Modifikationen betrachtet.

Moshona, Cleopatra Christina

• Bewertung der Sprachverständlichkeit von Atemschutzmasken unter Berücksichtigung ihrer morphologisch-materiellen Eigenschaften
  D. Börner, C.C. Moshona, A. Fiebig und A. Thormann
[Abstract]

Seit dem Beginn der Covid-19-Pandemie ist das Tragen von Atemschutzmasken ein wesentlicher Bestandteil unseres Alltags geworden. Neben der haptischen Gewöhnung hat die Verwendung von Atemschutzmasken auch Auswirkungen auf die Sprachverständlichkeit und damit verbundene psychoakustische Effekte. Infolgedessen sind die morphologisch-materiellen Eigenschaften von Atemschutzmasken für die Produktentwicklung immer relevanter geworden.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Zusammenhang zwischen den Materialeigenschaften von Atemschutzmasken und der Sprachverständlichkeit. Zu diesem Zweck wurde eine breite Auswahl von Atemschutzmasken hinsichtlich ihrer strukturellen Materialeigenschaften wie Porosität, Faser-und Schichtdicke analysiert. Drei raumakustische Messumgebungen wurden definiert und in Bezug auf ihre Hörsamkeit kategorisiert, eine Eigenschaft, die mit der spezifischen Nachhallzeit und der Raumgröße zusammenhängt. Eine angepasste Form der Speech Transmission Index (STI) Messung wurde verwendet, um die Sprachverständlichkeit von Atemschutzmasken in verschiedenen Entfernungen von der Quelle zur Empfangsposition sowie unterschiedlichen Umgebungsbedingungen zu messen. Alle materialmorphologischen Parameter wurden dann mit dem gemessenen STI-Werten der Atemschutzmasken korreliert. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass einige morphologisch-materielle Aspekte einen signifikanteren Einfluss auf die Sprachverständlichkeit haben als andere.

Mosing, Markus

• Parametrische Untersuchung der Direktschalldämmung von Holzbauteilen
  H. Ferk, B. Zeitler, C. Leh, M. Mosing, S. Vavrik-Kirchsteiger und B. Nusser
[Abstract]

Bauen mit Holz gewinnt zunehmende Bedeutung im Hochbau. Eine der wesentlichen Anforderungen stellt der Schallschutz dar. Für eine qualitativ gute und wirtschaftliche Planung ist die Kenntnis der schalltechnischen Eigenschaften der Bauteile wesentlich. Mittlerweile existieren verschiedene Datenbanken mit berechneten oder gemessenen Einzahlangaben zum Schallschutz, wie z.B. www.dataholz.eu oder www.lignum.ch/holz_a_z/schallschutz/ . Leichte Baukonstruktionen wie sie im Holzbau Verwendung finden, weisen oft eine von Massivbauten abweichende Charakteristik der Schaldämmung auf. Es ist daher für die Konzeption eines guten Schallschutzes wichtig, nicht nur der Einzahlangabe Beachtung zu schenken, sondern auch auf Informationen des spektralen Verlaufes der Schalldämmung in Form von Terzbandwerten zurückgreifen zu können. Solche Werte werden auch für die Entwicklung von Rechenverfahren und für die Entwicklung von Simulationsmodellen benötigt. Im Rahmen des Forschungsprojektes Sound.Wood.Austria werden für zahlreiche Bauteile wie Außenwände, Trennwände und Deckenbauteile die Verläufe der Schalldämmung im Labor gemessen. Durch Variation wesentlicher Konstruktionsparameter kann die Wirkungen von konstruktiven Änderungen, z.B. mit Hilfe von empirischen Modellen, untersucht und Optimierungsansätze abgeleitet werden. Relevante Daten sollen künftig auch in dataholz für die weitere Verwendung veröffentlicht werden. Im Rahmen des Vorkolloquiums sollen Beispiele aus den Labormessungen präsentiert und die Auswirkungen von Modifikationen diskutiert werden.

Mrosk, Andreas

• Analyse der Dünnfilmdämpfung eines beidseitig eingespannten Mikrobalkens
  A. Melnikov, H.A.G. Schenk, F. Wall, J.M. Monsalve Guaracao, L. Ehrig, M. Stolz, A. Mrosk, S. Langa und B. Kaiser
[Abstract]

Miniaturisierte MEMS-basierte Lautsprecher sind ein aktueller Entwicklungstrend für In-Ear-Audioanwendungen. Wenn ein Lautsprecher jedoch auf die Größe eines mikroelektronischen Chips schrumpft, unterscheidet sich die Physik von der makroskopischen Welt. Einerseits profitiert ein elektrostatischer MEMS-Lautsprecher von sehr kleinen Elektrodenabständen, die zu hohen Feldstärken und somit Kräften führen. Gleichzeitig verursacht die Strömungsdynamik der Luft starke Dämpfungseffekte in den mikroskopisch kleinen Kanälen eines µSpeaker-Chips, aber auch in dem elektrostatisch Spalt selbst. Kürzlich haben wir experimentell gezeigt, dass die erste Euler-Bernoulli-Biegemode ausreicht, um das Verhalten eines elektrostatisch angetriebenen Mikrobalkens über den gesamten Hub mit hoher Genauigkeit zu reproduzieren. Dies führt zu einem ab-initio-Modellierungsansatz, der auf einer neuartigen Chebyshev-Edgeworth-Typ-Erweiterung basiert. Daraus leitet sich ein genaues Lumped-Parameter-Modell (LPM) für MEMS- Lautsprecher, welches einem einzigen Freiheitsgrad beinhaltet. In dieser Arbeit diskutieren wir den Einfluss der Mikrofluidik auf die Dämpfung eines Testlautsprecherdesigns basierend auf dem nanoscopic electrostatic drive (NED) Konzept. Mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) analysieren wir, wie die Druck- und Geschwindigkeitsverteilung mit den Euler-Bernoulli-Moden eines einfachen mikroskopischen Balken verknüpft ist, mit dem Ziel, die Dünnfilmdämpfung in das LPM einzubeziehen. Das Verständnis der verschiedenen Quellen der fluiddynamischen Dämpfung ist von großer Bedeutung für das Design von High-Fidelity-MEMS-Audiowandlern.

Mühlberger, Andreas

• The influence of affective voice on sound distance perception
  L. Kroczek, S. Rosskopf, F. Stärz, M. Blau, S. Van De Par und A. Mühlberger
[Abstract]

Emotions bias perception. Previous studies have mostly investigated perceptual biases in the visual domain, while the impact of emotions on perception in the auditory domain remains less clear. The goal of the present study was to investigate the influence of affective voice on sound distance perception in Virtual Reality. During the experiment, participants wore a head mounted display on which a virtual classroom was visually rendered. Sound stimuli (words) were played from four real loudspeakers located at distinct, frontal positions in the laboratory (unseen by the participants). Participants had to place a virtual agent or a virtual loudspeaker at the perceived location of the sound source. As experimental manipulation, word stimuli were spoken either with an angry or neutral voice, and presented at two different sound levels. Distances between participants and the estimated sound locations as well as distances between the estimated location and the actual loudspeaker position were measured as dependent variables. We hypothesized that angry voices are placed closer to the participants than neutral voices and that this effect is more pronounced when distance estimates are given for human agents in comparison to loudspeakers.

Müller, Andreas

• Simulation der aktiven Beeinflussung der Wasserschallsignatur eines Schiffmodells auf Basis von Messdaten
  S. Ungnad, A. Müller, C. Zerbs, D. Sachau und A. Homm
[Abstract]

Die Wasserschallsignatur eines Schiffes kann mittels passiver Sonare oder Sensoren zur Detektion und Identifikation verwendet werden. Die Fragestellung, inwieweit diese Signatur mit Hilfe von Inertialschwingerregern geeignet modifiziert und verfremdet werden kann, wird an einem Schiffsmodell (Maßstab 1:8) untersucht. Dafür wurden experimentelle Untersuchungen an der Messstelle der WTD 71 im Plöner See durchgeführt. Gemessen wurde hierbei zunächst die als zeitinvariant angenommene und aus Einzeltönen bestehende ”Ist-Signatur”, welche über zwei Inertialschwingerreger an Positionen von Motorersatzmassen (Primärquellen) im Schnellbootmodell abgespielt wurde. Weiterhin wurden Transferfunktionen zwischen Intertialschwingerregern an der inneren Bordwand (Sekundärquellen) und im Bootsrumpf befestigten Beschleunigungssensoren sowie zwischen den Schwingerregern und sechs Hydrofonen ermittelt. Auf Basis dieser Messdaten werden Simulationen im Frequenzbereich durchgeführt, um die Möglichkeiten zum Erzeugen einer gewünschten Soll-Signatur zu bewerten. Es erfolgt dazu der Entwurf eines optimalen Filters, eine automatisierte Auswahl von Aktuatoren und Sensoren sowie die Analyse der Matrix der Übertragungsfunktionen mittels einer Singulärwertzerlegung.

Müller, Benjamin

• Psychoakustisch determinierte Schallschutzklassen im Holzbau
  N. Herget, B. Müller, M. Socher und T. Busse
[Abstract]

Das hier vorgestellte Forschungsprojekt verfolgt das Ziel der Erarbeitung eines psychoakustisch determinierten Klassifikationssystems, welches eine leicht zu kommunizierende Beurteilungsskala für die akustische Qualität von Wohnhäusern im Holzbau definiert und damit eine Prognose bezüglich der zu erwartenden Zufriedenheit ihrer Bewohner ermöglicht. Ziel des Projektes war es daher, einen Bewertungsmaßstab für die Praxis auf Basis der Hörwahrnehmung abzuleiten, der eine eindeutige Einstufung von Holzbaukonstruktionen hinsichtlich ihrer Schallschutzwirkung ermöglicht. Dabei ging es nicht darum, neue Anforderungswerte zu definieren, sondern vielmehr die existierenden Schallschutzkennwerte in einen leicht verständlichen und einfach kommunizierbaren Erwartungswert zu übersetzen. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde eine hinsichtlich der trittschalldämmenden Eigenschaft repräsentative Auswahl von 16 Gebäuden und darin ausgeführten Bauteilen zunächst messtechnisch erfasst. Dabei wurde darauf geachtet, mit den ausgewählten Gebäuden eine möglichst hohe Varianz in der Bauteilqualität zu erzeugen. Zusätzlich zu den bauakustischen Messungen wurden binaurale Aufnahmen in den Gebäuden angefertigt, welche im Rahmen von Hörversuchen durch Probanden evaluiert wurden. Weiterhin wurden die Bewohner*innen der ausgewählten Gebäude zur akustischen Qualität befragt. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse der Messungen, auch mit Blick auf die eigentlich zu erwartenden Ergebnisse vorgestellt sowie die Ergebnisse der Befragung und des Hörversuchs präsentiert.

Müller, Dirk

• Numerische Untersuchung des aeroakustischen Verhaltens eines generischen Schlitzauslasses
  P. Ostmann, C. Bruchhaus, M. Kremer und D. Müller
[Abstract]

Die akustische Geräuschentwicklung bei Luftdurchlässen stellt eine Beeinträchtigung einer produktiven Arbeitsumgebung und damit einen erheblichen Limitierungsfaktor in Lüftungssystemen dar. In dieser Arbeit soll das aeroakustische Verhalten von Luftdurchlässen numerisch untersucht werden. Zu diesem Zweck wird mithilfe der Software StarCCM+ ein dreidimensionales Strömungsmodell aufgebaut. In einem ersten Schritt wird das Netz mittels stationärer Simulationen vorentwickelt. Unter Anwendung von Breitband-Schall-Modellen werden die Bereiche hoher Schallemission identifiziert. In Vorbereitung auf die transienten Strömungssimulationen werden diese Bereich besonders fein aufgelöst. Aus experimentellen Daten ist der zu erwartende Frequenzbereich bekannt und anhand dessen wird die Netzgröße und der Zeitschritt abgeschätzt, um Schallfrequenzen von bis zu 1000 Hz vorhersagen zu können. Die transienten Simulationen werden mit der LES-Methode berechnet, wodurch abhängig von der Netzgröße auch kleinere Wirbel aufgelöst und analysiert werden können. Zur Berechnung des Schalls wird sowohl das Ffowcs-Williams-Modell eingesetzt, als auch eine direkte Berechnung des Schalls (Direct Noise Simulation) durchgeführt. Diese beiden Ansätze werden final mit durchgeführten Experimenten verglichen, um die Qualität der Modelle zu bewerten. Es zeigt sich, dass beide Modellansätze die Frequenzen des Schalls gut vorhersagen. Es werden zwei prominente Frequenzmaxima bei etwa 300 Hz und 950 Hz berechnet, welche sich an ähnlicher Stelle auch in den aufgenommen Daten zeigen.

Müller, Florian

• Messungen im Bereich eines Windparks mit Fokus auf tief- und niederfrequente Schallemissionen und -immissionen
  E. Blumendeller, L. Gaßner, F. Müller, M. Wigger, P. Berlinger und P.W. Cheng
[Abstract]

Die Nutzung von Windenergie wird einen entscheidenden Anteil am erneuerbaren Energiemix der Zukunft haben. Während der Stromgewinnung geben Windenergieanlagen (WEA) Schall und Erschütterungen (seismische Wellen) in die Umgebung ab, vor allem im tieffrequenten Bereich. Im Zuge des Verbundprojektes Inter-Wind werden akustische Messungen zur Unterstützung psychologischer Fragebögen, kombiniert mit seismischen und meteorologischen Messungen an Windparks auf der Schwäbischen Alb durchgeführt. Ziel des Projektes ist es, die Gründe für Belästigung der Anwohner in Zusammenhang mit den Immissionen der WEA zu verstehen. Hierbei liegt der Fokus auf dem tieffrequenten (20-200 Hz) und niederfrequenten (1-20 Hz) Bereich. Akustische und seismische Messungen wurden an zwei Windparks auf der Schwäbischen Alb, mit drei (Windpark Tegelberg) und sechzehn (Windpark Lauterstein) WEA des Typs GE 2.75-120 durchgeführt. Parallel dazu konnten Anwohner Belästigungszeiträume über eine Geräuschmelde-App dokumentieren. In diesem Beitrag wird die Umsetzung einer interdisziplinären Messkampagne im Bereich eines Windparks und eines Wohngebäudes in Tallage in ca. 1∼km Entfernung zum Windpark beschrieben. Schließlich werden erste Ergebnisse der akustischen Messungen und interdisziplinären Untersuchung vorgestellt und diskutiert. Diese Studie wird gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschluss des Deutschen Bundestages (03EE2023B).

Müller, Leon

• The Description of Sound Sources by a Set of Equivalent Sources Using Impulse Response Functions and the Least Mean Square (LMS) Algorithm
  W. Kropp und L. Müller
[Abstract]

Often we are interested to describe the sound radiation from complex sources with a limited set of equivalent sources. Typical examples would be the sound radiation from vibrating structures or from the mouth of a human speaker. The main challenge is to find source distributions and source strengths in an appropriate way that directivity and strength in the farfield will be approximated with acceptable accuracy. To achieve this a time domain approach is suggested. Impulse response functions are used between equivalent sources and observation positions of the field to be reconstructed. The Least Mean Square (LMS) algorithm is applied to determine the source signals of the equivalent sources so that the error between the reconstructed field and the observed field in the observation is minimized. As the approach does not require matrix inversion it is very robust with respect to measurement errors (e.g. due to measurement noise). The approach is demonstrated for sound radiation from a vibrating plate based on monopole sources situated in front of the plate and for the case of a loudspeaker element with a set of monopoles simulating the loudspeaker. Results, advantages and disadvantages of the method are discussed in the presentation.

• Measurement, Simulation and Auralization of Indoor Road Traffic Noise
  L. Müller, W. Kropp und J. Forssén
[Abstract]

Building new houses in urban areas is often hindered by the presence of road traffic noise. Thereby, it is especially difficult to achieve sufficient façade sound insulation at low frequencies. Current regulations are mostly based on A-weighted levels and hence not only neglect low frequencies but also omit other factors that might influence the amount of disturbance such as time structure, traffic distance, proportion of heavy vehicles, driving speed and background noise. This motivates the need for experiments evaluating the human response to indoor traffic noise in a controlled virtual environment. Thereby, one challenge is to include the incidence angle dependent transfer paths through the façade in the auralization.

The methods used in this paper utilize wave field synthesis in order to reproduce the sound field caused by moving sound sources on the outside window of a, specifically for this purpose designed, living room lab. A hybrid approach combining the head-related transfer functions from each outside loudspeaker through the window to an indoor listening position also allows a dynamic headphone based reproduction. Additionally, urban indoor soundscapes were recorded both binaurally and with different microphone arrays. This paper presents these methods and compares their outcomes regarding plausibility based on listening experiments.

Müller, Theresa

• Akustisches Verhalten von Holzgeschossdecken ökologisch neu gestalten
  T. Müller und R. Di Bari
[Abstract]

Die Erreichbarkeit der akustischen Qualität von Geschossdecken in Holzkonstruktionen stellt aufgrund der geringen Masse und Steifigkeit eine Herausforderung dar. Die für den Leichtbau typische erhöhte Schallübertragung im tieffrequenten Bereich kann zu Unbehagen bei den Nutzern führen. Optimierungsansätze ergeben oftmals suboptimale Lösungen, wie z.B. das Hinzufügen von zusätzlicher Masse und Steifigkeit in Form von Betonelementen. Diese Ansätze stehen im Widerspruch zu den modernen Ansprüchen im Bauwesen und der Architektur sowie zu den Vorteilen von Holz, die durch Nachhaltigkeit und geringes Eigengewicht charakterisiert sind. Im Gegensatz zum konventionellen Planungsprozess hat das Exzellenzcluster IntCDC an der Universität Stuttgart die Untersuchung von integrativen Ansätzen (Co-Design) als zentrale Zielsetzung. Dies soll die methodischen Grundlagen für eine Modernisierung des Bauschaffens legen. Mit dem Co- Design und unter Zuhilfenahme neuartiger digitaler Technologien und sowohl Entwurfs- als auch Planungstechniken können innovative Lösungskonzepte entwickelt werden, die das Schwingungsverhalten von Geschossdecken verbessern und die Umweltvorteile von Holz beibehalten. Dies ermöglicht die Betrachtung ökologischer Herausforderungen im Sinne eines ganzheitlichen und digitalen Planungsprozesses, um zur Schaffung einer qualitätsvollen und nachhaltig gebauten Umwelt beizutragen. Der Zusammenhang und die Wechselwirkung zwischen akustischer Performanz und der ökologischen Qualität von Holzdeckenkonstruktionen wird deutlich anhand eines Vergleiches mit konventionellen Deckenelementen aus Beton im Rahmen einer ganzheitlichen Untersuchung.

• Integrative Ansätze zur Schwingungsreduzierung von Holzgeschossdecken
  T. Müller und P. Leistner
[Abstract]

Die Reduzierung von Körperschall in Leichtbaukonstruktionen steht im Fokus aktueller bauphysikalischer Fragestellungen. Insbesondere die Übertragung von Trittschall weist ein hohes Störpotential auf und stellt Beeinträchtigungen für den Nutzungskomfort dar. Im Holzbau gilt daher der Vermeidung der typischen tieffrequenten Schallübertragung im Gebäude besondere Aufmerksamkeit. Einige Lösungsansätze für Holzgeschossdecken setzen auf zusätzliche Masse durch Schüttungen oder Beschwerungen zur Schwingungsreduzierung, mitunter ergänzt durch mehrschalige Bodenaufbauten oder Unterdecken. Weitere Versuche beruhen auf verschiedenen, speziell abgestimmten Tilgern als Einmassenschwinger. Im Rahmen des DFG-Exzellenzclusters IntCDC an der Universität Stuttgart werden interdisziplinäre Gestaltungsansätze auch für Gebäude in Holzbauweise mit digitalen Technologien und Methoden verfolgt. Die Entwurfskonzepte berücksichtigen Architektur, Tragverhalten, Akustik und andere Aspekte von Beginn an gemeinsam, so dass konstruktiv integrierte Ansätze entstehen. In Kombination mit robotergestützten Fertigungs- und Verarbeitungsverfahren eröffnen sich so auch für die Trittschallminderung in Holzgeschossdecken neue Möglichkeiten. In diesem Beitrag werden Konstruktionsvarianten sowie Ergebnisse von Messungen und Berechnungen vorgestellt.

Müller-Giebeler, Mark

• Neural network based in-situ method to determine surface impedance and absorption coefficient of porous materials
  M. Müller-Giebeler und M. Vorländer
[Abstract]

At recent conferences we proposed a free-field or in situ wave field analysis method for determining acoustic material parameters of porous absorbers based on measurements over finite samples using trained neural networks to model the edge effect for inverse material estimation. The approach avoids estimation errors resulting from simplifying assumptions concerning the sound field or the type of material reaction, so that also angle-dependent surface impedances of non-locally reacting materials can be determined. Using numerically simulated measurements it was shown that the finite sample effect can be neutralized very well and accurate material estimates can be obtained even with a simple measurement setup. Building on the knowledge gained so far, this contribution presents further investigations concerning ways to improve the neural networks for sound field prediction as well as the assessment of the ability to extrapolate, i.e. to estimate material parameters in frequency ranges above the intervals learned in training. Furthermore, the entire method is applied to real measurements in the hemi-anechoic chamber, the additional adjustments required for this are discussed, and the resulting estimation results are evaluated.

Müllner, Herbert

• Ermittlung der Luft- und Regenschalldämmung von Dächern
  A. Stenitzer, B. Nusser und H. Müllner
[Abstract]

Regen kann bei leichten Dachkonstruktionen, wie beispielsweis bei Sichtsparrendächer mit Metalleindeckung, zu einer erhöhten Lärmbelastung im Gebäude führen. Um die Regenschalldämmung von Dächern zu bewerten, kann das Beregnungsverfahren gemäß EN ISO 10140-5 Anhang H eingesetzt werden. Im aktuell laufendem Forschungsprojekt ”Schutz.aufs.Dach” wird u.a. die Regenschalldämmung von Dächern in Holzbauweise entsprechend diesem Normverfahren ermittelt und der jeweligen Luftschalldämmung gegenübergestellt. Im Beitrag wird die Versuchseinrichtung vorgestellt und die Luft- und Regeschalldämmung eines beispielhaften Daches diskutiert.

Murawa, Franz

• Reduzierung der Laufgeräusche von Stadtbahnfahrzeugen durch gummigefederte Hybrid-Räder
  M. Fehndrich, F. Murawa und S. Wiecha
[Abstract]

Gummigefederte Hybridräder erfreuen sich beim Einsatz im öffentlichen Schienennahverkehr steigender Beliebtheit. Gewichtseinsparungen von bis zu 70 kg pro Rad führen zu geringeren Energieverbräuchen im Betrieb, ermöglichen höhere Zuladungen und senken infolge geringerer ungefederter Massen die Beanspruchungen an Fahrweg und Fahrzeug. Gummigefederte Schienenräder bestehen aus einem inneren Radteil, bestehend aus Radkörper und Felgenring, der mit dem äußeren Radreifen über federnde Gummielemente verbunden ist. Der auf der Schiene laufende Radreifen besteht aus besonders verschleißfestem Stahl, während Radkörper und Felgenringe meist aufgrund der auftretenden Beanspruchungen aus höherfesten Stählen gefertigt werden. Bei den Hybridrädern bestehen dagegen Radkörper und Felgenringe aus einer geschmiedeten Aluminium-Knetlegierung, welche durch werkstoffgerechte Formgebung und besondere Fügeverfahren die gleiche Lebenserwartung wie herkömmliche Stahlkomponenten aufweisen. Für den Betriebseinsatz ist auch die Frage des Einflusses auf die Laufgeräusche durch den Einsatz von gummigefederten Hybridrädern mit den Aluminium-Komponenten wichtig. Hierzu fanden akustische Vergleichsmessungen an einem Gleis auf dem Betriebshof der VGF-Zentralwerkstatt, Frankfurt/Main, statt. Verglichen wurden die Vorbeifahrtpegel regulärer Stadtbahn- Fahrzeuge der Baureihe-U5 mit herkömmlichen gummigefederten Rädern der Bauart Bochum-84 und eines U5-Fahrzeuges, das mit gummigefederten Hybridrädern ausgestattet ist, bei unterschiedlichen Vorbeifahrtgeschwindigkeiten. Die hier vorgestellten Ergebnisse zweier Messkampagnen der Jahre 2019 und 2021 zeigen, dass die akustischen Pegel des mit Hybridrädern ausgerüsteten Fahrzeugs unter denen der Fahrzeuge mit herkömmlichen Stahlrädern liegen.

Muth, Norbert

• Höranlagen in öffentlichen Räumen: Notwendigkeit und Barrierefreiheit aus der Sicht von Schwerhörigen
  N. Muth
[Abstract]

Die Notwendigkeit von Höranlagen in öffentlichen Räumen für sprachliche Darbietungen ergibt sich schon allein aus diesen Tatsachen: 1. Die räumliche Hörfähigkeit ist bei Schwerhörigen eingeschränkt bis überhaupt nicht mehr vorhanden, Störschall kann also nur unzureichend bis gar nicht mehr ausgeblendet werden. (siehe Cocktailpartyeffekt) 2. Bei einem notwendigen Störabstand von 15dB liegen die Hörgerätemikrofone praktisch immer außerhalb des Hallradius der Schallquelle, der STI liegt somit meist im unteren Drittel.

Höranlagen blenden den Diffusschall und den Störlärm aus Publikum und Umwelt aus.

Die verschiedenen Höranlagentechniken unterscheiden sich jedoch hinsichtlich der Barrierefreiheit und damit auch hinsichtlich der Akzeptanz durch die Betroffenen.

Mutter, Tobias

• Verbesserung des Schalldämm-Maßes durch Vorsatzschalen im Holzmassivbau
  S. Mecking, T. Mutter und A. Rabold
[Abstract]

Die Normen DIN EN ISO 12354-1:2017 und DIN 4109-34:2016 bieten für die Berechnung der Verbesserung durch Vorsatzkonstruktionen nur Modelle für freistehende Konstruktionen ohne mechanische Verbindung zum Grundbauteil und Konstruktionen bei denen die Vorsatzschale über eine Dämmschicht mit dem Grundbauteil verbunden wird an. Die Modelle sind außerdem nur für die Anwendung im klassischen Massivbau vorgesehen. Validierungen zur Anwendung auf einschaligen Massivholzelementen fehlen bislang.

Die normative Berechnungsgrundlage weist folglich bei Vorsatzkonstruktionen, die mit dem Grundbauteil mechanisch verbundenen sind, eine Lücke auf und führt damit zu Prognoseunsicherheiten in der Planungspraxis. Dies gilt sowohl für die Anwendung im Massivbau, als auch für den hier betrachteten Holzmassivbau. Neben der Berechnung für freistehende Vorsatzschalen werden auch Ansätze für elastische Befestigungen (Metallprofile mit Entkopplung über Gummiformteile oder Elastomere) und starre Verbindungen (Lattung) benötigt, um die Lücke in den Berechnungsgrundlagen zu schließen. Dieser Beitrag zeigt durch einen Vergleich mit Messdaten aus Prüfständen wo die Grenzen der normativen Prognosemodelle liegen und in welchen Anwendungsbereichen erweiterte Prognoseansätze nötig sind. Hierbei werden sowohl vereinfachte Verfahren mit Einzahlwerten als auch frequenzabhängige Modelle betrachtet. Die genutzten Messdaten wurden von den Herstellern der Massivholzelemente sowie der Vorsatzkonstruktionen zur Verfügung gestellt.

Myck, Thomas

• Beurteilung der Modellierung der Geräuschemissionen von Luftfahrzeugen in Berechnungsverfahren
  T. Myck und B. Vogelsang
[Abstract]

Die Geräuschbelastung durch den Flugbetrieb an einem Flughafen wird im Allgemeinen berechnet. Maßgebliche Eingangsgrößen in das Berechnungsverfahren sind die Flugstreckenverläufe und die Anzahl der Flugbewegungen. Insbesondere für die Beurteilung zukünftiger Flugbetriebssituationen werden Luftfahrzeuge mit ähnlichen Geräuschimmissionen in Gruppen zusammengefasst. Aufgrund der fortschreitenden technischen Entwicklungen ist von Zeit zu Zeit eine Aktualisierung der flugbetrieblichen und akustischen Daten der Luftfahrzeuge erforderlich. So wurden die Luftfahrzeugdaten für die ”Berechnungsmethode für den Umgebungslärm von Flugplätzen, BUF” im Jahr 2021 fortgeschrieben. Dabei erhebt sich die Frage, wie realistisch diese Daten den aktuellen oder auch zukünftigen Flugbetrieb abbilden. Zur Beantwortung dieser Frage werden sowohl Kriterien für die Bildung und Anwendung von flugbetrieblichen und akustischen Luftfahrzeugdaten dargestellt als auch die Auswirkungen der neuen Luftfahrzeugdaten der BUF an verschiedenen Beispielfällen aufgezeigt. Dabei wird auch auf den Einfluss einzelner dominierender Luftfahrzeugtypen an einem Flughafen auf das Berechnungsergebnis eingegangen. Auf dieser Grundlage werden Empfehlungen für eine praxisgerechte Anwendung die aktuellen Luftfahrzeugdaten der BUF gegeben.

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

 

Näger, Christoph

• Charakterisierung der Stimmlippenvibration an einem synthetischen Larynx-Modell mittels Laser-Scanning-Vibrometrie
  C. Näger, A. Lodermeyer und S. Becker
[Abstract]

Die menschliche Stimme entsteht in einem komplexen Zusammenspiel aus Strömung, Strukturschwingung und Akustik. Dabei spielt die Oszillation der Stimmlippen eine entscheidende Rolle, zum einen durch die Modulation des Luftstroms, zum anderen durch die Abstrahlung von Strukturschall. Daher wird in dieser Studie die Stimmlippenvibration in einem synthetischen Larynx-Modell mittels Laser-Scanning-Vibrometrie untersucht. Ziel ist es, eine möglichst vollständige Beschreibung der Strukturschwingung in diesem Fluid-Struktur-Akustik-Problem zu generieren, wobei ein starker Fokus auf die harmonischen Frequenzen gelegt wird. Zur Vermessung der Stimmlippenoberseite wird der Laserstrahl des Vibrometers durch den supraglottalen Kanal auf die Stimmlippenoberfläche geleitet. Ein eigens dafür konstruierter subglottaler Kanal bietet einen optischen Zugang, um auch die Unterseite der Stimmlippen vermessen zu können. Die beiden Messungen werden zu einem Datensatz vereint, der die gesamte Stimmlippenschwingung umfasst. An diesem werden anschließend die Schwingungsmoden der Stimmlippen analysiert. Synchron zu den Vibrometermessungen werden High-Speed-Kamera-Aufnahmen der Stimmlippenschwingung durchgeführt, aus denen die glottal area waveform mittels Bildverarbeitung extrahiert wird. Damit kann ein Zusammenhang zwischen dem Öffnungszustand der Stimmlippen und der Oberflächengeschwindigkeit hergestellt werden. Eine solche vollständige Charakterisierung der Stimmlippenschwingung wurde bisher nur in Hemilarynx-Experimenten durchgeführt, welche lediglich eine statt zwei Stimmlippen verwenden, sodass sie hinsichtlich der Abbildung des Phonationsprozesses limitiert sind.

Netzband, Dennis

• Messtechnische Ermittlung der Strukturintensität bei spritzgegossenen, faserverstärkten Kunststoffen
  D. Netzband, A. Ujma und E. Mortizer
[Abstract]

Zur Effizienzsteigerung wird in Fahrzeugen eine zunehmende Anzahl an Bauteilen durch Leichtbauteile substituiert. Beispielsweise werden Innenraumkomponenten im Spritzgießprozess aus Thermoplasten hergestellt, die bei Bedarf mit Füllstoffen bzw. Fasern verstärkt werden. Die Verstärkung führt jedoch zu einer Steigerung der Schwingungsempfindlichkeit der Bauteile und einer Verschiebung der Resonanzfrequenzen in höhere Bereiche. Da höhere Frequenzen mit einer Abnahme der Hörschwelle einhergehen, können Störgeräusche eher wahrgenommen werden. Hinzu kommt, dass durch eine effiziente Kapselung sowie die Nutzung geräuscharmer Antriebe Störgeräusche nicht mehr maskiert werden. Um bei den Kunden einen verminderten Qualitätseindruck aufgrund der Störgeräusche zu vermeiden, sollte das akustische Verhalten bereits in frühen Entwicklungsprozessen in Untersuchungen einbezogen und optimiert werden. In einem Forschungsprojekt werden mit Hilfe der Strukturintensität der geräuschverursachende Körperschall sowie seine Ausbreitungspfade bei spritzgegossenen, faserverstärkten Kunststoffstrukturen analysiert. Hierzu wurden Methoden weiterentwickelt, um die Pfade bei anisotropen Materialien sowohl messtechnisch als auch simulativ untersuchen zu können. Im Rahmen des Vortrags werden Möglichkeiten zur Beeinflussung der Körperschallpfade und Ihre Auswirkungen auf die abgestrahlten Störgeräusche aufgezeigt. Hierzu werden unterschiedliche Fasermaterialien, Ausrichtungen sowie Ihre Wechselwirkungen mit geometrischen Modifikationen betrachtet.

Neubauer, Reinhard

• Die Nachhallzeit in Treppenhäusern
  R. Neubauer
[Abstract]

Werden nach DIN 18041 raumakustische Anforderungen oder Empfehlungen gestellt, unterscheidet die Norm die betreffenden Räume in Raumgruppen. Treppenräume zählen zu der Raumgruppe B. Für Räume der Raumgruppe B werden Maßnahme zur Raumbedämpfung empfohlen. In Räumen der Gruppe B werden Empfehlungen für das Verhältnis von der äquivalenten Schallabsorptionsfläche A des Raumes zum Raumvolumen V (A/V-Verhältnis) im Frequenzbereich von 250 Hz bis 2.000 Hz angegeben. In der raumakustischen Planung werden jedoch Treppenräume häufig nicht berücksichtigt. In der einschlägigen Literatur sind raumakustische Daten, bezogen auf die Nachhallzeit oder die äquivalente Schallabsorptionsfläche, schwer zu finden. Welche Nachhallzeiten in Treppenhäuser auftreten und welche äquivalente Schallabsorptionsflächen sich daraus ableiten lassen, wird in diesem Beitrag anhand von Messergebnissen diskutiert.

Neudek, Daniel

• Calibration of an acoustic virtual environment for plausible distance perception
  D. Neudek, B. Stodt, S. Getzmann und R. Martin
[Abstract]

An acoustic virtual environment (AVE) may be used to study the perception of audio sources at different positions in a simulated room. To this end, the geometry and acoustic properties of the room have to be taken into account to create a plausible spatial listening experience. In our project as part of the SPP 2236 Audictive, we are interested in perceptual and attentional processes within real and virtual 3D spaces, especially distance perception of sound sources in reverberant rooms. Within the AVE, we aim to generate a plausible acoustic reproduction of robots in a reference shoe-box room. The used AVE (Gergen et al., 2012) takes early reflections via the mirror-source model into account and employs a statistical model for the generation of late reverberation. In this contribution, we will present insights into the calibration of the AVE for distance perception experiments. We employ recorded and simulated binaural room impulse responses of both a dummy head and real participants at a fixed listener position and robots at up to five spatial positions (left, right, near, mid, far). The calibration by means of physical measures then paves the way towards a series of psychophysical calibration measurements using a simulated audio-visual test environment.

Neugärtner, Jörg

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

Zum 50. Jubiläum der DAGA hatten wir (leider nur virtuell) mit Klängen von Zwei-Motorradklängen gratuliert und dies im vorigen Jahr mit einem 2. Teil fortgesetzt.

Nachdem wir uns in diesem darauf konzentriert haben ein geeignetes System für die Messung und Archivierung zu entwickeln, mit dem das Klangbild verschiedenen Typen unter möglichst vergleichbaren Bedingungen aufgenommen werden kann, soll im diesjährigen Beitrag eine stärkere Konzentration auf die Beschreibung technisch bedingter akustischer Details erfolgen. Die Fahrzeuge wurden bisher als eine Schallquelle betrachtet. Die Analyse der charakteristischen ”Schallmuster” soll auf den Einfluss der einzelnen Komponenten erweitert werden.

Nicolai, Marcel

• Quantification of the adhesive coupling of layered structures using guided ultrasonic waves
  M. Nicolai, H. Zeipert, Y. Lugovtsova, J. Bulling, S. Johannesmann, J. Prager und B. Henning
[Abstract]

Adhesive bonds have clear advantages over conventional methods and ensure high-performance of structures, especially in lightweight construction such as in automotive and aerospace industries. Unfortunately, destructive methods are still widely used for testing of these joints. In this contribution, a new and possibly more advantageous non-destructive method is presented which investigates the strength of the adhesive interface layer by means of guided ultrasonic waves. For this purpose, so-called mode repulsion regions (MRRs) are used, which represent interesting properties in dispersion curves of layered materials.

The dispersion curves of layered materials are calculated using the Scaled Boundary Finite Element Method (SBFEM). The Young’s modulus of the adhesive interface layer is chosen as a parameter representing the coupling strength. The averaged curvature of the repulsive modes of all MRRs in a certain frequency-wavenumber region is used as an evaluation parameter for coupling strength. For weakly coupled plates, the curvature is high and decreases steadily with increasing interface layer stiffness. The evaluation of the properties of MRR shows promising results, which could be used for non-destructive testing of adhesive joints.

Niebuhr, Oliver

• The effect of room acoustics and channel coding on affective computing in far field speech interaction
  I. Siegert, O. Niebuhr, M. Gottschalk und O. Jokisch
[Abstract]

Das Aufkommen kommerzieller Sprachassistenten hat die Forschung in Bezug auf Erkennung, Verständnis und Einsatzgebiete auf ein neues Niveau gehoben. Hauptgründe dafür sind die gegebene Natürlichkeit des Sprechens als Kommunikationsform. In diesem Sinne unterscheidet sich die Nutzung eines sprachgesteuerten Mobiltelefons nicht wesentlich von der Sprachsteuerung einer Smart Home-Anwendung. Sprachassistenten der Zukunft sollen jedoch nicht nur die Bedienung eines technischen Systems vereinfachen, sondern eine vollkommen freie natürliche Interaktion ermöglichen. Dazu gehört, dass die gesamte Bandbreite menschlicher Ausdrucksweisen verstanden wird. Aktuelle Sprachassistenten sind sehr gut im Erkennen und Verstehen von Sprachinhalten im Sinne einer Sachinformation, haben aber Defizite im Verstehen weiterer Aspekte der Sprachebenen. Die Sachinformation ist meist nicht die wichtigste, und Defizite im Verstehen weiterer Aspekte der Sprache (z.B. Prosodie, Affekt, Charisma) führt zu vielen Fehlinterpretationen. In den letzten Jahrzehnten hat die Forschung aktiv Techniken entwickelt, die es erlauben, affektive Informationen des Sprechers zu erkennen und in den Entscheidungsprozess von technischen Assistenten einzubeziehen. Da diese Untersuchungen meist datengetrieben sind und auf KI-Modellierung basieren, werden die Auswirkungen unterschiedlicher akustischer Umgebungen oder Übertragungskanäle leider oft vernachlässigt. Der Beitrag zeigt daher den Einfluss unterschiedlicher Kanalcodierung und unterschiedlicher Raumakustik auf die Merkmalsrepräsentation und Erkennungsleistung von affektiven Zuständen oder charismatischen Informationen auf.

• The influence of different room acoustics and microphone distances on charismatic prosodic parameters
  I. Siegert und O. Niebuhr
[Abstract]

The present study investigates how the properties of room acoustics affect the production and, in particular, the acoustic analysis of charismatic prosodic parameters. A re-recorded version of emoDB was used. The room acoustics was varied in two ways: the environment in that the recordings took place (studio conditions, hallway, lecture hall) and the microphone distance (ideal distance to the speaker vs. as far away as possible in the respective environment). The total of 2,470 samples were acoustically analyzed in terms of standard parameters (f0, duration and intensity). Based on a three-way MANOVA, the results of the analysis show, firstly, the expectable prosodic patterns for the six basic emotions and their relative differences to a neutral reference condition in German. Furthermore, we found clear effects of room acoustics. The speaking rate drops while both intensity and intensity variability increase significantly outside the studio and with increasing room size from hallway to lecture hall. Microphones positioned further away from the speaker cause the measured tempo and all intensity measures to drop significantly, while making the measured f0 variation increase in terms of both standard deviation and range. Estimated speaker-charisma levels are highest for joy and higher for distant microphones and the hallway.

Nielsen, Lars Birger

• The Digital Twin of a New and Standardized Fullband Ear Simulator
  L.B. Nielsen und M.J. Herring Jensen
[Abstract]

The use of virtual models designed to accurately reflect a physical object has over the last decade enabled an unprecedented precision in the simulation of the acoustical properties of devices before they materialize.

This paper introduces a new and standardized fullband ear simulator and explains some of the important characteristics, such as the acoustic impedance and the geometry of the ear simulator. A corresponding virtual model - or digital twin - and the basis for the digital twin is explained.

For the physical fullband ear simulator and its digital twin the acoustical impedance is analyzed to determine the correlation between the two.

Nies, Petra

• Large music ensemble rooms - acoustical needs and solutions
  E. Mommertz, G. Engel, W. Lachenmayr und P. Nies
[Abstract]

Music ensemble rooms reach from small spaces for few musicians up to large ensemble rooms. Last-mentioned may include rehearsal spaces for brass bands, concert bands, amateur and professional orchestra. In this presentation a variety of recently built ensemble rooms for different music types and their acoustic design will be reviewed. It will be shown that well accepted large ensemble rooms do not neccessarily have to fulfill the extensive room volumes of at least 50 - 60 cbm / musician as required according to ISO 23591 ”Acoustic quality criteria for music rehearsal rooms”. However, it turns out that it is more important to control strength G rather than seeking for an optimum reverberation time. In addition, it will be shown that the reverberation time for music rehearsal spaces recommended in DIN 18041 are generally consistent with the targets outlined in ISO 23591.

Nieto, Ivan C.

• Optimierungsalgorithmus zur Verfeinerung von Reflexionsflächen einer Kirche
  K. Stegmaier, B.C. Koziczinski und I.C. Nieto
[Abstract]

Strahlengeometrische Ansätze zählen zum klassischen Rüstzeug der Akustik bei der Auslegung von Reflexionen. Im vorgetragenen Beispiel werden mit Hilfe parametrischer Entwurfsmethoden in Verbindung mit einem evolutionären Optimierungsalgorithmus Reflexionsflächen eines bestehenden Kirchenraumes verfeinert. Es werden Vorteile aufgezeigt, die über klassische zeichnerische und auch parametrische Ansätze hinausgehen.

Evolutionäre Optimierungsalgorithmen (Solver) werden über die Ingenieurswissenschaften hinaus großflächig eingesetzt, im vorliegenden Beispiel auf die Anforderungen des Akustikdesigns angepasst. Der hier verwendete sg. Galapagos Solver ist Teil der parametrischen Entwurfsumgebung von Grasshopper/Rhinoceros 3D. Der Algorithmus verfeinert definierte Parameter (bspw. Größe, Form, Anzahl eines Objekts) in Richtung eines definierten Zieles (größtmögliche Anzahl an Reflexionen auf eine vorgegebene Fläche o.ä.). Hierbei wird dann jede Generation in Hinsicht auf Ihre Auswirkungen auf den vorgegebenen Zielwert bewertet. Der iterative Charakter des Solvers hilft Akustikern und Designer durchgängig die Ergebnisse des Optimierungsprozesses zu überwachen und komplexere Wechselwirkungen aus mehreren reflektierenden Flächen und Reflexionen n-ter Stufe zu berücksichtigen.

Anhand eines Beispiels eines Kirchenraumes wird gezeigt, wie diese Methode Planungsteams Verfeinerungen und größere Gestaltungsfreiräume ermöglicht.

Nissen, Ivor

• Analyse der JANUS-Aussendungen bei der Technologie-Demonstration REPMUS21
  D. Galsdorf und I. Nissen
[Abstract]

Die akustische als offen standardisierte Erstkontakt-Unterwasserkommunikation JANUS (STANAG 4748) bietet die Möglichkeiten, für unterschiedliche Anwendungen (hier als User classes bezeichnet) Kooperationsprozesse zu definieren. Auf der Live-Technologiedemonstration REPMUS21 wurden im Spätsommer in den Gewässern vor Lissabon unterschiedliche Experimente durchgeführt und JANUS-Nachrichten ausgetauscht. In diesem Beitrag wird JANUS kurz vorgestellt, sowie eine Analyse der versendeten und im Unterwasser-Netzwerk erfolgreich empfangenen Mitteilungen erstellt. Neben den Experimenten 2 und 4 mit dem Forschungsschiff Planet werden insbesondere die anderen Anwendungen wie SMS und Chat sowie verschlüsselte Nachrichten in der Wassersäule intensiver betrachtet und die Topologien vorgestellt.

• Akustischen Authentifizierung in Unterwassernetzwerken durch Hydro-Schlüssel, Teil II
  I. Nissen und D. Galsdorf
[Abstract]

Eine korrekte Authentifizierung innerhalb von Identifikationsprozessen ist immer mit einem Erst-kontakt zum Fremden verbunden. Die gemeinsame Schlüsselübergabe bei diesem Erstkontakt ist die Achillesferse jeder Kommunikation mit symmetrischer und asymmetrischer Verschlüsselung. Diese muss über einen sicheren Kanal ggf. im Vorwege erfolgen. Die Hydroakustik mit seiner verglichen zum Funk multiplen, langsamen Schallgeschwindigkeit hilft, den Schlüssel weder preiszugeben noch kopieren zu können, beugt Besitzerwechsel oder -verfälschungen vor. Der Ansatz basiert auf Messungen der beteiligten zwei Kommunikationspartner (Alice und Bob) aus denen beide einen geheimen Schlüssel bilden können, den nur diese beiden kennen und ein potenzieller Lauscher (Eve) nicht berechnen kann. Insbesondere für die Unterwasserkommunikation im Netzwerk, bei denen eine fehlerfreie Nachrichtenübertragung nicht garantiert werden kann, bietet sich dieser Weg an, da bekanntlich Doppler-Verschiebung und Laufzeiten Größenordnungen höher sind als in terrestrischen Anwendungen. In der Hydroakustik sind durch Eve konkrete Sendezeitpunkte der Teilnehmer und damit diese ”Hydroschlüssel” nicht schätzbar. In diesem Beitrag wird das Experiment 2 der Live-Demonstration REPMUS21 aus den Sichtweisen von Alice, Bob, Eve und Mallory vorgestellt, basierend auf den Ausführungen der DAGA21 aus Wien. Es werden Methoden der robusten Bestimmung angesprochen.

Nöll, Andreas

• Das Sonar des TRIPLE-Vorfelderkundungssystems für die Navigation in Gletschereis
  J. Audehm, B. Burgmann, M.G. Do, S. El Mentawi, D. Heinen, J. Hermannsgabner, A. Nöll, S. Sakhare, C. Wiebusch, Y. Ye und S. Zierke
[Abstract]

Die Monde Europa und Enceladus im äußeren Sonnensystem stellen interessante Orte für die Suche nach extraterrestrischem Leben dar. In den Ozeanen unter der dicken Eiskruste sind die Bedingungen für die Entstehung von Leben erfüllt. In der TRIPLE-Projektlinie der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR werden Technologien zur schnellen Eisdurchdringung und zur Erforschung subglazialer Seen entwickelt, um die Grundlage für zukünftige Explorationsmissionen zu diesen Eismonden zu schaffen. Diese Technologien werden in einem terrestrischen Analogszenario demonstriert. Dabei transportiert eine Schmelzsonde ein miniaturisiertes autonomes Unterwasserfahrzeug durch das Eis zu einem darunter gelegenen Wasserreservoir, um dieses zu untersuchen. In einer solchen Mission ist es von großer Bedeutung, dass die Sonde Hindernissen auf ihrem Weg ausweicht und den Übergang zwischen Eis und Wasser erkennen kann, um dort zu verankern. Diese Navigation wird durch das Vorfelderkundungssystem TRIPLE-FRS unterstützt. Es besteht aus einer Kombination von Radar und Sonar, um mit den sich ergänzenden Techniken eine hohe Leistungsfähigkeit und Robustheit in Gletschereis gewährleisten zu können. Damit das Sonar direkt an der Spitze der Sonde positioniert werden kann, dient der Schmelzkopf als Frontmasse für einen piezoelektrischen Tonpilzschallwandler zur Signalemission. Es werden das Konzept für das Sonarsystem und Simulationen der Eigenschaften des Schallwandlers vorgestellt.

Nojavan, Aidin

• Frequency Dependency of Multilayered Flexural Cloaks
  A. Nojavan und S.C. Langer
[Abstract]

In the recent years and inspired by the researches in the field of metamaterials, fantastic ideas in controlling waves has been proposed. In cloaking, as a special case of wave guidance, the waves are guided around an obstacle with minimum scattering or reflection. Considering the role of thin plates in the engineering field, cloaking of flexural waves has also achieved a great deal of attention. The multilayer production facilitates the realization of the complex material distribution of cloaks by benefiting from the effective medium theory. However, comprehensive investigations on the performance frequency range of cloaks is still lacking. Although the mathematical cloaking transformation is described only geometrically and is independent of the frequency, the multilayer homogenization and the physics of wave propagation are dependent on frequency. In this work, the frequency dependency of a flexural multilayered cloak is numerically studied using finite element method. The study is performed with regard to wavelength and for different geometrical parameters, including the size of the cloak, size of the obstacle, and thickness of the layers.

Nowak, Jonathan

• Sound source localization in a vehicle trailer
  J. Nowak, R. Wehr, M. Haider und M. Kaltenbacher
[Abstract]

Tire/road noise is a highly relevant topic for improving the comfort and experience of drivers and residents living in high-traffic areas. With growing numbers of electric cars, the relevance of tire noise even increases since it is the dominant sound source in the middle-speed range.

Existing standards concerning tire/road noise typically only require acoustic pressure or intensity level measurements, and no further investigation of sound source locations or strengths is carried out. Therefore our goal is to apply different sound source localization algorithms at the rolling tire using a measurement trailer equipped with microphone arrays. The first step to achieve a robust workflow for field measurements is to test the measurement setup and identify the acoustic properties of the trailer in the stationary case. For this purpose, an artificial sound source is placed inside the stationary trailer. In this contribution, we present the characterization process and results of the sound source localization in this stationary case.

Nowak, Patrick

• Spatial Interpolation of HRTFs Approximated by Parametric IIR Filters
  P. Nowak und U. Zölzer
[Abstract]

In binaural synthesis through headphones, head-related transfer functions (HRTFs) are used to position virtual sound sources in the three-dimensional space around the listener. In practice, only a finite number of measured HRTFs is available, resulting in a limited spatial resolution. One approach to increase the spatial resolution is the usage of spatial interpolation of the measured HRTFs. When the measured HRTFs are represented as finite impulse response (FIR) filters, bilinear rectangular or triangular interpolation can be used to compute the filter coefficients of an intermediate direction. However, when the measured HRTFs are represented as infinite impulse response (IIR) filters instead, the interpolation of the coefficients is not as straightforward as for FIR filters due to stability considerations. In this work, an interpolation algorithm is proposed targeting HRTFs represented as cascades of parametric IIR filters. This interpolation algorithm is based on the bilinear interpolation of the parameters of the individual filter stages (center frequency, gain, and Q-factor) together with an assignment of related peak filters. In order to evaluate the proposed interpolation algorithm, two listening tests are performed including static virtual sound sources as well as moving virtual sound sources. The results confirm the validity of the proposed interpolation algorithm.

Nusser, Bernd

• Parametrische Untersuchung der Direktschalldämmung von Holzbauteilen
  H. Ferk, B. Zeitler, C. Leh, M. Mosing, S. Vavrik-Kirchsteiger und B. Nusser
[Abstract]

Bauen mit Holz gewinnt zunehmende Bedeutung im Hochbau. Eine der wesentlichen Anforderungen stellt der Schallschutz dar. Für eine qualitativ gute und wirtschaftliche Planung ist die Kenntnis der schalltechnischen Eigenschaften der Bauteile wesentlich. Mittlerweile existieren verschiedene Datenbanken mit berechneten oder gemessenen Einzahlangaben zum Schallschutz, wie z.B. www.dataholz.eu oder www.lignum.ch/holz_a_z/schallschutz/ . Leichte Baukonstruktionen wie sie im Holzbau Verwendung finden, weisen oft eine von Massivbauten abweichende Charakteristik der Schaldämmung auf. Es ist daher für die Konzeption eines guten Schallschutzes wichtig, nicht nur der Einzahlangabe Beachtung zu schenken, sondern auch auf Informationen des spektralen Verlaufes der Schalldämmung in Form von Terzbandwerten zurückgreifen zu können. Solche Werte werden auch für die Entwicklung von Rechenverfahren und für die Entwicklung von Simulationsmodellen benötigt. Im Rahmen des Forschungsprojektes Sound.Wood.Austria werden für zahlreiche Bauteile wie Außenwände, Trennwände und Deckenbauteile die Verläufe der Schalldämmung im Labor gemessen. Durch Variation wesentlicher Konstruktionsparameter kann die Wirkungen von konstruktiven Änderungen, z.B. mit Hilfe von empirischen Modellen, untersucht und Optimierungsansätze abgeleitet werden. Relevante Daten sollen künftig auch in dataholz für die weitere Verwendung veröffentlicht werden. Im Rahmen des Vorkolloquiums sollen Beispiele aus den Labormessungen präsentiert und die Auswirkungen von Modifikationen diskutiert werden.

• Untersuchung der bauakustischen Performance von Holzbalkendecken bei verschiedenen Anregungsarten
  C. Lux, A. Stenitzer und B. Nusser
[Abstract]

Im mehrgeschossigen Holzbau werden häufig vorgefertigte Holzbalkendecken mit einem Balken-Achsabstand ≤ 625 mm eingesetzt. Für solche Decken liegen momentan nur sehr vereinzelt bauakustische Planungsdaten vor. Um diese Lücke zu schließen, wurden in dem Forschungsprojekt ”Sound Wood Austria” verschiedene Holzbalkendecken bzgl. deren Luft- und Trittschalldämmung gemäß EN ISO 10140-2/3 untersucht. In verschiedenen Veröffentlichungen wird dargestellt, dass Messungen mit dem modifizierte Normhammerwerk oder dem japanische Gummiball zu einer besseren Korrelation der Messdaten mit der subjektiven Wahrnehmung der Schalldämmung der Decke führen. Deshalb wurden neben der klassischen Anregung mit dem Normhammerwerk auch die beiden alternativen Trittschallquellen eingesetzt. Im Beitrag werden die unterschiedlichen Ergebnisse aufgrund der drei verschiedenen Anregungsarten diskutiert.

• Ermittlung der Luft- und Regenschalldämmung von Dächern
  A. Stenitzer, B. Nusser und H. Müllner
[Abstract]

Regen kann bei leichten Dachkonstruktionen, wie beispielsweis bei Sichtsparrendächer mit Metalleindeckung, zu einer erhöhten Lärmbelastung im Gebäude führen. Um die Regenschalldämmung von Dächern zu bewerten, kann das Beregnungsverfahren gemäß EN ISO 10140-5 Anhang H eingesetzt werden. Im aktuell laufendem Forschungsprojekt ”Schutz.aufs.Dach” wird u.a. die Regenschalldämmung von Dächern in Holzbauweise entsprechend diesem Normverfahren ermittelt und der jeweligen Luftschalldämmung gegenübergestellt. Im Beitrag wird die Versuchseinrichtung vorgestellt und die Luft- und Regeschalldämmung eines beispielhaften Daches diskutiert.

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

 

Oberfeld-Twistel, Daniel

• Automatische zeitliche Gewichtung der Lautheit
  M. Gottschalk, J. Hots, D. Oberfeld-Twistel und J. Verhey
[Abstract]

Die Lautheit eines Geräusches hängt neben dem Pegel auch von anderen Parametern ab (z.B. Bandbreite und Dauer). Außerdem zeigen neuere Messungen sehr konsistent, dass nicht alle zeitlichen Anteile eines Signals einen gleichen Einfluss auf das Lautheitsurteil haben. So ist der Anfang eines Signals wichtiger für das Lautheitsurteil als der Rest des Signals. Diese zeitliche Gewichtung wird Primacy-Effekt der Lautheitswahrnehmung genannt. Die Gewichtung der einzelnen Signalabschnitte lässt sich dabei durch eine abfallende Exponentialfunktion beschreiben. Etablierte dynamische Lautheitsmodelle, die wesentliche spektrale und zeitliche Aspekte berücksichtigen, können derzeit diesen Primacy-Effekt noch nicht vorhersagen. Im vorliegenden Beitrag wird untersucht, wie sich eine automatische zeitliche Gewichtung zur Berücksichtigung des Primacy-Effekts in ein Lautheitsmodell integrieren lässt. Dabei wird ein Ansatz verwendet, der ohne die vorherige Kenntnis von Signalanfang, Signaldauer oder Pausenzeiten auskommt. Die Modellvorhersagen werden mit mehreren Datensätzen zu verschiedenen Aspekten des Primacy-Effekts verglichen.

• Safety Investigation on Traffic Scenarios using Virtual Environments in a Wave Field Synthesis Laboratory
  L. Steinbach, F. Beyer, M.E. Altinsoy, D. Oberfeld-Twistel und M. Wessels
[Abstract]

As cars are becoming quieter, traffic safety is an increasingly important topic. Due to safety issues and reproducibility, experiments in this field are usually conducted in virtual environments (VE). The improvement of these VEs are object of current research. While navigating through traffic, not only visual, but also auditory cues are highly important. In this study, we investigate the auditory perception of pedestrians in car pass-by scenarios. An important aspect of pedestrian behavior in traffic is time-to-collision (TTC) estimation, where a person estimates the point in time when a vehicle would arrive at their position. TTC estimation is required when a pedestrian intends to cross a road while a vehicle is approaching. We present a pilot study on auditory TTC estimation for approaching vehicles, using the possibilities and flexibility of wave field synthesis in the Multi-Modal lab (MMM) at the TU Dresden. The results are compared with data from a similar experiment conducted by our project partners at Uni Mainz using a higher-order Ambisonics setup [Oberfeld, Wessels & Büttner, DAGA 2021].

Ochmann, Martin

• Schallabstrahlung einer bewegten Linienquelle mit allgemeiner Zeitabhängigkeit über einem homogenen Boden
  R. Piscoya und M. Ochmann
[Abstract]

Auf der DAGA 2021 wurde das Schallfeld einer sich geradlinig über lokal reagierendem Impedanz-Boden bewegenden Linienquelle untersucht. In der vorliegenden Arbeit wird dagegen das Schallfeld über einem homogenen Halbraum bestimmt. Hierfür werden zwei halb-unendliche Medien - Medium 1 und Medium 2 - mit unterschiedlichen Dichten rho1, rho2 und Schallgeschwindigkeiten c1, c2 betrachtet. Die Linienquelle bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit im ersten Medium parallel zum Boden, der durch die angrenzende Oberfläche des zweiten Mediums gebildet wird. Das Schallfeld wird nur im ersten Medium bestimmt. Der Schalldruck wird durch Faltung der Quellfunktion mit der Impulsantwort des stationären Falls berechnet. Die Lösung berücksichtigt nur reelle Werte der Schallgeschwindigkeiten (verlustfreie Medien). Die Greensche Funktion des stationären Falls im ersten Medium kann mit Hilfe der Cagniard-De Hoop-Methode gewonnen werden. Die Fälle c1>c2 und c1<c2 sind hierbei zu unterscheiden. Für c1<c2 treten sogenannten Kopfwellen auf. Diese Wellen haben die Besonderheit, dass sie an bestimmten Stellen vor der Spiegelreflexion und sogar vor dem Direktschall den Empfänger erreichen können. Der gesamte Schalldruck ist dann die Summe aus Direktschall, Spiegelreflexion und einem Korrekturterm.

Ochsenfeld, Gerhard

• Klarer Raumklang durch Reflektorschilde in Raumkanten
  G. Ochsenfeld
[Abstract]

Mit zwei Schilden resp. Reflektoren, die mithin rein schallhart sein können - also auch Feinsteinzeug oder Glas sein können - lässt sich der negative Einfluss ausschalten, den die Raumkanten und Raumecken auf die akustischen Verhältnisse in kleinen oder mittelgroßen Raum ausüben. Überwiegend schallharte Begrenzungsflächen vorausgesetzt, ist ein Raum im Resultat relativ hallig, bietet aber eine hohe Klarheit in mittleren bis höheren Frequenzen und ist störungsfrei bis hinab zu den tiefen Frequenzen (vorausgesetzt, die Reflektoren sind groß genug). Damit einher geht für Kommunikationsräume eine extrem gute Sprachverständlichkeit. Räume mit stark bedämpfender Decke, zusätzlich mit dem ReFlx-System ausgestattet, erlangen eine extrem klare Sprachverständlichkeit durch die Unterstützung der mittleren bis höheren Frequenzen. Neu daran ist, dass Absorption und Resonanz (zum Beispiel aus Gründen der Kostenersparnis) genutzt werden können, aber nicht Ursache des Wirkprinzips sind.

Das ReFlx-System bietet ein Konzept, das nur auf den ersten Blick als Spielart der Kantenabsorber erscheint. Tatsächlich bricht das Konzept mit bisherigen Prämissen der Bedämpfung von Räumen - und bricht auch mit bisherigen Erklärungsmodellen, weil schon die Raumkante selbst andere Betrachtungen und Interpretationen aufnötigt, als man sich bisher zunutze macht, um die akustische Situation in kleinen und mittelgroßen Räumen zu beschreiben.

Ocker, Christof

• Analytisch und iterativ berechnete Steering-Vektoren zur Lokalisierung rotierender Schallquellen
  C. Ocker, G. Herold, F. Czwielong und W. Pannert
[Abstract]

Die Lokalisierung und Quantifizierung rotierender Schallquellen an Axialventilatoren, Windturbinen oder Flugzeugtriebwerken erhöht das Verständnis der Schallentstehungsmechanismen. Dies ermöglicht somit eine geometrische Optimierung der rotierenden Komponenten hinsichtlich der Schallentstehung und -abstrahlung. Hierbei werden Mikrofonarrays verwendet und eine entsprechende Signalverarbeitung für rotierende Schallquellen eingesetzt. Die Grundidee zur Lokalisierung rotierender Schallquellen ist die Transformation in ein rotierendes Bezugsystem, so dass die rotierenden Schallquellen stationär relativ zu den Mikrofonen erscheinen. Diese Transformation wird auf die gemessenen Drucksignale an den Mikrofonen und auf das Medium zwischen Schallquellen und Mikrofonen angewendet. Im rotierenden Bezugsystem rotiert damit das zunächst ruhende Medium selbst. Dies muss bei der Berechnung der Schallausbreitung berücksichtigt werden. Die Steering-Vektoren, welche die Schallausbreitung von der Schallquelle zu den einzelnen Mikrofonen im rotierendem Medium berücksichtigen, können analytisch oder iterativ berechnet werden. Bei der Schallquellenlokalisierung muss sowohl die Amplitude als auch die Phase an den Mikrofonpositionen richtig berechnet werden. Die auf unterschiedliche Weise berechneten Steering-Vektoren werden bei der Auswertung eines Benchmarks mit simulierten Drucksignalen und eines Benchmarks mit gemessenen Drucksignalen von einem Axialventilator eingesetzt. Damit soll die Zuverlässigkeit der Berechnungsmethoden für unterschiedliche Anwendungsbereiche beurteilt werden.

Öhler, Sven

• Bestimmung der freien Schnelle von Abwassersystemen
  S. Öhler, S. Barthle und B. Kaltbeitzel
[Abstract]

Sanitärinstallationen und dabei besonders Abwassersysteme, führen häufig zu schallschutztechnischen Mängeln in Gebäuden. Wie störend ein Abwassersystem im angrenzenden Raum letztlich sein kann, hängt dabei neben den Eigenschaften des Abwassersystems im Wesentlichen von der an der Körperschallübertragung beteiligten Gebäudestruktur selbst ab. Hierbei gibt es große Unterschiede was den Massiv- und den Leichtbau angeht. Messtechnisch lassen sich die Beiträge der Gebäudestruktur und des Abwassersystems voneinander trennen. Man kann also die vom Gebäude unabhängigen Eigenschaften des Abwassersystems ermitteln. Die charakterisierende Größe ist dabei, neben der Kurzschlusskraft (blocked force), die freie Schnelle (free velocity) des Abwassersystems. Aus den beiden Messgrößen kann anschließend die Admittanz (mobility, Anregbarkeit) des Systems abgeschätzt werden. Die Methodik zur Durchführung der Messungen wurde an einem Abwassersystem erprobt. Dabei wird in diesem Beitrag insbesondere auf die praktische Umsetzung zur Messung der freien Schnelle eingegangen. Inwieweit Vereinfachungen in der Vorgehensweise möglich und letztlich zulässig sind, ohne die Qualität der erhaltenen Ergebnisse zu beeinträchtigen, ist dabei wesentliches Ziel der Untersuchungen. Schließlich wurde eine Methode entwickelt und überprüft, mit der die freie Schnelle von Abwassersystemen auf praktische Weise und gleichzeitig mit hoher Wiederholgenauigkeit und Präzision bestimmt werden kann.

Oehme, Astrid

• Attribute zur gesamtheitlichen Charakterisierung der Wahrnehmung von Straßenverkehrsgeräuschen
  A. Fiebig, D. Ackermann, S. Böhm, M. Chudalla, A. Karakantas, A. Oehme, S. Pourpart, M. Schuck, F. Strigari und S. Weinzierl
[Abstract]

Das BASt-Projekt ”Erprobung psychoakustischer Parameter für innovative Lärmminderungsstrategien” (FE 02.0431/2019/IRB) widmet sich in mehreren Studien der Anwendbarkeit psychoakustischer Parameter zur Bewertung von Verkehrsgeräuschen. Um diese vollständig zu charakterisieren und ihre perzeptive Wirkung aufzuzeigen, bedarf es der Kenntnis der zugrundeliegenden Dimensionen, die die Bewertung von Verkehrsgeräuschen in alltäglichen Situationen beeinflussen. In diversen Studien zur Wirkung von akustischen Umgebungen zeigte sich, dass die auditive Wahrnehmung mehrdimensionaler Natur ist, wobei häufig klassische Affektmodelle abgeleitet wurden. In einer ersten Probandenstudie werden mittels Stimulus-Dyaden-Vergleich auf Basis des Repertory-Grid-Verfahrens relevante Beschreibungsgrößen und Attribute elizitiert, um die latenten Wahrnehmungsdimensionen, die der Bewertung von Straßenverkehrsgeräuschen zugrunde liegen, systematisch zu explorieren. Dabei äußern sich die Probanden in einer offenen Befragung zu den perzeptiven Unterschieden der präsentierten Stimuluspaare. Hierfür werden Straßenverkehrssituationen in einem audio-visuellen Kontext auf Basis von 360^∘-Kamera- und Higher Order Ambisonics-Aufnahmen dargeboten. Die Straßenverkehrsszenen werden mittels Head Mounted Display und eines 21.2 Kanal-Ambisonics-Systems im Experiment dargestellt. Die präsentierten Stimulus-Dyaden decken den Merkmalsraum an Straßenverkehrsgeräuschen umfangreich ab und berücksichtigen systematisch Faktoren wie Verkehrsmenge, Verkehrsfluss, Verkehrszusammensetzung, Fahrbahnbelag und zulässige Höchstgeschwindigkeit. Der Beitrag erläutert die experimentelle Methodik, zeigt die mittels des Repertory-Grid-Verfahrens explorierten Attribute auf und skizziert die Entwicklung eines Fragebogens als Messinstrument zur Bestimmung perzeptiver Eindrücke im Kontext von Straßenverkehrsgeräuschen.

Oetjen, Arne

• Lokalisation von AVAS Signalen im Störgeräusch
  T. Tjaden, A. Oetjen und S. Van De Par
[Abstract]

Seit Mitte des Jahres 2021 ist die Automobilbranche gesetzlich verpflichtet, zur Erhöhung der Verkehrssicherheit, nicht ausschaltbare AVAS Geräusche in elektrischen Kraftfahrzeugen in Form eines Soundpakets zu implementieren. Diese Geräusche beinhalten tonale Komponenten, welche in einem von Verbrennungsmotoren erzeugten Hintergrundgeräusch gut detektier- und lokalisierbar sind. Beim gegenwärtigen Stand der Forschung ist jedoch schwer einzuschätzen, ob diese gute Lokalisierbarkeit tonaler Komponenten mit zunehmender Elektrifizierung des Straßenverkehrs weiterhin gegeben ist. Die damit einhergehende Änderung des Hintergrundgeräuschs bewirkt die Präsenz anderer tonaler Komponenten im gleichen Frequenzbereich. Gegenstand dieser Studie ist, Grundlagen der Lokalisation tonaler Geräusche in einem ebenfalls tonalen Störgeräusch zu untersuchen. Hierfür wurde ein zu lokalisierender Ton erzeugt und für das Störgeräusch weißes Rauschen und ein weiteres Sinussignal mit spektraler Trennung zwischen -1,5 und 1,5 Bark hinzugefügt. Für verschiedene Variationen von Stör- und Zielgeräusch wurden die gerade wahrnehmbaren Unterschiede der interauralen Zeitdifferenz in Abhängigkeit der relativen Frequenzen und der Art des Störgeräuschs in einem adaptiven Verfahren ermittelt. Diese Daten werden im Kontext, der sich im Zuge der Mobilitätswende verändernden Geräuschsituation diskutiert.

• Einfluss der Dissonanz auf die Wahrnehmung der Geräuschqualität
  A. Rieger, A. Oetjen, S. Van De Par und H.-P. Rabl
[Abstract]

Die Bestimmung und Optimierung der Geräuschqualität ist ein unumgehbarer Prozess in der Produkt- und speziell in der Fahrzeugentwicklung. Elektrisch angetriebene Fahrzeuge spielen in der Mobilität eine große Rolle, da sie bedingt durch die Antriebsart neben der Reduzierung der Schadstoffemissionen auch zu einer Reduzierung des Verkehrslärms beitragen können. Ein reduzierter Schalldruckpegel ist jedoch nicht zwingend maßgeblich für eine insgesamt gute Geräuschqualität. Gerade die generelle empfundene Angenehmheit oder Lästigkeit von Geräuschen ist ein komplexer Empfindungsraum, der von verschiedenen Attributen wie der Lautheit, Schärfe und Mechanismen zur Wahrnehmung tonaler Komponenten in Geräuschen aufgespannt wird. Das Geräusch elektrifizierter Fahrzeuge wird beispielsweise im niedrigen Geschwindigkeitsbereich in hohem Maß von eben diesen Tonkomplexen dominiert. Bei der Wahrnehmung von gleichzeitig dargebotenen Tonkomplexen spielt die aus der Musik bekannte Dissonanz eine große Rolle. In einer vorangehenden Studie der Autoren wurde dieses Konzept in Hörversuchen quantifiziert. Ferner konnte ein gehörbezogener Ansatz zur Berechnung der empfundenen Dissonanz entwickelt werden. In weiterführenden Analysen wurde der Einfluss der empfundenen Dissonanz auf die Präferenzurteile des Versuchskollektives untersucht und basierend auf den Versuchsdaten ein grundlegendes Modell zur Vorhersage der Urteile abgeleitet. Dieser Modellansatz ermöglicht die Quantifizierung des Einflusses der Dissonanz auf die Präferenzurteile in Relation zu den Empfindungen Lautheit und Schärfe.

• Einfluss von Tonhöhenmerkmalen bei räumlicher Sprechertrennung
  M. Meierott, A. Oetjen und S. Van De Par
[Abstract]

Bei Anwesenheit mehrerer Sprachsignale trennt das menschliche auditorische System die vorhandenen Sprachströme (auditory streams), um bei einem dieser Ströme eine bessere Sprachverständlichkeit zu erreichen. Dies geschieht durch Zuordnung der einzelnen Ströme zu unterschiedlichen Sprechern, die anhand verschiedener Merkmale identifiziert werden. In einer vorangegangenen Studie wurde herausgefunden, dass ein kleinerer Signal-Rausch-Abstand bei gleicher Sprachverständlichkeit erzielt wird, je stärker sich die Tonhöhen von Zielsprecher:in und Störschall unterscheiden. Dies gilt nicht nur für den Fall, wenn der Störschall aus Sprachfragmenten der Zielsprecher:in bestand, sondern auch für unterschiedliche Sprecher:innen. Eine räumliche Trennung von sprechender Person und Störsprache führt ebenfalls zu einer verbesserten Sprachverständlichkeit. In dieser Studie soll daher herausgefunden werden, inwieweit der Einfluss der Tonhöhe auf die Sprechertrennung bestehen bleibt, wenn binaurale Informationen hinzukommen. Hierfür wurde das Sprachsignal in einem Winkel von 0^∘, -10^∘ und -60^∘ dargeboten, wobei das Störsignal zur anderen Seite verschoben dargeboten wurde. In einem adaptiven Verfahren wurde die 50% -Sprachverständlichkeitsschwelle für den Oldenburger Satztest in Abhängigkeit von der räumlichen Trennung und dem Verhältnis der Tonhöhen ermittelt. Es zeigt sich ein binauraler Gewinn mit steigender räumlicher Trennung von Ziel- und Störsprache. Der Zugewinn durch die Trennung der Tonhöhen verkleinert sich für die räumlich getrennten Situationen.

• Einfluss von Tonhöhenmerkmalen auf die Sprechertrennung
  A. Oetjen und S. Van De Par
[Abstract]

Der Mensch ist in der Lage, in einer akustischen Situation mit mehreren gleichzeitig präsenten Sprachsignalen den für ihn relevanten Sprachanteil vom Umgebungsgeräusch zu separieren und zu verstehen. Für diese Aufgabe werden verschiedene Unterscheidungsmerkmale genutzt. Die sprechende Person kann beispielsweise anhand binauraler Informationen lokalisiert und so das betreffende Sprachsignal von dem anderen Sprecher:innen getrennt werden. Zusätzlich werden monaurale Merkmale wie die spektrale Einhüllende (Timbre) oder die Tonhöhe genutzt. Ziel dieser Untersuchung ist es, den relativen Einfluss von zur Sprechertrennung nutzbaren Tonhöhen- und Timbreinformationen auf die Sprachverständlichkeit zu anhand von Signal- Störgeräuschabständen quantifizieren. Zu diesem Zweck wurde in einem adaptiven Verfahren der für 50% Sprachverständlichkeit bei einem Matrixsatztest nötige Pegel ermittelt. Der Versuch wurde für zwei Zielsprecher:innen durchgeführt, das Störgeräusch wurde aus in der Tonhöhe manipulierten Sprachausschnitten dieser zwei Zielsprecher:innen erzeugt. Für Situationen, in denen ein größerer Überlapp zwischen den Tonhöhen des Ziel- und Störgeräuschs vorhanden ist, wurde ein höherer Pegelabstand für 50% Sprachverständlichkeit benötigt als für Situationen, in denen die Tonhöhen nur gering überlappen. Dieser Effekt konnte für Konditionen, in denen Ziel- und Störgeräusch von identischen oder verschiedenen Sprecher:innen stammen, beobachtet werden. Analysen der verwendeten Audiosignale bezüglich der Tonhöhe und zeitlich-spektraler Merkmale werden im Zusammenhang mit den Hörversuchsdaten diskutiert.

Özer, Mehmet Sait

• Modelling Vibro-Acoustic Behaviour of Membrane Absorbers
  M.S. Özer, F. Beyer, B. Zenker, S. Merchel und M.E. Altinsoy
[Abstract]

Membrane absorbers are frequently used structures for narrowband absorption of noise in room acoustics. These absorbers are based on the resonance phenomenon and convert sound energy into thermal energy through vibration that occur in the front panels. The dynamic behaviour of membrane absorbers is of great importance and can be modelled to investigate whether the desired absorption requirements are fulfilled. In this study, vibro-acoustic modelling of box-shaped membrane absorbers was investigated. Coupled models were created using the commercial software (Wave6) utilizing boundary element (BE) and finite element (FE) methods. During the numerical study, various front panel properties and the size of the back volumes were examined. The findings were validated by experiments in an anechoic environment. It was observed that the generated models could represent the vibro-acoustic behaviour of membrane absorbers. The results confirm that the dynamic behaviour of membrane absorbers can be predicted with high accuracy using the approach used in this paper.

• Study on the Effect of Back Cavity and Front Panel Materials on the Sound Absorption of Distributed Mode Absorbers
  F. Beyer, M.S. Özer, B. Zenker, S. Merchel und M.E. Altinsoy
[Abstract]

Sound absorbing materials integrated in design elements are important for room acoustics and sound-oriented interior design. Especially in the lower frequency range, obtaining high sound absorption is challenging and often requires large and expensive absorber elements. In a current research project, a new approach to sound absorbers is investigated. It aims at an efficient, thin and inexpensive solution for absorption in the low-frequency range. The principle of operation is based on membrane absorbers incorporating an increased density of vibrating modes in the front panel. In this study the sound absorption performance of different configurations of membrane absorbers is investigated. Several sets of experiments were conducted in a reverberation chamber. The results show that the absorption performance of the membrane absorbers is highly dependent on the sizes of the back cavities and the front panel materials. An effective solution can be obtained by accurately selecting these parameters.

Ohlenbusch, Mattes

• Einfluss des Onsets auf den Präzedenz-Effekt in halligen Räumen
  M. Brüers, M. Ohlenbusch und S. Van De Par
[Abstract]

Mit dem Präzedenz-Effekt wird erklärt, wie es Menschen möglich ist Quellen in halligen Räumen zu lokalisieren. Genutzt werden dabei vor allem die Informationen des Startzeitpunktes der ersten Wellenfront. Hier werden Versuche beschrieben, die den Einfluss des Onsets in unterschiedlich halligen Situationen erforschen. Als Stimulus wurde breitbandiges Rosa-Rauschen in von RAZR simulierten Räumen präsentiert. Diese Stimuli wurden mit und ohne Onsets präsentiert. Die Präsentation der Stimuli erfolgte über ein Lautsprecher-Array in einem reflexionsarmen Raum. Die Ergebnisse zeigen, dass die Lokalisation auch mit Stimuli ohne Onset funktioniert. Jedoch nimmt die Lokalisationsgenauigkeit mit steigender Nachhallzeit ab. Der Onset scheint mit steigendem Nachhall immer wichtiger für eine genaue Lokalisation zu werden. In einer zusätzlichen Kondition wird die Direktschallkomponente der Raumimpulsantwort gegenüber der ersten Reflexion verzögert. In dieser Kondition zeigt sich, dass der Direktschall noch immer die wahrgenommenen Richtung bestimmt, aber nur, wenn der Stimulus ohne Onset präsentiert wird. Insgesamt zeigen die Ergebnisse, dass eine zeitlich getrennte Darbietung von Direktschall im Onset des Stimulus keine Voraussetzung ist für die Wirkung vom Präzedenz-Effekt in akustisch komplexen Umgebungen so wie schon gezeigt von Dizon and Colburn mit abstrakten Stimuli (JASA, 2006, Vol. 119. p. 2947-2964).

Ohlenforst, Barbara

• How aircraft noise impact management can improve residents' quality of life - A field study
  J. Kuhlmann, B. Ohlenforst, F. Rajé, I. Richard, R. Aalmoes, P. Hooper und D. Schreckenberg
[Abstract]

The EU research project ANIMA (Aviation Noise Impact Management through Novel Approaches) aims to develop new instruments and methods for mitigating the impact of aircraft noise exposure and for enhancing residents’ quality of life (QoL). Within ANIMA, several existing interventions were evaluated with respect to their impact on nearby communities. For example, a consultation procedure that took place in 2018 in the Frankfurt Airport region was evaluated by means of qualitative in-depth telephone interviews. The consultation procedure dealt with a potential flight path change that would lead to a decrease in aircraft noise exposure in some areas but to an increase of exposure in other areas. Therefore, three communities, which would be differently affected by the flight path change, were selected for this study. In addition, existing survey data was re-analysed to assess residential satisfaction and which aspects of the living environment are most important to residents living nearby Schiphol Airport. In this contribution, the results of both the in-depth interviews and the survey are described and discussed. The ANIMA project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation program under grant agreement No [769627].

Ohlsen, Jakob

• Deep Learning Data Fusion for Predicting Offshore Pile Driving Noise Levels
  M. Stender, J. Von Pein, E. Klages, J. Ohlsen, S. Lippert, O. Von Estorff und N. Hoffmann
[Abstract]

Data-driven techniques from the field of machine learning can be utilized to distill patterns from high-dimensional data sets through abstract representation learning. This study employs novel deep learning methods to fuse qualitatively different data sources in the field of underwater noise from offshore pile driving. A fully convolutional encoder-decoder with residual connections is built to approximate a mapping from the pile head excitation to the emitted underwater sound pressure levels. Classical numerical simulation techniques require extensive computations. Furthermore, several geometrical and acoustical parameters, as well as the pile head excitation, are necessary to calculate fully resolved information about the occurring pressure field. As an alternative, extensive deep learning model training on large simulation data sets allows for noise level predictions with near real-time capability. Thus, the large offline training costs are justified for design processes that involve the simulation of several variations, e.g., the pile head excitation, pile geometry, or the acoustical parameters in a timely manner. The performance of the novel approach is assessed in terms of the one-third octave band spectra of the sound exposure level in the close vicinity of the pile.

Olson, David

• Simulation des Einflusses von Materialparametern auf das Schwingungsverhalten einer Gitarrendecke
  S. Merchel, B. Zenker, M.E. Altinsoy und D. Olson
[Abstract]

In vorangegangenen Hörversuchen wurden signifikante Präferenzunterschiede zwischen Gitarren mit identischem Design aber variierenden Materialparametern festgestellt. Dieser Beitrag diskutiert grundlegende Einflüsse verschiedener Materialparameter auf das Klangverhalten von Gitarrendecken mit Hilfe von Simulationsmethoden und abstrahierten Modellen. Der Fokus liegt dabei auf dem Verständnis des Einflusses verschiedener Materialparameter auf die Verschiebung von Modalfrequenzen der Resonanzdecke. Um die Modenverschiebung besser zu verstehen, wurde das Schwingungsverhalten einer vereinfachten Resonanzdecke mit der vibroakustischen Simulationssoftware Wave6 numerisch modelliert. Die Abmessungen des verwendeten Finite-Elemente-Modells wurden so gewählt, dass sie einer echten Gitarrendecke (50 cm x 35 cm) entsprechen. Vor allem aber wurde der orthotrope Charakter des Holzes mit separater Steifigkeit in Längs- und Querrichtung berücksichtigt. Weiterhin wurde der relative Einfluss der Dichte ρ und des Schermoduls G simuliert. Der Einfachheit halber wurde ein stark abstrahiertes Deckenmodell mit fest eingespannten Kanten und ohne Leisten, Steg, ... verwendet. Die Ergebnisse illustrieren das Potential von simulationsbasierten Ansätzen bei der Untersuchung des Schwingungsverhaltens von Musikinstrumenten und zeigen anschaulich, dass der relative Einfluss von Längs- und Quersteifigkeit stark von der Modenform abhängt.

Ostermann, Michael

• Untersuchung Schienenschleifen
  S. Gombots, M. Ostermann, T. Hauser, H. Töll und P. Suppin
[Abstract]

Die (akustische) Rauheit der Radlauffläche und der Schienenoberfläche regen beim Rollvorgang des Rades auf der Schiene die Schiene und das Rad zu Schwingungen an und bedingen die Entstehung des Rollgeräusches. Diese Schwingungen werden in weiterer Folge von Fahrzeug und Gleis als Luftschall abgestrahlt und als Teil des Gesamtgeräusches wahrgenommen. Zur Reduktion der Rauheit und damit auch der Geräuschemission können Schleifverfahren eingesetzt werden. Im Zuge der vorliegenden Untersuchung ist die Auswirkung von Schienenschleifen mit rotierenden Schleiftöpfen - speziell auf die akustische Schienenrauheit - untersucht worden. Hierzu sind die Schallemissionen an einem Messquerschnitt im Netz der Wiener Linien GmbH & Co KG entsprechend ISO 3095 bestimmt worden. Zudem wurde die Schienenrauheit und Gleisabklingrate im Messquerschnitt gemessen. Der Einfluss der Radrauheit auf die Schallemissionen ist nicht betrachtet worden, wobei Züge aufgrund des fahrplanmäßigen Wagenumlaufs den Messquerschnitt wiederholt passierten. Messungen haben sowohl vor dem Schleifen, unmittelbar nach dem Schleifen und drei Wochen nach dem Schleifen (”Einfahren”) stattgefunden. Im Beitrag wird auf die Korrelation zwischen den einzelnen Wellenlängenbändern der Schienenrauheit und Terzpegeln der Schallemission im Detail eingegangen sowie die Auswirkung des Schienenschleifens auf die einzelnen Wellenlängenbänder durch das Einfahren besprochen.

Ostmann, Philipp

• Numerische Untersuchung des aeroakustischen Verhaltens eines generischen Schlitzauslasses
  P. Ostmann, C. Bruchhaus, M. Kremer und D. Müller
[Abstract]

Die akustische Geräuschentwicklung bei Luftdurchlässen stellt eine Beeinträchtigung einer produktiven Arbeitsumgebung und damit einen erheblichen Limitierungsfaktor in Lüftungssystemen dar. In dieser Arbeit soll das aeroakustische Verhalten von Luftdurchlässen numerisch untersucht werden. Zu diesem Zweck wird mithilfe der Software StarCCM+ ein dreidimensionales Strömungsmodell aufgebaut. In einem ersten Schritt wird das Netz mittels stationärer Simulationen vorentwickelt. Unter Anwendung von Breitband-Schall-Modellen werden die Bereiche hoher Schallemission identifiziert. In Vorbereitung auf die transienten Strömungssimulationen werden diese Bereich besonders fein aufgelöst. Aus experimentellen Daten ist der zu erwartende Frequenzbereich bekannt und anhand dessen wird die Netzgröße und der Zeitschritt abgeschätzt, um Schallfrequenzen von bis zu 1000 Hz vorhersagen zu können. Die transienten Simulationen werden mit der LES-Methode berechnet, wodurch abhängig von der Netzgröße auch kleinere Wirbel aufgelöst und analysiert werden können. Zur Berechnung des Schalls wird sowohl das Ffowcs-Williams-Modell eingesetzt, als auch eine direkte Berechnung des Schalls (Direct Noise Simulation) durchgeführt. Diese beiden Ansätze werden final mit durchgeführten Experimenten verglichen, um die Qualität der Modelle zu bewerten. Es zeigt sich, dass beide Modellansätze die Frequenzen des Schalls gut vorhersagen. Es werden zwei prominente Frequenzmaxima bei etwa 300 Hz und 950 Hz berechnet, welche sich an ähnlicher Stelle auch in den aufgenommen Daten zeigen.

Ostrowski, Stefan

• Mehrdimensionale Clusteranalyse raumakustischer Parameterwerte: räumliche Centroide und deren Interpretation
  K.-H. Lorenz-Kierakiewitz, C. Reuter, B. Pfändner und S. Ostrowski
[Abstract]

Die Methode der mehrdimensionalen Repräsentation raumkustischer Parameterwerte verschiedener Nutzungstypen, vorgestellt bei der DAGA 2017, wurde seither erweitert auf mehr als 500 Datensätze aus eigenen Messungen und Literatur, um schnell Nutzungsmöglichkeiten einzuschätzen, akustische Veränderungen nach baulichen Maßnahmen darzustellen und die Qualität von Aufführungsstätten anhand objektiver Kriterien zu ermitteln. Mithilfe dieser Methode konnte u.a. gezeigt werden, dass verschiedene Nutzungsarten im von den Parametern aufgespannten Parameterraum charakteristische Bereiche einnehmen und bezüglich der Hörsamkeit gut bewertete Räume innerhalb der Nutzungstypen begrenzte Cluster bilden. Diese Methode bietet umfangreiche Möglichkeiten der Analyse der vorliegenden Datenbasis: statistische Verfahren wie Korrelationsanalysen, Mittelwerte und Standardabweichungen. In diesem Beitrag soll untersucht werden, welche raumakustische Bedeutung die Schwerpunkte dieser Datenpunktverteilungen im Parameterraum, die sogenannten Centroide, haben, und zwar sowohl von der Gesamtheit der Datensätze, wie auch diejenigen der verschiedenen Raumnutzungstypen. Dabei soll untersucht werden, ob die von den verschiedenen Nutzungstypen im Parameterraum eingenommenen Punkteverteilungen mit der Standardabweichung der Mittelwerte gut beschrieben werden können, um eine prägnantere raumakustische Definition der Eigenschaften der Raumtypen zu formulieren. Weiters soll versucht werden zu zeigen, dass verschiedene Nutzungen im Durchschnitt über die hier untersuchten Datensätze jeweils unterschiedliche raumakustische Parameterwerte aufweisen, und wie dies mit der subjektiv bewerteten akustischen Eignung und Hörsamkeit für bestimmte Nutzungen korreliert.

Outzen, Lukas

• Datengetriebene Modellierung des Schädigungsprozesses von Strukturen durch rekurrente neuronale Netze zur prädiktiven Zustandsüberwachung
  L. Outzen, T.P. Ring und S.C. Langer
[Abstract]

Das Structural Health Monitoring (SHM) hat zum Ziel, Zustandsänderungen oder Schädigungen einer Struktur möglichst frühzeitig zu erkennen bzw. vorherzusagen. Um zwischen diversen Schadenscharakteristiken diskriminieren zu können, benötigt das SHM-System eine große Menge an Informationen über die Auswirkungen der entsprechenden Zustandsänderungen. In diesem Beitrag wird ein datengetriebener Ansatz zur Implementierung eines umfänglichen und robusten SHM-Systems vorgestellt, das den zeitlichen Verlauf des Schädigungsprozesses berücksichtigt. Datengetriebene Modelle ermitteln mithilfe von selbstlernenden Algorithmen Zusammenhänge in einer Menge vorgegebener Trainingsdaten, um diese Zusammenhänge anschließend generalisiert auf unbekannte Daten anwenden zu können. Folglich ist für die erfolgreiche Implementierung eines datengetriebenen SHM-Systems eine aussagekräftige Datenbasis notwendig. Im Rahmen dieses Beitrags wird vornehmlich mit Messgrößen der Vibroakustik gearbeitet, die die Schwingungen der Struktur im Frequenzbereich abbilden. Aus der Änderung der Frequenzantwort, die sich bei Eintritt eines Schädigungszustands einstellt, kann das Modell Informationen über dessen Zustand ableiten. Der vorliegende Beitrag beruht auf dem Ansatz, statt eines diskreten Schädigungszustands den gesamten fortschreitenden Schädigungsprozess der Struktur zu modellieren. Hierfür werden rekurrente neuronale Netze verwendet, die in der Lage sind, eine logische Reihenfolge von sequenziellen Daten zu berücksichtigen. So kann die zeitliche Änderung der Frequenzantwort der Struktur analysiert und als Indikator für Schädigungen generalisiert werden.

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

 

Palenda, Pascal

• Open-Source Simulation Scheduling Framework for Real-Time Auralisation
  P. Palenda, P. Schäfer, J. Stienen und M. Vorländer
[Abstract]

With the increasing popularity and availably of virtual reality equipment for consumers, its usage for research purposes also increased. For this reason, performing acoustic simulations in real-time is a major point of interest. However, some simulations cannot be optimized enough to meet real-time conditions. In these cases, a scheduling algorithm can be employed, to distribute simulation inquires and manage the load of the simulation. In this contribution, a scheduling framework is introduced, that aims to provide best-case results for computationally expensive simulations under real- time conditions. By design, it is easy to extend with different simulation back-ends and to integrate into auralisation frameworks. Additionally, this framework provides a mechanism, to filter simulation inquiries and reduce the load on the simulation system. Possible applications of this mechanism will be discussed.

Pallas, Marie-Agnès

• Einfluss von Reifen- und Betriebsparametern auf das Reifen-/Fahrbahngeräusch unter Drehmoment
  C. Hoever, A. Tsotras, M.-A. Pallas und J. Cesbron
[Abstract]

Übermäßiger Straßenverkehrslärm hat einen negativen Einfluss auf die menschliche Gesundheit in vielen Teilen Europas, vor allem in Städten. Die Einführung von Elektromobilität wird in diesem Zusammenhang oftmals als eine der besten Lösungen angesehen, die Lärmbelastung in urbanen Gebieten zu reduzieren. Für das Verkehrsgeräusch von Elektrofahrzeugen (EV) ergibt sich dabei im Vergleich zu klassischen Verbrennerfahrzeugen aufgrund der deutlichen Reduzierung des maskierenden Antriebsstranggeräusches eine erhöhte Bedeutung des Reifen-/Fahrbahngeräusches. Dieser Effekt wird unter Beschleunigung verstärkt. Einerseits ist bekannt, dass das Reifen-/Fahrbahngeräusch unter Drehmoment oftmals höher als im Zustand des freien Rollens ist. Andererseits fehlt bei EVs insbesondere in genau denjenigen Fahrzuständen, in denen es zu einem erhöhten Reifendrehmoment kommt, die Maskierung durch den Antriebsstrang, der bei klassischen Verbrennerfahrzeugen fast immer mit diesen Situationen einhergeht. Im Rahmen des LIFE E-VIA-Projektes soll der Straßenverkehrslärm in urbanen Umgebungen durch für EVs optimierte Straßenbeläge und Reifen reduziert werden. Aufgrund der angesprochenen Effekte muss dabei für eine wirksame Lärmreduzierung neben der Konstantfahrt auch beschleunigtes Fahren berücksichtigt werden. Daher wurde im E-VIA Projekt mittels Messungen am Rollenprüfstand und auf einer Teststrecke untersucht, welchen Einfluss unterschiedliche Reifen- und Betriebsparameter auf die Veränderung des Reifen-/Fahrbahngeräusches unter Drehmoment im Vergleich zur Konstantfahrt haben.

Pan, Xiaokang

• On using Machine Learning in Ultrasonic Metal Welding
  E. Abi Raad, X. Pan und M. Vorländer
[Abstract]

Ultrasonic Metal Welding (USMW) is a type of friction welding which offers, among its other advantages, a high potential for automatization. USMW can be used with a variety of metals, including copper, aluminum and gold, and the workpieces can have a range of geometries. Although it is often used in the industry, it still suffers from fluctuations in the strength of the welds produced, due to difficulties in finding the best welding parameters. Furthermore, the choice of these parameters is based on the experience of the machine operator and on previous trial welds, leading to a potentially time-consuming process to find appropriate parameters, one of which is the duration of welding. For these reasons, USMW would be a good candidate for optimisation with machine learning. Based on measurements of the vibrations of the horn and anvil and of the airborne sound during welding, this work investigates the use of machine learning in Ultrasonic Metal Welding to find a good stop time to the welding process. The workpieces were copper sheets, and the only varying parameter was the welding time. Based on the measurement data, an appropriate welding parameter is chosen, and several machine learning algorithms are investigated.

Pannert, Wolfram

• Analytisch und iterativ berechnete Steering-Vektoren zur Lokalisierung rotierender Schallquellen
  C. Ocker, G. Herold, F. Czwielong und W. Pannert
[Abstract]

Die Lokalisierung und Quantifizierung rotierender Schallquellen an Axialventilatoren, Windturbinen oder Flugzeugtriebwerken erhöht das Verständnis der Schallentstehungsmechanismen. Dies ermöglicht somit eine geometrische Optimierung der rotierenden Komponenten hinsichtlich der Schallentstehung und -abstrahlung. Hierbei werden Mikrofonarrays verwendet und eine entsprechende Signalverarbeitung für rotierende Schallquellen eingesetzt. Die Grundidee zur Lokalisierung rotierender Schallquellen ist die Transformation in ein rotierendes Bezugsystem, so dass die rotierenden Schallquellen stationär relativ zu den Mikrofonen erscheinen. Diese Transformation wird auf die gemessenen Drucksignale an den Mikrofonen und auf das Medium zwischen Schallquellen und Mikrofonen angewendet. Im rotierenden Bezugsystem rotiert damit das zunächst ruhende Medium selbst. Dies muss bei der Berechnung der Schallausbreitung berücksichtigt werden. Die Steering-Vektoren, welche die Schallausbreitung von der Schallquelle zu den einzelnen Mikrofonen im rotierendem Medium berücksichtigen, können analytisch oder iterativ berechnet werden. Bei der Schallquellenlokalisierung muss sowohl die Amplitude als auch die Phase an den Mikrofonpositionen richtig berechnet werden. Die auf unterschiedliche Weise berechneten Steering-Vektoren werden bei der Auswertung eines Benchmarks mit simulierten Drucksignalen und eines Benchmarks mit gemessenen Drucksignalen von einem Axialventilator eingesetzt. Damit soll die Zuverlässigkeit der Berechnungsmethoden für unterschiedliche Anwendungsbereiche beurteilt werden.

Partsch, Niklas

• Untersuchungen zur Positionierung von virtuellen Schallquellen in der Median-Ebene mit einer 2x2-Lautsprecheranordnung
  N. Partsch und E. Wilk
[Abstract]

Zur Untersuchung von Möglichkeiten zur vertikalen Positionierung von virtuellen Schallquellen wird eine Anordnung aus vier im Rechteck angeordneten Lautsprechern verwendet. Eine Verschiebung der virtuellen Schallquelle um +/- 15^∘ aus der Mittenposition wird mittels Amplitude Panning, Inter-Channel Time Difference (ICTD) und spektralen Hinweisen (spectral cues) erreicht. Dazu werden für die Ziel-Positionen unterschiedliche Einstellungen und Kombinationen von Pegel- und Laufzeitdifferenzen und HRTF-basiertem Filtern eingesetzt. Für das Amplitude Panning werden zwischen dem oberen und dem unteren Lautsprecherpaar Pegeldifferenzen zwischen 0 dB und 18 dB eingestellt. Die ICTD beträgt zwischen 0 und 0,4 ms. Die spectral cues werden dadurch erreicht, dass mit Equalizern die entsprechenden, winkelabhängigen HRTFs nachgebaut werden. In einem Hörversuch wurde für Sprache (männliche Stimme) und Musik (Gitarren-Akkorde) die Lokalisation bei unterschiedlichen Kombinationen der Einstellungen überprüft. Die Streuung der Antworten wird hierbei als Hinweis auf die grundsätzliche Positionierung-Fähigkeit interpretiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Ergänzung des Amplitude Panning durch ICTD die Positionierung der virtuellen Schallquellen verbessert. Für das Musiksignal erhöhen spectral cues die Genauigkeit der Positionierung für positive Elevationswinkel, für Sprache gilt dies nicht. Darüber hinaus ist zu beobachten, dass die virtuellen Schallquellen tendenziell oberhalb der angestrebten Position lokalisiert werden, mit größeren Abweichungen bei dem Musiksignal für negative Elevationswinkel.

Paszkiewicz, Artur

• Akustische Holografie zur Lokalisation von Hydroschallquellen
  A. Paszkiewicz, M. Witte und F.-H. Wurm
[Abstract]

Ein Verfahren zur Ortung von Hydroschallquellen mittels eines Sensorarrays wird vorgestellt. Das Verfahren lokalisiert Hydroschallquellen auf Basis der akustischen Holografie. Die Lokalisation lässt sich mit einer Approximation des Schallfeldes der abzustrahlenden Fläche durchführen. Hierfür wird die grundlegende Idee der Überlagerung von Schallfeldern einzelner äquivalenter Quellen verwendet. Dabei werden die äquivalenten Schallquellen nahe der zu untersuchenden Fläche platziert. Die Stärke jeder äquivalenten Schallquelle wird mithilfe der aufgezeichneten Schallfelddaten und der Lösung eines inversen Problems bestimmt. Anschließend folgt eine Lokalisation der Hydroschallquellen. Das dargestellte Verfahren wird anhand von numerisch erzeugten Daten präsentiert und analysiert.

Peissig, Jürgen

• Adaption of Layerwise Relevance Propagation for Audio Applications
  R. Kiyan, N. Poschadel, S. Preihs und J. Peissig
[Abstract]

Deep neural networks (DNNs) excel at signal detection and parameter estimation tasks, particularly under conditions where traditional algorithms struggle. In contrast to analytically derived methods, DNNs solve tasks through their parameters being optimized for a particular task in training. However, this comes at the cost of a DNN model’s operation being intransparent - behaving like a black box.

Layerwise Relevance Propagation (LRP) is a method originally developed in the field of image recognition which aims to resolve this black box behavior by attributing relevance to a model’s input features, representing the contributions of these features to the model’s prediction for a particular input. Analysis of the resulting heatmaps is then to give insight regarding the model’s decision strategy.

This work examines the specifics of applying LRP to DNNs used for audio applications - from a view on specific properties of audio signals as compared to images, through ways of evaluating LRP heatmaps qualitatively and quantitatively by means of visualization, auralization and evaluation of multiple metrics. The interpretation of LRP results and their utility in DNN model design is discussed. LRP is applied exemplarily to DNNs for Direction of Arrival (DOA) estimation from Higher Order Ambisonics signals.

• Analyzing the Degree of Immersion of Music Reproduction by means of Acoustic Fingerprinting
  J. Bergner, D. Schössow, S. Preihs, J. Peissig, Y. Wycisk, K. Sander, R. Kopiez und F. Platz
[Abstract]

In the past few decades the use of high-quality multi-channel audio reproduction formats and systems became widespread. Driven by developments and investments in the film industry, technologies and devices gained a market readiness level such that private use and mass distribution became more and more accepted and commercially successful. Each generation of audio formats and codecs developed by companies such as Dolby, DTS, THX or Auro/Barco, promises to deliver advanced audio playback quality and user experience as well as the feeling of being present in the reproduced auditory scene, what is known as ”Immersion”. However, it has not been conclusively clarified to what extent advanced audio reproduction formats and systems actually contribute to the physical properties of the reproduced soundfield, the psychophysical perception or the emotional response. The interdisciplinary research project ”Wagner 3.0” addresses these questions, whereby the presented work investigates the acoustic properties of 9 selected music recordings, each reproduced with three different loudspeaker setups (stereo, 5.1 and 5.1.4). For this, 189 signal-based parameters within the categories level, quality and spaciousness are calculated and compared. Appropriate dimensional reduction methods reveal the underlying components that characterise the differences of the respective music reproductions and form a so called acoustic fingerprint.

• An Open-Source Python Framework for the Generation of Questionnaire GUIs without Programming
  D. Schössow, J. Bergner, S. Preihs und J. Peissig
[Abstract]

Questionnaires in paper form are more and more replaced with digital equivalents, but those are often hardly adaptable to one’s individual wishes. To simplify the use of digital questionnaires, a Python-based open-source framework was developed, that allows to create diverse questionnaires without any programming knowledge. The software has a graphical user interface as well as the possibility to edit the entire questionnaire structure in one configuration text file. Many common question and answer types are already implemented, but the selection will be extended. Furthermore, interfaces for communication with other software and systems are possible, for example OSC. The software is designed so that different components can also run on different computers. The presented framework is explained on the example of a listening test environment which utilizes subsystems for audio, pupillometry and collection of physiological data, that are controlled and synchronized on 3 computers.

• Messung immersiven Musik-Erlebens: Das Immersive Audio Quality Inventory
  Y. Wycisk, K. Sander, R. Kopiez, F. Platz, J. Peissig und S. Preihs
[Abstract]

Obwohl die dreidimensionale Wiedergabe von Ton (einschließlich Front-, Rear- und Höhenkanälen) im Bereich Virtual Reality, Video-Entertainment und Computerspiele weit verbreitet ist, bleibt unklar, ob 3D-Audioformate das emotionale Hörerlebnis tatsächlich intensivieren. Ein valides Inventar zur objektiven Messung immersiver Hörerlebnisse durch Audiowiedergabeformate mit ansteigendem Immersionsgrad (von Mono zu Stereo, 5.1 und 3D) liegt derzeit nicht vor. Die Entwicklung des Immersive Audio Quality Inventory (IAQI) könnte diese Lücke schließen. Eine initiale Item-Liste (N = 25) wurde aus Studien zu virtueller Realität und Spatial Audio zusammengestellt und ergänzt durch von Forschern entwickelten Items sowie Items, die aus historischen Beschreibungen extrahiert wurden. In einer Online-Studie (N = 222 gültige Fälle) erfolgte die psychometrische Evaluation. Basierend auf einer kontrollierten Kopfhörerwiedergabe hörten die Teilnehmer vier Lieder/Stücke, jedes in den drei Formaten Mono, Stereo und binaurales 3D-Audio. Das latente Konstrukt ”immersives Hörerlebnis” wurde durch probabilistische Testtheorie (Item-Response-Theory, IRT) und mittels Multifacetten-Rasch-Analyse (MFRM) ermittelt. Als Ergebnis zeigte das MFRM-Modell eine gute Modellanpassung (62,69 % erklärte Varianz). Das finale eindimensionale Inventar besteht aus 10 Items und wird auf Englisch und Deutsch zur Verfügung gestellt.

Peller, Nikolaus

• Experimentelle und numerische Untersuchung des Effekts der Zuströmbedingungen auf die Schallabstrahlung eines generischen Ausströmers
  A. Ravichandran, A. Logdesser, N. Peller und M. Manhart
[Abstract]

Die Schallabstrahlung eines Ausströmers des Klimagerät eines Kraftfahrzeugs, erfährt ein zunehmendes Interesse. Die Schallabstrahlung des Ausströmers hängt stark von den Strömungseigenschaften vor dem Ausströmer ab. Wir untersuchen unterschiedliche Zuströmbedingungen, nämlich freie Zuströmbedingungen in einem Vorläuferkanal und gestörte Zuströmbedingungen mit und ohne Vorläuferkanal. Die gestörten Zuströmbedingungen werden unter Verwendung unterschiedlicher Gitter erzeugt, um die turbulente Intensität und den Geschwindigkeitsgradienten zu beeinflusssen. Dies wird durch eine variable Anordnung der Gitterstäbe erreicht, die ein ungleichmäßiges Geschwindigkeitsprofil erzeugen. Die Untersuchungen werden zunächst an einem generischen Ausströmer durchgeführt und später mit einem Ausströmer eines Serienfahrzeugs verglichen. Mit einem Hitzdrahtanemometer wurden Geschwindigkeitsprofile in dem akustischen Kanal durchgeführt. Messungen mit Fernfeldmikrofonen ergeben die Schallabstrahlung. Die Messungen werden mit Simulationsergebnissen des Aero-Akustiklösers MGLET verglichen. Dieser Löser basiert auf einer wandmodellierten Large Eddy Simulation und der akustischen Analogie. Mit dieser Studie sind wir in der Lage, die Schallabstrahlung aufgrund des Einflusses unterschiedlicher Zuströmbedingungen zu beurteilen.

Petö, Márton

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

In diesem Beitrag geht es um die simulative Bewertung akustischer Metamaterialien, wobei eine Kopplung der Finiten Zellen Methode (FCM) und der Randelementemethode (BEM) zum Einsatz kommt. Solche Metamaterialien bestehen aus akustisch wirksamen Schaumstoffmaterialien, in denen zusätzlich Festkörper mit hoher Steifigkeit eingebracht sind, um die Wirksamkeit des Dämmmaterials zu erhöhen. Als Resultat weisen solche Materialien eine komplexe innere Struktur auf, in der sich die Lage, Größe, Masse, Steifigkeit und Form der Einschlüsse je nach Design ändert. Um allgemeine Gestaltungsrichtlinien für solche Metamaterialen ableiten zu können, sind geeignete numerische Verfahren erforderlich, um mit deren Hilfe umfassende Parameterstudien durchführen zu können.

Die FCM ermöglicht eine effiziente Simulation akustischer Metamaterialien, in der die komplexe Geometrie durch ein kartesisches Berechnungsnetz diskretisiert und mit Ansatzfunktionen höher Ordnung berücksichtigt werden kann. Dadurch ist eine einfache Netzerzeugung für dreidimensionale Probleme sowie eine hochgenaue Berechnung der schwingenden Struktur möglich. Um Materialübergänge akkurat abbilden zu können, wird in den multimateriellen Zellen der Ansatzraum um besondere Ansatzfunktionen erweitert. Im Anschluss erfolgt auf Basis der Ergebnisse der Schwingungsanalyse die Berechnung der Schallabstrahlung mit Hilfe der BEM.

In diesem Beitrag wird die gekoppelte Berechnung der komplexen Struktur und der Umgebungsluft mittels FCM und BEM diskutiert sowie die Schallemission des simulierten akustischen Metamaterials ausgewertet.

Pfändner, Benjamin

• Mehrdimensionale Clusteranalyse raumakustischer Parameterwerte: räumliche Centroide und deren Interpretation
  K.-H. Lorenz-Kierakiewitz, C. Reuter, B. Pfändner und S. Ostrowski
[Abstract]

Die Methode der mehrdimensionalen Repräsentation raumkustischer Parameterwerte verschiedener Nutzungstypen, vorgestellt bei der DAGA 2017, wurde seither erweitert auf mehr als 500 Datensätze aus eigenen Messungen und Literatur, um schnell Nutzungsmöglichkeiten einzuschätzen, akustische Veränderungen nach baulichen Maßnahmen darzustellen und die Qualität von Aufführungsstätten anhand objektiver Kriterien zu ermitteln. Mithilfe dieser Methode konnte u.a. gezeigt werden, dass verschiedene Nutzungsarten im von den Parametern aufgespannten Parameterraum charakteristische Bereiche einnehmen und bezüglich der Hörsamkeit gut bewertete Räume innerhalb der Nutzungstypen begrenzte Cluster bilden. Diese Methode bietet umfangreiche Möglichkeiten der Analyse der vorliegenden Datenbasis: statistische Verfahren wie Korrelationsanalysen, Mittelwerte und Standardabweichungen. In diesem Beitrag soll untersucht werden, welche raumakustische Bedeutung die Schwerpunkte dieser Datenpunktverteilungen im Parameterraum, die sogenannten Centroide, haben, und zwar sowohl von der Gesamtheit der Datensätze, wie auch diejenigen der verschiedenen Raumnutzungstypen. Dabei soll untersucht werden, ob die von den verschiedenen Nutzungstypen im Parameterraum eingenommenen Punkteverteilungen mit der Standardabweichung der Mittelwerte gut beschrieben werden können, um eine prägnantere raumakustische Definition der Eigenschaften der Raumtypen zu formulieren. Weiters soll versucht werden zu zeigen, dass verschiedene Nutzungen im Durchschnitt über die hier untersuchten Datensätze jeweils unterschiedliche raumakustische Parameterwerte aufweisen, und wie dies mit der subjektiv bewerteten akustischen Eignung und Hörsamkeit für bestimmte Nutzungen korreliert.

Pfattheicher, Silas

• Untersuchung des Einflusses von Vorsatzschalen vor Massivholzelementen auf das Stoßstellendämm-Maß Kij
  S. Pfattheicher, F. Schöpfer, U. Schanda und A. Rabold
[Abstract]

Für die Schallschutzprognose von Massivholzkonstruktionen nach DIN EN 12354 werden Stossstellendämm-Maße als Eingangsgröße für die Flankenübertragung benötigt. In einigen Forschungsvorhaben sind Messungen hierfür an verschiedenen Forschungsinstituten durchgeführt und z.B. in der Datenbank ”VaBDat” der Technischen Hochschule Rosenheim eingepflegt worden. Nun wurde untersucht, inwiefern sich Vorsatzschalen vor Massivholzelementen auf die Stossstellendämm-Maße auswirken. Dazu wurden an einem vertikalen T-Stoß aus Brettsperrholzelementen verschiedene Bodenaufbauten auf der Decke sowie Vorsatzschalen vor den Wänden und Beschwerungslagen auf den Wänden angebracht. Die Messergebnisse werden vorgestellt und mit den Stoßstellendämm-Maßen der Konstruktionen ohne Vorsatzschalen sowohl frequenzabhängig als auch deren Einzahlwerte diskutiert.

Pianowski, Robin

• Risserkennung und Schadensdetektion an Eisenbahnradreifen
  R. Pianowski, R. Kamenzky und P. Blaschke
[Abstract]

Die vorgestellte Arbeit beschreibt eine akustische, zerstörungsfreie Methode zur Detektion von Radreifenrissen. Über eine Transferpfadanalyse (TPA) wird auf die Schallabstrahlung des einzelnen Rades rückberechnet. Mit der synthetisierten Schallabstrahlung wird mittels des akustischen Resonanztests (ART) während der Überfahrt des Zuges über eine Messstelle die Rissidentifikation durchgeführt.

Risse in Radreifen der Bahn verändern die strukturellen Eigenschaften der Komponente. Die Rissufer bilden innerhalb des Radreifens eine Fügestelle, an der kinetische Energie bei strukturdynamischen Bewegungen aufgrund von Reibung in Wärme dissipiert wird. Wird ein intakter und ein rissbehafteter Radreifen spektral verglichen, so müssen sich Unterschiede in ihren modalen Eigenschaften feststellen lassen.

Basis der Risserkennung ist die Analyse des Radreifen-Schallspektrums. Dieses kann mit der Transferpfadanalyse (TPA) und -synthese (TPS) aus der Überfahrt des Zuges über eine Messstelle in der Schiene für jedes einzelne Rad extrahiert werden. Die Herausforderungen der Verkehrswende erzwingen einen Ausbau des Personen- und Güterverkehrs auf der Schiene. Eine in situ Risserkennung während des Betriebs kann hierzu einen entscheidenden Beitrag zur Kapazitätserhöhung und Sicherheit des Schienenverkehrs liefern.

Der Vortrag präsentiert die Fortschritte und Erkenntnisse der Arbeit.

• Untersuchung eines Messverfahrens für das Vorbeifahrtgeräusch von Güterwagen basierend auf der Transferpfadanalyse und -synthese
  R. Kamenzky, R. Pianowski und P. Blaschke
[Abstract]

In dieser Arbeit wird der Versuchsaufbau für die Untersuchung einer neuartigen Methode zur Lärmemissionsmessung vorbeifahrender Güterzüge allein aus dem Schwingungssignal nahe des Rad-Schiene-Kontaktes vorgestellt. Sie ist unempfindlich gegen Störeinflüsse und erlaubt eine eindeutige Zuordnung von Schallemissionen zu den einzelnen Radsätzen.

Im Zuge des seit Dezember 2020 geltenden Schienenlärmschutzgesetzes gibt es Bedarf für ein System zur radgenauen Lärmmessung und Kontrolle von Güterzügen. Mikrofonmessungen an der Bahnstrecke sind dazu ungeeignet, da das Mikrofonsignal von Umgebungsgeräuschen überlagert werden kann, gemessene Lärmpegel stark von den Umgebungsbedingungen abhängen und somit keine hinreichende Bestimmung des Lärmemittenten und der genauen Pegelüberschreitung möglich ist.

Die Methode basiert auf der Modellierung des Rad-Schiene-Systems durch eine Transferpfadanalyse. Die Anregung durch das rollende Zugrad wird dann von einem Beschleunigungssensoren an der Schiene gemessen und mittels des Transferpfadmodells zu einem äquivalenten Schalldruckpegel synthetisiert. Der vorgestellten Versuchsaufbau besteht aus einem Rad-Schiene-Modell im Labormaßstab und erlaubt die Untersuchung optimaler Methoden für die Erstellung des Transferpfadmodells und die Quantifizierung von Stör- und Einflussgrößen.

In ersten Versuchen konnten gute Übereinstimmungen von synthetisierten Lärmpegeln zu Referenzmessungen mit Mikrofonen gezeigt werden. Der Versuchsaufbau sowie die Ergebnisse der Labormessungen werden in dieser Arbeit vorgestellt und mögliche Limitierungen des Messaufbaus und der Methode diskutiert.

Picker, Kevin

• Zur Messung von Schallleistungspegeln bei Frequenzen deutlich unter 100 Hz
  K. Picker und V. Wittstock
[Abstract]

Der Schallleistungspegel ist die wichtigste Kenngröße zur Beschreibung der Emission von Schallquellen. Im heute üblicherweise für Messungen verwendeten Frequenzbereich zwischen 100 Hz und 10 kHz wird im Allgemeinen davon ausgegangen, dass das äußere Schallfeld keinen Einfluss auf die emittierte Schallleistung von Quellen hat. In Räumen ist diese Annahme zu tieferen Frequenzen zunehmend unzutreffend. Um trotzdem eine Emissionskenngröße in Räumen messen zu können, wird an der PTB seit mehreren Jahren das Konzept verfolgt, die Schallleistung von Quellen durch Bezug auf ein Primärnormal zu messen. Das Primärnormal besteht dabei aus einer eingebettet schwingenden ebenen Schallquelle. Die Schallleistung, die von dieser Quelle in ein Halbfreifeld abgestrahlt werden würde, wird mit Hilfe des Rayleigh-Integrals aus der gemessenen Schallschnelle an der Oberfläche der Primärquelle errechnet. Der von der Primärquelle erzeugte Schalldruck bzw. die -intensität wird an Feldpunkten im Raum gemessen. Anschließend wird die Primärquelle durch die zu testende Quelle ersetzt, und es wird erneut der Schalldruck bzw. die -intensität gemessen. Die Freifeld-Schallleistung der zu testenden Quelle kann dann aus der Freifeld-Schallleistung der Primärquelle sowie den gemessenen Feldgrößen errechnet werden. Im Beitrag werden das Gesamtkonzept dieses Ansatzes sowie Messergebnisse aus dem Halbfreifeldraum und dem Hallraum der PTB mit unterschiedlichen Quellen vorgestellt.

Piepiorka, Joscha

• Digital Twin – Experimentelle und numerische Modalanalyse am Lehrbeispiel eines Tisches
  J. Piepiorka, C. Gillner, T. Schröder, O. Zaleski und S. Keuchel
[Abstract]

Der digitale Zwilling wird als überaus effektives Werkzeug im Entwicklungsprozess eingesetzt, um bestmögliche akustische Produkteigenschaften zu garantieren und Sicherheitsanforderungen einzuhalten. Dabei gilt es den interdisziplinären Spagat zwischen rechnergestützen Vorhersagemodellen und experimentellen Prototypen valide abzubilden. Obwohl die jeweilige Fachexpertise in vielen Unternehmen vorhanden ist, wird das volle Interaktionspotenzial oftmals nicht ausgeschöpft. Um die Herangehensweise und das Verständnis zukünftiger Ingenieure zu sensibilisieren, wird in diesem Beitrag ein neu entwickeltes Laborpraktikum vorgestellt.

Als Lehrbeispiel wird das Schwingungsverhalten eines Tisches mit Hilfe eines digitalen Zwillings untersucht. Ziel ist es, die Möglichkeiten und Werkzeuge zur Abschätzung der Modellgüte erläuternd aufzuzeigen. Für einen handelsüblichen Tisch werden sowohl experimentelle als auch numerische Modalanalysen durchgeführt und detailliert dokumentiert. Ein besonderes Augenmerk liegt auf den jeweiligen Herausforderungen und den möglichen Fehlerquellen, welche anhand von Beispielen inklusive gängiger Lösungsstrategien fokussiert werden. Im ersten Schritt werden die jeweiligen Ergebnisse kritisch diskutiert und unter Berücksichtigung der Annahmen sowie Randbedingungen bewertet. Im zweiten Schritt erfolgt der Abgleich zwischen den beiden Teilgebieten, wobei die Validierung des digitalen Zwillings im Vordergrund steht.

Die gesamte Vorgehensweise ist in einem Laborpraktikum zusammengefasst, welches vielfältige Anwendungsmöglichkeiten bietet. Neben theoretischen Grundlagen sind die Inhalte als selbsterklärende Tutorials aufbereitet, welche digital oder in Präsenz am eigenen Untersuchungsobjekt erarbeitet werden können.

Pieren, Reto

• Evaluation of Microphone Array Methods for Aircraft Flyover Measurements: Development of a Virtual Test Environment
  D. Lincke, T. Schumacher und R. Pieren
[Abstract]

Aircraft flyover measurements using microphone array methods are a common tool to localize and characterize partial noise sources of aircraft. Based on these results, promising design changes for low-noise aircraft can be developed and implemented. Improvements of microphone array setups and algorithms are still subject to ongoing research. In the framework of the international research project LION, a virtual acoustical environment is developed allowing flexible and fast evaluation of the performance and accuracy of microphone array methods. The test environment incorporates models for sound propagation in the atmospheric boundary layer and is used to generate test cases consisting of multiple virtual microphone signals. Outdoor sound propagation phenomena like Doppler effect, geometrical spreading, and air absorption are considered. Further, the project aims at realistically modelling the effect of atmospheric turbulence on sound pressure amplitude and phase. This contribution will present the preparation and content of test cases for synthetic aircraft flyover measurements above a large microphone array as used in flyover tests of the German Aerospace Center, DLR. The established process of generating fully controllable test cases and the analyses of these, forms an efficient framework for fast evaluation of newly developed algorithms.

Pieringer, Astrid

• Using track-elasticity for noise mitigation on low-vibration track
  J. Theyssen, A. Pieringer und W. Kropp
[Abstract]

Slab-track technology is increasingly being used to build high-speed railway lines around the world. In slab tracks, a reinforced concrete slab replaces the supporting function of traditional ballast and sleepers. The expanding use is attributed in part to their lower maintenance, compact construction, and potential for efficient ground-borne vibration isolation. Rolling noise on slab tracks, on the other hand, often has higher levels of noise radiation than ballasted rails. There appears to be a conflict between ground-borne vibration and noise: the stiffness of the rail support influences whether vibrational energy is transmitted into the ground, causing ground-borne vibrations, or remains in the rail, causing increased noise emission. In this study, a slab track construction type known as low-vibration track is modified so that both low vibrations and low noise radiation can be obtained without sacrificing performance. This is accomplished by tuning the elasticities surrounding the booted sleeper to give low support stiffness at low frequencies and high stiffness in the range where the rail has a high radiation efficiency. The effect of the different stiffnesses on the noise emitted by the rail and track is simulated and compared to pass-by measurements by SBB on a comparable track.

Pies, Kai

• Lästigkeit der Geräusche von Windenergieanlagen Vergleich der Ergebnisse unterschiedlicher Hörversuche unter Berücksichtigung der Amplitudenmodulation
  S. Martinez und K. Pies
[Abstract]

Die Störwirkung der Amplitudenmodulation (AM) von Windenergieanlagen (WEA) ist ein aktuelles Thema der Umweltakustik. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens des UBA wurde durch eine Gruppe von Autoren um Prof. Pörschmann, FH Köln die Lästigkeit der WEA-Geräusche in Abhängigkeit vom Mittelungspegel LAeq und der Schwankungsbreite der AM (modulations depth) mittels Hörversuchen im Labor ermittelt. Ähnliche Versuchsergebnisse und ein Vorhersagemodell liegen auch von K. Pies und S. Martinez vor. Im Rahmen des vorliegenden Beitrags wird untersucht, inwieweit beide Untersuchungen zu vergleichbaren Ergebnissen bezüglich der Lästigkeit (Annoyance) von WEA-Geräuschen in der Nachbarschaft führen. Hierbei wird u.a. auf das EqA Modell zurückgegriffen, bei dem die Geräusche mit und ohne AM so darstellbar sind, dass die Änderungen der Lästigkeit in Form äquivalenter Pegelzu- bzw. -abschläge interpretiert werden können.

Pinnekamp, Burkhard

• Simulation des Anregungsverhaltens von Zahnradgetrieben
  A. Beinstingel, S. Schabert, M. Heider, B. Pinnekamp und S. Marburg
[Abstract]

Bereits in der frühen Entwicklungsphase von Zahnradgetrieben nimmt die Untersuchung des Schwingungs- und Geräuschverhaltens eine zentrale Rolle ein. Dabei stellen die wechselnden Kontaktverhältnisse bei der Kraftübertragung die maßgebliche Anregungsquelle dar. Eine effiziente und möglichst genaue Abbildung des Zahneingriffs bestimmt daher zunächst die Qualität der Simulation. Der anschließende Transport des erzwungenen Körperschalls zur Gehäuseoberfläche wird zusätzlich durch die Wechselwirkungen zwischen Verzahnung, Welle, Lager und Gehäuse beeinflusst. Allerdings steigt die Kenntnis über die genannten Bauteile und deren Eigenschaften meist erst im Laufe der Produktentwicklung an. Aus diesem Grund ist eine effiziente und vertrauenswürdige Abschätzung des grundsätzlichen Schwingungsverhaltens bereits im frühen Entwicklungsstadium vorteilhaft. Der Modellierung der schwankenden Steifigkeitsverhältnisse im Zahnkontakt kommt hierbei besondere Bedeutung zu. In diesem Vortrag werden verschiedene Techniken vorgestellt.

Pischinger, Stefan

• Motordrehzahlbestimmung aus dem Innengeräusch von Elektrofahrzeugen
  K. Fröhlingsdorf und S. Pischinger
[Abstract]

Mit zunehmender Elektrifizierung des Antriebsstrangs und Wegfall des Verbrennungsmotors als maskierende Komponente entstehen neue Herausforderungen in der Fahrzeugakustik. Das Innengeräusch wird bestimmt durch Reifen- und Windgeräusche sowie Anteile des elektrischen Antriebsstrangs. Letztere sind meist tonal ausgeprägt und haben häufig einen negativen Einfluss auf die wahrgenommene Geräuschqualität des Fahrzeugs. Durch die Drehzahlabhängigkeit der tonalen Antriebsstranggeräusche ist eine Analyse mittels Ordnungsspektrogramm prädestiniert. Die hierfür nötige Drehzahl der elektrischen Maschine ist mittels Messungen nur mit großem Aufwand erfassbar. Daher wurde eine Methode entwickelt, mit der die Drehzahl aus dem Innengeräusch berechnet werden kann. Der Ansatz beruht auf der Detektion tonaler harmonischer Inverterordnungen in einem Spektrogramm mittels Bildverarbeitung. Die Harmonischen stehen in einem festen ganzzahligen Verhältnis zueinander, sodass durch einen Iterationsprozess die Drehzahl berechnet werden kann. Durch diese neu entwickelte Methode können Mess- und Analysephasen in der Akustik von Elektrofahrzeugen signifikant effizienter gestaltet werden.

• Engine speed estimation using neural networks
  C. Ramones, S. Kieling, C. Steffens und S. Pischinger
[Abstract]

The rotational speed of an internal combustion engine is an important input variable for the analysis of vehicle interior noise measurements. However, in vehicle tests the effort of applying a measurement device is not always proportionate, which is why the engine speed is not always available in acoustic measurements. In this paper a methodology is presented which estimates the rotational speed of an ICE using a regression model based on deep neural networks. A Long Short-Term Memory (LSTM) is used as the basic network architecture. The input to the LSTM is the spectrogram of a monaural airborne sound measurement. A total of 527 measurements with an average duration of 45s are used to train the LSTM. The model shows very good stability in the learning process with a mean percent error of 6.1% for the training data set, 6.4% for validation and 6.79% for the test data set. A subsequent autocorrelation analysis can improve the rotational speed estimation.

• Automatisierte Analyse des Innengeräuschs von Elektrofahrzeugen
  K. Fröhlingsdorf und S. Pischinger
[Abstract]

Mit zunehmender Elektrifizierung des Antriebsstrangs entstehen neue Herausforderungen in der Fahrzeugakustik. Das Innengeräusch wird bestimmt durch Reifen- und Windgeräusche sowie Anteile des elektrischen Antriebsstrangs. Insbesondere letztere haben häufig einen negativen Einfluss auf die wahrgenommene Fahrzeuggeräuschqualität. Die akustische Optimierung ist ein komplexer und zeitintensiver Prozess, basierend auf einer genauen Identifikation der Verursacher der Geräuschanteile. Dieser Aufwand kann signifikant durch eine Analysemethode, welche das Innengeräusch automatisch separiert und den verursachenden Komponenten zuordnet, reduziert werden. Basierend auf einer Messkampagne, wurden Geräuschcharakteristika der verursachenden Komponenten identifiziert. Im Detail wurden dazu die elektrischen Maschinen, Inverter, Getriebe und Reifen analysiert. Um die tonalen Geräuschanteile der einzelnen Komponenten automatisch zu identifizieren, wurde eine Methode basierend auf Bildverarbeitung entwickelt. Hierbei wird die Hough-Transformation auf der Basis von Spektrogrammen verwendet. Aufgrund des geringen Signal-Rausch-Verhältnisses im Innenraum von Elektrofahrzeugen wurde die Bildverarbeitung durch den Einsatz von Filter- und Binarisierungsverfahren verbessert. Das Trennungs- und Zuordnungsverfahren funktioniert ohne Kenntnis von Metaparametern wie der Polpaar- und Slotzahl der elektrischen Maschine oder der Inverterschaltfrequenz. Die Erkennungsrate der tonalen Ordnungen variiert je nach Komponente und liegt bei bis zu 90 Prozent. Die vorgestellte neu entwickelte Methode zur automatisierten Trennung und Zuordnung von tonalen Geräuschkomponenten im Innenraum von Elektrofahrzeugen ermöglicht eine initiale Analyse ohne umfangreiches Messequipment.

• Automated detection of structural resonances using neural networks
  C. Ramones, E. Grossmann, C. Steffens und S. Pischinger
[Abstract]

Considering the high number of sensors used in acoustic investigations of the vehicle interior or on component test benches (e.g. 20 microphones in ISO3745), the development of methods that minimize the analysis effort is of great interest. The current state of the art for resonance detection in rotordynamic systems focuses on peak detection in peak-hold or averaged spectra based on a Campbell diagram.

In this paper, two new concepts for resonance detection are presented. The first concept follows the conventional approach. First, image processing methods are applied to the Campbell diagram, followed by a newly developed dimensional reduction method. The resonances are then detected very accurately using peak detection, achieving a true positive rate (tpr) of more than 96 %. The second concept is based on a convolutional neural network (CNN). The CNN is trained using over 85.000 resonances as training data. The trained neural network shows a tpr of almost 90 %. The extent to which tonally excited structural resonances can be distinguished from broadband noise excitation is also investigated. It is shown that a CNN can be trained to provide not only detection but also classification of resonances with a detection rate of 85.7 % for unseen data.

Piscoya, Rafael

• Schallabstrahlung einer bewegten Linienquelle mit allgemeiner Zeitabhängigkeit über einem homogenen Boden
  R. Piscoya und M. Ochmann
[Abstract]

Auf der DAGA 2021 wurde das Schallfeld einer sich geradlinig über lokal reagierendem Impedanz-Boden bewegenden Linienquelle untersucht. In der vorliegenden Arbeit wird dagegen das Schallfeld über einem homogenen Halbraum bestimmt. Hierfür werden zwei halb-unendliche Medien - Medium 1 und Medium 2 - mit unterschiedlichen Dichten rho1, rho2 und Schallgeschwindigkeiten c1, c2 betrachtet. Die Linienquelle bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit im ersten Medium parallel zum Boden, der durch die angrenzende Oberfläche des zweiten Mediums gebildet wird. Das Schallfeld wird nur im ersten Medium bestimmt. Der Schalldruck wird durch Faltung der Quellfunktion mit der Impulsantwort des stationären Falls berechnet. Die Lösung berücksichtigt nur reelle Werte der Schallgeschwindigkeiten (verlustfreie Medien). Die Greensche Funktion des stationären Falls im ersten Medium kann mit Hilfe der Cagniard-De Hoop-Methode gewonnen werden. Die Fälle c1>c2 und c1<c2 sind hierbei zu unterscheiden. Für c1<c2 treten sogenannten Kopfwellen auf. Diese Wellen haben die Besonderheit, dass sie an bestimmten Stellen vor der Spiegelreflexion und sogar vor dem Direktschall den Empfänger erreichen können. Der gesamte Schalldruck ist dann die Summe aus Direktschall, Spiegelreflexion und einem Korrekturterm.

Pitsch, Stephan

• 'Acoustics' - Toolbox for teaching
  S. Pitsch
[Abstract]

In classical academic teaching, theory is taught in classroom lectures and deeper practical comprehension is to happen later during laboratory experiments. This separation is due to practical reasons, because setting up an experiment takes time and transport of measurement equipment to the classroom is difficult or inconvenient. In order to support the understanding of theoretical contents, it would be helpful to have experimental demonstrations in the classroom during a lecture and right before or after the theoretical input. In acoustics there is already a huge variety of powerful software, that might be used for experiments and their evaluation. However, from a teacher’s point of view, the complexity of most programs makes their application inefficient during the short duration of a lecture. For this reason, the ”Acoustics” toolbox was developed and shared in MATLAB. It can be used for recording and analysis of analog voltage, sound and acceleration signals both in time and frequency domain. It is applicable for quick demonstrations during lectures or labs. In order to keep its operation simple, all functions and parameter inputs are visible without having to use hidden menus. It works both with onboard soundcards or external data acquisition devices with up to four channels.

Plaßmeyer, Peter

• Sprachakustik in den Staatlichen Kunstsammlungen Dresden
  R. Hoffmann, P. Birkholz, S. Kürbis und P. Plaßmeyer
[Abstract]

Automaten, Androiden und Roboter - sie alle prägen heute das berufliche wie private Umfeld und sind Ausdruck des menschlichen Wunsches, künstliches Leben zu schaffen. Scheinbar zum Greifen nahe Utopien wie 4.0 und Künstliche Intelligenz sind keine verwirklichten Fantasien unserer Zeit, sondern lassen sich weit zurückverfolgen. Die Museen der Staatlichen Kunstsammlungen Dresden bewahren einen Schatz mechanischer Objekte von der Renaissance bis in die Gegenwart, wie ihn kaum ein anderer Museumsverbund zeigen kann. Vom 3. Juni bis zum 25. September 2022 wird der Dresdner Bestand erstmals in einer Ausstellung mit dem Titel ”Der Schlüssel zum Leben. 500 Jahre mechanische Figurenautomaten” präsentiert. Sie wird durch Leihgaben zur Geschichte der Konstruktion künstlichen Lebens ergänzt, darunter auch zur Entwicklung der sprechenden Automaten. Die TU Dresden steuert dazu Objekte aus ihrer historischen akustisch-phonetischen Sammlung (HAPS) bei. Außerdem zeigt sie Beispiele für aktuelle Forschungsergebnisse aus der Professur für Sprachtechnologie und Kognitive Systeme, die belegen, dass die Nachbildung des menschlichen Sprechapparates noch längst keine abgeschlossene Aufgabe ist. Der Beitrag beschreibt die Exponate zur Sprachakustik sowie ihre Einordnung in das Gesamtkonzept der Ausstellung.

Platz, Friedrich

• Analyzing the Degree of Immersion of Music Reproduction by means of Acoustic Fingerprinting
  J. Bergner, D. Schössow, S. Preihs, J. Peissig, Y. Wycisk, K. Sander, R. Kopiez und F. Platz
[Abstract]

In the past few decades the use of high-quality multi-channel audio reproduction formats and systems became widespread. Driven by developments and investments in the film industry, technologies and devices gained a market readiness level such that private use and mass distribution became more and more accepted and commercially successful. Each generation of audio formats and codecs developed by companies such as Dolby, DTS, THX or Auro/Barco, promises to deliver advanced audio playback quality and user experience as well as the feeling of being present in the reproduced auditory scene, what is known as ”Immersion”. However, it has not been conclusively clarified to what extent advanced audio reproduction formats and systems actually contribute to the physical properties of the reproduced soundfield, the psychophysical perception or the emotional response. The interdisciplinary research project ”Wagner 3.0” addresses these questions, whereby the presented work investigates the acoustic properties of 9 selected music recordings, each reproduced with three different loudspeaker setups (stereo, 5.1 and 5.1.4). For this, 189 signal-based parameters within the categories level, quality and spaciousness are calculated and compared. Appropriate dimensional reduction methods reveal the underlying components that characterise the differences of the respective music reproductions and form a so called acoustic fingerprint.

• Messung immersiven Musik-Erlebens: Das Immersive Audio Quality Inventory
  Y. Wycisk, K. Sander, R. Kopiez, F. Platz, J. Peissig und S. Preihs
[Abstract]

Obwohl die dreidimensionale Wiedergabe von Ton (einschließlich Front-, Rear- und Höhenkanälen) im Bereich Virtual Reality, Video-Entertainment und Computerspiele weit verbreitet ist, bleibt unklar, ob 3D-Audioformate das emotionale Hörerlebnis tatsächlich intensivieren. Ein valides Inventar zur objektiven Messung immersiver Hörerlebnisse durch Audiowiedergabeformate mit ansteigendem Immersionsgrad (von Mono zu Stereo, 5.1 und 3D) liegt derzeit nicht vor. Die Entwicklung des Immersive Audio Quality Inventory (IAQI) könnte diese Lücke schließen. Eine initiale Item-Liste (N = 25) wurde aus Studien zu virtueller Realität und Spatial Audio zusammengestellt und ergänzt durch von Forschern entwickelten Items sowie Items, die aus historischen Beschreibungen extrahiert wurden. In einer Online-Studie (N = 222 gültige Fälle) erfolgte die psychometrische Evaluation. Basierend auf einer kontrollierten Kopfhörerwiedergabe hörten die Teilnehmer vier Lieder/Stücke, jedes in den drei Formaten Mono, Stereo und binaurales 3D-Audio. Das latente Konstrukt ”immersives Hörerlebnis” wurde durch probabilistische Testtheorie (Item-Response-Theory, IRT) und mittels Multifacetten-Rasch-Analyse (MFRM) ermittelt. Als Ergebnis zeigte das MFRM-Modell eine gute Modellanpassung (62,69 % erklärte Varianz). Das finale eindimensionale Inventar besteht aus 10 Items und wird auf Englisch und Deutsch zur Verfügung gestellt.

Plitzner, Michael

• Das klinget so herrlich, Das klinget so schön... Signalanalytische Modelle zur Ermittlung des Wohlklangs von Glockenklängen
  C. Reuter, M. Plitzner, M. Roos, I. Czedik-Eysenberg, V. Weber und A. Rupp
[Abstract]

Was zeichnet eine wohlklingende Glocke aus? Spätestens seit den ”Limburger Richtlinien für die klangliche Beurteilung neuer Glocken” (1951) und den ”Definitionen zur Glockenprüfung” (Thienhaus 1951) steht diese Frage auch im Fokus akustischer Messungen mit dem Ziel Klangbeschreibungen wie ein ”gesunder, volltönender, reicher Klang” (Ellerhorst 1957) in Zahlenwerte zu gießen. Hierzu entwickelte Benotungssysteme (Weissenbäck/Pfundner 1961) und Wohlklangsberechnungen (Aures 1981) legen nahe, dass eine wohlklingende Glocke eine weiche, volle, helle und klare Tongebung mit einem grundtönigen, geräuscharmen Klangspektrum vereint, wobei der Schlagton leuchtend-klar ausgeprägt ist und es möglichst wenig Nebenschlagtongeräusche gibt (Wernisch 2004/2006). So stellt sich die Frage: Welche signalanalytisch berechenbaren Klangeigenschaften sind entscheidend für einen schönen Glockenklang? Als Erweiterung des in der Glockenforschung bewährten ”musikalischen Fingerabdrucks” (Rupp/Flade 2000; Plitzner 2015) werden mit Hilfe von Signalanalyse-Techniken mehr als 120 Klangmerkmale für eine Reihe von prototypischen Glockenklängen ermittelt, die in Hörversuchen von Glockenexperten und Laien auf einer Skala zwischen 1 (besonders hässlich) und 7 (besonders schön) bewertet werden. Die in den Hörversuchen ermittelten Urteile werden auf Korrelationen mit den signalanalytisch ermittelten Klangeigenschaften der Glocke geprüft, so dass auf dieser Grundlage ein Vorhersagemodell für eine rechnerische Einschätzung des Wohlklangs von Glocken erstellt werden kann. Erste Ergebnisse dieser Studie werden auf der DAGA2022 vorgestellt.

Plotz, Karsten

• Towards the virtualization of a sound source localization acuity test to aid the diagnosis of spatial processing disorder in school-aged children: An experimental approach
  M. Ramírez, J.M. Arend, P. Von Gablenz, K. Schmidt, K. Plotz und C. Pörschmann
[Abstract]

The spatial processing disorder (SPD) is an auditory processing disorder characterized as a reduced ability to use binaural cues to localize, segregate, and group sound sources in the space selectively. It affects up to 5% of the school-aged population, impairing the normal development of their listening, learning, and communication skills. Sound source localization accuracy is one of the most relevant measures for diagnosing auditory processing disorders such as SPD. However, it is not often assessed in pediatric audiology because the required measurement setups are rather complex and expensive. This work presents the conceptualization, development, and preliminary results of a series of three listening experiments in augmented- and virtual reality to assess the feasibility of a child-appropriate virtual binaural sound source localization test. The series of experiments were controlled by replacing each test component with its virtual counterpart at a time. Future studies will further evaluate the feasibility and sensibility of the system presented in this study. If successful, such a sound source localization accuracy test presented over standalone head-mounted displays (HMDs) could scale into a portable, widely accessible, and inexpensive tool to assess childrens’ spatial listening abilities and aid the SPD diagnosis.

Pluymers, Bert

• Auralization of radiated gearbox noise from a full-scale transaxle model using numerical vibro-acoustic transfer functions
  J. De Troij, L. Van Belle, S. Van Ophem, J. Marco I Jordan, B. Blockmans, B. Pluymers und W. Desmet
[Abstract]

Due to the increasingly stringent noise exposure regulations as well as rising customer expectations, there is a growing need to incorporate, assess and improve the vibro-acoustic behavior of products in early design stages. In transportation industry, the current ecological trends towards electrification and light-weighting of vehicles also bring forth novel and formerly masked noise problems. Going beyond typical frequency domain analysis and providing an audible prediction of the radiated noise, can add an extra dimension for the design engineer to assess the expected noise characteristics, without the need for full-scale prototypes. In the context of gearbox noise, the current paper proposes combining time-domain drivetrain simulations with a frequency-domain vibro-acoustic finite element model of a gearbox housing to determine audible sound pressure responses for the assessment of different bearing input forces and housing design changes. To this end, simulated time-domain bearing force signals are filtered using vibro-acoustic frequency response functions obtained from free-field sound pressure responses for a unit point force excitation of the gearbox housing at a bearing location. The proposed method models the full chain from noise source to output and thus enables translating design changes into audible impressions of the resulting noise characteristics.

Pörschmann, Christoph

• Towards the virtualization of a sound source localization acuity test to aid the diagnosis of spatial processing disorder in school-aged children: An experimental approach
  M. Ramírez, J.M. Arend, P. Von Gablenz, K. Schmidt, K. Plotz und C. Pörschmann
[Abstract]

The spatial processing disorder (SPD) is an auditory processing disorder characterized as a reduced ability to use binaural cues to localize, segregate, and group sound sources in the space selectively. It affects up to 5% of the school-aged population, impairing the normal development of their listening, learning, and communication skills. Sound source localization accuracy is one of the most relevant measures for diagnosing auditory processing disorders such as SPD. However, it is not often assessed in pediatric audiology because the required measurement setups are rather complex and expensive. This work presents the conceptualization, development, and preliminary results of a series of three listening experiments in augmented- and virtual reality to assess the feasibility of a child-appropriate virtual binaural sound source localization test. The series of experiments were controlled by replacing each test component with its virtual counterpart at a time. Future studies will further evaluate the feasibility and sensibility of the system presented in this study. If successful, such a sound source localization accuracy test presented over standalone head-mounted displays (HMDs) could scale into a portable, widely accessible, and inexpensive tool to assess childrens’ spatial listening abilities and aid the SPD diagnosis.

• Technical Evaluation of an Easy-To-Use Head-Related Transfer Function Measurement System
  D. Bau und C. Pörschmann
[Abstract]

Measurements of individual Head-Related Transfer Functions (HRTF) are generally of great interest, whether to improve the quality of binaural reproduction or to obtain ground-truth data for further research on advanced individualization methods. However, conventional impulse response measurements of individual HRTF datasets are demanding in terms of measurement time and equipment. To simplify this process, we recently presented an easy-to-use measurement system that can be used in regular rooms. The provided open-source measurement application requires only a stationary loudspeaker, a pair of in-ear microphones and a commercially available tracking system. This way, subjects can measure their individual full-spherical HRTF dataset by unsupervised head movements for an arbitrary number of directions. In this work, we provide a technical evaluation of various specific aspects inherent to this type of measurement system. First, since the subject has to perform extensive body movements for certain measurement directions, the head-above-torso orientation varies between measurements. Second, as the head position is not constrained to the speaker axis, the radiation pattern of the employed loudspeaker can affect the measurements. Finally, we address the influence of the room acoustics and measurement equipment since the measurement system should provide predictable results independent of the conditions of a practical measurement environment.

• Analysis and Visualization of Dynamic Human Voice Directivity
  C. Pörschmann und J.M. Arend
[Abstract]

The human voice directivity is highly dynamic, with rapid changes between different phonemes. Even though the human voice directivity has been the subject of various studies, the perceptual role of these dynamic changes is still quite unexplored. We present a first analysis and visualization of human voice directivity with its time-variant characteristics when speaking. We captured the sound radiation of fluent speech with a surrounding spherical microphone array with 32 microphones. We spatially upsampled the dataset using the SUpDEq (Spatial Upsampling by Directional Equalization) method, which we already evaluated for directivities of individual vowels and fricatives. The results reveal fast fluctuations of the directivity while speaking. Furthermore, the strength of these fluctuations is rather small and varies by less than 3 dB for frequencies up to 4 kHz in the frontal hemisphere. Our research forms a basis for further perceptual studies investigating the relevance of dynamic voice directivities in virtual acoustic environments.

Pollack, Katharina

• Mesh2HRTF/NumCalc: Ein quelloffenes Paket zur Berechnung von HRTFs und akustischer Wellenausbreitung in 3D
  W. Kreuzer, F. Brinkmann, K. Pollack und P. Majdak
[Abstract]

Mesh2HRTF (https://mesh2hrtf.sourceforge.io) ist ein frei verfügbares quelloffenes Softwarepaket, mit dem es möglich ist, basierend auf einer Darstellung der Geometrie des Kopfes kopfbezogene Außenohrübertragungsfunktionen (engl. head-related transfer functions, HRTFs) zu berechnen. Mesh2HRTF stellt Skripte zum Export der Geometrie aus Blender (https://www.blender.org) bereit, die dann von NumCalc, dem numerischen Kern in Mesh2HRTF, zur Berechnung des Schallfelds mittels der Randelementemethode (engl. boundary element method, BEM) genutzt wird. Im letzten Schritt werden aus dem berechneten Schallfeld HRTFs generiert und im sogenannten spatially oriented format for acoustics (SOFA) als Datei abgespeichert. Mesh2HRTF bietet eine Plattform, BEM ohne Fachwissen auf einfache Weise anzuwenden. Im Vortrag werden wir NumCalc, den numerischen Kern von Mesh2HRTF, vorstellen, der sich abseits der HRTF-Berechnung auch zur Lösung anderer akustischer Probleme in 3D verwenden lässt. Wir werden die numerischen Komponenten hinter der BEM-Implementierung besprechen, auf deren Grenzen im Bezug auf Rechenaufwand und Genauigkeit eingehen, sowie verschiedene Eingabeparameter für NumCalc beschreiben, die eine Anpassung an diverse Probleme erlauben, wie zum Beispiel, die Verwendung frequenzabhängiger Admittanz-Randbedingungen.

• Nichtrigide Anpassung von Punktwolken zur Berechnung von personalisierten Head-Related Transfer Functions
  K. Pollack, P. Majdak und H. Furtado
[Abstract]

Personalisierte Head-related transfer functions (HRTFs) können numerisch berechnet werden, wenn die dreidimensionale individuelle Pinnageometrie beispielsweise als Punktwolke genau beschrieben werden kann. Aufgrund der Komplexität der biologischen Struktur der Pinna, ist die Erfassung ihrer Geometrie schwierig. Mit dem Ziel einer einfachen, bedienungsfreundlichen Geometrieerfassung, stellen wir einen Lösungsansatz aus der Bildverarbeitung vor: nichtrigide Anpassung einer hochaufgelösten Pinnapunktwolke an eine verlustbehaftete Pinnapunktwolke. Unterschiedliche Anpassungsalgorithmen wurden auf deren Robustheit bezüglich Störungen in der verlustbehafteten Pinnapunktwolke verglichen. Die Anpassungen wurden sowohl auf geometrische Genauigkeit mittels Hausdorff-Distanz als auch auf psychoakustischer Ebene mittels eines auditiven Modells und prädizierten Lokalisationsfehlern überprüft. Vorläufige Resultate zeigen vergleichbare Lokalisationsfehler wie jene mit akustisch gemessenen HRTFs.

• Parametrische Darstellung der Pinnageometrie zur Berechnung von personalisierten Head-Related Transfer Functions
  K. Pollack und P. Majdak
[Abstract]

Personalisierte kopfbezogene Übertragungsfunktionen (engl. head-related transfer functions, HRTFs) sind für die binaurale Audiowiedergabe von entscheidender Bedeutung. Eine Möglichkeit der bedienungsfreundlichen HRTF Erfassung ist die numerische Berechnung basierend auf der dreidimensionalen anatomischen Information einer Person. Um zu evaluieren, welche Parameter eine Pinna ausreichend genau beschreiben, stellen wir in diesem Beitrag ein parametrisches Pinnamodell und dessen Evaluierung vor. Die Evaluierung wurde sowohl in der geometrischen Domäne mittels der Hausdorff-Distanz als auch in der psychoakustischen Domäne mittels Lokalisationsfehlern von simulierten Lokalisationsexperimenten ermittelt. Wir können zeigen, dass die Lokalisationsfehler der berechneten HRTFs vergleichbar sind mit jenen, die mit akustisch gemessenen HRTFs erreicht wurden. Daraus kann geschlossen werden, dass mit dem vorgestellten PPM nichtpathologische Ohren ausreichend gut modelliert werden können.

Pomberger, Hannes

• Finding perceptual dimensions of Styrian harmonica sounds
  H. Pomberger, M. Frank und R. Höldrich
[Abstract]

A common vocabulary is helpful for describing instrumental sounds, especially when discussing the impact of refinements in the construction on the perceived sound of an instrument. This study tries to find such a vocabulary for describing the sound of Styrian harmonicas using a repertory-grid-like procedure. First of all, recordings of different harmonicas have been made. Therefore a variety of defined melodic patterns (from single tones to short melodies) was played on each instrument. In a first experiment, for each recorded melodic pattern a pairwise comparisons of all harmonicas was conducted. For each pair, the listeners first made a dissimilarity judgement and then described the acoustic attribute which dominates the perceptual difference by a personal construct. Evaluating the dissimilarity ratings by multidimensional scaling showed a perceptual space with 5 relevant dimensions. Based on the harmonized personal constructs of all listeners 5 acoustic attributes were selected. For each of these attributes, the different harmonicas were rated in a MUSHRA-like experiment. The results of this second experiment are used to train computational models, which aim at predicting how the perceived sound of an instrument is affected by constructional refinements.

Poschadel, Nils

• Adaption of Layerwise Relevance Propagation for Audio Applications
  R. Kiyan, N. Poschadel, S. Preihs und J. Peissig
[Abstract]

Deep neural networks (DNNs) excel at signal detection and parameter estimation tasks, particularly under conditions where traditional algorithms struggle. In contrast to analytically derived methods, DNNs solve tasks through their parameters being optimized for a particular task in training. However, this comes at the cost of a DNN model’s operation being intransparent - behaving like a black box.

Layerwise Relevance Propagation (LRP) is a method originally developed in the field of image recognition which aims to resolve this black box behavior by attributing relevance to a model’s input features, representing the contributions of these features to the model’s prediction for a particular input. Analysis of the resulting heatmaps is then to give insight regarding the model’s decision strategy.

This work examines the specifics of applying LRP to DNNs used for audio applications - from a view on specific properties of audio signals as compared to images, through ways of evaluating LRP heatmaps qualitatively and quantitatively by means of visualization, auralization and evaluation of multiple metrics. The interpretation of LRP results and their utility in DNN model design is discussed. LRP is applied exemplarily to DNNs for Direction of Arrival (DOA) estimation from Higher Order Ambisonics signals.

Potchinkov, Alexander

• Erfassung und Visualisierung von Schallfeldgrößen mit einem dünnbesetzten und kostengünstigen Planar-Mikrophonarray
  A. Potchinkov
[Abstract]

Gegenstand ist ein planares quadratisches Mikrophonarray mit einer Fläche von 1,64m² und 1024 Rasterpunkten, von denen auf ausgewählten 64 Rasterpunkten MEMS-Mikrophone installiert sind. Die Auswahl der pseudozufälligen Mikrophonpositionen folgt wenigen Kriterien. So sollen die Abstände aller Mikrophonpaare möglichst dispers sein, große ”blinde Flecken” vermieden werden und schließlich soll durch bis zu drei mechanische Viertelumdrehungen um die Mittelachse des Arrays die Anzahl allein einmalig mit Mikrophonen angetroffener Rasterpunkte möglichst hoch sein. Das Array dient zunächst der Bewertung und Auslegung der Entzerrung von Arraylautsprecherinstallationen in akustisch nicht idealen Räumen, indem die Homogenität der erzielten Schallfelder an den Zielorten, z.B. Publikumsflächen, erfasst und visualisiert wird. Die Visualisierungen erfolgen mit Verfahren der zweidimensionalen Interpolation auf irregulären Rastern und Techniken aus dem Bereich des Compressed Sensing wie Orthogonal Matched Pursuit. Die Erfassung der Frequenzbereichs-Meßgrößen erfolgt für mehrere Frequenzen simultan und kohärent mit Hilfe gleitender modulierter diskreter Fouriertransformation, z.B. für die acht Oktavfrequenzen zwischen 125Hz und 16kHz bei Beschallung mit crestfaktorminimierten Multitonsignalen. Für die technische Realisierung wurde besonderes Augenmerk auf die Verwendung preisgünstiger Komponenten und auf robuste mechanische Konstruktion gelegt, damit nicht nur Laboranwendungen möglich sind.

Pourpart, Sophie

• Attribute zur gesamtheitlichen Charakterisierung der Wahrnehmung von Straßenverkehrsgeräuschen
  A. Fiebig, D. Ackermann, S. Böhm, M. Chudalla, A. Karakantas, A. Oehme, S. Pourpart, M. Schuck, F. Strigari und S. Weinzierl
[Abstract]

Das BASt-Projekt ”Erprobung psychoakustischer Parameter für innovative Lärmminderungsstrategien” (FE 02.0431/2019/IRB) widmet sich in mehreren Studien der Anwendbarkeit psychoakustischer Parameter zur Bewertung von Verkehrsgeräuschen. Um diese vollständig zu charakterisieren und ihre perzeptive Wirkung aufzuzeigen, bedarf es der Kenntnis der zugrundeliegenden Dimensionen, die die Bewertung von Verkehrsgeräuschen in alltäglichen Situationen beeinflussen. In diversen Studien zur Wirkung von akustischen Umgebungen zeigte sich, dass die auditive Wahrnehmung mehrdimensionaler Natur ist, wobei häufig klassische Affektmodelle abgeleitet wurden. In einer ersten Probandenstudie werden mittels Stimulus-Dyaden-Vergleich auf Basis des Repertory-Grid-Verfahrens relevante Beschreibungsgrößen und Attribute elizitiert, um die latenten Wahrnehmungsdimensionen, die der Bewertung von Straßenverkehrsgeräuschen zugrunde liegen, systematisch zu explorieren. Dabei äußern sich die Probanden in einer offenen Befragung zu den perzeptiven Unterschieden der präsentierten Stimuluspaare. Hierfür werden Straßenverkehrssituationen in einem audio-visuellen Kontext auf Basis von 360^∘-Kamera- und Higher Order Ambisonics-Aufnahmen dargeboten. Die Straßenverkehrsszenen werden mittels Head Mounted Display und eines 21.2 Kanal-Ambisonics-Systems im Experiment dargestellt. Die präsentierten Stimulus-Dyaden decken den Merkmalsraum an Straßenverkehrsgeräuschen umfangreich ab und berücksichtigen systematisch Faktoren wie Verkehrsmenge, Verkehrsfluss, Verkehrszusammensetzung, Fahrbahnbelag und zulässige Höchstgeschwindigkeit. Der Beitrag erläutert die experimentelle Methodik, zeigt die mittels des Repertory-Grid-Verfahrens explorierten Attribute auf und skizziert die Entwicklung eines Fragebogens als Messinstrument zur Bestimmung perzeptiver Eindrücke im Kontext von Straßenverkehrsgeräuschen.

Pracht, Philip

• Open-Source End-To-End Learning for Privacy-Preserving German ASR
  J. Freiwald, P. Pracht, S. Gergen und D. Kolossa
[Abstract]

As part of HUMAINE (HUMan centered AI NEtwork), we are developing a privacy-preserving automatic speech recognition (ASR) system for the use case of automated, structured documentation of nurse-patient interviews.

This paper firstly describes the training and evaluation for our German-language end-to-end model. It is based on a convolutional recurrent DNN model and optimized using sequence-to-sequence learning. Utilizing SpeechBrain in training, we achieve a word error rate below 9% for an open-vocabulary task. The small memory footprint of our model allows for the recognizer to be executed on a desktop computer, enabling privacy-preserving, purely local speech transcription.

Secondly, we describe our initial natural language processing (NLP) experiments for transforming text to structured information, based on an own labeled dialogue dataset, covering five thematic question-answer pairs of every-day dialogues. We evaluated different machine learning algorithms for grouping dialogue snippets to topics. Overall, a random forest model yielded the best classification accuracy of about 90%. Next, supported by health experts, we will create a database of realistic nurse-patient dialogues, containing information to fill in a specific professional patient admission form, to evaluate our NLP model.

Within this contribution, we detail the concept and performance of our ASR and NLP system.

Prager, Jens

• Interdigital Transducers for Structural Health Monitoring
  B. Brence, Y. Lugovtsova und J. Prager
[Abstract]

Interdigital transducers (IDTs) are a well-known tool for excitation of surface acoustic waves. The use of IDTs is versatile, but they are most commonly employed as actuators for excitation of ultrasonic guided waves. However, they are still a relatively new technology, which leaves many possibilities for future research, especially in the scope of newly emerging structural health monitoring (SHM) systems. IDTs offer low weight, design flexibility and beam directivity, which make them ideal candidates for employment in such systems.

Due to the IDTs’ and waves’ complexity, problems often cannot be described analytically, therefore they require numerical solutions and experimental validations. In this contribution, a novel, simple use of IDTs, in the scope of SHM is described. Firstly, numerical findings acquired with finite element method are presented. To validate those results, experiments in a plate-like waveguide are carried out. A good agreement between them is found. The results show the potential of the IDTs in yet another prospective application, which could be attractive for adoption in the future.

• Defect Characterization in Plate Models Facilitated by Algorithmic Differentiation
  J. Bulling, B. Jurgelucks, J. Prager und A. Walther
[Abstract]

In non-destructive testing and structural health monitoring with ultrasonic waves, the quantification of damage in components is one of the main tasks. In many shell-like structures, such as plates, pipes, or laminate components, ultrasonic waves propagate as guided waves. Although guided waves enable the testing of large areas, their multimodal and dispersive properties make it challenging to analyze signals. So, there is a need for more advanced algorithms to handle these properties, especially when reconstructing damage position and geometry.

The reconstruction can be formulated as an inverse problem where the measured signals are fitted with a simulative forward model. Due to the small wavelength of ultrasonic waves, classic forward models based on, e.g., the Finite Element Method are computationally intensive. In contrast, the authors use the semi-analytical Scaled Boundary Finite Element Method (SBFEM) to reduce the computational effort. The SBFEM approximates arbitrary long, undamaged parts of the structure with only a few degrees of freedom.

This contribution summarizes a general inverse procedure based on algorithmic differentiation in combination with the SBFEM. Results are presented for damaged 2D cross-sectional models of waveguides. These results include an analysis of the robustness of the proposed algorithms against noise.

• Quadtree decomposition as a meshing strategy for guided waves simulations using the scaled boundary finite element method.
  D. Lozano, J. Bulling und J. Prager
[Abstract]

SHM techniques associate strongly with damage detection and characterization. Ultrasonic guided waves (UGW), for such scope, arise as one promising methods for many reasons, i.e. UGW are able to travel long distances and they are easy to excite. In this context, the necessity to model realistic wave-defect interaction occurs to be critical.

Introducing arbitrary geometries, i.e flaws in a computational domain is not trivial. Nevertheless, these realistic damage scenarios can be modeled through the usage of image-based quadtree meshes. Images such as the outcome from X-ray scans or ultrasonic C-scans can be converted into meshes for further integration into a model. Quadtree meshes are created by converting intensity of the pixels to quadrilaterals. Homogeneous regions inside one image result in one quad and features such as discontinuities are described with smaller quads.

This contribution proposes an efficient methodology to model wave defect interaction, using as a framework the scaled boundary finite element method (SBFEM) and quadtrees. Problems as non-conforming regions in the mesh due to the space-tree decomposition can be avoided using SBFEM’s polygonal elements. The Semi-analytical nature of the SBFEM allows the modeling of arbitrarily long prismatic regions of the waveguides without an increase in the computational burden.

• Quantification of the adhesive coupling of layered structures using guided ultrasonic waves
  M. Nicolai, H. Zeipert, Y. Lugovtsova, J. Bulling, S. Johannesmann, J. Prager und B. Henning
[Abstract]

Adhesive bonds have clear advantages over conventional methods and ensure high-performance of structures, especially in lightweight construction such as in automotive and aerospace industries. Unfortunately, destructive methods are still widely used for testing of these joints. In this contribution, a new and possibly more advantageous non-destructive method is presented which investigates the strength of the adhesive interface layer by means of guided ultrasonic waves. For this purpose, so-called mode repulsion regions (MRRs) are used, which represent interesting properties in dispersion curves of layered materials.

The dispersion curves of layered materials are calculated using the Scaled Boundary Finite Element Method (SBFEM). The Young’s modulus of the adhesive interface layer is chosen as a parameter representing the coupling strength. The averaged curvature of the repulsive modes of all MRRs in a certain frequency-wavenumber region is used as an evaluation parameter for coupling strength. For weakly coupled plates, the curvature is high and decreases steadily with increasing interface layer stiffness. The evaluation of the properties of MRR shows promising results, which could be used for non-destructive testing of adhesive joints.

Prasad, Braj Bhushan

• Vergleich verschiedener granularer Materialien und Mixturen für die Anwendung in partikelbasierten Schwingungsdämpfern
  B.B. Prasad, F. Duvigneau, E. Woschke und D. Juhre
[Abstract]

Die Autoren haben in vorangegangen Studien verschiedene Konzepte zur passiven Schwingungsdämpfung vorgestellt, die im Wesentlichen die hohe innere Reibung granularer Medien als Dissipationsquelle nutzen. In diesem Beitrag soll nun das granulare Material im Fokus stehen, das für die Partikeldämpfer genutzt wird. Im Rahmen experimenteller Studien werden über 20 Materialien untersucht und vergleichend bewertet. Darüber hinaus werden auch Mischungen näher betrachtet. Die Palette der untersuchten Materialien reicht von Sand über Gummimaterialien bis hin zu metallischen Werkstoffen. Im Rahmen der Untersuchungen wird auch der Einfluss unterschiedlicher Korngrößen und Füllmengen analysiert. Außerdem liegt ein weiteres Augenmerk auf der Form der Einzelpartikel. Vorangegangene Experimente stützen die Vermutung, dass unregelmäßige Formen im Vergleich zu kugelförmigen Medien zu einer höheren Anzahl von Kontaktpunkten und Reibungsvorgängen zwischen den Partikeln führen und folglich wirksamer sind. Für die experimentelle Schwingungsanalyse der partikelgefüllten sowie ungefüllten Probekörper wird ein Laser-Scanning-Doppler-Vibrometer verwendet. Die anschließende Bewertung der Dämpfungswirkung erfolgt bezüglich der gemessenen Oberflächengeschwindigkeit in Normalenrichtung und quantifiziert die Differenz zwischen gefüllten und ungefülltem Probekörper. Dabei werden alle im erfassten Frequenzbereich auftretenden Resonanzüberhöhungen analysiert und in die Gesamtbewertung einbezogen. Als skalare Ergebnisgröße kommt zusätzlich die Summenpegeldifferenz zum Einsatz. Die Vergleiche werden sowohl bezüglich identischer Massen als auch identischer Volumina der unterschiedlichen Füllmaterialien durchgeführt.

Preihs, Stephan

• Adaption of Layerwise Relevance Propagation for Audio Applications
  R. Kiyan, N. Poschadel, S. Preihs und J. Peissig
[Abstract]

Deep neural networks (DNNs) excel at signal detection and parameter estimation tasks, particularly under conditions where traditional algorithms struggle. In contrast to analytically derived methods, DNNs solve tasks through their parameters being optimized for a particular task in training. However, this comes at the cost of a DNN model’s operation being intransparent - behaving like a black box.

Layerwise Relevance Propagation (LRP) is a method originally developed in the field of image recognition which aims to resolve this black box behavior by attributing relevance to a model’s input features, representing the contributions of these features to the model’s prediction for a particular input. Analysis of the resulting heatmaps is then to give insight regarding the model’s decision strategy.

This work examines the specifics of applying LRP to DNNs used for audio applications - from a view on specific properties of audio signals as compared to images, through ways of evaluating LRP heatmaps qualitatively and quantitatively by means of visualization, auralization and evaluation of multiple metrics. The interpretation of LRP results and their utility in DNN model design is discussed. LRP is applied exemplarily to DNNs for Direction of Arrival (DOA) estimation from Higher Order Ambisonics signals.

• Analyzing the Degree of Immersion of Music Reproduction by means of Acoustic Fingerprinting
  J. Bergner, D. Schössow, S. Preihs, J. Peissig, Y. Wycisk, K. Sander, R. Kopiez und F. Platz
[Abstract]

In the past few decades the use of high-quality multi-channel audio reproduction formats and systems became widespread. Driven by developments and investments in the film industry, technologies and devices gained a market readiness level such that private use and mass distribution became more and more accepted and commercially successful. Each generation of audio formats and codecs developed by companies such as Dolby, DTS, THX or Auro/Barco, promises to deliver advanced audio playback quality and user experience as well as the feeling of being present in the reproduced auditory scene, what is known as ”Immersion”. However, it has not been conclusively clarified to what extent advanced audio reproduction formats and systems actually contribute to the physical properties of the reproduced soundfield, the psychophysical perception or the emotional response. The interdisciplinary research project ”Wagner 3.0” addresses these questions, whereby the presented work investigates the acoustic properties of 9 selected music recordings, each reproduced with three different loudspeaker setups (stereo, 5.1 and 5.1.4). For this, 189 signal-based parameters within the categories level, quality and spaciousness are calculated and compared. Appropriate dimensional reduction methods reveal the underlying components that characterise the differences of the respective music reproductions and form a so called acoustic fingerprint.

• An Open-Source Python Framework for the Generation of Questionnaire GUIs without Programming
  D. Schössow, J. Bergner, S. Preihs und J. Peissig
[Abstract]

Questionnaires in paper form are more and more replaced with digital equivalents, but those are often hardly adaptable to one’s individual wishes. To simplify the use of digital questionnaires, a Python-based open-source framework was developed, that allows to create diverse questionnaires without any programming knowledge. The software has a graphical user interface as well as the possibility to edit the entire questionnaire structure in one configuration text file. Many common question and answer types are already implemented, but the selection will be extended. Furthermore, interfaces for communication with other software and systems are possible, for example OSC. The software is designed so that different components can also run on different computers. The presented framework is explained on the example of a listening test environment which utilizes subsystems for audio, pupillometry and collection of physiological data, that are controlled and synchronized on 3 computers.

• Messung immersiven Musik-Erlebens: Das Immersive Audio Quality Inventory
  Y. Wycisk, K. Sander, R. Kopiez, F. Platz, J. Peissig und S. Preihs
[Abstract]

Obwohl die dreidimensionale Wiedergabe von Ton (einschließlich Front-, Rear- und Höhenkanälen) im Bereich Virtual Reality, Video-Entertainment und Computerspiele weit verbreitet ist, bleibt unklar, ob 3D-Audioformate das emotionale Hörerlebnis tatsächlich intensivieren. Ein valides Inventar zur objektiven Messung immersiver Hörerlebnisse durch Audiowiedergabeformate mit ansteigendem Immersionsgrad (von Mono zu Stereo, 5.1 und 3D) liegt derzeit nicht vor. Die Entwicklung des Immersive Audio Quality Inventory (IAQI) könnte diese Lücke schließen. Eine initiale Item-Liste (N = 25) wurde aus Studien zu virtueller Realität und Spatial Audio zusammengestellt und ergänzt durch von Forschern entwickelten Items sowie Items, die aus historischen Beschreibungen extrahiert wurden. In einer Online-Studie (N = 222 gültige Fälle) erfolgte die psychometrische Evaluation. Basierend auf einer kontrollierten Kopfhörerwiedergabe hörten die Teilnehmer vier Lieder/Stücke, jedes in den drei Formaten Mono, Stereo und binaurales 3D-Audio. Das latente Konstrukt ”immersives Hörerlebnis” wurde durch probabilistische Testtheorie (Item-Response-Theory, IRT) und mittels Multifacetten-Rasch-Analyse (MFRM) ermittelt. Als Ergebnis zeigte das MFRM-Modell eine gute Modellanpassung (62,69 % erklärte Varianz). Das finale eindimensionale Inventar besteht aus 10 Items und wird auf Englisch und Deutsch zur Verfügung gestellt.

Preuss, Simone

• Verfahren zur Lösung der Randelementemethode für thermoviskose Akustik
  S. Preuss und S. Marburg
[Abstract]

Die isentrope Wellengleichung erlaubt die Lösung zahlreicher Problemstellungen aus der Akustik, führt jedoch zu Ungenauigkeiten, sobald thermische und viskose Verluste relevant werden. Als thermoviskose Verluste werden dissipative Effekte bezeichnet, die in Folge der Grenzschichtbildung zwischen Fluid und Struktur entstehen. Aufgrund ihres lokalen Charakters ist eine Vernachlässigung zumeist legitim. Dennoch existieren zahlreiche Anwendungsfälle, bei denen derartig kleinskalige Effekte eine entscheidende Rolle spielen. Hierzu zählen beispielsweise Hörgeräte, Kondensatormikrofone oder akustische Metamaterialien, deren Kavitäten von ähnlicher Größenordnung sind wie die verlustbehaftete Grenzschicht.

Die Entwicklung der letzten Jahrzehnte hat eine Vielzahl numerischer Methoden zur Modellbildung der thermoviskosen Verluste hervorgebracht. Hierbei hervorzuheben sind vor allem die Finite Elemente (FEM) und Randelemente (BEM) basierten Verfahren. Während Ersteres eine hohe Netzfeinheit im Grenzschichtbereich erfordert, führt die Lösung über BEM typischerweise zu dichtbesetzten Matrizen. Betrachtet man weiterhin die zusätzlichen physikalischen Freiheitsgrade des thermoviskosen Schallfelds, ergibt sich ein bislang nicht tragbarer Rechenaufwand. Im Rahmen dieses Beitrags werden nach kurzer Einführung in die Funktionsweise der thermoviskosen BEM verschiedene Verfahren zur Lösung der BEM-Matrixgleichung vorgestellt. Im Fokus stehen die direkte Lösung des vollständigen Matrixsystems, des über Bildung des Schur-Komplements kondensierten Systems sowie die partitionierte iterative Lösung. Die Lösungsansätze werden anhand einer Beispielrechnung aus dem Bereich der akustischen Metamaterialien diskutiert und verglichen.

Probst, Wolfgang

• Zur Revision der ISO 9613-2 unter Einbeziehung der Schallprognose für Windräder
  W. Probst
[Abstract]

Some of the changes and additions to ISO 9613-2 proposed in the course of a planned revision are presented. This applies in particular to the inclusion of the modifications that were already proposed in 2015 as part of quality assurance with the ISO 17534 series in the Technical Report Part 3 and that are used for 6 years via quality-assured software. Some detected shortcomings are eliminated with little modifications of the calculation of the ground and the barrier effect. A method is now proposed how Cmet can be determined for a given direction of propagation on the basis of the locally applicable wind climatology (wind rose). In an informative Annex some recommendations for strategy and parameter selection when calculating the noise levels from wind turbines are provided. The inclusion of long-term average levels, taking into account level reductions due to the reduced emissions at lower wind speeds, also makes it possible to deviate from the otherwise usual worst-case analysis and thus improve the balance with the requirements of climate protection through a more differentiated treatment of noise pollution control.

• Zur meteorologischen Korrektur Cmet in der VDI 4101-Blatt2: Windkraftanlagen
  B. Vogelsang, K.-W. Hirsch und W. Probst
[Abstract]

Die Richtlinie VDI 4101 beschäftigt sich mit der ”Schallausbreitung im Freien unter Berücksichtigung meteorologischer und topographischer Bedingungen”. Ihr Blatt 2 regelt befasst sich mit der Schallausbreitung der Geräusche von Windkraftanlagen. Diese Regelungen sind die Grundlage der Lärmimmissionsprognose in Genehmigungsverfahren dieser Anlagen. Grundsätzlich ist die VDI 4101 Blatt 2 eine Engführung der DIN ISO 9613-2 auf diesen Anlagentyp. Sie überwindet die im Anwendungsbereich der DIN ISO 9613-2 implizite Beschränkung ihrer Verfahren auf ,bodennahe Schallquellenë. Zwei entscheidenden Setzungen unterscheidet die VDI 4101 von der DIN ISO 9613-2: (1) Der Bodeneffekt wird auf Agr = -3 dB festgelegt. Der Grund für diese Setzung sind die steilen Einfallswinkel, die bei der gegebenen Höhe von Windkraftlagen und bei typischen Abständen zu maßgeblichen Immissionsorten auftreten. (2) Die meteorologische Korrektur wird auf Cmet = 0 dB festgelegt. Dadurch wird der Tatsache Rechnung getragen, dass in Quellhöhe weder Windgradient noch Temperaturgradient zu signifikanter Brechung führen, und deshalb die Schallausbreitung eher isotrop anzunehmen ist. Der Beitrag zeigt, dass auch sich grundsätzlich auch für Windkraftanlagen ein C0 ergibt, dass zwar signifikant kleiner ist als das bei bodennahen Quellen, dennoch aber zu einer von null verschiedenen meteorologischen Korrektur führt. Die Diskussion führt zu einem Vorschlag zur Fortschreibung der VDI 4101-Blatt 2.

Puhle, Christof

• Der Digitale Akustische Zwilling - Ableitung von Komponenten-Grenzwerten für die Außengeräusch-Homologation in der digitalen Phase des Fahrzeugentwicklungsprozesses
  F. Knappe, C. Puhle und J. Rosskopf
[Abstract]

Kürzere Entwicklungszyklen sowie spät verfügbare Prototypen zwingen Original Equipment Manufacturers zu intensiveren Aktivitäten in der frühen digitalen Phase der Fahrzeugentwicklung. Neue technologische Konzepte, wie der digitale Zwilling, werden zur Voraussetzung für effiziente Entwicklungsprozesse. Das Außengeräusch von PKW wird wegen der gesundheitsschädlichen Wirkung von Schall auf den menschlichen Körper in gesetzlichen Normen reguliert. Die aktuelle Regulierung der UNECE ist der ECE R51.03-Test. Die Anforderungen an das Außengeräusch werden in den gesetzlichen Regulierungen stetig verschärft. Dieser Umstand erhöht die Notwendigkeit von Prognosen über das zu erwartende akustische Verhalten in der frühen Entwicklungsphase zukünftiger Fahrzeuge zusätzlich. In der vorliegenden Arbeit, die Teil eines umfangreichen Forschungsprojektes ist, wurde ein Konzept zur Ableitung von akustischen Komponenten-Grenzwerten hinsichtlich ECE R51.03 entwickelt. Die entwickelte Methodik kombiniert Machine Learning Prognosen für das Außengeräusch zukünftiger Fahrzeuge mithilfe von Gradient Boosted Models und ein neues Verfahren zur Teilschallquellenanalyse, das wir Helmholtz Inverse Beamforming nennen. Mithilfe digitaler akustischer Zwillinge zukünftiger Fahrzeuge in Form der ML- Modelle und der hochaufgelösten Teilschallquellenanalyse des Vorgängerfahrzeuges sind Vorhersagen über das Außengeräusch bereits in der frühen digitalen Phase des Entwicklungsprozesses möglich. Die beiden genannten Algorithmen sowie der methodische Gesamtansatz werden vorgestellt und Komponenten-Grenzwerte für Abgasanlage und Reifen anhand eines konkreten Beispiels für ein Fahrzeugentwicklungsprojekt exemplarisch berechnet.

Pulkki, Ville

• Analysis of multi-exponential and anisotropic sound energy decay
  G. Götz, C. Hold, T. McKenzie, S.J. Schlecht und V. Pulkki
[Abstract]

The sound field in coupled rooms or rooms with non-uniform absorptive material distributions can be considerably anisotropic. In such scenarios, the sound energy decays with more than one decay rate, thus making it practical to use a decay model that consists of multiple exponential decays and a noise term. In this work, we use a recently proposed neural- network-based approach for estimating the underlying model parameters from sound energy decay curves. Introducing a spatial filter bank allows for a directionally constrained analysis of anisotropic late reverberation, resulting in a set of multi-exponential decays with corresponding decay parameters. Our work shows that the proposed analysis framework is suitable for modelling anisotropic sound fields with multi-exponential decays and that it can be used for challenging acoustic problems, such as the denoising of spatial room impulse responses.

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

 

Raake, Alexander

• The methodology matrix to investigate evaluation methods in auditory cognition in interactive virtual environments
  J. Balint, A. Raake und J. Fels
[Abstract]

This work establishes the methodological basis to investigate quality evaluation methods in terms of ”auditory-cognition research validation” and ”auditory-cognition-centric VR evaluation” within the interdisciplinary priority program DFG SPP2236 AUDICTIVE (AUDItory CogniTion in Interactive Virtual Environments). Across the different projects in the program, we identified potential dependent and independent variables influencing auditory cognition in IVEs and potential covariates. Subsequently, a methodology matrix was generated related to independent variables (scene classification, VR-technology, user groups) and dependent variables (cognitive performance, behaviour, physiological measures, subjective evaluation). By collecting the information via the methodology matrix from all projects in the program, we systematically categorize the research paradigms, data collection methods, realization of the virtual environments, and the methods to evaluate quality, as a first step towards developing a comprehensive database, targeting an Open Science approach. Results indicate that (i) the subjective evaluation method is a common variable across projects, that (ii) the available VR- (or AR-, MR-) technology used within the projects is highly diverse and provides a versatile quality evaluation environment from a technological point of view, and that (iii) a vocabulary for scene description has to be established across projects and disciplines, in order to set the basis for a common ground.

• Investigating Different Cueing Methods for Auditory Selective Attention in Virtual Reality
  C. Reimers, K. Loh, L. Leist, S. Fremerey, A. Raake, M. Klatte und J. Fels
[Abstract]

An audio-only paradigm for investigating auditory selective attention has previously been transferred into a classroom-type audio-visual virtual reality (VR) environment. However, directly translating such a paradigm into VR does not promise a close-to-real life scenario, as possible benefits of the virtual environment are not utilized. In the audio-only version, all instructions and the visual cue was presented on a computer display in front of the participant. In the virtual classroom model, the visual information were displayed on a blackboard. Due to the necessity of attending to this information, this method of cue presentation led to the fact that participants only focused on this specific area of the virtual environment. In a more realistic scenario, participants are expected to move their heads and thereby exploit, for example, the benefits of dynamic binaural reproduction. Therefore, this study investigates new cueing methods that may induce participants to interact more with the virtual world. Next to another visual cue, also auditory cues could be promising approaches. The feasibility of these different cue types is evaluated in a listening experiment.

Rabl, Hans-Peter

• Einfluss der Dissonanz auf die Wahrnehmung der Geräuschqualität
  A. Rieger, A. Oetjen, S. Van De Par und H.-P. Rabl
[Abstract]

Die Bestimmung und Optimierung der Geräuschqualität ist ein unumgehbarer Prozess in der Produkt- und speziell in der Fahrzeugentwicklung. Elektrisch angetriebene Fahrzeuge spielen in der Mobilität eine große Rolle, da sie bedingt durch die Antriebsart neben der Reduzierung der Schadstoffemissionen auch zu einer Reduzierung des Verkehrslärms beitragen können. Ein reduzierter Schalldruckpegel ist jedoch nicht zwingend maßgeblich für eine insgesamt gute Geräuschqualität. Gerade die generelle empfundene Angenehmheit oder Lästigkeit von Geräuschen ist ein komplexer Empfindungsraum, der von verschiedenen Attributen wie der Lautheit, Schärfe und Mechanismen zur Wahrnehmung tonaler Komponenten in Geräuschen aufgespannt wird. Das Geräusch elektrifizierter Fahrzeuge wird beispielsweise im niedrigen Geschwindigkeitsbereich in hohem Maß von eben diesen Tonkomplexen dominiert. Bei der Wahrnehmung von gleichzeitig dargebotenen Tonkomplexen spielt die aus der Musik bekannte Dissonanz eine große Rolle. In einer vorangehenden Studie der Autoren wurde dieses Konzept in Hörversuchen quantifiziert. Ferner konnte ein gehörbezogener Ansatz zur Berechnung der empfundenen Dissonanz entwickelt werden. In weiterführenden Analysen wurde der Einfluss der empfundenen Dissonanz auf die Präferenzurteile des Versuchskollektives untersucht und basierend auf den Versuchsdaten ein grundlegendes Modell zur Vorhersage der Urteile abgeleitet. Dieser Modellansatz ermöglicht die Quantifizierung des Einflusses der Dissonanz auf die Präferenzurteile in Relation zu den Empfindungen Lautheit und Schärfe.

Rabold, Andreas

• Schallschutz und Schalldämmung im Holzbau - Vorplanung und Nachweisverfahren
  A. Rabold und S. Bacher
[Abstract]

Im Zuge der normativen Überarbeitung der Schallschutzanforderungen und Nachweisverfahren stellt sich immer wieder die Frage nach der Korrelation zwischen der nachgewiesenen Größe und dem vom Bewohner wahrgenommenen Schallschutz. Sie gewinnt durch die kontinuierlich zunehmende Diversität und Durchmischung der Bauweisen weiter an Bedeutung, so dass sich dem Bauphysiker neben der dringlichen Frage nach einem geeigneten Berechnungs- und Nachweisverfahren für die zu beurteilende Bauausführung auch die Frage nach der Vergleichbarkeit der Berechnungsergebnisse für verschiedene Bauweisen und Ausführungsdetails stellt.

Zusätzlich zur Beurteilung anhand der bauteilbezogenen Schalldämmung oder dem auf die Bausituation bezogenen Schallschutz zwischen den Räumen, zeigt sich immer deutlicher die Notwendigkeit, geeignete Spektrum-Anpassungswerte in der Beurteilung der Bauausführung zu berücksichtigen. Während die Verbesserung des Zusammenhangs zwischen der Beurteilungsgröße und dem wahrgenommenen Schallschutz durch die Berücksichtigung von Spektrum-Anpassungswerte relativ gut zeigen lässt und bei verschiedenen europäischen Projekten der letzten Jahrzehnte gut vergleichbare Ergebnisse aufwies, ist eine Umsetzung in den Anforderungswerten und Nachweismodellen deutlich komplexer.

Der Beitrag soll für Trennwände, -decken und Außenbauteile eine Einführung in die aktuellen Planungs- und Nachweisverfahren geben und mit einer Übersicht zu den bisher vorhandenen Erkenntnissen zum wahrgenommenen Schallschutz die Diskussions- und Vortragsreihe eröffnen.

• BIM-gestützte Schallschutz-Planung
  K. Bodenschlägel, F. Frischmann, A. Rabold und C. Châteauvieux-Hellwig
[Abstract]

Der Beitrag integriert die Schallschutz-Planung in einen von Building Information Modelling (BIM) gestützten Planungsprozess auf Basis von IFC- Datenmodellen (Industry Foundation Classes). Er gibt einen Einblick in die Grundlagen von BIM mit einem Schwerpunkt auf die Methodik des Information Delivery Manual (IDM) und zeigt exemplarisch, wie im Sinne des IDM BIM-Ziele, BIM-Anwendungsfälle, Prozesse und auszutauschende Informationen für ein fiktives Muster-Bauprojekt erörtert worden sind. Dabei wird die Nutzung eines Akustik-Fachmodells für modellgestützte Schallschutz-Prognosen mit VBAcoustic skizziert. Das herstellerneutrale IFC-Datenmodell wird anhand der ermittelten Anforderungen an den Informationsaustausch für die Bauakustik untersucht. Während die IFC-Klassen für den Austausch mit anderen Projektbeteiligten unter Zuhilfenahme benutzerdefinierter Eigenschaften (Property Sets) ausreichend sind, existieren aktuell nur unzureichende Strukturen und Standards, um bauakustische Sachverhalte für Berechnungen und Simulationen im IFC-Modell abzubilden. Eine Behelfslösung wird vorgeschlagen, um zu diesem Zweck dennoch Informationen und Kennwerte von Stoßstellen und Schallübertragungen in IFC-Modellen zu hinterlegen. Mithilfe solcher Gebäudemodelle und interoperabler Branchensoftware kann die BIM-Methode zukünftig ein mächtiges Werkzeug für die Bauakustik-Planung darstellen. Doch im Sinne der BIM-Methodik sollte man sich langfristig nicht nur auf Akustik-Fachmodelle beschränken, sondern eine umfangreiche Integration der gesamten Bauphysik anstreben.

• Verbesserung des Schalldämm-Maßes durch Vorsatzschalen im Holzmassivbau
  S. Mecking, T. Mutter und A. Rabold
[Abstract]

Die Normen DIN EN ISO 12354-1:2017 und DIN 4109-34:2016 bieten für die Berechnung der Verbesserung durch Vorsatzkonstruktionen nur Modelle für freistehende Konstruktionen ohne mechanische Verbindung zum Grundbauteil und Konstruktionen bei denen die Vorsatzschale über eine Dämmschicht mit dem Grundbauteil verbunden wird an. Die Modelle sind außerdem nur für die Anwendung im klassischen Massivbau vorgesehen. Validierungen zur Anwendung auf einschaligen Massivholzelementen fehlen bislang.

Die normative Berechnungsgrundlage weist folglich bei Vorsatzkonstruktionen, die mit dem Grundbauteil mechanisch verbundenen sind, eine Lücke auf und führt damit zu Prognoseunsicherheiten in der Planungspraxis. Dies gilt sowohl für die Anwendung im Massivbau, als auch für den hier betrachteten Holzmassivbau. Neben der Berechnung für freistehende Vorsatzschalen werden auch Ansätze für elastische Befestigungen (Metallprofile mit Entkopplung über Gummiformteile oder Elastomere) und starre Verbindungen (Lattung) benötigt, um die Lücke in den Berechnungsgrundlagen zu schließen. Dieser Beitrag zeigt durch einen Vergleich mit Messdaten aus Prüfständen wo die Grenzen der normativen Prognosemodelle liegen und in welchen Anwendungsbereichen erweiterte Prognoseansätze nötig sind. Hierbei werden sowohl vereinfachte Verfahren mit Einzahlwerten als auch frequenzabhängige Modelle betrachtet. Die genutzten Messdaten wurden von den Herstellern der Massivholzelemente sowie der Vorsatzkonstruktionen zur Verfügung gestellt.

• Untersuchung des Einflusses von Vorsatzschalen vor Massivholzelementen auf das Stoßstellendämm-Maß Kij
  S. Pfattheicher, F. Schöpfer, U. Schanda und A. Rabold
[Abstract]

Für die Schallschutzprognose von Massivholzkonstruktionen nach DIN EN 12354 werden Stossstellendämm-Maße als Eingangsgröße für die Flankenübertragung benötigt. In einigen Forschungsvorhaben sind Messungen hierfür an verschiedenen Forschungsinstituten durchgeführt und z.B. in der Datenbank ”VaBDat” der Technischen Hochschule Rosenheim eingepflegt worden. Nun wurde untersucht, inwiefern sich Vorsatzschalen vor Massivholzelementen auf die Stossstellendämm-Maße auswirken. Dazu wurden an einem vertikalen T-Stoß aus Brettsperrholzelementen verschiedene Bodenaufbauten auf der Decke sowie Vorsatzschalen vor den Wänden und Beschwerungslagen auf den Wänden angebracht. Die Messergebnisse werden vorgestellt und mit den Stoßstellendämm-Maßen der Konstruktionen ohne Vorsatzschalen sowohl frequenzabhängig als auch deren Einzahlwerte diskutiert.

Radestock, Martin

• Analytische Koinzidenzfrequenzvariation von Sandwichplatten mithilfe geometrischer Wabenkernvariation
  M. Radestock
[Abstract]

Bei der Koinzidenzfrequenz strahlen Strukturen den Schall effizient ins Fernfeld ab. Leichtbaustrukturen wie Sandwichplatten besitzen eine geringe Koinzidenzfrequenz, weil bei diesen Strukturen eine geringe Masse und eine hohe Steifigkeit zusammenkommen. Die Koinzidenz kann je nach Anwendung störend sein und eine Anpassung dieser Frequenz ist dann wünschenswert.

Dieser Beitrag zeigt einen analytischen Ansatz zur Koinzidenzberechnung von Sandwichplatten mit geometrisch unterschiedlichen Wabenkernen. Sandwichplatten besitzen wegen ihres Aufbaus zwei Koinzidenzen, weil sich die Decklagen relativ zueinander symmetrisch oder antisymmetrisch bewegen können. Die Koinzidenzfrequenzen werden mithilfe eines analytischen Ansatzes zur Schalldämmmaßberechnung ermittelt. Dieser Ansatz wird mit einer orthotropen Steifigkeitsberechnung für regelmäßige Wabenkerne in Abhängigkeit der Zellgeometrie kombiniert. Die Materialien und die Masse der Kerne sowie der Decklagen bleiben gleich.

Eine Größenvariation der Wabenkerne zeigt, dass sich eine Koinzidenzfrequenz nur geringfügig ändert, während sich die zweite Koinzidenzfrequenz in einer Frequenzbreite um 2 und 6 kHz und das Schalldämmmaßes um bis zu 3 dB verändert. Diese Veränderungen sind auf die Steifigkeitsänderung durch die Größenvariation zurückzuführen und deren unterschiedlicher Einfluss auf die Relativbewegung der Decklagen. Eine experimentelle Validierung der gewonnen Ergebnisse steht noch aus. Der analytische Ansatz zeigt bereits, dass die Koinzidenz von Sandwichplatten ohne zusätzliche Masse und nur mithilfe der Kerngeometrie angepasst werden kann.

Radke, Markus

• Comparison of Ambisonic Loudspeaker Decoders for Channel-Based Material
  M. Radke und M. Frank
[Abstract]

Encoding and decoding to loudspeakers in Ambisonics introduces interchannel crosstalk to channel-based material. This study investigates the perceptual impact of this phenomenon for different signals, ambisonic orders, decoders, and listening positions with respect to timbral and spatial quality aspects. Open-access recordings made with different microphone arrays, as well as noise signals are encoded in Ambisonics with different orders. Then they are decoded to a loudspeaker setup matching the channel-based layout using either the AllRAD approach or a sampling decoder. In a MUSHRA-like listening experiment for center and off-center listening positions, perceptual differences to a direct loudspeaker playback of the material are investigated.

Radmann, Vincent

• Vergleich von Messdaten und Finite-Differenzen-Simulation zur Bestimmung der Abklingrate an Schienen
  K. Stampka, V. Radmann, I. Richter und E. Sarradj
[Abstract]

Zur akustischen Charakterisierung von Gleisen wird häufig die Abklingrate der Schiene betrachtet. Da das Messen der Abklingrate nach DIN EN 15461 sehr zeitaufwendig ist, ist es von Vorteil diese durch Simulationen zu bestimmen. Problematisch hierbei ist, dass Gleisparameter oft nicht oder unzureichend bekannt sind. So sind zum Beispiel die Steifigkeit und die Dämpfung des Schotterbettes kaum bestimmbar. Auch die Steifigkeiten der Gleiszwischenlagen im eingebauten Zustand können nur grob abgeschätzt werden. Daher stimmen die Ergebnisse der Simulationen oft nicht gut mit den Messdaten überein und die Eingangsparameter müssen an eine Zielgröße, z.B. die Punkteingangsimpedanz, angepasst werden, um genauere Ergebnisse zu erzielen. Um dies zu umgehen, wird ein Messverfahren genutzt, bei welchem über den Schwellen des Gleises die Punkteingangsimpedanz des gesamten Oberbaus gemessen wird, um daraus die unbekannten/unscharfen Parameter besser abschätzen zu können. Mit den so gewonnenen Daten kann dann die Gleisabklingrate mit einem neuen numerischen Verfahren im Zeitbereich basierend auf der Finite-Differenzen-Methode (FDM) unter Berücksichtigung der meßtechnisch angenäherten unscharfen Parameter simuliert werden. Dafür wird die Fuzzy Arithmetic auf das FDM-Verfahren angewendet, wodurch eine Art Vertrauensintervall für die simulierte Abklingrate angegeben werden kann. Diese Ergebnisse werden anschließend mit gemessenen Gleisabklingraten verglichen und diskutiert.

• Dreidimensionale Modellierung von Plattenschalldämpfern
  V. Radmann, S. Jekosch und E. Sarradj
[Abstract]

Besonders zur Dämpfung tiefer Frequenzen erweisen sich Plattenresonatoren als gutes Mittel. Auch bieten sie aufgrund ihrer glatten, undurchlässigen Oberfläche einige Vorteile gegenüber Absorptionsschalldämpfern, da sie für geringere Druckverluste sorgen und weniger anfällig für Verunreinigungen sind als poröse Materialien. Obwohl Plattenresonatoren bereits als Schalldämpfer eingesetzt werden, ist ihre Auslegung bislang nur sehr ungenau möglich. In dieser Arbeit wird daher ein semi-analytisches Modell implementiert, mit dessen Hilfe die Durchgangsdämpfung von Plattenresonatoren berechnet werden kann. Der bisher bestehende zweidimensionale Fall wird auf drei Dimensionen erweitert und die Ergebnisse mit Messdaten verglichen. Außerdem ermöglicht dieser Ansatz, Parameterstudien bei vergleichsweise geringer Rechenzeit durchzuführen, was zu einer gezielten Auslegung beitragen kann. Es werden daher auch die Ergebnisse einzelner Parameteruntersuchungen im zwei- und dreidimensionalen Fall miteinander verglichen. Die Ergebnisse dieser Arbeit bilden die Grundlage für weitere systematische Untersuchungen zur Optimierung von Plattenschalldämpfern.

Raida, Hans-Joachim

• Webster-Horngleichung und Lokalitätsprinzip
  H.-J. Raida
[Abstract]

Die von A.G. Webster 1919 veröffentlichte Horngleichung beschreibt die Wellenausbreitung in 1D-Wellenleitern mit variablem Querschnittsverlauf und ist im Lautsprecher-, Musikinstrumentenbau und vielen weiteren Technologie-Bereichen im Gebrauch, in jüngster Zeit auch zur Auslegung von ”Acoustic-Black-Hole”- Absorbern. Geschlossene analytische Lösungen existieren für einfache Konturverläufe, z.B. bei Konus-, Bessel- oder Exponential-Hörnern. Die anderen Fälle sind nur über numerische Rechnungen zu erschließen. Im Besonderen weist der Exponential-Wellenleiter unterhalb einer Cut-off-Frequenz keine reelle Wellenleitung und oberhalb eine von der Hornkontur abhängige Wellengeschwindigkeit auf. Dies widerspricht dem Lokalitätsprinzip, wonach Änderungen der lokalen Feldgrößen in einem Kontinuum nur von der unmittelbaren Umgebung abhängen.

• Lokalitätskonforme Horngleichung
  H.-J. Raida
[Abstract]

Die von A.G. Webster 1919 veröffentlichte Horngleichung beschreibt die Wellenausbreitung in 1D-Wellenleitern mit variablem Querschnittsverlauf. Jedoch treten konturabhängige Wellengeschwindigkeiten auf, wodurch ein Widerspruch zum Lokalitätsprinzip besteht. Es wird eine hypothetische Horngleichung vorgestellt, die konform zum Lokalitätsprinzip ist.

Raitor, Till

• Einfluss von verschiedenen Betriebsparametern auf die Fluglärmimmission in großen Entfernungen
  J. Blinstrub, T. Raitor und R. Schmid
[Abstract]

In den letzten Jahren sind Bestrebungen im Gange, Tages- bzw. Nachtdauerschallpegel in der Größenordnung von 40 bzw. 30 dB auszuweisen, was insbesondere auch an den von der WHO empfohlenen niedrigen Lärmgrenzwerten liegt. Problematisch hierbei ist, dass der Dauerschallpegel stark durch die Bewegungshäufigkeit beeinflusst wird. An einem Flughafen mit vielen Bewegungen treten diese geringen Dauerschallpegel dementsprechend erst in Bereichen auf, die 40-50 km vom Startrollpunkt entfernt sind. Auf Grund der niedrigen Maximalpegel können jedoch in dieser Entfernung keine automatischen Fluglärmmessstationen mehr betrieben werden, so dass berechnete Pegelwerte nicht mehr validiert werden können und entsprechend unsicher sind. Erschwerend kommt hinzu, dass die lokalen Pegelgradienten in großen Entfernungen sehr klein sind. Daraus folgt, dass bereits eine kleine Änderung im berechneten Pegel zu einer verhältnismäßig großen Änderung der Konturfläche führen kann.

Um in Zukunft auch geringe Dauerschallpegel ausweisen zu können, muss die Qualität der Lärmberechnung in großen Entfernungen zum Flughafen erhöht werden. Dazu muss zunächst untersucht werden, welche Betriebsparameter überhaupt einen Einfluss auf die Immissionsberechnung haben. In diesem Beitrag wird daher der Einfluss von verschiedenen Betriebsparametern untersucht. Der Fokus liegt auf den Einfluss der Meteorologie und der lateralen Positionsungenauigkeit. Zusätzlich wird der Einfluss von Startverfahren und der Auslastung untersucht.

Rajé, Fiona

• How aircraft noise impact management can improve residents' quality of life - A field study
  J. Kuhlmann, B. Ohlenforst, F. Rajé, I. Richard, R. Aalmoes, P. Hooper und D. Schreckenberg
[Abstract]

The EU research project ANIMA (Aviation Noise Impact Management through Novel Approaches) aims to develop new instruments and methods for mitigating the impact of aircraft noise exposure and for enhancing residents’ quality of life (QoL). Within ANIMA, several existing interventions were evaluated with respect to their impact on nearby communities. For example, a consultation procedure that took place in 2018 in the Frankfurt Airport region was evaluated by means of qualitative in-depth telephone interviews. The consultation procedure dealt with a potential flight path change that would lead to a decrease in aircraft noise exposure in some areas but to an increase of exposure in other areas. Therefore, three communities, which would be differently affected by the flight path change, were selected for this study. In addition, existing survey data was re-analysed to assess residential satisfaction and which aspects of the living environment are most important to residents living nearby Schiphol Airport. In this contribution, the results of both the in-depth interviews and the survey are described and discussed. The ANIMA project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation program under grant agreement No [769627].

Ram, Matthias

• Isogeometrische Formulierung der Energie-Boundary-Elemente-Methode
  M. Ram, K.M. Beiroth und O. Von Estorff
[Abstract]

Die Energie-Boundary-Elemente-Methode (EBEM) ist ein Verfahren zur Vorhersage der akustischen Schallabstrahlung bei hohen Frequenzen. Entgegen 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 kann somit gering gehalten werden. In einer isogeometrischen Analyse erfolgt die Berechnung direkt auf Basis einer CAD-Geometrie, indem die zugrundeliegenden Non-Uniform Rational B-Splines (NURBS) sowohl zur Geometriebeschreibung als auch zur Approximation der Randwerte in der numerischen Analyse genutzt werden. Damit kann auf die üblicherweise zur Diskretisierung genutzten Lagrange-Elemente verzichtet werden. Der mit der Vernetzung verbundene Aufwand sowie der bei Nutzung von Lagrange-Elementen unvermeidliche Geometriefehler entfallen. Eine isogeometrische EBEM ermöglicht potentiell sehr schnelle akustische Simulationen im Hochfrequenzbereich, da sowohl die Modellerstellung als auch die Berechnung drastisch beschleunigt werden. Änderungen der Geometrie, die im CAD-Modell vorgenommen werden, liegen zudem unmittelbar auch im Rechenmodell vor, wodurch ein iterativer Entwicklungsprozess wesentlich beschleunigt werden kann. Im vorliegenden Beitrag wird eine isogeometrische Formulierung der EBEM vorgestellt und anhand von Anwendungsbeispielen diskutiert.

• Akustische isogeometrische Analysen mit schnellen Boundary-Elemente-Methoden
  K.M. Beiroth, M. Ram, S. Keuchel und O. Von Estorff
[Abstract]

Die Boundary-Elemente-Methode (BEM) ist ein etabliertes 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 Non-Uniform Rational B-Splines (NURBS) zur Geometriebeschreibung. Die oberflächenbasierte BEM ermöglicht dabei die Verknüpfung zwischen CAD- und Berechnungsmodell. Auf diese Weise reduziert sich neben dem Diskretisierungsfehler auch der mit der Vernetzung verbundene Aufwand erheblich.

Ein entscheidender Nachteil der BEM ergibt sich jedoch aufgrund der nicht-symmetrischen und in der Regel vollbesetzen Systemmatrizen. Durch den hohen hierfür erforderlichen Speicherbedarf ist die Anwendung der BEM auf Systeme mit einer geringen Anzahl an Freiheitsgraden und somit vergleichsweise niedrige Frequenzen beschränkt. Eine Möglichkeit zur Steigerung der Recheneffizienz und der damit einhergehenden Betrachtung größerer Systeme ist die Verwendung schneller Verfahren, wie der Fast-Multipole-Methode oder hierarchische Matrizen. Im vorliegenden Beitrag wird eine Kombination der IGABEM mit schnellen Verfahren vorgestellt und anhand akustischer Anwendungsbeispiele verifiziert.

Ramírez, Melissa

• Towards the virtualization of a sound source localization acuity test to aid the diagnosis of spatial processing disorder in school-aged children: An experimental approach
  M. Ramírez, J.M. Arend, P. Von Gablenz, K. Schmidt, K. Plotz und C. Pörschmann
[Abstract]

The spatial processing disorder (SPD) is an auditory processing disorder characterized as a reduced ability to use binaural cues to localize, segregate, and group sound sources in the space selectively. It affects up to 5% of the school-aged population, impairing the normal development of their listening, learning, and communication skills. Sound source localization accuracy is one of the most relevant measures for diagnosing auditory processing disorders such as SPD. However, it is not often assessed in pediatric audiology because the required measurement setups are rather complex and expensive. This work presents the conceptualization, development, and preliminary results of a series of three listening experiments in augmented- and virtual reality to assess the feasibility of a child-appropriate virtual binaural sound source localization test. The series of experiments were controlled by replacing each test component with its virtual counterpart at a time. Future studies will further evaluate the feasibility and sensibility of the system presented in this study. If successful, such a sound source localization accuracy test presented over standalone head-mounted displays (HMDs) could scale into a portable, widely accessible, and inexpensive tool to assess childrens’ spatial listening abilities and aid the SPD diagnosis.

Ramones, Christian

• Engine speed estimation using neural networks
  C. Ramones, S. Kieling, C. Steffens und S. Pischinger
[Abstract]

The rotational speed of an internal combustion engine is an important input variable for the analysis of vehicle interior noise measurements. However, in vehicle tests the effort of applying a measurement device is not always proportionate, which is why the engine speed is not always available in acoustic measurements. In this paper a methodology is presented which estimates the rotational speed of an ICE using a regression model based on deep neural networks. A Long Short-Term Memory (LSTM) is used as the basic network architecture. The input to the LSTM is the spectrogram of a monaural airborne sound measurement. A total of 527 measurements with an average duration of 45s are used to train the LSTM. The model shows very good stability in the learning process with a mean percent error of 6.1% for the training data set, 6.4% for validation and 6.79% for the test data set. A subsequent autocorrelation analysis can improve the rotational speed estimation.

• Automated detection of structural resonances using neural networks
  C. Ramones, E. Grossmann, C. Steffens und S. Pischinger
[Abstract]

Considering the high number of sensors used in acoustic investigations of the vehicle interior or on component test benches (e.g. 20 microphones in ISO3745), the development of methods that minimize the analysis effort is of great interest. The current state of the art for resonance detection in rotordynamic systems focuses on peak detection in peak-hold or averaged spectra based on a Campbell diagram.

In this paper, two new concepts for resonance detection are presented. The first concept follows the conventional approach. First, image processing methods are applied to the Campbell diagram, followed by a newly developed dimensional reduction method. The resonances are then detected very accurately using peak detection, achieving a true positive rate (tpr) of more than 96 %. The second concept is based on a convolutional neural network (CNN). The CNN is trained using over 85.000 resonances as training data. The trained neural network shows a tpr of almost 90 %. The extent to which tonally excited structural resonances can be distinguished from broadband noise excitation is also investigated. It is shown that a CNN can be trained to provide not only detection but also classification of resonances with a detection rate of 85.7 % for unseen data.

Ravichandran, Asvath

• Experimentelle und numerische Untersuchung des Effekts der Zuströmbedingungen auf die Schallabstrahlung eines generischen Ausströmers
  A. Ravichandran, A. Logdesser, N. Peller und M. Manhart
[Abstract]

Die Schallabstrahlung eines Ausströmers des Klimagerät eines Kraftfahrzeugs, erfährt ein zunehmendes Interesse. Die Schallabstrahlung des Ausströmers hängt stark von den Strömungseigenschaften vor dem Ausströmer ab. Wir untersuchen unterschiedliche Zuströmbedingungen, nämlich freie Zuströmbedingungen in einem Vorläuferkanal und gestörte Zuströmbedingungen mit und ohne Vorläuferkanal. Die gestörten Zuströmbedingungen werden unter Verwendung unterschiedlicher Gitter erzeugt, um die turbulente Intensität und den Geschwindigkeitsgradienten zu beeinflusssen. Dies wird durch eine variable Anordnung der Gitterstäbe erreicht, die ein ungleichmäßiges Geschwindigkeitsprofil erzeugen. Die Untersuchungen werden zunächst an einem generischen Ausströmer durchgeführt und später mit einem Ausströmer eines Serienfahrzeugs verglichen. Mit einem Hitzdrahtanemometer wurden Geschwindigkeitsprofile in dem akustischen Kanal durchgeführt. Messungen mit Fernfeldmikrofonen ergeben die Schallabstrahlung. Die Messungen werden mit Simulationsergebnissen des Aero-Akustiklösers MGLET verglichen. Dieser Löser basiert auf einer wandmodellierten Large Eddy Simulation und der akustischen Analogie. Mit dieser Studie sind wir in der Lage, die Schallabstrahlung aufgrund des Einflusses unterschiedlicher Zuströmbedingungen zu beurteilen.

Rehbein, Nicolai

• Optimierung von Metamaterialien
  N. Rehbein, H. Lohmann, S. Keuchel und O. Zaleski
[Abstract]

Metamaterialien können in der Vibro-Akustik dazu dienen, Schwingungen in bestimmten Frequenz-Bereichen zu unterdrücken, um die Schallemissionen zu reduzieren. Dies geschieht meist durch das Aufbringen von Resonatoren an der Materialoberfläche. Da Metamaterialien vor allem im Leichtbau Anwendung finden, besteht die Herausforderung, dass die Gesamtmasse des Materials durch die Resonatoren nicht zu stark anwachsen darf. Im hieraus entstandenen Optimierungsproblem soll die Frage beantwortet werden, wie viele Resonatoren überhaupt benötigt werden und wo diese idealerweise positioniert werden. Darüber hinaus werden Parameter wie Masse, Dämpfung, Steifigkeit für jeden Resonator ermittelt. Die wichtigste Nebenbedingung ist die Begrenzung der Gesamtmasse aller Resonatoren. Anhand eines Beispiel-Modells werden die Charakteristika des Optimierungsproblems gezeigt und die Anforderungen an das Optimierungsverfahren definiert. Darauf aufbauend werden die Optimierungsverfahren und die daraus entstandenen Ergebnisse präsentiert.

Reich, Lennart

• Auralization with linked atmospheric and urban noise propagation models
  P. Schäfer, L. Reich und M. Vorländer
[Abstract]

A typical approach when simulating sound propagation in complex scenes is using the concept of geometrical acoustics. Every simulation framework is based on certain assumptions, which are limiting the scenarios they can be applied to. At DAGA 2021, we presented two frameworks. The Atmospheric Ray Tracing framework allows the simulation of curved sound propagation paths considering the inhomogeneity and movement of the atmosphere and a ground reflection. It is designed for the purpose of aircraft noise auralization. On the other hand, the image edge model is used to simulate straight paths in urban areas considering higher order reflections and diffraction. In this contribution, we present a method for combining both approaches. The goal is to consider the aforementioned propagation effects of both frameworks. This is of particular interest for the auralization of aircraft flyovers close to residential areas.

Reimers, Carolin

• Investigating Different Cueing Methods for Auditory Selective Attention in Virtual Reality
  C. Reimers, K. Loh, L. Leist, S. Fremerey, A. Raake, M. Klatte und J. Fels
[Abstract]

An audio-only paradigm for investigating auditory selective attention has previously been transferred into a classroom-type audio-visual virtual reality (VR) environment. However, directly translating such a paradigm into VR does not promise a close-to-real life scenario, as possible benefits of the virtual environment are not utilized. In the audio-only version, all instructions and the visual cue was presented on a computer display in front of the participant. In the virtual classroom model, the visual information were displayed on a blackboard. Due to the necessity of attending to this information, this method of cue presentation led to the fact that participants only focused on this specific area of the virtual environment. In a more realistic scenario, participants are expected to move their heads and thereby exploit, for example, the benefits of dynamic binaural reproduction. Therefore, this study investigates new cueing methods that may induce participants to interact more with the virtual world. Next to another visual cue, also auditory cues could be promising approaches. The feasibility of these different cue types is evaluated in a listening experiment.

Reimes, Jan

• Comparison of auditory and objective performance of ANC headsets
  J. Reimes und T. Vorländer
[Abstract]

Headsets providing Active Noise Cancellation (ANC) features have become extremely popular in recent years. While the first- generation devices were mainly larger and wired over-ear headsets, modern wireless in-ear devices are getting more common. Standardized testing of ANC headsets typically evaluates measures like total, passive, and active insertion loss to quantify the performance of these devices. The test setups in such specifications usually require the usage of head-and-torso-simulators (HATS) that are equipped with artificial ears according to ITU-T P.57.

For many years, the artificial ear of type 3.3 with anatomic pinna and cylindric ear canal according to IEC 60318-4 was regarded as the state-of-the-art measurement device for these tasks. Recently, new ear simulators were introduced in ITU-T P.57. These type 4 ears specify both an anatomically shaped ear canal and a fullband transfer impedance. However, their applicability for the performance evaluation of ANC headsets has not been investigated in detail so far.

This contribution assesses the ANC performance of commercially available headsets based on a novel auditory test design and on objective, HATS- based measurements. The listening test design is based on auditory loudness assessment in conjunction with a realistic ambient noise reproduction.

• Investigation into Reproducing Reverberation for the Receiving Path
  M. Schäfer, J. Reimes und P. Dushi
[Abstract]

Conference phones and smart speakers became ubiquitous in recent years. These devices are usually positioned at a distance from the user and the room acoustics between user and device become relevant - both for the sending path from the talker to the device and the receiving path from the device to the listener. A realistic and efficient way of reproducing reverberation in a defined manner is accordingly necessary for developing and testing such devices. A method for the sending path already exists in the form of the technical specification ETSI TS 103 557. However, no specific approach for the receiving path has been proposed so far.

This contribution presents an experimental investigation into the applicability of the sending path methodology for the receiving path. The similarities and differences between reproducing reverberation for the two paths are highlighted. A set of typical devices is positioned in real, reverberant environments as well as in their corresponding reproductions. Several acoustic measurements of the receiving path are conducted in both environments. The measurements for both cases are compared to quantify the fidelity of the reproduction system and to give an initial verdict on the applicability of the existing methodology for this path.

• Messung und Modellierung der Höranstrengung von Smart-Speaker-Sprachausgaben unter realistischen akustischen Bedingungen
  R. Huber, A. Volgenandt, J. Reimes, M. Schäfer und J. Rennies
[Abstract]

Die Sprachinteraktion mit Smart Speakern nimmt im Alltag eine immer größere Rolle ein. Damit steigt auch der Bedarf an objektiven Messverfahren zur Bewertung der Sprachausgabe der (künstlichen) Stimmen unter realistischen Abhörbedingungen. Für dieses Anwendungsfeld sind typischerweise referenzbasierte Metriken nicht nutzbar. Dieser Beitrag gibt daher einen Einblick in die Entwicklung von referenzlosen instrumentellen Evaluationsmethoden für die sprachliche Interaktion mit Smart Speakern. Eine zentrale Metrik ist ein Modell zur Vorhersage der empfundenen Höranstrengung, basierend auf Technologien der automatischen Spracherkennung, das zuvor erfolgreich für natürliche Stimmen in Broadcast-Anwendungen evaluiert wurde. Für das neue Anwendungsfeld Smart Speaker wurden Messungen der empfundenen Höranstrengung (und Sprachqualität) von natürlicher und synthetisierter Sprache unter realistischen akustischen Bedingungen vorgenommen (verschiedene Störgeräusche, Signal-zu-Rausch-Verhältnisse, Abstände zum Smart Speaker sowie Halligkeiten simulierter Räume). Die per Kunstkopf aufgenommenen Testsignale wurden von normalhörenden Proband*innen bewertet. Neben dem genannten Höranstrengungsmodell wurden die Bewertungen zusätzlich mit dem (ebenfalls referenzlosen) NISQA-TTS-Modell verglichen, das ursprünglich zur Bewertung der Natürlichkeit synthetisierter Sprache entwickelt wurde. Es zeigt sich, dass beide Modelle gemäß ihrer ursprünglichen Intention teilweise komplementäre Informationen liefern und somit für den Einsatz bei der Bewertung von Smart Speakern vielversprechende Kandidaten sind.

Reiss, Julius

• Adjungierten-basierte Optimierung von Impedanz-Randbedingungen im Zeitbereich
  J. Reiss und M. Lemke
[Abstract]

Akustische Randbedingungen werden häufig durch ihre Impedanz charakterisiert. Die komplexwertige Größe ist jedoch vornehmlich für frequenz-basierte Analysen geeignet. In einem vorausgegangenen Beitrag haben die Autoren einen Volumen-Penalisierungsansatz vorgestellt, der eine Modellierung von Wandimpedanzen im Zeitbereich ermöglicht. Das Verfahren erlaubt es durch Einbettung komplexe Geometrien und Impedanzverläufe einfach darzustellen. Die Validierung erfolgte gegenüber dem typischerweise verwendeten Miki-Modell. In diesem Beitrag stellen die Autoren einen adjungierten-basierten Ansatz zur Optimierung der Volumen-Penalisierung mittels Anpassung der räumlich abhängigen Parameter vor. Ziel der akustischen Optimierung ist neben der Herstellung einer gewünschten Impedanz auch die Topologie-Anpassung von Berandungen, etwa die Verschiebung oder Verformung von Wänden. Gezeigt werden raumakustische als auch strömungsakustische Beispiele.

Reitz, Georg

• Fortschritte in der Berechnung von Walddämpfungen
  M. Trimpop und G. Reitz
[Abstract]

Rund um und auf Truppenübungsplätzen sind in der Regel eine Vielzahl von Waldbeständen vorhanden. Diese erfüllen durch die besondere Struktur und einen zielgerichteten Aufbau vorrangig die besonderen Anforderungen der militärischen Nutzung. Vor allem die Staub-, Sicht- und Lärmschutzfunktionen der Wälder schützen das zivile Umfeld vor unerwünschten Auswirkungen des militärischen Übungsbetriebs. Ziel der forstlichen Pflegemaßnahmen in den Waldbeständen ist es, diese Funktionen durch geeignete Baumartenwahl und Optimierung der Bestandesstrukturen zu fördern. Dazu wurde in den letzten Jahren ein Walddämpfungsmodell entwickelt, bei dem aus forstlichen Parametern auf die akustische Durchlassdämpfung eines Waldbestandes geschlossen werden konnte. Weiterhin wurde eine Methode entwickelt, mit der die akustische Gesamtdämpfung mehrerer hintereinanderliegender Bestände prognostiziert werden kann. Beide Modelle wurden inzwischen im Lärmmanagementsystem auf Truppenübungsplätzen der Bundeswehr implementiert. Für die Beurteilung von waldbaulichen Maßnahmen in militärischen Funktionswäldern hinsichtlich deren Auswirkungen auf die Schalldämpfung sind jedoch noch weitere Definitionen nötig, um aus der Fülle der Variationsmöglichkeiten auf einfache, nachvollziehbare Aussagen schließen zu können. Der Vortrag stellt die Modelle wie auch die weiteren nötigen Definitionen kurz vor und zeigt die Anwendung an einem Beispiel.

Rembold Petraglia, Mariane

• Dynamic Road Noise Mapping Prediction Using Machine Learning
  R.E. Campos Ruiz, J.L. Araujo Duarte Junior, J.C. Boscher Torres und M. Rembold Petraglia
[Abstract]

Urban traffic is one of the most important causes of noise in the cities. Noise metrics, such as Equivalent and Day-night levels, are based on road traffic characteristics over long term time periods and do not describe the traffic noise dynamics. This paper presents a method for predicting and producing dynamic noise maps from flow traffic data obtained by surveillance cameras and processed by machine learning algorithms. Convolutional networks, based on transfer learning process, are used to identify the vehicles in the scene and classify them according to their size, while geometry projection algorithms are used to determine the vehicle position, speed and acceleration. The data extracted from video, such as vehicle category, speed and lane, are useful to calculate sound pressure level in any given location. Therefore, by adding energetically such levels for each frame, a dynamic noise map can by produced, representing the sound pressure variation over the time, according to the traffic flow. The levels predicted from the videos are compared to measurements realized in control points to validate the model. Results of the proposed model are presented as well as the model restrictions to produce the noise maps.

Ren, Yaxiong

• Data acquisition for AI-aided identification of mapped acoustic radiation modes
  Y. Ren, C. Adams und T. Melz
[Abstract]

Acoustic radiation modes (ARMs) and their corresponding radiation efficiencies characterize the emission of sound from the surface of a vibrating structure to the air. This gives a more accurate prediction of sound power than using the hypothesis of monopole radiator. Therefore, ARM is widely studied relating to structural dynamics, evaluation of sound power, and active noise control. Previous research shows that the ARMs of different geometries share similar forms. Thus, the assumption is made that the ARMs of a three-dimensional convex geometry can be obtained from the known ARMs of simple geometries, for example spheres. Other than the traditional mapped ARM using Boundary Element Method (BEM), the booming Artificial Intelligence (AI) techniques gain our attention to optimize and accelerate the identification process. In this work a set of virtual data from numerical simulations are acquired for the purpose of AI-aided identification of mapped ARMs. Besides, the numerical simulation is validated with theoretical knowledge.

Rennies, Jan

• Messung und Modellierung der Höranstrengung von Smart-Speaker-Sprachausgaben unter realistischen akustischen Bedingungen
  R. Huber, A. Volgenandt, J. Reimes, M. Schäfer und J. Rennies
[Abstract]

Die Sprachinteraktion mit Smart Speakern nimmt im Alltag eine immer größere Rolle ein. Damit steigt auch der Bedarf an objektiven Messverfahren zur Bewertung der Sprachausgabe der (künstlichen) Stimmen unter realistischen Abhörbedingungen. Für dieses Anwendungsfeld sind typischerweise referenzbasierte Metriken nicht nutzbar. Dieser Beitrag gibt daher einen Einblick in die Entwicklung von referenzlosen instrumentellen Evaluationsmethoden für die sprachliche Interaktion mit Smart Speakern. Eine zentrale Metrik ist ein Modell zur Vorhersage der empfundenen Höranstrengung, basierend auf Technologien der automatischen Spracherkennung, das zuvor erfolgreich für natürliche Stimmen in Broadcast-Anwendungen evaluiert wurde. Für das neue Anwendungsfeld Smart Speaker wurden Messungen der empfundenen Höranstrengung (und Sprachqualität) von natürlicher und synthetisierter Sprache unter realistischen akustischen Bedingungen vorgenommen (verschiedene Störgeräusche, Signal-zu-Rausch-Verhältnisse, Abstände zum Smart Speaker sowie Halligkeiten simulierter Räume). Die per Kunstkopf aufgenommenen Testsignale wurden von normalhörenden Proband*innen bewertet. Neben dem genannten Höranstrengungsmodell wurden die Bewertungen zusätzlich mit dem (ebenfalls referenzlosen) NISQA-TTS-Modell verglichen, das ursprünglich zur Bewertung der Natürlichkeit synthetisierter Sprache entwickelt wurde. Es zeigt sich, dass beide Modelle gemäß ihrer ursprünglichen Intention teilweise komplementäre Informationen liefern und somit für den Einsatz bei der Bewertung von Smart Speakern vielversprechende Kandidaten sind.

• Sprachverstehen im Fernsehen - Evaluation von Technologien zur Verringerung der Höranstrengung von Personen mit Hörbeeinträchtigung
  J. Thomas, H. Baumgartner, I. Holube, R. Huber und J. Rennies
[Abstract]

Das Verstehen von Dialogen in Film und Fernsehen ist für Menschen mit Hörminderung eine große Herausforderung. In dieser Untersuchung wurden daher Technologien analysiert, die auf eine Verringerung der Höranstrengung abzielen und bereits für normalhörende Menschen eine signifikante Verbesserung erzielt hatten. Als Stimuli dienten Audioaufnahmen von Sendungen verschiedener öffentlich-rechtlicher Sender. Die Signale wurden mit Algorithmen zur blinden Quellentrennung, bei der Dialog von den Hintergrundgeräuschen getrennt wird, bzgl. des Signal-zu-Hintergrund-Verhältnisses modifiziert, wobei unterschiedliche Arten der Signalmanipulation durchgeführt wurden. Diese umfassten eine adaptive Absenkung des Hintergrunds, die durch die Vorhersage eines Modells gesteuert wird und nur dann in das Originalsignal eingreift, wenn die Höranstrengung zu hoch ist, um die ursprüngliche Klanggestaltung so wenig wie möglich zu beeinflussen. Da neben Höranstrengung für Anwendungen im Broadcastbereich auch die Sprach- und Klangqualität eine sehr große Bedeutung hat, umfasste die Evaluation die Bewertung all dieser Größen mittels einer an das MUSHRA-Verfahren angelehnten Methodik bei Personen mit Hörbeeinträchtigung. Instrumentelle Maße für Audioqualität und Höranstrengung dienten dabei zum einen bei der Auswahl von Audioausschnitten, die eine starke Veränderung der Audioqualität bzw. der Höranstrengung durch die Algorithmen erwarten lassen. Zum anderen wurden die verarbeiteten Audiosignale auch mit den Maßen bewertet, um die modellbasierte Vorhersagbarkeit der Ergebnisse zu analysieren.

Renz, Andreas

• Investigation of the influence of Lighthill’s source term parts in an automotive turbocharger compressor
  C. Freidhager, S. Schoder, A. Renz, S. Becker und M. Kaltenbacher
[Abstract]

Lighthill’s inhomogeneous wave equation in combination with the Finite Element (FE) method is an adequate approach for computing pressure fluctuations inside a turbocharger compressor, giving multiple advantages. Firstly, computing fluctuations using FE are not influenced by numeric dissipation. Furthermore, this methodology allows investigating the influence of the additions connected to the compressor by interpolating Lighthill’s source terms onto different propagation grids. Lighthill’s source term consists of three different main parts (1) the Reynolds stress term, (2) the excess term, and (3) the viscous term. The influence of those three source term parts on propagation simulations in the inlet and outlet region of turbocharger compressors are investigated by comparing them with flow simulation results and measurements of a cold gas test rig. Furthermore, also the Ffowcs Williams-Hawkings approach was used applied for comparing simulation results.

Retka, Stefanie

• Transferpfadanalyse von Fensterhebersystemen
  T. Michaelis, S. Marburg und S. Retka
[Abstract]

Die Transferpfadanalyse ist eine bewährte Methode zur Identifikation kritischer Körper- und Luftschallpfade. Die Grundidee besteht hier aus der Unterteilung des Gesamtsystems in eine anregende aktive Komponente (Quelle) und eine passive Komponente bspw. die zu untersuchende mechanische Struktur mit jeweiligen Ausgangspunkten. Durch das Separieren entstehen zwei unabhängige Systeme, wodurch einerseits das Anregungsverhalten charakterisiert und anderseits das Übertragungsverhalten beurteilt werden kann. Schlussendlich folgt die Prüfung, ob beide Systeme miteinander harmonieren oder ob Änderungen der Quelle oder Struktur notwendig sind. Der Vorteil liegt hierbei in der einfachen Beschreibung als Blackbox ohne komplexe Modellierung. Diese Systematik wird in diesem Beitrag auf Fensterhebersysteme, wie sie in Fahrzeugen vorzufinden sind, angewandt. Analysiert werden hier verschiedene Systemebenen wie die Betrachtung einzelner Komponenten bis hin zum vollständigen Einbau im Fahrzeug selbst. Dazu wird der grundlegende Workflow geeigneter TPA-Methoden diskutiert. Dieser umfasst die Betriebsmessung von verschiedenen anregenden Motorvarianten, die Bestimmung des Übertragungsverhaltens der Struktur, die Berechnung der Kontaktkräfte sowie der Analyse der einzelnen Übertragungspfade. Abschließend wird ein Ausblick auf die Korrelationsuntersuchung der verschiedener Systemebenen sowie der Einbindung der Messdaten in Simulationsmodelle gegeben.

• Entwicklung eines Praktikumsversuchs zur Luftschallmessung nach DIN
  S. Retka und E. Celik
[Abstract]

In diesem Beitrag wird die Entwicklung eines Versuchsstandes zur Luftschallmessung nach DIN im Rahmen des Masterstudiengangs Produkt- und Systementwicklung unter Leitung des im Jahr 2019 neu gegründeten Labors für Akustik an der Hochschule für angewandte Wissenschaften Würzburg-Schweinfurt vorgestellt. Ziel des Projektes ist es, die Studierenden ein stückweit in die Welt der Akustik einzuführen, indem Luftschallmessungen im reflexionsarmen Halbraum zur Validierung desselben nach DIN EN ISO 3745 vorgenommen und diese Ergebnisse seitens der Studierenden beurteilt werden. Hauptaugenmerk des Beitrags liegt auf der Automatisierung der Messung zur vereinfachten Handhabung und wiederholten Durchführung durch die Studierenden. Neben der Schwierigkeit der variablen Konstruktion, um Messbahnen von unterschiedlicher Länge abbilden zu können, muss der Aufbau auch reflexionsarm gestaltet werden. Die Mikrofonpositionen entlang der Messlinien werden von außerhalb der Messkabine mithilfe eines selbstgeschriebenen Programms zur Steuerung eines Linearmotors, angefahren. Durch die Automatisierung des Messverfahrens steht im Ergebnis eine erhebliche Zeitersparnis bei der Luftschallmessung.

Reuter, Christoph

• Shiver Me Timbres! Analyse von klangfarblichen Parametern der Stimme in unangenehmen Situationen
  V. Weber, M. Roos und C. Reuter
[Abstract]

Im Bereich der Spracherkennung wird neben der Verarbeitung semantischer Einheiten auch die Erkennung von Emotionen immer wichtiger, nicht zuletzt im Feld der Interaktion zwischen Mensch und Maschine (vgl. Lalitha et al. 2015). Auch für die Reliabilität von kognitions- oder entwicklungspsychologischer Forschung wird die Operationalisierung detektierbarer Emotionen in auditiven Stimuli immer relevanter. In vergangenen Studien zeigte sich bereits eine Unterscheidbarkeit von Lüge und Wahrheit (Nasri et al. 2016) sowie korrekt identifiziertem Ausmaß an Zufriedenheit (Roos, 2016) in Stimmklängen, auch unabhängig von Prosodie und semantischem Kontext. In dieser Studie sollen Versuchspersonen gezielt in leicht unangenehme Situationen versetzt werden, indem sie Texte vorlesen, deren Inhalt stark von ihrer persönlichen Meinung abweicht, um ihre Sprechstimme während des Erlebens von Unwohlsein und des Erlebens von Komfort als paired samples vergleichen zu können. Es wird vermutet, dass sowohl mfcc3 als auch mfcc5 in dieser Unterscheidung eine große Rolle spielen. In einer Folgestudie soll auch die korrekte Identifizierbarkeit der erlebten emotionalen Zustände untersucht werden. Die Ergebnisse werden auf der DAGA 2022 präsentiert.

• Who is gonna make you dance? Einfluss von Musiker und Musikproduzent auf die Klanggestaltung im Rap
  N. Kudakov, C. Reuter, M. Roos, I. Czedik-Eysenberg und A. Emmer
[Abstract]

Rap gehört zu den populärsten Musikgenres in Deutschland. Seit den 1980er Jahren waren vor allem drei Musikproduzenten in diesem Genre besonders erfolgreich und stilprägend: Rick Rubin, Dr. Dre und Timbaland. Da alle drei mit den ebenfalls sehr erfolgreichen Rappern LL Cool J, Jay-Z, Eminem und Nas zu verschiedenen Zeiten ihrer Karrieren zusammengearbeitet haben, bietet es sich an, auf der Grundlage der jeweils produzierten Stücke und in Kenntnis der jeweils verwendeten Studio-Infrastruktur zu untersuchen, ob es typische signalanalytisch erfassbare Klangmerkmale gibt, die eine Zuordnung der Werke zu einem bestimmten Musikproduzenten und/oder Rapper ermöglichen. Unter dieser Fragestellung wurden 129 von Rick Rubin, Dr. Dre und Timbaland produzierte Songs der Rapper LL Cool J, Jay-Z, Eminem und Nas mit Hilfe von Signalanalyse-Bibliotheken wie AudioCommons Timbral Models, Essentia, LibRosa, MIRToolbox und MiningSuite auf ihre klanglichen Eigenschaften analysiert und via MANOVA sowie t-Tests auf ihre klanglichen Unterschiede und Gemeinsamkeiten untersucht. Es zeigte sich, dass sich die klanglichen Unterschiede zwischen den Musikproduzenten hauptsächlich mit einigen wenigen sehr prominenten Merkmalen beschreiben lassen, zu denen sich die Rapper Musikproduzenten-abhängig zuordnen lassen. Anhand der erhobenen Daten wird deutlich, dass die klanglichen Merkmale im Rap hauptsächlich von den Musikproduzenten (und ihrer Infrastruktur) bestimmt werden und weniger von den Rappern/Künstlern selbst.

• Das klinget so herrlich, Das klinget so schön... Signalanalytische Modelle zur Ermittlung des Wohlklangs von Glockenklängen
  C. Reuter, M. Plitzner, M. Roos, I. Czedik-Eysenberg, V. Weber und A. Rupp
[Abstract]

Was zeichnet eine wohlklingende Glocke aus? Spätestens seit den ”Limburger Richtlinien für die klangliche Beurteilung neuer Glocken” (1951) und den ”Definitionen zur Glockenprüfung” (Thienhaus 1951) steht diese Frage auch im Fokus akustischer Messungen mit dem Ziel Klangbeschreibungen wie ein ”gesunder, volltönender, reicher Klang” (Ellerhorst 1957) in Zahlenwerte zu gießen. Hierzu entwickelte Benotungssysteme (Weissenbäck/Pfundner 1961) und Wohlklangsberechnungen (Aures 1981) legen nahe, dass eine wohlklingende Glocke eine weiche, volle, helle und klare Tongebung mit einem grundtönigen, geräuscharmen Klangspektrum vereint, wobei der Schlagton leuchtend-klar ausgeprägt ist und es möglichst wenig Nebenschlagtongeräusche gibt (Wernisch 2004/2006). So stellt sich die Frage: Welche signalanalytisch berechenbaren Klangeigenschaften sind entscheidend für einen schönen Glockenklang? Als Erweiterung des in der Glockenforschung bewährten ”musikalischen Fingerabdrucks” (Rupp/Flade 2000; Plitzner 2015) werden mit Hilfe von Signalanalyse-Techniken mehr als 120 Klangmerkmale für eine Reihe von prototypischen Glockenklängen ermittelt, die in Hörversuchen von Glockenexperten und Laien auf einer Skala zwischen 1 (besonders hässlich) und 7 (besonders schön) bewertet werden. Die in den Hörversuchen ermittelten Urteile werden auf Korrelationen mit den signalanalytisch ermittelten Klangeigenschaften der Glocke geprüft, so dass auf dieser Grundlage ein Vorhersagemodell für eine rechnerische Einschätzung des Wohlklangs von Glocken erstellt werden kann. Erste Ergebnisse dieser Studie werden auf der DAGA2022 vorgestellt.

• Der Einfluss von Aerosolfiltern auf den Klang von Blechblasinstrumenten
  S. Siddiq, C. Reuter, I. Czedik-Eysenberg und M. Eder
[Abstract]

COVID-19 wird hauptsächlich über Tröpfchen oder Aerosole verbreitet (Meselson 2020). Blasinstrumente ”blasen” zwar keine Tröpfchen aus, allerdings emittieren sie Aerosole (Schwalje/Hoffmann 2020). Als Gegenemaßnahme wurden Aerosolfilter aus Zellulose (Becher et al. 2020) bzw. Molton vorgeschlagen (Siddiq et al. 2021).

In dieser Studie wurde untersucht, ob die vorgeschlagenen Filter einen nennenswerten Einfluss auf Klang und Abstrahlcharakteristik der Musikinstrumente haben.

Die Klänge von fünf Blasinstrumenten (Flöte, Waldhorn, Posaune, Trompete, Tuba) wurden jeweils mit und ohne Filter aufgenommen und im Hörversuch bewertet. Die Filter wurden aus Molton genäht und zur rückstandsfreien Anbringung mit einem elastischen Saum versehen. Das Abstrahlverhalten wurde mittels akustischer Kamera aufgezeichnet. Low-Level-Audiomerkmale wurden extrahiert und analysiert, um die akustischen Eigenschaften zu identifizieren, die durch den Filter beeinflusst werden. Der Vergleich des Abstrahlverhaltens mit und ohne Filter verdeutlicht den Einfluss der Filter auf die Schallabstrahlung.

Ein Filter hatte kaum Einfluss auf die subjektiven Klangbewertungen, was auch die spektralen Low-Level-Audiomerkmale bestätigen. Erst bei zwei Filtern ist der Unterschied zur Null-Filter-Bedingung signifikant. Insgesamt war der Einfluss auf die Intonation deutlich größer als auf den Klang an sich. Unterschiede in der Schallabstrahlung wurden nicht festgestellt.

• Crossmodal Correspondences bei Musiker:innen und Nichtmusiker:innen im empirischen Vergleich
  S. Ambros und C. Reuter
[Abstract]

Diese Studie soll anhand der Befragung von Musiker:innen untersuchen, inwiefern musikalische Tätigkeit und Expertise die Zuordnungen von Farben, Tönen und Klangfarben beeinflussen. Die Wissenschaft im Bereich der multisensorischen Verarbeitung stellt sich bereits seit mehreren Jahren die Frage, wie crossmodal correspondences entstehen bzw. ob es sich um eine veränderliche Fähigkeit handelt (Deroy & Spence 2016) - die Antwort darauf ist noch nicht vollständig geklärt. Die Verbindung von unterschiedlichen sensorischen Reizen im menschlichen Gehirn konnte aber bereits häufig in den unterschiedlichsten Ausprägungen beobachtet werden (e.g. Deroy & Spence 2013, Adeli et al. 2014). Es wird davon ausgegangen, dass diese Verknüpfungen möglicherweise auf drei unterschiedliche Arten entstehen: auf strukturelle, statistische oder semantisch-basierte Weise (Spence 2011). Diese Annahme soll anhand der Studienergebnisse analysiert werden.

Durchgeführt wird die Befragung über scoscisurvey.com. Zu 36 kurzen Hörbeispielen neun unterschiedlicher Instrumente (in je zwei Tonhöhen) sollen die Teilnehmenden aus einer Auswahl von 12 Farben die passende Farbe zuordnen. Untersucht wird die Stabilität der Zuordnungen von Musiker:innen und Nichtmusiker:innen. Unterschiedliche Farbwerte sowie Klangeigenschaften ermöglichen eine Analyse der Farbwahl einzelner Klangfarben. Außerdem wird erarbeitet, ob das Spielen eines Instruments crossmodale Verknüpfungen verändert. Die genauen Ergebnisse der Studie werden auf der DAGA 2022 präsentiert.

• Mehrdimensionale Clusteranalyse raumakustischer Parameterwerte: räumliche Centroide und deren Interpretation
  K.-H. Lorenz-Kierakiewitz, C. Reuter, B. Pfändner und S. Ostrowski
[Abstract]

Die Methode der mehrdimensionalen Repräsentation raumkustischer Parameterwerte verschiedener Nutzungstypen, vorgestellt bei der DAGA 2017, wurde seither erweitert auf mehr als 500 Datensätze aus eigenen Messungen und Literatur, um schnell Nutzungsmöglichkeiten einzuschätzen, akustische Veränderungen nach baulichen Maßnahmen darzustellen und die Qualität von Aufführungsstätten anhand objektiver Kriterien zu ermitteln. Mithilfe dieser Methode konnte u.a. gezeigt werden, dass verschiedene Nutzungsarten im von den Parametern aufgespannten Parameterraum charakteristische Bereiche einnehmen und bezüglich der Hörsamkeit gut bewertete Räume innerhalb der Nutzungstypen begrenzte Cluster bilden. Diese Methode bietet umfangreiche Möglichkeiten der Analyse der vorliegenden Datenbasis: statistische Verfahren wie Korrelationsanalysen, Mittelwerte und Standardabweichungen. In diesem Beitrag soll untersucht werden, welche raumakustische Bedeutung die Schwerpunkte dieser Datenpunktverteilungen im Parameterraum, die sogenannten Centroide, haben, und zwar sowohl von der Gesamtheit der Datensätze, wie auch diejenigen der verschiedenen Raumnutzungstypen. Dabei soll untersucht werden, ob die von den verschiedenen Nutzungstypen im Parameterraum eingenommenen Punkteverteilungen mit der Standardabweichung der Mittelwerte gut beschrieben werden können, um eine prägnantere raumakustische Definition der Eigenschaften der Raumtypen zu formulieren. Weiters soll versucht werden zu zeigen, dass verschiedene Nutzungen im Durchschnitt über die hier untersuchten Datensätze jeweils unterschiedliche raumakustische Parameterwerte aufweisen, und wie dies mit der subjektiv bewerteten akustischen Eignung und Hörsamkeit für bestimmte Nutzungen korreliert.

• Sang- und klanglos eingestimmt. Einflüsse auf Klangfarbenunterschiede zwischen Sprechen und Flüstern
  M. Roos, V. Weber und C. Reuter
[Abstract]

Das geflüsterte Wort stellt die Entwicklung von Voice Recognition Software vor andere Herausforderungen als das gesprochene (Sardar & Shirbahadurkar, 2018; Fan & Hansen, 2011). Nicht zuletzt, da interindividuelle Unterschiede in Form und Größe des Glottisspalts zur Bildung von Strömungsgeräuschen beobachtet werden können (Fleischer, Kothe & Hess, 2007). Ein hoher Geräuschanteil im Stimmklang kann hierbei ebenso auf vokale Dysfunktionen hinweisen wie ein Unvermögen zu Flüstern. In dieser Studie sollen Einflussfaktoren auf die klangfarblichen Parameter des Stimmsignals beim Sprechen und Flüstern verglichen werden, um inter- sowie intraindividuelle Unterschiede gesunder und geschädigter Stimmen miteinander zu vergleichen (Spektrale sowie klangfarbliche Parameter; MFCCs). Hierzu wird die Sammlung von N=90 Stimmproben angestrebt, die sich zu typischen (unauffällig), geschädigten (funktionelle Stimmstörungen) sowie ausgebildeten (Sänger:innen, Sprecher:innen) Stimmen gruppieren lassen können. Signifikante Ergebnisse könnten nicht nur zur Verbesserung von Diagnostik und Intervention beitragen, sondern ebenfalls Aufschluss über anatomische Voraussetzungen für ein vergleichbares Schallsignal beim Sprechen und Flüstern bieten, welche wiederum zur Aufklärung der Ursachen der Schwierigkeiten bzgl. Spracherkennung beitragen würde. Die Ergebnisse werden bei der DAGA 2022 präsentiert.

Richard, Isabelle

• How aircraft noise impact management can improve residents' quality of life - A field study
  J. Kuhlmann, B. Ohlenforst, F. Rajé, I. Richard, R. Aalmoes, P. Hooper und D. Schreckenberg
[Abstract]

The EU research project ANIMA (Aviation Noise Impact Management through Novel Approaches) aims to develop new instruments and methods for mitigating the impact of aircraft noise exposure and for enhancing residents’ quality of life (QoL). Within ANIMA, several existing interventions were evaluated with respect to their impact on nearby communities. For example, a consultation procedure that took place in 2018 in the Frankfurt Airport region was evaluated by means of qualitative in-depth telephone interviews. The consultation procedure dealt with a potential flight path change that would lead to a decrease in aircraft noise exposure in some areas but to an increase of exposure in other areas. Therefore, three communities, which would be differently affected by the flight path change, were selected for this study. In addition, existing survey data was re-analysed to assess residential satisfaction and which aspects of the living environment are most important to residents living nearby Schiphol Airport. In this contribution, the results of both the in-depth interviews and the survey are described and discussed. The ANIMA project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation program under grant agreement No [769627].

Richard, Jochen

• Auslösewerte – Lärmsanierungswerte – Lärmvorsorge: Wo kann die Reise hingehen?
  J. Richard
[Abstract]

Als Auslösewerte für die Aufstellung des Lärmaktionsplans wurden zunächst häufig die Wertepaare 70/60 dB(A) ganztags/ nachts verwendet, um Bereiche mit besonders hohen Lärmpegeln zu identifizieren. Zwischenzeitlich wird jedoch in den meisten Lärmaktionsplänen das Wertepaar 65/55 dB(A) für hohe, bereits deutlich gesundheitsschädigende Pegel verwendet, 70/60 dB(A) wird dann ggf. noch zur Prioritätensetzung herangezogen. In den letzten Jahren wurden die Pegel zur Lärmsanierung kontinuierlich zurückgenommen und liegen heute teilweise unter 65/55 dB(A). Es stellt sich damit die Frage, ob die Verwendung der Auslösewerte 65/55 dB(A) in der 4. Runde der Lärmaktionspläne noch ange-messen ist, woraus sich als Folge die Frage stellt, wie diese ehrgeizigeren Lärmschutzziele in der Praxis erreicht werden können. Das wird nur zu erreichen sein, wenn sich ein integrierter, ganzheitlicher Planungsansatz, der auch ”benachbarte” Planwerke und Lösungsansätze einbezieht, zukünftig durchsetzt. Gleichzeitig ist ein Trend zu erkennen, der einerseits fordert, die Lärmvorsorgewerte weiter zu reduzie-ren (z. B. WHO) und andererseits die bestehenden Lärmvorsorgewerte nach oben öffnet (z. B. Urbanes Gebiet, Bestrebungen Innenpegel als maßgeblichen Wert). Die Entwicklung der Grenz- und Auslösewerte in den vergangenen Jahren sollen dargestellt werden und denkbare Lösungsansätze diskutiert werden.

Richter, Ina

• Vergleich von Messdaten und Finite-Differenzen-Simulation zur Bestimmung der Abklingrate an Schienen
  K. Stampka, V. Radmann, I. Richter und E. Sarradj
[Abstract]

Zur akustischen Charakterisierung von Gleisen wird häufig die Abklingrate der Schiene betrachtet. Da das Messen der Abklingrate nach DIN EN 15461 sehr zeitaufwendig ist, ist es von Vorteil diese durch Simulationen zu bestimmen. Problematisch hierbei ist, dass Gleisparameter oft nicht oder unzureichend bekannt sind. So sind zum Beispiel die Steifigkeit und die Dämpfung des Schotterbettes kaum bestimmbar. Auch die Steifigkeiten der Gleiszwischenlagen im eingebauten Zustand können nur grob abgeschätzt werden. Daher stimmen die Ergebnisse der Simulationen oft nicht gut mit den Messdaten überein und die Eingangsparameter müssen an eine Zielgröße, z.B. die Punkteingangsimpedanz, angepasst werden, um genauere Ergebnisse zu erzielen. Um dies zu umgehen, wird ein Messverfahren genutzt, bei welchem über den Schwellen des Gleises die Punkteingangsimpedanz des gesamten Oberbaus gemessen wird, um daraus die unbekannten/unscharfen Parameter besser abschätzen zu können. Mit den so gewonnenen Daten kann dann die Gleisabklingrate mit einem neuen numerischen Verfahren im Zeitbereich basierend auf der Finite-Differenzen-Methode (FDM) unter Berücksichtigung der meßtechnisch angenäherten unscharfen Parameter simuliert werden. Dafür wird die Fuzzy Arithmetic auf das FDM-Verfahren angewendet, wodurch eine Art Vertrauensintervall für die simulierte Abklingrate angegeben werden kann. Diese Ergebnisse werden anschließend mit gemessenen Gleisabklingraten verglichen und diskutiert.

Riedel, Jörg

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

Flugwindkraftwerke sind die Zukunft der Windenergie, da sie die Nutzung starker und stetiger Höhenwinde zur Erzeugung elektrischer Energie ermöglichen. Erste Testanlagen lassen 120 qm große Kites in einem speziellen Energiegewinnungszyklus auf bis zu 600 m Höhe steigen. Problematisch ist der laute Pfeifton, der bei hohen Windgeschwindigkeiten durch die Leinen des Kitesegels erzeugt wird. Ziel der Untersuchung war es, den strömungsinduzierten Schall sowie die Schwingungen der Kiteleinen zu charakterisieren und Erkenntnisse zur Schallentstehung an den querangeströmten Kiteleinen zu gewinnen. Den Autoren sind keine veröffentlichten Forschungsergebnisse zum Einfluss der Leinenschwingungen auf den abgestrahlten Schall bekannt, es wurde lediglich der Einfluss der Leinenschwingungen auf ihren Strömungswiderstand untersucht. Daher wurden Schallmessungen umströmter Kiteleinen in einem aeroakustischen Windkanal durchgeführt und zusätzlich die Leinenschwingungen bedingt durch die Wirbelablösung, mithilfe eines Laser-Scanning-Vibrometers erfasst. Die Korrelation der Schall- und Schwingungsmessdaten zeigt einen Zusammenhang der angeregten Vibrationen zu der Schallabstrahlung. Die Messergebnisse handelsüblicher Kiteleinen sowie aeroakustisch optimierte Leinen werden mit den Messergebnissen von starren Zylindern verglichen. Weiterführende Untersuchungen des Geschwindigkeitsfeldes im Nachlauf bieten weitere interessante Forschungsmöglichkeiten.

Riedel, Stefan

• The Effect of Temporal and Directional Density on Perceived Evelopment
  S. Riedel und F. Zotter
[Abstract]

Listener envelopment is typically investigated in listening experiments with stationary or quasi-stationary sound fields, generated by multichannel noise signals or diffuse reverberation. In this contribution, we propose experiments using non-stationary sound fields to extend a recent model established using stationary multichannel noise. This requires a synthesis approach to generate sound fields with adjustable fluctuation across time and direction as dimensions. While temporal and directional sparsity can evoke the perception of localized auditory objects, a temporal and directional density above a certain threshold supports the perception of envelopment. The presented listening experiment aims at investigating this threshold, and the spatial auditory perception above and below. Based on the results, perceived envelopment can be modeled for sound fields of fluctuating anisotropy.

• All-Round Ambisonic Decoding: Spread and Correlation
  F. Zotter, S. Riedel und M. Frank
[Abstract]

All-Round Ambisonic Decoding (AllRAD) has become a standard approach to Ambisonic rendering on surrounding loudspeakers. The extensibility of its vector-base amplitude panning (VBAP) layer with imaginary loudspeakers, their muting or downmix, makes it successfully customizable to various common loudspeaker setups, which often exhibit gaps at the bottom or top, quadrilateral loudspeaker groups, or non-uniform angular coverage. And yet, reasonable concerns were raised about potential: (i) spread introduced by the VBAP discretization kernel and (ii) reduction of decorrelation for rendering on purely horizontal setups with imaginary loudspeakers for zenith and nadir muted.

In this paper, we inspect the rE vector length to assess additional spread introduced by AllRAD, considering a geometrically uniform setup. As thinkable remedy, we consider an average rotationally symmetric VBAP’s panning function and investigate if it is a reasonable strategy to employ it in spherical deconvolution that compensates for the additional spread. About the concern related to reduced decorrelation on horizontal setups, we inspect the covariance matrix of the decoder assuming a spherically isotropic diffuse field, and we investigate in how far vertical focusing to the horizon is a reasonable way to preserve diffuse-field rendering on a horiziontal loudspeaker setup.

Riegel, Matthias

• Psychoakustische Metrik zur Bewertung instationärer Windgeräusche
  D. Staron, M. Riegel, R. Blumrich und A. Wagner
[Abstract]

Das Windgeräusch stellt bekanntermaßen bei Fahrgeschwindigkeiten ab etwa 120 km/h den dominanten Anteil am Innengeräusch eines Fahrzeugs dar und hat somit wesentlichen Einfluss auf den Fahrkomfort. Spektral handelt es sich um ein breitbandiges Rauschen. Aus instationären Strömungsverhältnissen, beispielsweise durch den natürlichen Wind oder andere Verkehrsteilnehmer, resultieren außerdem zeitliche Strukturen im Windgeräusch in Form von Modulationen. In diesem Beitrag wird eine psychoakustische Metrik zur Bewertung der Lästigkeit von Windgeräuschen vorgestellt, die auch die instationären Geräuscheigenschaften berücksichtigt. Sie beschreibt die subjektive Wahrnehmung der Lästigkeit anhand objektiver Messgrößen und ermöglicht somit, die Fahrzeugentwicklung gezielt auf den Geräuschkomfort der Insassen auszurichten. Der Metrik liegen binaurale Aufnahmen der Windgeräusche aus dem Aeroakustik-Fahrzeugwindkanal sowohl bei stationären als auch bei realistischen instationären Strömungsbedingungen zugrunde. Letztere wurden mit dem aktiven Böengenerator FKFS swing erzeugt. Die zugehörigen subjektiven Bewertungen wurden für eine repräsentative Geräuschauswahl im Hörversuch ermittelt. Die resultierende Metrik basiert auf den psychoakustischen Größen Lautheit und Schärfe sowie einer eigens für den instationären Windgeräusch-Anteil entwickelten Kenngröße. Sie beschreibt die subjektive Wahrnehmung sehr gut (R² > 0,95). Die entwickelte psychoakustische Metrik vervollständigt eine Methodik zur realistischen und reproduzierbaren Ermittlung und Bewertung instationärer Windgeräusche für die Fahrzeugentwicklung.

Rieger, Anna

• Einfluss der Dissonanz auf die Wahrnehmung der Geräuschqualität
  A. Rieger, A. Oetjen, S. Van De Par und H.-P. Rabl
[Abstract]

Die Bestimmung und Optimierung der Geräuschqualität ist ein unumgehbarer Prozess in der Produkt- und speziell in der Fahrzeugentwicklung. Elektrisch angetriebene Fahrzeuge spielen in der Mobilität eine große Rolle, da sie bedingt durch die Antriebsart neben der Reduzierung der Schadstoffemissionen auch zu einer Reduzierung des Verkehrslärms beitragen können. Ein reduzierter Schalldruckpegel ist jedoch nicht zwingend maßgeblich für eine insgesamt gute Geräuschqualität. Gerade die generelle empfundene Angenehmheit oder Lästigkeit von Geräuschen ist ein komplexer Empfindungsraum, der von verschiedenen Attributen wie der Lautheit, Schärfe und Mechanismen zur Wahrnehmung tonaler Komponenten in Geräuschen aufgespannt wird. Das Geräusch elektrifizierter Fahrzeuge wird beispielsweise im niedrigen Geschwindigkeitsbereich in hohem Maß von eben diesen Tonkomplexen dominiert. Bei der Wahrnehmung von gleichzeitig dargebotenen Tonkomplexen spielt die aus der Musik bekannte Dissonanz eine große Rolle. In einer vorangehenden Studie der Autoren wurde dieses Konzept in Hörversuchen quantifiziert. Ferner konnte ein gehörbezogener Ansatz zur Berechnung der empfundenen Dissonanz entwickelt werden. In weiterführenden Analysen wurde der Einfluss der empfundenen Dissonanz auf die Präferenzurteile des Versuchskollektives untersucht und basierend auf den Versuchsdaten ein grundlegendes Modell zur Vorhersage der Urteile abgeleitet. Dieser Modellansatz ermöglicht die Quantifizierung des Einflusses der Dissonanz auf die Präferenzurteile in Relation zu den Empfindungen Lautheit und Schärfe.

Rieß, Sebastian

• Application of vibroacoustic metamaterials in a vehicle door
  M. Droste, D. Manushyna, S. Rieß, H. Atzrodt, T. Druwe, S. Melzer, J. Troge, A. Struß, A. Lühring und J. Clausen
[Abstract]

In the presented work, vibroacoustic metamaterials are designed and tested for an application in a vibroacoustic-optimized vehicle door. The focus of this work is the implementation of resonator concepts to different components of a vehicle door. Concepts suitable for large-scale production, which were designed and validated in previous works, are applied to simplified as well as more complex representative components of vehicle doors. The resonators are designed to achieve vibration reduction in the frequency range around 500 Hz, considering geometric complexity and requirements to installation space. The proposed concepts are investigated numerically and tested experimentally on demonstrators. Based on the investigations a favored concept will be chosen to be implemented in a complete vehicle door demonstrator in future work. This will enable comparison of the vibroacoustic metamaterial effectiveness to conventional state-of-the-art solutions.

Rindel, Jens Holger

• On the importance of sound strength in music rehearsal rooms
  J.H. Rindel
[Abstract]

The standard ISO 23591 on the acoustics of music rehearsal room gives upper and lower limits for the reverberation time as function of volume and type of music. The standard also contains an annex about the sound strength of a room. A method is outlined for an estimate of the sound pressure level (SPL) in the room, if the sound powers of the sources are known, the connection between SPL and sound power being the sound strength of the room. Music rehearsal rooms deviate from concert halls in several ways. Since there is no need for an audience, the volume is normally significantly smaller. The number of musicians playing in the room can be the same as in the concert hall in case of an orchestra rehearsal room, but often the room is meant for considerably fewer musicians, and the smallest case is a practice room for a single musician. The volume of a room is one of the most important parameters for the acoustics. When the volume is reduced, it is necessary to find a balance between increase of SPL and decrease of reverberation time. The presentation will explain how this was solved in the new ISO standard.

Ring, Tobias P.

• Datengetriebene Modellierung des Schädigungsprozesses von Strukturen durch rekurrente neuronale Netze zur prädiktiven Zustandsüberwachung
  L. Outzen, T.P. Ring und S.C. Langer
[Abstract]

Das Structural Health Monitoring (SHM) hat zum Ziel, Zustandsänderungen oder Schädigungen einer Struktur möglichst frühzeitig zu erkennen bzw. vorherzusagen. Um zwischen diversen Schadenscharakteristiken diskriminieren zu können, benötigt das SHM-System eine große Menge an Informationen über die Auswirkungen der entsprechenden Zustandsänderungen. In diesem Beitrag wird ein datengetriebener Ansatz zur Implementierung eines umfänglichen und robusten SHM-Systems vorgestellt, das den zeitlichen Verlauf des Schädigungsprozesses berücksichtigt. Datengetriebene Modelle ermitteln mithilfe von selbstlernenden Algorithmen Zusammenhänge in einer Menge vorgegebener Trainingsdaten, um diese Zusammenhänge anschließend generalisiert auf unbekannte Daten anwenden zu können. Folglich ist für die erfolgreiche Implementierung eines datengetriebenen SHM-Systems eine aussagekräftige Datenbasis notwendig. Im Rahmen dieses Beitrags wird vornehmlich mit Messgrößen der Vibroakustik gearbeitet, die die Schwingungen der Struktur im Frequenzbereich abbilden. Aus der Änderung der Frequenzantwort, die sich bei Eintritt eines Schädigungszustands einstellt, kann das Modell Informationen über dessen Zustand ableiten. Der vorliegende Beitrag beruht auf dem Ansatz, statt eines diskreten Schädigungszustands den gesamten fortschreitenden Schädigungsprozess der Struktur zu modellieren. Hierfür werden rekurrente neuronale Netze verwendet, die in der Lage sind, eine logische Reihenfolge von sequenziellen Daten zu berücksichtigen. So kann die zeitliche Änderung der Frequenzantwort der Struktur analysiert und als Indikator für Schädigungen generalisiert werden.

Römer, Philipp

• Simulation eines Active Noise Cancellation Systems für die Anwendung Automotive Audio
  S. Keuchel, H. Lohmann, P. Römer und O. Zaleski
[Abstract]

Der Bereich ”Automotive Audio” ist entscheidend für die Wertigkeit von aktuellen Fahrzeugen. Die Lautsprechersysteme können über mehr als 20 Lautsprecher verfügen um Anforderungen, wie zum Beispiel die 3D Sound-Wiedergabe, zu erfüllen. Neben dem Entertainment wird das System auch beim Active Noise Cancellation verwendet. Aufgrund der vielfältigen Anforderungen und der Komplexität muss das Verhalten bereits vor dem ersten realen Prototyp bewertet werden können. Für den notwendigen Digital Twin in der Produktentwicklung sind daher prognosesichere Simulationen und präzise Messungen entscheidend.

Für die numerische Abbildung von Lautsprechersystemen gilt es, eine multiphysikalische Simulation durchzuführen. Es müssen die Bereiche Elektromagnetismus, Strukturdynamik und Akustik miteinander verbunden werden. Die einzelnen Gebiete können jeweils mit unterschiedlichem Detaillierungsgrad abgebildet werden, wobei die Möglichkeiten von effizienten 1D-Ansätzen bis zu vollständigen 3D-Modellen (FEM) reichen. Zur Prognosesicherheit müssen die Modelle messtechnisch validiert werden, weshalb ein entsprechender Prüfstand entwickelt.

Im Rahmen des Vortrags sollen die Möglichkeiten eines Active Noise Cancellation Algorithmus im Fahrzeuginnenraum dargestellt werden. Eine besondere Herausforderung ist die räumliche Ausdehnung in Relation zur betrachteten akustischen Wellenlänge. Es soll ein computergestütztes 3D- Modell eines Fahrzeuginnenraums mit einer 1D-Systemsimulation gekoppelt werden und so die Realisierung und dessen Grenzen in Bezug auf Frequenz, Ort, Reaktionszeit sowie die Anzahl der Lautsprecher ermittelt werden.

Römer, Ulrich

• A Statistical Approach for the Fusion of Data and Finite Element Analysis in Vibroacoustics
  L. Hermann, H.K. Sreekumar, S.C. Langer und U. Römer
[Abstract]

A problem with the finite element method (FEM) is that often it is difficult to exactly match the given measurement data of a real system. Therefore, in this paper, the statFEM, i.e. a statistical FEM is adopted to fuse sensor data with an FE model of a 2D vibroacoustics problem. The air in a cavity is excited on the boundary of the domain and the boundary function is considered as random. The resulting FEM solution is considered as a Bayesian prior and the uncertainty is quantified in form of a Gaussian Process (GP). By conditioning the prior on given data, which are created synthetically, it is shown that a posterior GP can be efficiently obtained, characterizing the behavior of the acoustic field in the domain. Thereby, the data are decomposed into three parts: FE Model, misspecification, and noise. The misspecification term is modeled as a GP, as well, whose hyperparameters are learned from the given data. By adding more sensor locations and observations, the posterior variance in the whole domain can be decreased. The dependence of the posterior variance on the positioning of the sensors is investigated and the benefits and limits of the method are explained.

Rohlfing, Jens

• Untersuchungen zur Durchgangsdämpfung seriell angeordneter Resonatoren als Basis für die Entwicklung von Metamaterial-Schalldämpfern
  A. Troll, A.R. Chavan und J. Rohlfing
[Abstract]

Akustische Metamaterialien (AMM) basierend auf Multi-Resonator-Systemen bieten vielversprechende Ansätze für die Entwicklung innovativer, kompakter, faserfreier Schalldämpfer mit individuell angepassten akustischen Eigenschaften. Die Resonatoren können dabei seriell, parallel, periodisch oder nicht-periodisch verteilt sowie gleich oder unterschiedlich abgestimmt sein. Voraussetzung für die Entwicklung marktgerechter Schalldämpfersysteme aus AMM sind praxisgerechte Auslegemethoden und wirtschaftliche Herstellungsverfahren, die zurzeit noch nicht zur Verfügung stehen.

Im Rahmen des Fraunhofer-Forschungsprojektes MetaVib werden Untersuchungen zur Auslegung und technischen Umsetzung von passiven sowie aktiven AMM für die Anwendungsbeispiele Rohr- und Kulissenschalldämpfer durchgeführt. Ziel ist es AMM-Schalldämpfer auf Basis von Simulationstools zu konzipieren und industriell herzustellen. Im Rahmen des Projektes werden Grundlagen zur Auslegung von AMM geschaffen, AMM-Schalldämpfer konzipiert, prototypisch umgesetzt und experimentell validiert. Neben der akustischen Wirksamkeit stehen auch unterschiedliche Herstellungsverfahren im Fokus.

In akustischen Multi-Resonator-Systemen können sich komplexe Stehwellenfelder ausbilden. Bei korrekter Auslegung ergeben sich dadurch die gewünschten AMM-Effekte. Allerdings kann eine falsche Auslegung zu unerwünschten Einbrüchen in der Durchgangsdämpfung führen. In diesem Beitrag werden Ergebnisse aus numerischen und experimentellen Untersuchungen zur Durchgangsdämpfung für den eindimensionalen Fall dargestellt. Das Beispiel von zwei seriell angeordneten Resonatoren mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen und variablen Abstand wird genauer betrachtet. Diese Ergebnisse bilden die Basis für die Entwicklung von AMM-Schalldämpfer-Systemen.

• Zur Akustik von Luftreinigungsgeräten
  K. Bay und J. Rohlfing
[Abstract]

Luftreinigungsgeräte finden sich seit der Corona-Krise in vielen Klassen-, Büro- und Wohnräumen. Sie leisten einen wesentlichen Beitrag zur Bekämpfung der Pandemie. Trotz kompakter Bauweise müssen diese Geräte eine hohe Luftleistung im Dauerbetrieb erbringen und dürfen z.B. währende des Unterrichts bzw. der Arbeitszeit nicht ausgeschaltet werden. Daraus ergeben sich Herausforderungen in Bezug auf die akustischen Emissionen dieser Geräte. Im Rahmen verschiedener Forschungsprojekte wurden dazu Recherchen zu Anforderungen, Marktanalysen sowie Reihenmessungen zur Akustik von Luftreinigungsgeräten durchgeführt. Außerdem wurden im Fraunhofer-Forschungsprojekt ReinluftAkustik  Voruntersuchungen zur akustischen Charakterisierung und Optimierung von Luftreinigungsgeräten durchgeführt. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse einer Bestandsaufnahme normativer Verweise, Empfehlungen und Förderrichtlinien zusammengefasst und akustischen Gerätekennwerten gegenübergestellt. Die entscheidende Kenngröße für die Akustik ist dabei die volumenstrombezogene Schallleistung der Geräte. Diese ermöglicht in Verbindung mit den raumakustischen Eigenschaften am Aufstellungsort eine Prognose der resultierenden Schalldruckpegel im Raum. Am Beispiel der Anwendung in einem typischen Klassenraum wird die Problematik der gleichzeitigen Einhaltung von hygienischen und akustischen Anforderungen diskutiert. Abschließend erfolgt eine akustische Betrachtung der Schallquellen und Schallübertragungswege von Luftreinigungsgeräten. Darauf aufbauend werden mögliche hybride aktive/passive Schallschutzkonzepte vorgestellt und diskutiert.

• Akustisch optimierte Polymerwerkstoffe, Komponenten und Geometrien für Kunststoffgehäuse
  J. Rohlfing, Y. Aoki, R. Wack und J. Diemert
[Abstract]

Lärmemissionen von Anlagen und Geräten stellen im Alltag und am Arbeitsplatz eine erhebliche Belästigung und Belastung dar. Akustisch optimierte Produkte sorgen für mehr Komfort und Sicherheit. Kunststoffe sind ideale Konstruktionswerkstoffe für Gehäuse und andere Gerätekomponenten: leicht, meist preiswert und komplex in 3D formbar, und vielfach großserientauglich, weswegen sie in vielfältiger Form zum Einsatz kommen. Allerdings ist gerade das geringe Gewicht und oftmals geringe innere Dämpfung von Kunststoffcompounds sowie aus akustischer Sicht nicht ideal. Umso wichtiger ist es, die Potentiale einer akustischen Optimierung dieser Werkstoffe sowie einer akustisch optimierten konstruktiven Ausgestaltung und Fertigungstechniken auszuschöpfen, um so eine deutliche Reduzierung der Geräuschemissionen von Geräten zu erzielen. Im Rahmen des Fraunhofer-Forschungsprojektes PolymerAkustik entsteht hierzu ein umfassendes Technologieangebot. Dieser Beitrag fasst Ergebnisse aus diesem Forschungsvorhaben zusammen. Insbesondere werden Ergebnisse in Bezug auf neue polymerbasierte Werkstoffkonzepte mit justierbaren akustischen Eigenschaften für großserienfähige Fertigungsverfahren präsentiert. Dazu gehört auch die Nutzung weiterentwickelter (hybrider) Kunststoffverarbeitungsverfahren für Schichtstrukturen aus Polymeren mit hoher innerer Dämpfung und akustisch optimierten Polymerschäumen. Des Weiteren werden Konzepte für eine akustisch optimierte Ausgestaltung von Geräteöffnungen und elastischer Lagerelemente vorgestellt.

• Luftreinigungsgeräte – akustische Anforderungen und Optimierungsmöglichkeiten
  D. Beer, P. Fritzsche, B. Fiedler, J. Rohlfing, K. Bay, J. Troge, J. Millitzer und C. Tamm
[Abstract]

Durch die COVID-19-Pandemie ist die Nachfrage bezüglich antiviral wirkender Luftreinigungsgeräte erheblich gestiegen. Moderne Wohn- und Geschäftshäuser, Schulen oder Kindergärten werden zunehmend mit kompakten Lüftungsanlagen ausgestattet. Diese Lüftungssysteme und mobilen Luftreinigungsgeräte können die Virenkonzentration in Räumen deutlich reduzieren, führen allerdings häufig zu erhöhten Lärmpegeln. In der Folge treten häufiger Kommunikations- oder Konzentrationsschwierigkeiten auf. Eine wichtige Herausforderung ist die Entwicklung, Umsetzung und Validierung geeigneter Schallschutzmaßnahmen. Im Projekt ReinluftAkustik hat ein Kompetenzcluster aus vier Fraunhofer-Instituten grundlegende Ursachen der Betriebsgeräuschentstehung und allgemeine Ansätze für die akustische Optimierung betrachtet. Im Projekt wurden unterschiedliche Luftreinigungsgeräte verschiedener Luftreinigungsprinzipien hinsichtlich ihrer akustischen Emissionen analysiert und den Anforderungen für den Einsatz in einem Klassenraum gegenübergestellt. Der Ventilator ist häufig die primäre Schallquelle. Drehklanganteile können hier durch Einspeisen eines gegenphasigen Wechselmoments sowie Stromoberwellen reduziert werden. Eine weitere Reduktion ist durch den Einsatz verschiedener Absorber als auch Resonatoren möglich. Für den Bedarf eines einstellbaren Wirkfrequenzbereiches wurde auch eine aktive Schallschutzmaßnahmen (engl. Active Noise Control) untersucht, prototypisch umgesetzt und an einem Demonstrator validiert. Um die akustische Wirkung von Luftreinigungsgeräten neben technischen Daten auch erlebbar zu machen, wurde ein webbasiertes Auralisationswerkzeug erarbeitet.

Rokita, Dagmar

• Beurteilung der Klanglandschaften im Umfeld eines Windparks
  S. Mellert, D. Rokita und F. Ueberle
[Abstract]

Das Projekt ”Open Citizen Soundwalks” an der HAW Hamburg beschäftigt sich mit der Entwicklung einer realistischen virtuellen Welt, die über unterschiedliche Plattformen einer breiten Öffentlichkeit zugänglich gemacht werden soll. Als erster Schritt wird hierfür der Windpark Curslack in Hamburg mit der umgebenden Bebauung und Vegetation auf Grundlage von freizugänglichen Daten aus Geoinformationssystemen (GIS) rekonstruiert und die Klanglandschaft sowohl aus Aufnahmen als auch durch Simulation nachgebildet. Neben diesen Arbeiten wurden im Herbst 2021 Soundwalks im Umfeld des Windparks durchgeführt, um eine besseres Verständnis für die vorhandenen Klanglandschaften zu entwickeln. Der für diesen Zweck konzipierte Soundwalk führt aus einem in der Entstehung befindlichen Wohngebiet entlang der angrenzenden größeren Verkehrsweg in den Windpark und von dort weiter in eine nahegelegene Siedlung für wohnungslose und zugewanderte Menschen. Entlang dieser Strecke wurden die Erfahrungen und Wahrnehmungen der Teilnehmer an 10 Beobachtungspunkten mit einem Fragebogen, der in Anlehnung an die DIN ISO/TS 12913-2 erstellt wurde, erhoben. Die Auswertung dieser Soundwalks liefert Hinweise auf die Charakteristiken der unterschiedlichen Klanglandschaften und trägt so zur realistischen Umsetzung der virtuellen Klanglandschaften bei. Zusätzlich ermöglicht diese Studie eine Auswertung bezüglich der Einstellung der Teilnehmer gegenüber der Windenergie und deren Wahrnehmung der Klanglandschaften vor allem im Windpark und dessen direkter Umgebung.

Roll, Eckhard

• Das LärmLab 21 des Deutschen Zentrums für Schienenverkehrsforschung
  J. Böhm, H. Brick und E. Roll
[Abstract]

Das Deutsche Zentrum für Schienenverkehrsforschung beim Eisenbahn-Bundesamt (DZSF) ist eine im Jahr 2019 gegründete Ressortforschungseinrichtung des Bundes. Am DZSF wird in einem interdisziplinären Team zur Stärkung der Schiene geforscht. Ein wichtiges Thema zur Gewährleistung der Akzeptanz des Verkehrsträgers Schiene ist die Minderung von Schall und Erschütterungen. Zur Stärkung der Forschung und der Umsetzung von innovativen Minderungsmaßnahmen wird das LärmLab 21 am DZSF aufgebaut. In einem ersten Schritt wird eine Teststrecke zur Erprobung neuer Maßnahmen für Schall- und Erschütterungsschutz eingerichtet. Das Konzept für die Erprobung wird auf Basis vorangegangener Aktivitäten, insbesondere den Messungen im Rahmen des Konjunkturpakets II und der Initiative Lärmschutzerprobung neu und anwendungsorientiert (I-LENA), weiterentwickelt. Ziel ist es, die Zahl der anwendungsreifen Maßnahmen für den Schall- und Erschütterungsschutz zu erhöhen. Neben der technischen Erprobung unter realistischen Bedingungen soll die Forschung durch einen intensiven Dialog mit Herstellern, Wissenschaft und Gesellschaft unterstützt werden. So können Innovations- und Migrationshemmnisse frühzeitig identifiziert und die Akzeptanz der Maßnahmen gesteigert werden. In diesem Beitrag wird ein Überblick über den aktuellen Stand des LärmLab 21 gegeben.

Roos, Marik

• Shiver Me Timbres! Analyse von klangfarblichen Parametern der Stimme in unangenehmen Situationen
  V. Weber, M. Roos und C. Reuter
[Abstract]

Im Bereich der Spracherkennung wird neben der Verarbeitung semantischer Einheiten auch die Erkennung von Emotionen immer wichtiger, nicht zuletzt im Feld der Interaktion zwischen Mensch und Maschine (vgl. Lalitha et al. 2015). Auch für die Reliabilität von kognitions- oder entwicklungspsychologischer Forschung wird die Operationalisierung detektierbarer Emotionen in auditiven Stimuli immer relevanter. In vergangenen Studien zeigte sich bereits eine Unterscheidbarkeit von Lüge und Wahrheit (Nasri et al. 2016) sowie korrekt identifiziertem Ausmaß an Zufriedenheit (Roos, 2016) in Stimmklängen, auch unabhängig von Prosodie und semantischem Kontext. In dieser Studie sollen Versuchspersonen gezielt in leicht unangenehme Situationen versetzt werden, indem sie Texte vorlesen, deren Inhalt stark von ihrer persönlichen Meinung abweicht, um ihre Sprechstimme während des Erlebens von Unwohlsein und des Erlebens von Komfort als paired samples vergleichen zu können. Es wird vermutet, dass sowohl mfcc3 als auch mfcc5 in dieser Unterscheidung eine große Rolle spielen. In einer Folgestudie soll auch die korrekte Identifizierbarkeit der erlebten emotionalen Zustände untersucht werden. Die Ergebnisse werden auf der DAGA 2022 präsentiert.

• Who is gonna make you dance? Einfluss von Musiker und Musikproduzent auf die Klanggestaltung im Rap
  N. Kudakov, C. Reuter, M. Roos, I. Czedik-Eysenberg und A. Emmer
[Abstract]

Rap gehört zu den populärsten Musikgenres in Deutschland. Seit den 1980er Jahren waren vor allem drei Musikproduzenten in diesem Genre besonders erfolgreich und stilprägend: Rick Rubin, Dr. Dre und Timbaland. Da alle drei mit den ebenfalls sehr erfolgreichen Rappern LL Cool J, Jay-Z, Eminem und Nas zu verschiedenen Zeiten ihrer Karrieren zusammengearbeitet haben, bietet es sich an, auf der Grundlage der jeweils produzierten Stücke und in Kenntnis der jeweils verwendeten Studio-Infrastruktur zu untersuchen, ob es typische signalanalytisch erfassbare Klangmerkmale gibt, die eine Zuordnung der Werke zu einem bestimmten Musikproduzenten und/oder Rapper ermöglichen. Unter dieser Fragestellung wurden 129 von Rick Rubin, Dr. Dre und Timbaland produzierte Songs der Rapper LL Cool J, Jay-Z, Eminem und Nas mit Hilfe von Signalanalyse-Bibliotheken wie AudioCommons Timbral Models, Essentia, LibRosa, MIRToolbox und MiningSuite auf ihre klanglichen Eigenschaften analysiert und via MANOVA sowie t-Tests auf ihre klanglichen Unterschiede und Gemeinsamkeiten untersucht. Es zeigte sich, dass sich die klanglichen Unterschiede zwischen den Musikproduzenten hauptsächlich mit einigen wenigen sehr prominenten Merkmalen beschreiben lassen, zu denen sich die Rapper Musikproduzenten-abhängig zuordnen lassen. Anhand der erhobenen Daten wird deutlich, dass die klanglichen Merkmale im Rap hauptsächlich von den Musikproduzenten (und ihrer Infrastruktur) bestimmt werden und weniger von den Rappern/Künstlern selbst.

• Das klinget so herrlich, Das klinget so schön... Signalanalytische Modelle zur Ermittlung des Wohlklangs von Glockenklängen
  C. Reuter, M. Plitzner, M. Roos, I. Czedik-Eysenberg, V. Weber und A. Rupp
[Abstract]

Was zeichnet eine wohlklingende Glocke aus? Spätestens seit den ”Limburger Richtlinien für die klangliche Beurteilung neuer Glocken” (1951) und den ”Definitionen zur Glockenprüfung” (Thienhaus 1951) steht diese Frage auch im Fokus akustischer Messungen mit dem Ziel Klangbeschreibungen wie ein ”gesunder, volltönender, reicher Klang” (Ellerhorst 1957) in Zahlenwerte zu gießen. Hierzu entwickelte Benotungssysteme (Weissenbäck/Pfundner 1961) und Wohlklangsberechnungen (Aures 1981) legen nahe, dass eine wohlklingende Glocke eine weiche, volle, helle und klare Tongebung mit einem grundtönigen, geräuscharmen Klangspektrum vereint, wobei der Schlagton leuchtend-klar ausgeprägt ist und es möglichst wenig Nebenschlagtongeräusche gibt (Wernisch 2004/2006). So stellt sich die Frage: Welche signalanalytisch berechenbaren Klangeigenschaften sind entscheidend für einen schönen Glockenklang? Als Erweiterung des in der Glockenforschung bewährten ”musikalischen Fingerabdrucks” (Rupp/Flade 2000; Plitzner 2015) werden mit Hilfe von Signalanalyse-Techniken mehr als 120 Klangmerkmale für eine Reihe von prototypischen Glockenklängen ermittelt, die in Hörversuchen von Glockenexperten und Laien auf einer Skala zwischen 1 (besonders hässlich) und 7 (besonders schön) bewertet werden. Die in den Hörversuchen ermittelten Urteile werden auf Korrelationen mit den signalanalytisch ermittelten Klangeigenschaften der Glocke geprüft, so dass auf dieser Grundlage ein Vorhersagemodell für eine rechnerische Einschätzung des Wohlklangs von Glocken erstellt werden kann. Erste Ergebnisse dieser Studie werden auf der DAGA2022 vorgestellt.

• Sang- und klanglos eingestimmt. Einflüsse auf Klangfarbenunterschiede zwischen Sprechen und Flüstern
  M. Roos, V. Weber und C. Reuter
[Abstract]

Das geflüsterte Wort stellt die Entwicklung von Voice Recognition Software vor andere Herausforderungen als das gesprochene (Sardar & Shirbahadurkar, 2018; Fan & Hansen, 2011). Nicht zuletzt, da interindividuelle Unterschiede in Form und Größe des Glottisspalts zur Bildung von Strömungsgeräuschen beobachtet werden können (Fleischer, Kothe & Hess, 2007). Ein hoher Geräuschanteil im Stimmklang kann hierbei ebenso auf vokale Dysfunktionen hinweisen wie ein Unvermögen zu Flüstern. In dieser Studie sollen Einflussfaktoren auf die klangfarblichen Parameter des Stimmsignals beim Sprechen und Flüstern verglichen werden, um inter- sowie intraindividuelle Unterschiede gesunder und geschädigter Stimmen miteinander zu vergleichen (Spektrale sowie klangfarbliche Parameter; MFCCs). Hierzu wird die Sammlung von N=90 Stimmproben angestrebt, die sich zu typischen (unauffällig), geschädigten (funktionelle Stimmstörungen) sowie ausgebildeten (Sänger:innen, Sprecher:innen) Stimmen gruppieren lassen können. Signifikante Ergebnisse könnten nicht nur zur Verbesserung von Diagnostik und Intervention beitragen, sondern ebenfalls Aufschluss über anatomische Voraussetzungen für ein vergleichbares Schallsignal beim Sprechen und Flüstern bieten, welche wiederum zur Aufklärung der Ursachen der Schwierigkeiten bzgl. Spracherkennung beitragen würde. Die Ergebnisse werden bei der DAGA 2022 präsentiert.

Roozen, Nicolaas Bernardus

• Detektion von Nichtlinearität in Holz-Stahl-Verbindungen
  B. Chocholaty, N.B. Roozen und S. Marburg
[Abstract]

Deckenelemente bestehend aus einem Verbund von Stahl und Holz bieten eine nachhaltige Alternative bei gleichzeitig hoher Tragfähigkeit zur vorherrschenden Massivbauweise. Um die verwendeten Rohstoffe nach dem Ende des Lebenszyklus der Decke effizienter trennen und recyceln zu können, werden zum Zusammenfügen der Deckenkomponenten Schraubenverbindungen genutzt. Diese Verbindungen können jedoch zu Nichtlinearität im Schwingungsverhalten der Struktur führen, weshalb im Rahmen dieser Arbeit experimentelle Untersuchungen an Holz-Stahl-Verbindungen durchgeführt werden. Die Betrachtungen fokussieren sich dabei auf Nichtlinearitäten im Zusammenhang mit der Abhängigkeit der Strukturantwort von der aufgebrachten Lastamplitude sowie dem Auftreten höherer Harmonischer in der Strukturantwort. Die durchgeführten Messungen zeigen nur in vereinzelten Fällen eine Lastamplitudenabhängigkeit, jedoch gleichzeitig des Öfteren Anteile höherer Harmonischer. Verschiedene Einflüsse auf die Entstehung dieser teilweise vorhandenen Nichtlinearität werden ebenfalls identifiziert.

Rosenkranz, Robert

• Wie exakt muss eine Wiedergabe erfolgen, um plausibel in einer virtuellen Umgebung zu wirken?
  R. Rosenkranz, M.E. Altinsoy, K. Yen Li Kang und S.-C. Li
[Abstract]

Virtuelle Umgebungen spielen in unserem Leben eine immer größere Rolle, z. B. für Forschung und Entwicklung, im Gesundheitsbereich sowie zur Unterhaltung. Damit gewinnt die Frage nach deren Erzeugung zunehmend Gewicht. Bisher wurde meist die Notwendigkeit der Erzeugung authentischer Stimuli angenommen, d.h. ein Stimulus in einer virtuellen Umgebung soll in einem A : B-Vergleich nicht von einem Stimulus in der realen Umgebung unterscheidbar sein. Bei den meisten virtuellen Umgebungen kann der Nutzer auf die reale Umgebung zwecks Vergleich gar nicht zugreifen und muss sich daher auf seine Innere Referenz als Summe seiner Vorerfahrungen bezüglich eines Situationskontexts verlassen. Dabei ist bisher unbekannt, wie fein diese innere Referenz eines durchschnittlichen Nutzers überhaupt aufgelöst ist. Damit verbunden ist die Frage, wie exakt eine Wiedergabe von Stimuli erfolgen muss, damit wahrgenommene mit den erwarteten Eigenschaften als übereinstimmend und damit als plausibel bewertet werden. In dieser Untersuchung wurden daher auditiv-visuell-taktile Fahrzeugszenen aufgenommen. Anschließend wurden die originalen Vibrationen im Pegel verändert um schrittweise ansteigende Unterschiede zu den originalen Vibrationen zu erzeugen. Die auditiv-visuellen Fahrzeugszenen wurden anschließend zusammen mit den Vibrationsvarianten in einer virtuellen Umgebung dargeboten und jeweils die Plausibilität bewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass mittlere Abweichungen zunächst wenig Einfluss auf die Plausibilität haben, bevor diese stärker abfällt.

Rosskopf, Joachim

• Der Digitale Akustische Zwilling - Ableitung von Komponenten-Grenzwerten für die Außengeräusch-Homologation in der digitalen Phase des Fahrzeugentwicklungsprozesses
  F. Knappe, C. Puhle und J. Rosskopf
[Abstract]

Kürzere Entwicklungszyklen sowie spät verfügbare Prototypen zwingen Original Equipment Manufacturers zu intensiveren Aktivitäten in der frühen digitalen Phase der Fahrzeugentwicklung. Neue technologische Konzepte, wie der digitale Zwilling, werden zur Voraussetzung für effiziente Entwicklungsprozesse. Das Außengeräusch von PKW wird wegen der gesundheitsschädlichen Wirkung von Schall auf den menschlichen Körper in gesetzlichen Normen reguliert. Die aktuelle Regulierung der UNECE ist der ECE R51.03-Test. Die Anforderungen an das Außengeräusch werden in den gesetzlichen Regulierungen stetig verschärft. Dieser Umstand erhöht die Notwendigkeit von Prognosen über das zu erwartende akustische Verhalten in der frühen Entwicklungsphase zukünftiger Fahrzeuge zusätzlich. In der vorliegenden Arbeit, die Teil eines umfangreichen Forschungsprojektes ist, wurde ein Konzept zur Ableitung von akustischen Komponenten-Grenzwerten hinsichtlich ECE R51.03 entwickelt. Die entwickelte Methodik kombiniert Machine Learning Prognosen für das Außengeräusch zukünftiger Fahrzeuge mithilfe von Gradient Boosted Models und ein neues Verfahren zur Teilschallquellenanalyse, das wir Helmholtz Inverse Beamforming nennen. Mithilfe digitaler akustischer Zwillinge zukünftiger Fahrzeuge in Form der ML- Modelle und der hochaufgelösten Teilschallquellenanalyse des Vorgängerfahrzeuges sind Vorhersagen über das Außengeräusch bereits in der frühen digitalen Phase des Entwicklungsprozesses möglich. Die beiden genannten Algorithmen sowie der methodische Gesamtansatz werden vorgestellt und Komponenten-Grenzwerte für Abgasanlage und Reifen anhand eines konkreten Beispiels für ein Fahrzeugentwicklungsprojekt exemplarisch berechnet.

Rosskopf, Sarah

• The influence of affective voice on sound distance perception
  L. Kroczek, S. Rosskopf, F. Stärz, M. Blau, S. Van De Par und A. Mühlberger
[Abstract]

Emotions bias perception. Previous studies have mostly investigated perceptual biases in the visual domain, while the impact of emotions on perception in the auditory domain remains less clear. The goal of the present study was to investigate the influence of affective voice on sound distance perception in Virtual Reality. During the experiment, participants wore a head mounted display on which a virtual classroom was visually rendered. Sound stimuli (words) were played from four real loudspeakers located at distinct, frontal positions in the laboratory (unseen by the participants). Participants had to place a virtual agent or a virtual loudspeaker at the perceived location of the sound source. As experimental manipulation, word stimuli were spoken either with an angry or neutral voice, and presented at two different sound levels. Distances between participants and the estimated sound locations as well as distances between the estimated location and the actual loudspeaker position were measured as dependent variables. We hypothesized that angry voices are placed closer to the participants than neutral voices and that this effect is more pronounced when distance estimates are given for human agents in comparison to loudspeakers.

Rotermund, Arne

• Bestimmung dynamisch-mechanischer Eigenschaften von Thermoplasten mittels Resonanzkurven-Verfahren und dynamisch-mechanischer Analyse
  A. Rotermund, S. Hoffmann, A. Kummerow, S. Hartwig und S.C. Langer
[Abstract]

Thermoplastische Kunststoffe sind beliebte Werkstoffe für Bauteile in diversen industriellen Anwendungen. Insbesondere im Automobilbereich werden sie aufgrund der kostengünstigen und schnellen Verarbeitung im Spritzgussverfahren häufig eingesetzt. Die Verstärkung der Kunststoffe mit Kurz- oder Langfasern führt zudem zu einer hohen spezifischen Steifigkeit und einem damit verbundenem Leichtbaupotenzial. Aufgrund steigender Anforderungen an den Akustik-Komfort sind zuverlässige numerische Modelle zur Vorhersage des vibroakustischen Verhaltens von Bauteilen erforderlich. Grundlage dieser Modelle sind ausreichende Kenntnisse über das Materialverhalten der eingesetzten Werkstoffe. In diesem Beitrag werden Messverfahren in Anlehnung an ISO 6721-3 und ISO 6721-5 zur Bestimmung dynamisch-mechanischer Eigenschaften von Kunststoffen verglichen. Hierbei werden Balkenproben aus (glasfaserverstärktem) Polypropylen, welche Biegeschwingungen ausführen, gemessen und die temperatur- und frequenzabhängigen Biege-Speichermodule und -Verlustfaktoren ermittelt. Der messbare Frequenzbereich für das Resonanzkurven-Verfahren aus ISO 6721-3 unterscheidet sich zu dem des Verfahrens erzwungener Schwingungen aus ISO 6721-5. Anhand der ermittelten Materialparameter können jedoch unter Nutzung des Zeit-Temperatur-Verschiebungsprinzips viskoelastischer Materialien Masterkurven berechnet werden, die den Frequenzbereich der ermittelten Parameter erweitern und damit einen Vergleich beider Verfahren ermöglichen. Hierauf aufbauend wird eine Empfehlung zur effizienten Messung dynamisch-mechanischer Eigenschaften anisotroper, viskoelastischer Materialien gegeben.

Roth, Sebastian

• Einfluss der Eingabemethode auf Ergebnisse von Lokalisationstests
  S. Roth, J. Angermeier, W. Hemmert und S. Zirn
[Abstract]

Die Lokalisation von Schallquellen in der Horizontalebene ist eine ökologisch valide Hörleistung, deren Messung auch bei Schwerhörigen klinisch interessant sein kann. Bei gängigen Testverfahren werden akustische Stimuli typischerweise an den diskreten Lautsprecherpositionen wiedergegeben und die Antworteingabe ist auf die möglichen Lautsprecherposition beschränkt (1). Bei normalhörenden Studienteilnehmer/innen entsteht dabei bei einem größeren Winkelabstand der Lautsprecher (wie z.B. 30^∘) meist ein Ceiling-Effekt. In dieser Arbeit haben wir experimentell den Einfluss der Eingabemethode (diskret versus kontinuierlich) auf die Ergebnisse der Lokalisation untersucht. Das verwendete Wiedergabe-Setup bestand aus 12 diskreten Lautsprechern, die im Winkelabstand von 30^∘ im Vollkreis in der Horizontalebene in einer Hörkabine angeordnet waren. Die Eingabe des Winkels der Lokalisationswahrnehmung erfolgte über eine eigens dafür programmierte App auf einem Tablet (2). Darauf wurden entweder die diskreten Lautsprecherpositionen dargestellt, auf die der/die Studienteilnehmer/in tippen konnte oder ein voller kontinuierlich dargestellter Kreis ohne Lautsprechermarkierungen. Bei 10 Normalhörenden ergab sich kein statistisch signifikanter Unterschied zwischen der diskreten und kontinuierlichen Winkeleingabe. Es zeigte sich eine durchschnittliche Differenz von 3.1±3.9^∘ (p = 0.32) im root-mean-square (RMS) error und von 0.7±0.6^∘ (p = 0.28) im signed bias. Gerade hinsichtlich der Möglichkeit mittels virtueller Akustik auch die Wiedergabe zwischen physikalischen Lautsprecherorten zu realisieren, ist die kontinuierliche Eingabemöglichkeit interessant.

Literatur 1. Yost WA, Loiselle L, Dorman M, Burns J, Brown CA. Sound source localization of filtered noises by listeners with normal hearing: A statistical analysis. J Acoust Soc Am. Mai 2013;133(5):2876-82. 2. Angermeier J, Hemmert W, Zirn S. Sound Localization Bias and Error in Bimodal Listeners Improve Instantaneously When the Device Delay Mismatch Is Reduced. Trends Hear. Januar 2021;25:233121652110161.

Roth, Sébastien

• Beiträge zur Modellierung der Phänomene, welche Gehörschutz bei starkem Impulslärm begrenzen
  C. Blondé-Weinmann, P. Hamery, T. Joubaud, V. Zimpfer und S. Roth
[Abstract]

Starker Impulslärm kann ein akutes Schalltrauma verursachen. Um dies zu verhindern, wird Gehörschutz verwendet der die Luftschallübertragung reduziert. Die daraus resultierende Abschwächung des Schallimpulses ist jedoch begrenzt und kann in einigen Extremsituationen unzureichend sein. Zum einen liegt das an den Eigenschaften des Gehörschutzes, zum anderen an der Charakteristik des Außenohrgewebes, Schallwellen aufzunehmen und als mechanische Schwingungen weiterzuleiten (”Knochenleitung”). Obwohl diese Phänomene bekannt sind, lassen sie sich experimentell nur schwer ermitteln. Aus diesem Grund ist die Finite-Elemente-Methode ein angemessenes Hilfsmittel, um sie zu analysieren. Zahlreiche Untersuchungen haben sich bisher ausschließlich auf den Frequenzbereich fokussiert. Unsere Arbeiten basieren auf zeitlichen Analysen der Impulswellen, die ebenso erforderlich sind und bisher selten im Rahmen einer Gehörschutzbewertung durchgeführt wurden. Diese Herangehensweise ist jedoch die beste Lösung, um die sekundären Ausbreitungswege der Schallimpulse und der Folgen aufzuzeigen. Zu diesem Zweck wurden mehrere Modelle von zunehmender Komplexität entwickelt und die Ausbreitung des Impulsschalles simuliert. Mit den Ergebnissen konnte die Kopplung von Gehörschutz und Haut neu bewertet, die Grenzen von Gehörschutz besser verstanden und Perspektiven für Verbesserungen vorgeschlagen werden.

Rothe, Sebastian

• Vorgehen zur Charakterisierung und Modellierung von Mehrschichtbelägen
  S. Hoffmann, S. Rothe und S.C. Langer
[Abstract]

Dämpfende Beläge sind effiziente Maßnahmen zur Reduktion von Vibrationen an technischen Produkten. Sie können als einfach aufgebrachte oder eingezwängte Beläge ausgeführt sein. Letztere zeichnen sich häufig durch eine gesteigerte Dämpfungswirkung aus. Häufig stellen Charakterisierung und Modellierung der Mehrschichtbeläge (auch: Constrained-layer damping, kurz: CLD) ein komplexes Problem dar. In diesem Beitrag wird ein Vorgehen zur Materialparameterbestimmung und darauf basierender Modellierung an generischen Strukturen vorgestellt. Im Entwicklungs- und Konstruktionsprozess sind numerische Simulationen körperschalltragender Strukturen von Bedeutung, um technische Produkte akustikgerecht zu designen. Sollen hierbei dämpfende Mehrschichtbeläge berücksichtigt werden, stellen sich verschiedene Fragen bei der Modellbildung, z.B. ob eine detaillierte Auflösung des Schichtaufbaus notwendig ist oder ein homogenisierender Ansatz ausreicht. Zudem muss häufig frequenzabhängiges Verhalten berücksichtigt werden. Eine weitere Herausforderung ist hierbei die korrekte Bestimmung der Materialparameter des Gesamtverbundes sowie der einzelnen Schichten, um diese in den Modellen verwenden zu können. Untersuchungsgegenstand sind Aluminiumbalken unterschiedlicher Geometrie, die mit einer kommerziell eingesetzten CLD-Folie (3M Damping Foil 2552) beklebt werden. Durch vibroakustische Vermessung der Balken werden frequenzabhängige Biegesteifigkeiten und Verlustfaktoren bestimmt. Mit Hilfe des Ross-Kervin-Unger-Modells werden die Parameter der Klebstoffschicht charakterisiert. Diese Datenbasis fließt schließlich in Finite-Elemente- Modelle mit unterschiedlicher Modelkomplexität ein, um damit ein effizientes akustikgerechtes Design zu ermöglichen.

Rucz, Péter

• Acoustical beamforming with distance estimation
  B. Csóka, P. Fiala und P. Rucz
[Abstract]

The topic of this paper is the automatized determination of the position and trajectory of sound sources by acoustic measurements with microphone arrays. The base idea of the process is the suitable delay and amplification of the sound signals received by the sensors. The exact delay and amplification values are defined by beamforming algorithms, one of the most well-known being the so-called MUSIC (Multiple Signal Classification) algorithm. This method separates the cross-spectral matrix of the received signals to signal and noise subspaces. Its popularity is due to its simplicity and relatively high accuracy. Beamforming can be used to focus on different points in the space and assess the likelihood of a sound source being in their vicinity. Previously, we devised a method to estimate the direction and the distance of sound sources. Direction estimation is already an extensively discussed topic when it comes to beamforming. Our distance estimation method showed promising results during simulations, but when processing measurement data, it failed to perform satisfactorily due to less favourable environmental conditions. Our goal is to devise and test a more accurate and reliable, although presumably slower algorithm that could be optimized in the future.

• Physics-based model of the sound generation by dynamic lingual organ pipes
  P. Rucz, J. Angster und A. Miklós
[Abstract]

Dynamic lingual organ pipes utilize a blown open free tongue which allows for changing the loudness of the pipe by the blowing pressure with maintaining a steady pitch. This principle is in contrast with traditional reed pipes that have blown closed tongues and always operate at a specified windchest pressure. A physics-based model of the sound generation by the dynamic lingual pipe construction is elaborated in this paper and the design parameters affecting the pipe sound are explored. The physical model incorporates a modal description of the vibration of the tongue, a one-dimensional waveguide model of the resonator, and a flow model for the coupling of the tongue and the resonator.

First, the effects of tuning the tongue and the resonator are discussed whereby different domains of operation are discovered. Then, a sensitivity analysis is performed to determine the most important parameters for sound design. The examined parameters include the curvature of the tongue, the gap size on the tongue holder plate, and the position of the tongue along the length of the resonator. As a validation of the model, comparisons with measurements on experimental pipes are presented.

• Case studies for comparing hybrid and decomposition-based methods in aeroacoustics
  M.A. Ulveczki und P. Rucz
[Abstract]

In aeroacoustic simulations the velocity and pressure fields consist of compressible and incompressible components. Computing both parts numerically in one system is a hard task, because of the different scales in the fields. Using acoustical analogies, this problem can be solved, but in this case the feedback of the acoustical part onto the flow is not taken into account.

In the hybrid aeroacoustic workflow, an incompressible simulation is done first. Then acoustic sources can be calculated for the purely acoustical simulation. The final outcome is the sound pressure, computed from the latter system. Alternative solutions based on decomposition techniques were also proposed recently. In this case, compressible flow simulations are performed and the acoustic field results from the decomposition. An advantage of this strategy is that back and forth coupling can be taken into account as well.

In the paper the above-mentioned methods are compared, by analyzing both workflows in different configurations. Examples will be also shown (rotating vortex pair, cylinder in a crossflow, edge tone), where the differences of the resulting sound fields can be investigated. At the end, the result of the analysis will be discussed.

Ruff, Andreas

• Laboruntersuchungen zur Stoßstellendämmung von Massivholzbauteilen
  M. Schneider, A. Ruff, B. Zeitler, R. König und B. Dobmeier
[Abstract]

Das Stoßstellendämm-Maß Kij ist bei Massivholzkonstruktionen wie bei Leichtkonstruktionen stark von der konstruktiven Ausführung des Stoßes abhängig. Für unterschiedliche konstruktive Ausführungen der Stoßstelle aus Massivholzelementen (Wände aus kreuzweise vernagelten Brettschichten; Decken aus Brettschichtholz) wurden an Laboraufbauten Stoßstellendämm-Maße ermittelt. Es wurden sowohl Kreuz- als auch T-Stöße zwischen Trennwand und flankierender Wand bzw. zwischen Trenndecke und flankierender Wand vermessen. Dabei wurde der Einfluss unterschiedlicher Wanddicken, einer unterschiedlicher Anbindungen der flankierenden Wände an das Trennbauteil (Stumpfstoß, Durchdringung) aber auch der Einfluss unterschiedlicher Entkoppelungsmaterialien (Elastomere, Mineralfaser,...) sowie der Einfluss statisch erforderlicher Verbindungselemente (Schrauben, Zugplatten, ...) untersucht. Die Massivholzdecken waren mittels in Sand gelegten Betonplatten beschwert und es wurden auch Messungen mit einer zusätzlichen Last auf der Decke durchgeführt. Abweichend von den Vorgaben der Messnorm zur Ermittlung der Stoßstellendämm-Maße (ISO 10848) wurde an verkleinerten Versuchsaufbauten mit im Wohnungsbau typischen Wandflächen Messungen durchgeführt. Im Vortrag wird die vorgehensweise zur Ermittlung des Stoßstellendämm-Maßes beschrieben, auf die messtechnischen Besonderheiten bei Massivholzwänden eingegangen und es werden wesentliche Erkenntnisse der durchgeführten Messungen präsentiert.

Ruhe, Carsten

• Dezentrale Raumluft-Filteranlagen – zu laut für den Unterricht!
  C. Ruhe
[Abstract]

Lange Zeit war kein Unterricht möglich, jetzt beginnt er - mit den entsprechenden Schutzmaßnahmen - wieder. Auf Betreiben der GEW werden bundesweit Lüfter mit Virenfilter und/oder mit UV-Behandlung gekauft und aufgestellt. Die Anschaffung vieler Anlagen wird von den Ländern gefördert. In den Beschaffungs-Richtlinien sind die Angaben über die einzuhaltenden Schallpegel kaum spezifiziert. Man findet aber zahlreiche Zeitungsartikel mit Klagen über den Lärm. Nur wenige Hersteller haben bisher Schallmessungen im Prüfstand ausführen lassen; auch über Messungen vor Ort gibt es nur wenige Berichte. Selbst die DGUV und das BAUA können bisher kaum Hilfestellung geben. Veranlasst durch Anfragen von verschiedenen Seiten wurde - basierend auf den wenigen Prüfstands-Messwerten - zunächst eine rechnerische Prognose erstellt, welche eine deutliche Auswirkung dieser Geräusche auf die Unterrichtsqualität erwarten lässt. Ergänzend erfolgen derzeit in verschiedenen Schulen an verschiedenen Anlagen ausführliche Schallmessungen, um die tatsächlichen Beeinträchtigungen zu erfassen. Über diese Messungen und ihre Ergebnisse wird berichtet. Nach den bisherigen Kenntnissen wird man das obige ”?” gegen ein ”!” austauschen müssen.

Rupp, Andreas

• Das klinget so herrlich, Das klinget so schön... Signalanalytische Modelle zur Ermittlung des Wohlklangs von Glockenklängen
  C. Reuter, M. Plitzner, M. Roos, I. Czedik-Eysenberg, V. Weber und A. Rupp
[Abstract]

Was zeichnet eine wohlklingende Glocke aus? Spätestens seit den ”Limburger Richtlinien für die klangliche Beurteilung neuer Glocken” (1951) und den ”Definitionen zur Glockenprüfung” (Thienhaus 1951) steht diese Frage auch im Fokus akustischer Messungen mit dem Ziel Klangbeschreibungen wie ein ”gesunder, volltönender, reicher Klang” (Ellerhorst 1957) in Zahlenwerte zu gießen. Hierzu entwickelte Benotungssysteme (Weissenbäck/Pfundner 1961) und Wohlklangsberechnungen (Aures 1981) legen nahe, dass eine wohlklingende Glocke eine weiche, volle, helle und klare Tongebung mit einem grundtönigen, geräuscharmen Klangspektrum vereint, wobei der Schlagton leuchtend-klar ausgeprägt ist und es möglichst wenig Nebenschlagtongeräusche gibt (Wernisch 2004/2006). So stellt sich die Frage: Welche signalanalytisch berechenbaren Klangeigenschaften sind entscheidend für einen schönen Glockenklang? Als Erweiterung des in der Glockenforschung bewährten ”musikalischen Fingerabdrucks” (Rupp/Flade 2000; Plitzner 2015) werden mit Hilfe von Signalanalyse-Techniken mehr als 120 Klangmerkmale für eine Reihe von prototypischen Glockenklängen ermittelt, die in Hörversuchen von Glockenexperten und Laien auf einer Skala zwischen 1 (besonders hässlich) und 7 (besonders schön) bewertet werden. Die in den Hörversuchen ermittelten Urteile werden auf Korrelationen mit den signalanalytisch ermittelten Klangeigenschaften der Glocke geprüft, so dass auf dieser Grundlage ein Vorhersagemodell für eine rechnerische Einschätzung des Wohlklangs von Glocken erstellt werden kann. Erste Ergebnisse dieser Studie werden auf der DAGA2022 vorgestellt.

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

 

Sachau, Delf

• Verbesserung der Sprachverständlichkeit von Headsets mit aktiver Schallreduktion für Hubschrauberpiloten
  F. Ernst, D. Sachau und S. Böhme
[Abstract]

Hubschrauberpiloten sind im Cockpit einer hohen Lärmbelastung ausgesetzt. Zur Reduktion dieser Belastung wird im Flugbetrieb passiver Lärmschutz in Form von Headsets oder Helmen mit Sprechgarnitur eingesetzt. Um trotz der hohen Umgebungslautstärke eine ausreichende Sprachverständlichkeit über Sprechfunk und Intercom zu erreichen, werden diese Signale oft mit hoher Verstärkung wiedergegeben. Der Hintergrundlärm wirkt jedoch auch auf das Mikrofon des sprechenden Piloten ein, was auch zu einer verstärkten Wiedergabe des Lärms bei der restlichen Besatzung führt. Zur Reduktion des Hintergrundlärms werden Mikrofonsignale gefiltert, so dass nur sprachrelevante Signalanteile übertragen werden. Einige Frequenzanteile des Lärms liegen jedoch auch im Bereich der Sprache und lassen sich nicht vollständig herausfiltern. Darüber hinaus führt die Filterung zu einer Verschlechterung der Sprachverständlichkeit. In vorangegangenen Untersuchungen wurde ein Active Noise Control Headset entworfen, das die Lärmbelastung für den Piloten deutlich reduziert. Zur Verbesserung der Sprachverständlichkeit und zur Minimierung der Belastung durch das verrauschte Intercom-Signal werden verschiedene Ansätze zur Sprachverbesserung unter Verwendung des aktiven Headsets untersucht. Als Grundlage hierfür dient das Prinzip der ”Spectral Subtraction”. Die Sprach- und Referenzsignale wurden durch einen Kunstkopf mit aktivem Mundsimulator bei einem Testflug in einem Hubschrauber aufgezeichnet. Die Ansätze zur Sprachverbesserung werden in einer Simulationsumgebung untersucht und zeigen eine messbare Verbesserung der Sprachqualität.

• Active Noise Control at a tilted window under realistic conditions - a theoretical consideration
  M. Lorenzen, M. Sandner und D. Sachau
[Abstract]

Statutory and personal requirements on buildings concerning the noise inside a room and therefore on windows are growing. Various improvements were developed, in particular passive measures are taken. Nevertheless, an Active Noise Blocker (ANB) was developed for reducing the transmitted noise while airing a room trough the gap of a tilted window. Several papers showed a significant noise reduction by the use of an ANB. However, the noise reduction strongly depends on the noise signal’s characteristics whereby most papers use white noise. For testing the ANB’s behavior under realistic conditions various considerations are necessary. Within this paper the evaluation of the reduction of road traffic noise regarding current standards and human health requirements is taken into account.

• Simulation der aktiven Beeinflussung der Wasserschallsignatur eines Schiffmodells auf Basis von Messdaten
  S. Ungnad, A. Müller, C. Zerbs, D. Sachau und A. Homm
[Abstract]

Die Wasserschallsignatur eines Schiffes kann mittels passiver Sonare oder Sensoren zur Detektion und Identifikation verwendet werden. Die Fragestellung, inwieweit diese Signatur mit Hilfe von Inertialschwingerregern geeignet modifiziert und verfremdet werden kann, wird an einem Schiffsmodell (Maßstab 1:8) untersucht. Dafür wurden experimentelle Untersuchungen an der Messstelle der WTD 71 im Plöner See durchgeführt. Gemessen wurde hierbei zunächst die als zeitinvariant angenommene und aus Einzeltönen bestehende ”Ist-Signatur”, welche über zwei Inertialschwingerreger an Positionen von Motorersatzmassen (Primärquellen) im Schnellbootmodell abgespielt wurde. Weiterhin wurden Transferfunktionen zwischen Intertialschwingerregern an der inneren Bordwand (Sekundärquellen) und im Bootsrumpf befestigten Beschleunigungssensoren sowie zwischen den Schwingerregern und sechs Hydrofonen ermittelt. Auf Basis dieser Messdaten werden Simulationen im Frequenzbereich durchgeführt, um die Möglichkeiten zum Erzeugen einer gewünschten Soll-Signatur zu bewerten. Es erfolgt dazu der Entwurf eines optimalen Filters, eine automatisierte Auswahl von Aktuatoren und Sensoren sowie die Analyse der Matrix der Übertragungsfunktionen mittels einer Singulärwertzerlegung.

Sakhare, Shreyans

• Das Sonar des TRIPLE-Vorfelderkundungssystems für die Navigation in Gletschereis
  J. Audehm, B. Burgmann, M.G. Do, S. El Mentawi, D. Heinen, J. Hermannsgabner, A. Nöll, S. Sakhare, C. Wiebusch, Y. Ye und S. Zierke
[Abstract]

Die Monde Europa und Enceladus im äußeren Sonnensystem stellen interessante Orte für die Suche nach extraterrestrischem Leben dar. In den Ozeanen unter der dicken Eiskruste sind die Bedingungen für die Entstehung von Leben erfüllt. In der TRIPLE-Projektlinie der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR werden Technologien zur schnellen Eisdurchdringung und zur Erforschung subglazialer Seen entwickelt, um die Grundlage für zukünftige Explorationsmissionen zu diesen Eismonden zu schaffen. Diese Technologien werden in einem terrestrischen Analogszenario demonstriert. Dabei transportiert eine Schmelzsonde ein miniaturisiertes autonomes Unterwasserfahrzeug durch das Eis zu einem darunter gelegenen Wasserreservoir, um dieses zu untersuchen. In einer solchen Mission ist es von großer Bedeutung, dass die Sonde Hindernissen auf ihrem Weg ausweicht und den Übergang zwischen Eis und Wasser erkennen kann, um dort zu verankern. Diese Navigation wird durch das Vorfelderkundungssystem TRIPLE-FRS unterstützt. Es besteht aus einer Kombination von Radar und Sonar, um mit den sich ergänzenden Techniken eine hohe Leistungsfähigkeit und Robustheit in Gletschereis gewährleisten zu können. Damit das Sonar direkt an der Spitze der Sonde positioniert werden kann, dient der Schmelzkopf als Frontmasse für einen piezoelektrischen Tonpilzschallwandler zur Signalemission. Es werden das Konzept für das Sonarsystem und Simulationen der Eigenschaften des Schallwandlers vorgestellt.

Saller, Stefan

• Entwicklung akustischer Messungen für industrielles maschinelles Lernen
  C. Fuchs, S. Klein, S. Saller, D. Spies, A. Schütze und T. Schneider
[Abstract]

Einige Defekte an industriellen Maschinen können von Experten aufgrund von akustischen Ereignissen erkannt werden. Durch die bisherigen Erfolge in der Spracherkennung motiviert dies zur Nutzung maschinellen Lernens für industrielle akustische Messungen. Als Beispiel werden hier Messungen an Antrieben von Festo angeführt, deren Dichtungen Leckagen aufweisen. Das Ziel ist es, die Leckage(n) per MEMS-Mikrofon zu erkennen. Da maschinelles Lernen die Messkette um statistische Datenauswertung erweitert, stellt es besondere Anforderungen an das Design of Experiment (DoE) und die Messkette. Bei akustischen Messungen spielen Noise und Clipping eine große Rolle. Es gilt also, einen geschickten Dynamikbereich zu finden und einen sinnvollen Nutzsignalbereich mit ausreichendem Signalrauschabstand (SNR) in den Messsignalen zu suchen. Um physikalisches Clipping zu vermeiden, wurde das Mikrofon in ein Gehäuse mit konischer Einfräsung eingebaut. Außerdem wurde das Gain auf einen Nutzsignalbereich optimiert und die Einzelmessungen wurden entsprechend segmentiert, um Datenhomogenität zu erreichen. Zur Erfüllung der statistischen Anforderungen wurde das DoE per Latin Hypercube Sampling (LHS) durchgeführt. Dazu wurden Daten mit verschiedenen Leckagenstärken, verschiedenen beaufschlagten Drücken und Einstellungen der Drossel aufgezeichnet. Somit werden Robustheit zu unterschiedlichen Druck- und Drosseleinstellungen sowie die Lernbarkeit des Targets (Leckage) ermöglicht. Rauschsignale können für Robustheitstests und weiterführende Vergleiche im Nachhinein eingefügt werden.

Sander, Kilian

• Analyzing the Degree of Immersion of Music Reproduction by means of Acoustic Fingerprinting
  J. Bergner, D. Schössow, S. Preihs, J. Peissig, Y. Wycisk, K. Sander, R. Kopiez und F. Platz
[Abstract]

In the past few decades the use of high-quality multi-channel audio reproduction formats and systems became widespread. Driven by developments and investments in the film industry, technologies and devices gained a market readiness level such that private use and mass distribution became more and more accepted and commercially successful. Each generation of audio formats and codecs developed by companies such as Dolby, DTS, THX or Auro/Barco, promises to deliver advanced audio playback quality and user experience as well as the feeling of being present in the reproduced auditory scene, what is known as ”Immersion”. However, it has not been conclusively clarified to what extent advanced audio reproduction formats and systems actually contribute to the physical properties of the reproduced soundfield, the psychophysical perception or the emotional response. The interdisciplinary research project ”Wagner 3.0” addresses these questions, whereby the presented work investigates the acoustic properties of 9 selected music recordings, each reproduced with three different loudspeaker setups (stereo, 5.1 and 5.1.4). For this, 189 signal-based parameters within the categories level, quality and spaciousness are calculated and compared. Appropriate dimensional reduction methods reveal the underlying components that characterise the differences of the respective music reproductions and form a so called acoustic fingerprint.

• Messung immersiven Musik-Erlebens: Das Immersive Audio Quality Inventory
  Y. Wycisk, K. Sander, R. Kopiez, F. Platz, J. Peissig und S. Preihs
[Abstract]

Obwohl die dreidimensionale Wiedergabe von Ton (einschließlich Front-, Rear- und Höhenkanälen) im Bereich Virtual Reality, Video-Entertainment und Computerspiele weit verbreitet ist, bleibt unklar, ob 3D-Audioformate das emotionale Hörerlebnis tatsächlich intensivieren. Ein valides Inventar zur objektiven Messung immersiver Hörerlebnisse durch Audiowiedergabeformate mit ansteigendem Immersionsgrad (von Mono zu Stereo, 5.1 und 3D) liegt derzeit nicht vor. Die Entwicklung des Immersive Audio Quality Inventory (IAQI) könnte diese Lücke schließen. Eine initiale Item-Liste (N = 25) wurde aus Studien zu virtueller Realität und Spatial Audio zusammengestellt und ergänzt durch von Forschern entwickelten Items sowie Items, die aus historischen Beschreibungen extrahiert wurden. In einer Online-Studie (N = 222 gültige Fälle) erfolgte die psychometrische Evaluation. Basierend auf einer kontrollierten Kopfhörerwiedergabe hörten die Teilnehmer vier Lieder/Stücke, jedes in den drei Formaten Mono, Stereo und binaurales 3D-Audio. Das latente Konstrukt ”immersives Hörerlebnis” wurde durch probabilistische Testtheorie (Item-Response-Theory, IRT) und mittels Multifacetten-Rasch-Analyse (MFRM) ermittelt. Als Ergebnis zeigte das MFRM-Modell eine gute Modellanpassung (62,69 % erklärte Varianz). Das finale eindimensionale Inventar besteht aus 10 Items und wird auf Englisch und Deutsch zur Verfügung gestellt.

Sandner, Michael

• Active Noise Control at a tilted window under realistic conditions - a theoretical consideration
  M. Lorenzen, M. Sandner und D. Sachau
[Abstract]

Statutory and personal requirements on buildings concerning the noise inside a room and therefore on windows are growing. Various improvements were developed, in particular passive measures are taken. Nevertheless, an Active Noise Blocker (ANB) was developed for reducing the transmitted noise while airing a room trough the gap of a tilted window. Several papers showed a significant noise reduction by the use of an ANB. However, the noise reduction strongly depends on the noise signal’s characteristics whereby most papers use white noise. For testing the ANB’s behavior under realistic conditions various considerations are necessary. Within this paper the evaluation of the reduction of road traffic noise regarding current standards and human health requirements is taken into account.

Sarradj, Ennes

• Modellierung der Schallausbreitung unter Berücksichtigung von Strömung zur Verbesserung der Schallquellenlokalisierung
  S. Jekosch, S. Jia und E. Sarradj
[Abstract]

Eine bewährte Methode zur akustischen Charakterisierung rotierender Quellen ist die virtuelle Rotation des Mikrofonarrays. Dadurch ruhen die Mikrofone in Bezug auf die Quellen, aber das schalltragende Fluid rotiert nun auf dem Ausbreitungsweg zwischen den Quell- und den Mikrofonpositionen. Bei vielen praxisrelevanten Maschinen wird durch rotierenden Bauteile eine Strömung erzeugt, die sich mit der virtuellen Rotation des Fluids überlagert. Um eine möglichst genaue Schallquellenlokalisierung zu ermöglichen, sollte diese Überlagerung mit in das Modell der Schallausbreitung fließen.Hier für wird ein Raytracing Konzept vorgeschlagen, welches diese Überlagerungen berücksichtigen kann.

Für die Anwendung dieser Methode wird das mittlere dreidimensionale Strömungsfeld auf der Druckseite eines fünfblättrigen Axialventilators mithilfe eines Hitzdrahtannemometers und das Schallfeld mit einem 64 Kanal Mikrofonarray vermessen. Die Schallquellen werden mit Mikrofonarraymethoden in Frequenzbereich lokalisiert, so wie deren Verteilung unter Berücksichtigung verschiedener Strömungen im Schallausbreitungsmodell untersucht und mit simulierten Messdaten verglichen.

• Vorhersage der Anwendungsgrenzen von virtuell rotierenden Mikrofonarrays
  G. Herold und E. Sarradj
[Abstract]

Mikrofonarrays mit in einem Ring angeordneten Sensoren können zur Detektion und Charakterisierung von rotierenden Schallquellen verwendet werden. Hierzu werden zunächst aus den gemessenen Schalldruckdaten theoretische Messdaten eines virtuell synchron zu den Quellen rotierenden Arrays synthetisiert. Mit nun relativ zum Array stationären Schallquellen können Mikrofonarrayverfahren zur Quellcharakterisierung im Frequenzbereich angewendet werden. Je nach verwendeter Arraygeometrie und betrachtetem Frequenzbereich gelingt eine Rekonstruktion der Quellen jedoch nicht immer zuverlässig.

In diesem Beitrag werden die Grenzen der Anwendung von zwei Verfahren zur Implementierung eines virtuell rotierenden Arrays in einer Parameterstudie untersucht. Die Ergebnisse werden mit einer auf theoretischen Überlegungen basierenden Vorhersage der Anwendungsgrenzen verglichen. Abschließend werden mithilfe des virtuell rotierenden Arrays erlangte Messergebnisse eines Axialventilators hinsichtlich ihrer Zuverlässigkeit bewertet.

• Vergleich von Messdaten und Finite-Differenzen-Simulation zur Bestimmung der Abklingrate an Schienen
  K. Stampka, V. Radmann, I. Richter und E. Sarradj
[Abstract]

Zur akustischen Charakterisierung von Gleisen wird häufig die Abklingrate der Schiene betrachtet. Da das Messen der Abklingrate nach DIN EN 15461 sehr zeitaufwendig ist, ist es von Vorteil diese durch Simulationen zu bestimmen. Problematisch hierbei ist, dass Gleisparameter oft nicht oder unzureichend bekannt sind. So sind zum Beispiel die Steifigkeit und die Dämpfung des Schotterbettes kaum bestimmbar. Auch die Steifigkeiten der Gleiszwischenlagen im eingebauten Zustand können nur grob abgeschätzt werden. Daher stimmen die Ergebnisse der Simulationen oft nicht gut mit den Messdaten überein und die Eingangsparameter müssen an eine Zielgröße, z.B. die Punkteingangsimpedanz, angepasst werden, um genauere Ergebnisse zu erzielen. Um dies zu umgehen, wird ein Messverfahren genutzt, bei welchem über den Schwellen des Gleises die Punkteingangsimpedanz des gesamten Oberbaus gemessen wird, um daraus die unbekannten/unscharfen Parameter besser abschätzen zu können. Mit den so gewonnenen Daten kann dann die Gleisabklingrate mit einem neuen numerischen Verfahren im Zeitbereich basierend auf der Finite-Differenzen-Methode (FDM) unter Berücksichtigung der meßtechnisch angenäherten unscharfen Parameter simuliert werden. Dafür wird die Fuzzy Arithmetic auf das FDM-Verfahren angewendet, wodurch eine Art Vertrauensintervall für die simulierte Abklingrate angegeben werden kann. Diese Ergebnisse werden anschließend mit gemessenen Gleisabklingraten verglichen und diskutiert.

• Nummerische Untersuchungen der schallinduzierten Luftströmungen an Helmholtz-Resonatoren
  Y. Lan, T. Merkel und E. Sarradj
[Abstract]

Es ist seit langem bekannt, dass gerichtete Luftströmungen an der Mündung von Helmholtz-Resonatoren im Resonanzfall auftreten können. Ferner lässt sich beobachten, dass sich diese Luftströmungen unter Ansatz hohen Schalldruckes merkwürdig verstärken. Dabei spielt die Wirbelablösung an der Resonator-Mündung eine entscheidende Rolle. Im Rahmen eines Projekts zur Entwicklung von darauf basierenden Luftkühlern sind die induzierten Luftströmungen an der Resonator-Mündung von Interesse. Die Provozierung der Wirbelablösung wird maßgeblich durch das Zusammenspiel von Amplitude und Frequenz der Anregung sowie Kontur der Resonator- Mündung bestimmt. Dieser Zusammenhang lässt sich in Bezug auf variierte Impedanz und generierten Volumenstrom nummerisch untersuchen. Die Simulationen wurden auf Basis von FE-Modell in der Finite-Elemente-Umgebung Comsol Multiphysics durchgeführt. Dabei wurde der Einfluss einfallender Schallwellen und geometrischer Parameter auf die Wirbelablösung untersucht. Der Beitrag präsentiert numerische Ergebnisse und zieht einen Vergleich zu Messungen aus praktischen Experimenten.

• Aerodynamische Schallentstehung durchströmter Netze
  T. Geyer und E. Sarradj
[Abstract]

Netze werden oftmals in aeroakustischen Versuchsständen benutzt, um die in der Strömung enthaltene Turbulenz zu mindern oder um eine gewünschte Turbulenz zu erzeugen. Das ist zum Beispiel für die experimentelle Untersuchung der Schallerzeugung an der Vorderkante von Tragflügeln erforderlich. Weitere Anwendungen von Netzen finden sich zum Beispiel im Bereich der Automobilindustrie als Windschotts für Cabriolets. Dabei kommt es durch den Einsatz solcher Stoffe zusätzlich zu einem Druckverlust sowie zur Entstehung aerodynamischen Schalls aufgrund der Durchströmung. Für die Vorhersage der durch die Netze erzeugten Turbulenz sowie für den erzeugten Druckverlust existiert eine Reihe von Arbeiten, die aufgrund ihrer Einfachheit und guten Übereinstimmung mit Messdaten in der Praxis häufig Verwendung finden. Zur Schallerzeugung durchströmter Netze finden sich jedoch nur sehr wenige Untersuchungen. Im Beitrag werden Ergebnisse einer umfangreichen experimentellen Studie vorgestellt, bei welcher die Schallentstehung einer Vielzahl durchströmter Netze unterschiedlicher Geometrie in einem Windkanal gemessen wurde. Die Bestimmung des Schallleistungspegels fand in Anlehnung an das Hüllflächenverfahren mit acht auf einer halbkugelförmigen Hüllfläche angeordneten Messmikrofonen statt. Aus den an den insgesamt 42 untersuchten Netzen bei 15 Strömungsgeschwindigkeiten ermittelten Schallleistungspegelspektren in Terzbändern wurde schließlich ein vergleichsweise einfaches mathematisches Modell zur Abschätzung der Schallentstehung durchströmter Netze erstellt.

• Reduzierung des Eigengeräuschs von Tragflügeln durch Seitenplatten
  E. Schneehagen, T. Geyer und E. Sarradj
[Abstract]

Am freien Ende von dreidimensionalen Tragflügeln kann es passieren, dass die Strömung nicht mehr dem Profilverlauf von Vorder- zur Hinterkante folgt, sondern um die Seitenkante von der Druck- in die Richtung der Saugseite umschlägt. Der dabei entstehende Wirbel kann vor allem im oberen Frequenzbereich breitbandig zum Eigengeräusch des Tragflügels beitragen. Eine Möglichkeit, diese Wirbelentstehung zu verhindern, ist das Anbringen einer Platte an der Seitenkante des Tragflügels. Dann ist die Strömung gezwungen, dem Profil zu folgen und die Schallabstrahlung wird reduziert. Die Effektivität dieser Methode sowie der Einfluss der Geometrie der Seitenplatte werden für ein Tragflügelprofil anhand experimenteller Untersuchungen bei verschiedenen Strömungsgeschwindigkeiten und Anstellwinkeln gezeigt. Die Lokalisierung der Schallquellen auf dem Tragflügel sowie die Stärke des abgestrahlten Schalls werden mit Mikrofonarraymessungen aus einem aeroakustischen Windkanal untersucht. Außerdem wird der Effekt der Modifikationen auf das Strömungsfeld für ausgewählte Konfigurationen anhand von Hitzdrahtmessdaten und Strömungsvisualisierungen gezeigt.

• Dreidimensionale Modellierung von Plattenschalldämpfern
  V. Radmann, S. Jekosch und E. Sarradj
[Abstract]

Besonders zur Dämpfung tiefer Frequenzen erweisen sich Plattenresonatoren als gutes Mittel. Auch bieten sie aufgrund ihrer glatten, undurchlässigen Oberfläche einige Vorteile gegenüber Absorptionsschalldämpfern, da sie für geringere Druckverluste sorgen und weniger anfällig für Verunreinigungen sind als poröse Materialien. Obwohl Plattenresonatoren bereits als Schalldämpfer eingesetzt werden, ist ihre Auslegung bislang nur sehr ungenau möglich. In dieser Arbeit wird daher ein semi-analytisches Modell implementiert, mit dessen Hilfe die Durchgangsdämpfung von Plattenresonatoren berechnet werden kann. Der bisher bestehende zweidimensionale Fall wird auf drei Dimensionen erweitert und die Ergebnisse mit Messdaten verglichen. Außerdem ermöglicht dieser Ansatz, Parameterstudien bei vergleichsweise geringer Rechenzeit durchzuführen, was zu einer gezielten Auslegung beitragen kann. Es werden daher auch die Ergebnisse einzelner Parameteruntersuchungen im zwei- und dreidimensionalen Fall miteinander verglichen. Die Ergebnisse dieser Arbeit bilden die Grundlage für weitere systematische Untersuchungen zur Optimierung von Plattenschalldämpfern.

• Sound Radiation of a Co-Rotating Vortex Pair as a Solution of Linearized Einstein Field Equations
  D. Masovic und E. Sarradj
[Abstract]

Acoustic spacetime is a well established concept which has been successfully used for treating sound propagation in various media. Still, it is generally considered that, in contrast to gravitational waves (a weak perturbation of the relativistic spacetime), travelling sound waves cannot be associated with a small curvature of the acoustic spacetime and the governing Einstein field equations (EFE) cannot be used for description of their generation and propagation. However, the authors’ previous investigation showed that, analogously to gravitational waves, sound waves do represent a weak perturbation of the acoustic spacetime. The analytical solutions for monopole and dipole sound radiation were obtained by expressing the solutions of linearized EFE in the Newtonian gauge. Lighthill’s eighth power scaling law was also reproduced for quadrupole radiation. In this work a numerical solution for radiation of a binary black hole (a quadrupole source of gravitational waves) is compared with the analytical and numerical solutions for sound radiation of a co-rotating vortex pair. Equality of the solutions confirms that the role of mass in the source region is common for both types of waves, acoustic perturbation corresponds to the weak perturbation of the acoustic spacetime, and linearized EFE can capture both sound generation and propagation.

Saur, Lukas

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

Flugwindkraftwerke sind die Zukunft der Windenergie, da sie die Nutzung starker und stetiger Höhenwinde zur Erzeugung elektrischer Energie ermöglichen. Erste Testanlagen lassen 120 qm große Kites in einem speziellen Energiegewinnungszyklus auf bis zu 600 m Höhe steigen. Problematisch ist der laute Pfeifton, der bei hohen Windgeschwindigkeiten durch die Leinen des Kitesegels erzeugt wird. Ziel der Untersuchung war es, den strömungsinduzierten Schall sowie die Schwingungen der Kiteleinen zu charakterisieren und Erkenntnisse zur Schallentstehung an den querangeströmten Kiteleinen zu gewinnen. Den Autoren sind keine veröffentlichten Forschungsergebnisse zum Einfluss der Leinenschwingungen auf den abgestrahlten Schall bekannt, es wurde lediglich der Einfluss der Leinenschwingungen auf ihren Strömungswiderstand untersucht. Daher wurden Schallmessungen umströmter Kiteleinen in einem aeroakustischen Windkanal durchgeführt und zusätzlich die Leinenschwingungen bedingt durch die Wirbelablösung, mithilfe eines Laser-Scanning-Vibrometers erfasst. Die Korrelation der Schall- und Schwingungsmessdaten zeigt einen Zusammenhang der angeregten Vibrationen zu der Schallabstrahlung. Die Messergebnisse handelsüblicher Kiteleinen sowie aeroakustisch optimierte Leinen werden mit den Messergebnissen von starren Zylindern verglichen. Weiterführende Untersuchungen des Geschwindigkeitsfeldes im Nachlauf bieten weitere interessante Forschungsmöglichkeiten.

Schabert, Sebastian

• Simulation des Anregungsverhaltens von Zahnradgetrieben
  A. Beinstingel, S. Schabert, M. Heider, B. Pinnekamp und S. Marburg
[Abstract]

Bereits in der frühen Entwicklungsphase von Zahnradgetrieben nimmt die Untersuchung des Schwingungs- und Geräuschverhaltens eine zentrale Rolle ein. Dabei stellen die wechselnden Kontaktverhältnisse bei der Kraftübertragung die maßgebliche Anregungsquelle dar. Eine effiziente und möglichst genaue Abbildung des Zahneingriffs bestimmt daher zunächst die Qualität der Simulation. Der anschließende Transport des erzwungenen Körperschalls zur Gehäuseoberfläche wird zusätzlich durch die Wechselwirkungen zwischen Verzahnung, Welle, Lager und Gehäuse beeinflusst. Allerdings steigt die Kenntnis über die genannten Bauteile und deren Eigenschaften meist erst im Laufe der Produktentwicklung an. Aus diesem Grund ist eine effiziente und vertrauenswürdige Abschätzung des grundsätzlichen Schwingungsverhaltens bereits im frühen Entwicklungsstadium vorteilhaft. Der Modellierung der schwankenden Steifigkeitsverhältnisse im Zahnkontakt kommt hierbei besondere Bedeutung zu. In diesem Vortrag werden verschiedene Techniken vorgestellt.

Schade, Lars

• Überwachung der akustischen Qualität des Straßennetzes mittels Reifen-Torus-Messungen (ATM)
  A. Hinträger, A. Attenberger, J. Gebhardt, L. Schade und W. Bartolomaeus
[Abstract]

Etwa Dreiviertel der Bundesbürger fühlen sich durch den Straßenverkehrslärm gestört oder belästigt. Die dominierende Lärmquelle ist das Reifenrollgeräusch. Als Torusgeräusch kann dieses auch im Inneren eines Rad-Reifens gemessen werden. Die Idee hierfür stammt aus den 80er Jahren von Dr. Oskar Bschorr. In den Sommermonaten wurden Dienstfahrzeuge am LfU mit sogenannten akustischen Torus-Messsystemen (ATMS) ausgestattet und mittels Flottenversuch die akustische Qualität von insgesamt ca. 3850 Fernstraßen-km in Bayern untersucht. Die Resultate wurden mit den bautechnischen Eigenschaften der Deckschichten aus dem Bayerischen Straßeninformationssystem (BAYSIS) verglichen. Begleitend fanden an ausgewählten Orten statistische Vorbeifahrt-, Nahfeld- und Texturmessungen statt. Darüber hinaus wurden am Prüfstand Fahrzeug/Fahrbahn der BASt die Einflussgrößen Geschwindigkeit, Fülldruck des Reifens und statische Radlast untersucht. Als ausschlaggebende Einflussgröße wurde die Wellenlänge der prägenden Textur einer Deckschicht identifiziert. Auf Basis dieser Ergebnisse wurde der Entwurf einer Technischen Prüfvorschrift für akustische Torus-Messungen (TP ATM) verfasst. In dem Vortrag wird der aktuelle Stand der Entwicklung des ATMS vorgestellt und gezeigt, dass mit akustischen Torus-Messungen die Qualität von Deckschichten effizient und kostengünstig erfasst werden kann. Ein möglicher Schritt in Richtung ”Real Driving Emissions” beim Straßenverkehrslärm im Außerortsbereich.

Schäfer, Guido

• Akustische Aspekte bei der Errichtung und Ertüchtigungen von Schießanlagen der Bundeswehr
  F. Hammelmann, C. Kleinhenrich, K.-W. Hirsch und G. Schäfer
[Abstract]

Schießanlagen (Standortschießanlagen, Hallenschießanlagen) sind ein unabdingbarer Teil der Ausbildungsanlagen, auf denen die Bundeswehr ihre Streitkräfte in der Handhabung und den Gebrauch von Handfeuerwaffen ausbildet und auf Einsätze vorbereitet. Bei der Errichtung bzw. der baulichen Anpassung dieser Anlagen an neue Ausbildungs- und Übungsszenarien steht die Deckung des militärischen Bedarfs naturgemäß an erster Stelle, denn das ist der Zweck dieser Anlagen. Die Auslegung erfolgt dann hinsichtlich der inneren und äußeren Schießsicherheit. Die Anlage muss durch bauliche Maßnahmen gewährleisten, dass das Schießen auf den Anlagen für das Personal sicher und eine Gefährdung der Nachbarschaft ausgeschlossen ist. In der Fortschreibung der baufachlichen Richtlinien der Bundeswehr, nach der die Anlagen gebaut werden, spielt nun auch zunehmend die Akustik eine Rolle mit zwei unterschiedlichen, aber gleichrangigen Zielen. Die Anlagen sollen so errichtet werden, dass (1) die Geräuschbelastung des Gehörs des Personals und dass (2) die Lärmbelastung der Anlieger*innen so gering wie möglich ist. Die Anlagen sollen bereits in der Planungsphase diese beiden Aspekte berücksichtigen. Diese Vorgehensweise stellt sicher, dass die Anlagen wirtschaftlich, sicher und umweltverträglich sind.

Schäfer, Ingo

• Modenabstrahlung resonanter Körper im Wasserschall
  A. Stoltenberg und I. Schäfer
[Abstract]

Körper, die in der Wassersäule hängen, können durch Wasserschall zu Schwingungen in ihren Eigenmoden angeregt werden. Die Schwingungsmoden der Körper sind durch ihre innere Struktur und ihre Materialparameter bestimmt. Allerdings sind von den Eigenmoden der Körper nur die abstrahlfähigen Moden bei Fernfeldbetrachtungen von Interesse. Besonders starke resonante Moden erzeugen dabei eine signifikante Erhöhung des Zielmaßes, die bei bestimmten Anwendungen von Nutzen sein kann. Die Abstrahlrichtung von resonanten Körpern wurde im Wassertank der WTD 71 an Modellkörpern experimentell für einen weiten Frequenzbereich untersucht und mit den Ergebnissen von numerischen Simulationen verglichen. Durch Variation des Aspektwinkels der Körper können monostatische Abstrahlungsmuster der Moden unterschieden werden.

Schäfer, Magnus

• Investigation into Reproducing Reverberation for the Receiving Path
  M. Schäfer, J. Reimes und P. Dushi
[Abstract]

Conference phones and smart speakers became ubiquitous in recent years. These devices are usually positioned at a distance from the user and the room acoustics between user and device become relevant - both for the sending path from the talker to the device and the receiving path from the device to the listener. A realistic and efficient way of reproducing reverberation in a defined manner is accordingly necessary for developing and testing such devices. A method for the sending path already exists in the form of the technical specification ETSI TS 103 557. However, no specific approach for the receiving path has been proposed so far.

This contribution presents an experimental investigation into the applicability of the sending path methodology for the receiving path. The similarities and differences between reproducing reverberation for the two paths are highlighted. A set of typical devices is positioned in real, reverberant environments as well as in their corresponding reproductions. Several acoustic measurements of the receiving path are conducted in both environments. The measurements for both cases are compared to quantify the fidelity of the reproduction system and to give an initial verdict on the applicability of the existing methodology for this path.

• Messung und Modellierung der Höranstrengung von Smart-Speaker-Sprachausgaben unter realistischen akustischen Bedingungen
  R. Huber, A. Volgenandt, J. Reimes, M. Schäfer und J. Rennies
[Abstract]

Die Sprachinteraktion mit Smart Speakern nimmt im Alltag eine immer größere Rolle ein. Damit steigt auch der Bedarf an objektiven Messverfahren zur Bewertung der Sprachausgabe der (künstlichen) Stimmen unter realistischen Abhörbedingungen. Für dieses Anwendungsfeld sind typischerweise referenzbasierte Metriken nicht nutzbar. Dieser Beitrag gibt daher einen Einblick in die Entwicklung von referenzlosen instrumentellen Evaluationsmethoden für die sprachliche Interaktion mit Smart Speakern. Eine zentrale Metrik ist ein Modell zur Vorhersage der empfundenen Höranstrengung, basierend auf Technologien der automatischen Spracherkennung, das zuvor erfolgreich für natürliche Stimmen in Broadcast-Anwendungen evaluiert wurde. Für das neue Anwendungsfeld Smart Speaker wurden Messungen der empfundenen Höranstrengung (und Sprachqualität) von natürlicher und synthetisierter Sprache unter realistischen akustischen Bedingungen vorgenommen (verschiedene Störgeräusche, Signal-zu-Rausch-Verhältnisse, Abstände zum Smart Speaker sowie Halligkeiten simulierter Räume). Die per Kunstkopf aufgenommenen Testsignale wurden von normalhörenden Proband*innen bewertet. Neben dem genannten Höranstrengungsmodell wurden die Bewertungen zusätzlich mit dem (ebenfalls referenzlosen) NISQA-TTS-Modell verglichen, das ursprünglich zur Bewertung der Natürlichkeit synthetisierter Sprache entwickelt wurde. Es zeigt sich, dass beide Modelle gemäß ihrer ursprünglichen Intention teilweise komplementäre Informationen liefern und somit für den Einsatz bei der Bewertung von Smart Speakern vielversprechende Kandidaten sind.

Schäfer, Philipp

• Auralization with linked atmospheric and urban noise propagation models
  P. Schäfer, L. Reich und M. Vorländer
[Abstract]

A typical approach when simulating sound propagation in complex scenes is using the concept of geometrical acoustics. Every simulation framework is based on certain assumptions, which are limiting the scenarios they can be applied to. At DAGA 2021, we presented two frameworks. The Atmospheric Ray Tracing framework allows the simulation of curved sound propagation paths considering the inhomogeneity and movement of the atmosphere and a ground reflection. It is designed for the purpose of aircraft noise auralization. On the other hand, the image edge model is used to simulate straight paths in urban areas considering higher order reflections and diffraction. In this contribution, we present a method for combining both approaches. The goal is to consider the aforementioned propagation effects of both frameworks. This is of particular interest for the auralization of aircraft flyovers close to residential areas.

• Open-Source Simulation Scheduling Framework for Real-Time Auralisation
  P. Palenda, P. Schäfer, J. Stienen und M. Vorländer
[Abstract]

With the increasing popularity and availably of virtual reality equipment for consumers, its usage for research purposes also increased. For this reason, performing acoustic simulations in real-time is a major point of interest. However, some simulations cannot be optimized enough to meet real-time conditions. In these cases, a scheduling algorithm can be employed, to distribute simulation inquires and manage the load of the simulation. In this contribution, a scheduling framework is introduced, that aims to provide best-case results for computationally expensive simulations under real- time conditions. By design, it is easy to extend with different simulation back-ends and to integrate into auralisation frameworks. Additionally, this framework provides a mechanism, to filter simulation inquiries and reduce the load on the simulation system. Possible applications of this mechanism will be discussed.

Schamberger, Niklas

• Installationseffekte von Wärmeübertragern auf Axialventilatoren
  F. Czwielong, V. Hruška, J. Soldat, N. Schamberger, T. Mader und S. Becker
[Abstract]

Die Verknüpfung von Wärmeübertrager und Axialventilator stellt nicht nur eine sehr häufige Kombination in realen Anwendungen wie Klimaanlagen, Wärmepumpen oder Kühlkreisläufen dar, sondern erweist sich auch als ein äußert komplexes System mit unterschiedlichen Wechselwirkungen. So induzieren saugseitige Wärmeübertrager Installationseffekte auf stromabwärts positionierte Axialventilator, welche Auswirkungen auf die aerodynamischen, die aeroakustischen und die strukturmechanischen Eigenschaften des Gesamtsystems haben. Auf Basis von umfangreichen experimentellen Untersuchungen konnten einzelne Installationseffekte separiert werden und neue Erkenntnisse für das Grundverständnis der Wechselwirkungen zwischen Wärmeübertrager und Axialventilator gewonnen werden. Es zeigte sich, dass der Kühlmittelrohrdurchmesser wesentlich die Einströmturbulenzen zum Axialventilator beeinflussen und dass das Gehäuse Inhomogenität im Strömungsfeld erzeugt. Zusätzlich konnten schallabsorbierende Effekte aufgrund von periodischen Anordnungen innerhalb des Wärmeübertragers festgestellt werden. Mit den gefundenen Erkenntnissen können Designvorschriften für leise Wärmeübertrager-Axialventilator-Kombinationen abgeleitet werden und somit einfache Richtlinien in zukünftige Entwicklungen integriert werden.

Schanda, Ulrich

• Lautheit als Messgröße für die Trittschallübertragung
  K. Weber, U. Schanda und F. Schöpfer
[Abstract]

In der wissenschaftlichen Literatur wird der Norm-Trittschallpegel als alleinige Kenngröße für den Trittschallschutz als unzureichend angesehen. Der spektrale Verlauf der Anregungen als auch das Übertragungsverhalten der Decken weisen im tiefen Frequenzbereich unter 100 Hz ihre dominanten Beiträge bei den Anregungen bzw. Schwächen bei den Übertragungen auf. Viele Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass der Norm-Trittschallpegel unter Hinzunahme des Spektrum-Anpassungswertes CI,50-2500 sehr gut mit der Lärmempfindung von Bewohnern korrelieren. Aber auch andere Messgrößen wie z.B. die psychoakustische Messgröße Lautheit wurden als Beurteilungsgröße für die Trittschallübertragung herangezogen. Um die Messgröße Lautheit im Zusammenhang mit der Trittschallübertragung tiefgehender zu untersuchen, wurde am Labor für Schallmesstechnik LaSM der Technischen Hochschule Rosenheim eine Holzbalkendecke mit unterschiedlichen Trittschallquellen angeregt. Die Anregung erfolgte mit einem Norm-Hammerwerk und dem Gummiball nach DIN EN ISO 10140-5. Ebenso wurde die Deckenanregung durch gehende Personen gemessen.

Ausgewertet wird sowohl die Lautheit N in Sone als auch die spezifische Lautheit N’ in Sone/Bark. Hierbei werden die Berechnungsverfahren für quasi-stationäre Geräusche (Norm-Hammerwerk und gehende Personen) und für zeitvariante Geräusche (Gummiball) nach DIN EN ISO 532-1 unterschieden. Als weitere Vergleichsgrößen werden unter anderem der Lautstärkepegel LN und die A-bewerteten Schalldruckpegel LAF und LAFmax ausgewertet. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf dem tieffrequenten Bereich unter 100 Hz.

• Schallschutzprognose mit Methoden der KI - erste Gedanken
  U. Schanda
[Abstract]

Im Rahmen eines Forschungsschwerpunktes zu Prognoseverfahren zum Schall- und Schwingungsschutz an der TH Rosenheim ist geplant, Methoden der künstlichen Intelligenz für Prog-noseberechnungen zum Schallschutz anzuwenden. Methoden der KI sind sehr vielfältig; deshalb ist es notwendig, zuerst die Aufgabenstellung und ein klares Ziel zu formulieren, was denn KI in diesem Zusammenhang leisten soll, um dann auch die Methode auswählen zu können. Ein mögliches Ziel könnten Prognoseberechnungen sein, die nicht auf Einzahlwertverfahren beruhen, sondern frequenzabhängig durchgeführt werden. Für frequenzabhängige Berechnungen kämen dabei aber nicht nur die normativ zur Verfügung gestellten Berechnungsverfahren der DIN EN 12354 in Betracht, sondern weitergehende theoretische Modelle könnten einbezogen werden. Aus einer großen Datenbasis von Messdaten müssten hierfür vorab die diesen Modellen zugrundeliegenden physikalischen Eingangsgrößen und v.a. deren Verteilungen erörtert werden. Ein möglicher erster Einsatz der KI wäre somit im Bereich der Analyse von Messdaten zu Schalldämm-Maßen und Norm-Trittschallpegeln. Spektrale Auffälligkeiten könnten detektiert und möglichen Baufehlern oder sonstigen Ursachen zugeordnet werden - versierte Bauakustiker bewerkstelligen dies mit ihrer Erfahrung bei der Betrachtung der Messprotokolle. Vielleicht kann KI dies in Zukunft sogar besser - dann wäre der Einsatz der KI tatsächlich ge-rechtfertigt. Ideen aus dem Auditorium über den Einsatz von KI in der Schallschutzprognose werden gerne aufgenommen.

• Untersuchung des Einflusses von Vorsatzschalen vor Massivholzelementen auf das Stoßstellendämm-Maß Kij
  S. Pfattheicher, F. Schöpfer, U. Schanda und A. Rabold
[Abstract]

Für die Schallschutzprognose von Massivholzkonstruktionen nach DIN EN 12354 werden Stossstellendämm-Maße als Eingangsgröße für die Flankenübertragung benötigt. In einigen Forschungsvorhaben sind Messungen hierfür an verschiedenen Forschungsinstituten durchgeführt und z.B. in der Datenbank ”VaBDat” der Technischen Hochschule Rosenheim eingepflegt worden. Nun wurde untersucht, inwiefern sich Vorsatzschalen vor Massivholzelementen auf die Stossstellendämm-Maße auswirken. Dazu wurden an einem vertikalen T-Stoß aus Brettsperrholzelementen verschiedene Bodenaufbauten auf der Decke sowie Vorsatzschalen vor den Wänden und Beschwerungslagen auf den Wänden angebracht. Die Messergebnisse werden vorgestellt und mit den Stoßstellendämm-Maßen der Konstruktionen ohne Vorsatzschalen sowohl frequenzabhängig als auch deren Einzahlwerte diskutiert.

• Erfahrungen mit der DIN EN 15657:2017-10 und dem Empfangsplattenprüfstand an der TH Rosenheim
  F. Schöpfer, T. Kruse, A. Mayr und U. Schanda
[Abstract]

Zur Prognose der Geräusche aus gebäudetechnischen Anlagen mit den Methoden der EN 12354-5 sind Luft- und Körperschalldaten von Geräten und Anlagen erforderlich. Verfahren zur Bestimmung der Luftschallleistung sind schon lange verfügbar und etabliert. Zur Charakterisierung von Quellen hinsichtlich ihrer Körperschalleigenschaften steht mit der DIN EN 15657:2017-10 seit einigen Jahren ein Dokument zur Verfügung, das entsprechende Laborprüfverfahren beschreibt. Fast zeitgleich mit der Veröffentlichung der EN 15657 wurde 2017 das Rosenheimer Technologiezentrum für Energie und Gebäude (roteg) an der TH Rosenheim eröffnet, das fünf Labore unterschiedlicher Disziplinen unter einem Dach vereint. Im Labor für Schallmesstechnik (LaSM) wurde zur Charakterisierung von gebäudetechnischen Anlagen ein variabler Empfangsplattenprüfstand errichtet, um flexibel auf unterschiedliche Geräte reagieren zu können. In diesem Beitrag werden die bisherigen Erfahrungen mit der DIN EN 15657:2017-10 und dem Empfangsplattenprüfstand an der TH Rosenheim diskutiert.

• Leistungsvergleich gebäudeähnlicher Strukturen bei in-plane und out-of-plane Anregung
  J. Weinzierl, T. Kruse, A. Mayr, F. Schöpfer und U. Schanda
[Abstract]

Gebäudetechnische Anlagen können an einem Empfangsplattenprüfstand nach DIN EN 15657:2017-10 charakterisiert werden. Dabei wird die Körperschallleistung der bauüblich montierten und betriebenen Quellen mit Hilfe eines indirekten Verfahrens bestimmt. Gemäß diesem Verfahren wird anhand der messtechnisch erfassten mittleren Schwingschnellen senkrecht zur Plattenebene und aus den bekannten Eigenschaften der Empfangsplatte die Körperschallleistung einer Quelle bestimmt. Eine Messung der in-plane Schwingungskomponenten ist nach diesem Verfahren nicht vorgesehen. Für die Charakterisierung gebäudetechnischer Anlagen am Empfangsplattenprüfstand ist es zunächst erforderlich, die Prüfstandsplatten einzumessen. Dies erfolgt in der Regel über einen Leistungsvergleich zwischen direkt eingebrachter, bekannter Leistung und der Leistung, die sich über das Empfangsplattenverfahren (mittlere Schnelle) ergibt. Zur Beurteilung des Leistungsabgleichs wird in diesem Beitrag die Empfängerstruktur hinsichtlich ihrer Anteile an out-of-plane und an in-plane Schwingungskomponenten bei unterschiedlichen Anregungen untersucht. Es soll erörtert werden, ob der Einsatz eines 3D Laser Scanning Vibrometers an einer 10 cm dicken Stahlbetonwand zur Erfassung der Schwingschnellen eine Alternative zu Messungen mit Beschleunigungsaufnehmern darstellt. Bereits bestehende Samplingstrategien zur Erfassung der mittleren Schwingschnellen werden anhand einer räumlich fein aufgelösten Rastermessung auf gebäudeähnlichen Strukturen beurteilt.

• Entwicklung und Validierung eines Finite-Elemente-Modells für ein Abwasserrohr
  L. Däuble, J. Scheck, B. Zeitler, T. Kruse und U. Schanda
[Abstract]

Abwassersysteme gehören zu den problematischsten Lärmquellen in Gebäuden. Bei Wasserdurchfluss durch das Rohr wird dieses zu Schwingungen angeregt. Dadurch kommt es sowohl zu einer Luftschallabstrahlung als auch zu einer Körperschallübertragung über die Befestigungspunkte in die angekoppelten Bauteile (Wände und Decken). In einer Studienarbeit an der TH Rosenheim wurden experimentelle und analytische Untersuchungen zum internen (Material-) Verlustfaktor des Rohres durchgeführt, welche im Rahmen einer Masterarbeit an der HFT Stuttgart am selben Referenz-Rohrsystem fortgesetzt und erweitert werden sollen. Hauptziel der Masterarbeit ist es, ein Finite-Elemente-Modell für ein frei aufgehängtes Abwasserrohr zu erstellen und anhand von Messungen, insbesondere einer experimentellen Modalanalyse zu validieren. In einem weiteren Schritt soll das Rohr über eine Rohrschelle an eine Empfangsplatte angekoppelt und auch hierfür ein FE-Modell erstellt und validiert werden.

• Prognoseverfahren für Installationsgeräusche im Holzbau
  J. Bayer, F. Schöpfer, A. Mayr und U. Schanda
[Abstract]

Im Entwurf der EN 12354-5 sind Übertragungsfunktionen als eine Möglichkeit zur Prognose von Geräuschen aus gebäudetechnischen Anlagen für den allgemeinen Fall vorgesehen. Der allgemeine Fall beschreibt dabei Situationen, in welchen die Admittanz von Geräten und der angekoppelten Struktur in derselben Größenordnung liegen. Zur Prognose können sowohl gemessene als auch berechnete Übertragungsfunktionen herangezogen werden. Vor allem im Hinblick auf die Überarbeitung von Teil 36 der DIN 4109 sollen Übertragungsfunktionen als Bauteilkatalog für die Prognose angeboten werden. Für den Massivbau stellt sich hier die Möglichkeit, diese für ausgewählte, repräsentative Bausituationen nach den Verfahren der DIN EN 12354 zu berechnen. Für den Holzbau stehen entsprechende Rechenmodelle und die dafür nötigen Eingangsdaten nicht zur Verfügung. Hier wird deshalb auf Messungen der Übertragungsfunktionen nach DIN EN ISO 10848-1 zurückgegriffen. Aus zwei Forschungsprojekten an der TH-Rosenheim liegen hier schon Daten vor, die im Rahmen eines aktuell laufenden Forschungsprojektes ergänzt und für eine Implementierung in der DIN 4109-36 aufbereitet werden.

Schasse, Lukas

• Viskoelastische Effekte im Schallwellendurchgang bei Elastomerkörpern
  J. Meier, E. Schmidtke und L. Schasse
[Abstract]

Elastomerbauteile zeigen in der Regel ein ausgeprägtes temperatur- und frequenzabhängiges mechanisches Verhalten, welches am Material zumeist durch scherende Belastungsmoden charakterisiert wird. Dieses spiegelt sich in den akustischen Eigenschaften wider, welches allerdings zusätzlich durch den Kompressionsmodul beeinflusst wird.

Aufgrund der hohen reversiblen Verformbarkeit von Elastomeren können sich die akustischen Bauteileigenschaften als erheblich abhängig von statischen Vorlasten darstellen, insbesondere bei komplexeren Strukturen. Ursache dieser Effekte ist zum Einen die lastbedingte Geometrieänderung, zum Anderen die ausgeprägte Nichtlinearität des Materialverhaltens.

Basierend auf geeignet gewählten quasistatischen sowie dynamischen Versuchen und entsprechender Stoffgesetze wird hier für einen Schallwellendurchgang solches Verhalten durch akustisch-strukturmechanisch gekoppelte Modellrechnungen simulativ nachgewiesen und die Anwendungsmöglichkeit in der Bauteileigenschaftsoptimierung beschrieben.

• Charakterisierung der Dynamischen Eigenschaften von Elastomeren mittels Ultraschalltransmission
  L. Schasse, E. Schmidtke und J. Meier
[Abstract]

Die dynamisch-mechanischen und damit auch die akustischen Eigenschaften von Elastomeren sind prinzipiell frequenz- und temperaturabhängig. Herkömmliche Verfahren zur Bestimmung dieser Eigenschaften, wie die Dynamisch-Mechanische Analyse (DMA), sind typischerweise auf Frequenzen unterhalb 100 Hz beschränkt. Da insbesondere im akustischen Bereich bei vielen Elastomeranwendungen deutlich höheren Frequenzen angeregt werden, ist die direkte Charakterisierung von Materialeigenschaften in diesen Bereichen relevant.

In diesem Zusammenhang ist die Ultraschalltransmission eine sinnvolle Ergänzung zur DMA. Mit diesem Verfahren ist es möglich, die akustischen Eigenschaften von Elastomeren, wie Schallgeschwindigkeit und Absorption, im höheren kHz-Bereich zu charakterisieren. Damit lassen sich die aus der mechanischen Messung extrapolierten Daten (Masterkurven) verifizieren.

Um bei einer solchen Überprüfung von Masterkurven einen größeren Teil der Polymerdynamik abbilden zu können, ist es erstrebenswert mit der zugrunde liegenden Ultraschall-Messung einen möglichst großen Frequenzbereich abzudecken. Daher wird im Rahmen dieser Arbeit diskutiert, inwieweit neben der durch die Sendercharakteristik begrenzte Frequenzmodulation auch Extrapolationsverfahren zur Erweiterung des Frequenzbereichs beitragen können.

Scheck, Jochen

• Prognose der Trittschalldämmung von Balkonen
  L. Heidemann, J. Scheck und B. Zeitler
[Abstract]

Die DIN 4109 beinhaltet seit der Revision 2018 Anforderungen an die Trittschalldämmung von Balkonen, die bisher (normativ) nicht berechenbar sind. In den vergangenen Jahren wurde ein Labor-Prüfverfahren zur Bestimmung von akustischen Kenngrößen für thermische Trennelemente entwickelt und vorgestellt. In diesem Beitrag wird gezeigt, wie die Trittschallpegelminderung und die Trittschallpegeldifferenz als Eingangsgrößen für Prognoserechnungen verwendet werden können. Dazu wurden Messungen in Gebäuden durchgeführt, die im Beitrag analysiert werden.

• Entwicklung und Validierung eines Finite-Elemente-Modells für ein Abwasserrohr
  L. Däuble, J. Scheck, B. Zeitler, T. Kruse und U. Schanda
[Abstract]

Abwassersysteme gehören zu den problematischsten Lärmquellen in Gebäuden. Bei Wasserdurchfluss durch das Rohr wird dieses zu Schwingungen angeregt. Dadurch kommt es sowohl zu einer Luftschallabstrahlung als auch zu einer Körperschallübertragung über die Befestigungspunkte in die angekoppelten Bauteile (Wände und Decken). In einer Studienarbeit an der TH Rosenheim wurden experimentelle und analytische Untersuchungen zum internen (Material-) Verlustfaktor des Rohres durchgeführt, welche im Rahmen einer Masterarbeit an der HFT Stuttgart am selben Referenz-Rohrsystem fortgesetzt und erweitert werden sollen. Hauptziel der Masterarbeit ist es, ein Finite-Elemente-Modell für ein frei aufgehängtes Abwasserrohr zu erstellen und anhand von Messungen, insbesondere einer experimentellen Modalanalyse zu validieren. In einem weiteren Schritt soll das Rohr über eine Rohrschelle an eine Empfangsplatte angekoppelt und auch hierfür ein FE-Modell erstellt und validiert werden.

Scheffe, Matthias

• Induktive Höranlagen heute - barrierefreie fest installierte Systeme
  M. Scheffe
[Abstract]

Induktive Höranlagen sind seid vielen Jahrzehnten Standard in Veranstaltungsräumen, die über die Telefonspule im Hörgerät der Hörgeschädigten ein sauberes, gleichlautes und störungsarmes Signal bringen. Damit wird für Hörgeschädigte ein gutes Stück Barrierefreiheit erreicht, auch wenn die Räume wie z.B. Kirchen keine optimale Raumakustik zum Verstehen haben. Mithilfe der Plattform Loopworks können heute Räume und Raumkombinationen mit komplexen System geplant werden, selbst dann, wenn es widrige Ausbreitungsbedingungen für die Magnetfelder gibt. Spezielle digitale Schleifenverstärker lassen sich mit Netzwerktechnik überwachen und steuern. Ebenfalls über Netzwerktechnik kann auch das Audio digital in diese Verstärker eingespeist werden. Dieser Standard ist heute sehr gut und wird in sehr vielen öffentlichen Räumen berücksichtigt. Für die Zukunft muss eine ganze Menge geschafft werden, um einen adäquaten neuen Standard zu den induktiven Höranlagen zu etablieren.

Schelle, Florian

• Erfassung der Arbeitsgedächtnisleistung bei unterschiedlichen raumakustischen Konditionen
  J. Selzer, F. Schelle und A. Fiebig
[Abstract]

An Büroarbeitsplätzen werden viele Tätigkeiten durchgeführt, die erhöhte Anforderungen an die Konzentration der Beschäftigten stellen. Dem steht eine erhöhte Störwirkung durch irrelevante Sprachsignale gegenüber, die nachweislich die Arbeitsgedächtnisleistung beeinträchtigen und die Fehlerrate steigern.

Die nachfolgende Studie befasst sich mit der Fragestellung, inwiefern die Beeinträchtigung der Arbeitsgedächtnisleistung durch irrelevanten Schall von unterschiedlichen raumakustischen Konditionen abhängt. Zu diesem Zweck wurde im within-subject Design die Leistungsminderung mittels Serial Recall Test erfasst. Insgesamt wurden sechs Stimuli für das Experiment genutzt: Ruhe als Referenzkondition, rosa Rauschen, zwei Sprachsignale mit unterschiedlicher Schwankungsstärke, die jeweils in einer ungünstigen raumakustischen Kondition mit langer Nachhallzeit sowie nachhallfrei dargeboten wurden. Jeder Stimulus wurde in zwölf Trials genutzt. Ein Trial bestand aus der Repräsentationsphase von neun in zufälliger Reihenfolge sequenziell dargestellter Ziffern und der nachfolgenden Wiedergabephase. Ferner wurden unterschiedliche Testdesigns für zwei Probandengruppen herangezogen. Im ersten Testdesign fand die Wiedergabe eines Stimulus über zwölf Trials statt, während im zweiten Testdesign bei jedem Trial die Wiedergabe der Stimuli randomisiert wurde.

Neben der erfassten Leistungsminderung wurde die Lästigkeit erhoben und ein Abschlussinterview geführt. Die Ergebnisse der Studie mit 44 Versuchspersonen werden in diesem Beitrag präsentiert und diskutiert. Insgesamt ist eine deutliche Leistungsminderung in den Sprachkonditionen gegenüber der Referenzkondition sichtbar.

Schenk, Hermann A.G.

• Numerical study to characterize the damping of electrostatically actuated microbeams
  G. Gediya, A. Melnikov, H.A.G. Schenk, F. Wall und B. Kaiser
[Abstract]

Microelectromechanical Systems (MEMS) are a technology that has made completely new applications possible in science and industry. Microspeakers such as those used in in-ear devices have great potential to benefit from MEMS technology due to the miniaturization and manufacturing advantages. There is a lot of research going on in this area, where great efforts are made to avoid pull-in instabilities and to optimize damping. Damping in particular is a decisive factor in audio applications, as it has a strong influence on the frequency response. In this study, we use the finite element method to investigate the influence of the air film in the electrostatic gap of a test structure on parameters that can be measured using impedance spectrometry, such as mechanical natural frequency or capacitance. The results have the potential to improve the characterization methods and thus advance the development of MEMS-based microspeakers.

• Analyse der Dünnfilmdämpfung eines beidseitig eingespannten Mikrobalkens
  A. Melnikov, H.A.G. Schenk, F. Wall, J.M. Monsalve Guaracao, L. Ehrig, M. Stolz, A. Mrosk, S. Langa und B. Kaiser
[Abstract]

Miniaturisierte MEMS-basierte Lautsprecher sind ein aktueller Entwicklungstrend für In-Ear-Audioanwendungen. Wenn ein Lautsprecher jedoch auf die Größe eines mikroelektronischen Chips schrumpft, unterscheidet sich die Physik von der makroskopischen Welt. Einerseits profitiert ein elektrostatischer MEMS-Lautsprecher von sehr kleinen Elektrodenabständen, die zu hohen Feldstärken und somit Kräften führen. Gleichzeitig verursacht die Strömungsdynamik der Luft starke Dämpfungseffekte in den mikroskopisch kleinen Kanälen eines µSpeaker-Chips, aber auch in dem elektrostatisch Spalt selbst. Kürzlich haben wir experimentell gezeigt, dass die erste Euler-Bernoulli-Biegemode ausreicht, um das Verhalten eines elektrostatisch angetriebenen Mikrobalkens über den gesamten Hub mit hoher Genauigkeit zu reproduzieren. Dies führt zu einem ab-initio-Modellierungsansatz, der auf einer neuartigen Chebyshev-Edgeworth-Typ-Erweiterung basiert. Daraus leitet sich ein genaues Lumped-Parameter-Modell (LPM) für MEMS- Lautsprecher, welches einem einzigen Freiheitsgrad beinhaltet. In dieser Arbeit diskutieren wir den Einfluss der Mikrofluidik auf die Dämpfung eines Testlautsprecherdesigns basierend auf dem nanoscopic electrostatic drive (NED) Konzept. Mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) analysieren wir, wie die Druck- und Geschwindigkeitsverteilung mit den Euler-Bernoulli-Moden eines einfachen mikroskopischen Balken verknüpft ist, mit dem Ziel, die Dünnfilmdämpfung in das LPM einzubeziehen. Das Verständnis der verschiedenen Quellen der fluiddynamischen Dämpfung ist von großer Bedeutung für das Design von High-Fidelity-MEMS-Audiowandlern.

Scherber, Christoph

• Analyzing Bird and Bat Activity in Agricultural Environments using AI-driven Audio Monitoring
  J. Abeßer, X. Wang, S. Bänsch, C. Scherber und H. Lukashevich
[Abstract]

Agricultural field management can directly affect biodiversity in rural areas. Pesticide reduction has been hypothesized to increase bird and bat activity in the field because food sources such as weeds and insects are more abundant in comparison to conventional farm management. Additionally, structural elements such as hedgerows in the surrounding landscape can serve as nesting habitats and flight corridors. Audio sensors can be easily installed at various locations and provide a largely autonomous, non-invasive technique for biodiversity monitoring under field conditions. AI-driven audio analysis methods allow to detect characteristic sound events associated with particular animal species. In this paper, we explore state-of-the-art deep-learning based audio analysis methods such as convolutional neural networks and pre-trained audio embeddings for bird and bat activity detection and classification in audio and ultrasonic recordings. Our recordings were derived from AudioMoth devices installed in the framework of a designed, large-scale experiment comprising arable fields with different field management and landscape surroundings. The applied methods allow for a detailed analysis of long-term audio recordings in order to draw conclusions on the influence of different agricultural field management techniques on local biodiversity. We show that AI-based audio monitoring is a promising tool for non-invasive long-term large-scale biodiversity assessment.

Schiema, Holger

• Untersuchung des Einflusses der variierenden Schallgeschwindigkeit auf die akustischen Eigenschaften von Metallblasinstrumenten
  H. Schiema
[Abstract]

Die Ausbreitungsbedingungen von Luftschall hängen stark von der Luftdichte und diese wiederum von Temperatur und Zusammensetzung der Luft ab. Somit werden auch die Eigenfrequenzen und die Dämpfungen der Eigenmoden von Blasinstrumenten von der eingeschlossenen Luftsäule beeinflusst. All diese Parameter haben einen Einfluss auf die akustischen Eigenschaften (wie: Stimmung, Ansprache und Klangverhalten) von Metallblasinstrumenten. Der Beitrag befasst sich speziell mit den Phänomenen der Luftzusammensetzung und der Temperaturverteilung der durch Musiker eingebrachten Anblasluft in Metallblasinstrumenten. Die Verteilung der Luftzusammensetzung wurde messtechnisch im Innenraum der Instrumente mit Hilfe von Temperatur und CO2-Sensoren ermittelt. Hierbei wurde neben der Anblasluft auch der Einfluss des Wärmeeintrags durch den Handkontakt des Musikers selbst ermittelt. Mit Hilfe von geeigneten Simulationsverfahren wurde der Einfluss der Luftzusammensetzung, also der nicht konstanten Schallgeschwindigkeit im Metallblasinstrument auf die Stimmung und Ansprache untersucht und objektiv messbaren Ergebnissen der Instrumente gegenübergestellt. Die aus Messungen an kalten Instrumenten gewonnenen Ergebnisse sollen mittels der neuen Erkenntnisse präziser rechnerisch kompensiert werden, um so beispielsweise den Mensurverlauf der Instrumente besser bewerten und anpassen zu können.

Schlecht, Sebastian J.

• Transfer-Plausibility of Binaural Rendering with Different Real-World References
  N. Meyer-Kahlen, S.V.A. Garí, T. McKenzie, S.J. Schlecht und T. Lokki
[Abstract]

For the evaluation of virtual acoustics for mixed realities, we distinguish between the paradigms ’authenticity’, ’plausibility’ and ’transfer-plausibility’. In the case of authenticity, discrimination tasks between real sound sources and virtual renderings presented over headphones are performed, whereas in case of a plausibility experiment, listeners need to rely only on their expectation of a sound when listening to the rendering, without the presence of an explicit reference. In the case of transfer-plausibility, however, different real sources are active alongside virtual sources, potentially in different spatial locations, leading to a certain degree of comparability. This resembles the case of forthcoming augmented reality systems. Here, we show an experiment, which assesses the transfer-plausibility of rendered speech sources in a variable acoustic environment. We demonstrate the influence of the similarity between real and virtual source material and their spatial location on the transfer-plausibility of measurement-based headphone rendering.

• Analysis of multi-exponential and anisotropic sound energy decay
  G. Götz, C. Hold, T. McKenzie, S.J. Schlecht und V. Pulkki
[Abstract]

The sound field in coupled rooms or rooms with non-uniform absorptive material distributions can be considerably anisotropic. In such scenarios, the sound energy decays with more than one decay rate, thus making it practical to use a decay model that consists of multiple exponential decays and a noise term. In this work, we use a recently proposed neural- network-based approach for estimating the underlying model parameters from sound energy decay curves. Introducing a spatial filter bank allows for a directionally constrained analysis of anisotropic late reverberation, resulting in a set of multi-exponential decays with corresponding decay parameters. Our work shows that the proposed analysis framework is suitable for modelling anisotropic sound fields with multi-exponential decays and that it can be used for challenging acoustic problems, such as the denoising of spatial room impulse responses.

Schlechter, Joachim

• Transducer Nonlinearities in Active Sound Applications
  J. Schlechter, S. Irrgang und S. Schönfeld
[Abstract]

Modern DSP algorithms used for active cancellation of echoes (AEC) and noise (ANC), beam steering, 3D sound reproduction or multi-zone contrast control model the used loudspeakers as linear systems. However, the nonlinearities inherent in the electro-acoustical transducer generate significant nonlinear distortion in the error signal of the adaptive cancelation system, which becomes audible as a distorted echo, residual noise, and undesired program material in a silent zone or reduces the recognition rate of wake-up commands in smart speakers. This problem can be avoided by using more linear transducers with a larger size, lower efficiency, or higher cost. This paper investigates an alternative solution by using nonlinear control (e.g. Klippel Controlled Sound) in the DSP to actively cancel the nonlinear distortion, to protect the electro-acoustical transducer against overload, and to generate a desired linear overall response which is constant over product life. Details of implementing adaptive nonlinear control in available smart amplifiers (e.g. Nuvoton G60) at low cost and minimum latency are addressed and practical measurements of the improvements and benefits for other active sound applications are presented.

Schlittmeier, Sabine J.

• Examining the Influence of Varying Audio Reproduction Methods on Verbal Short-Term Memory
  C.A. Ermert, C. Mohanathasan, S.J. Schlittmeier und J. Fels
[Abstract]

In order to analyze, understand, and remember spoken language, multiple complex cognitive processes are involved. The field of cognitive psychology aims to quantify performance in such settings regarding, e.g., comprehension, listening effort, or verbal short-term memory. A well-established paradigm to examine short-term memory performance is the serial recall task. In this paradigm a list of items, e.g., numbers or short words, is presented to the participants. This list has to be repeated by the participants in the correct order. Past research has focused to a considerable extend on the effect of altering the experiment design on the participants’ performance, e.g., with regard to input or output modalities. However, studying the influence of different acoustic conditions has mostly been limited to adding different types of background noise to the auditory presentation of the item list. For this talk, a pilot study was carried out examining the influence of varying reproduction methods on performance in the serial recall task. This includes spatial static solutions, auralization with plausible binaural cues by introducing individual head-related transfer functions (HRTFs), as well as commercial out-of-the-box reproduction systems. The results can not only help understanding cognitive speech processing but also improve close-to-reality design of acoustic virtual environments.

Schmelt, Andreas Sebastian

• Vergleich verschiedener Charakterisierungsverfahren für das Schallfeld eines Ultraschallsenders der luftgekoppelten zerstörungsfreie Werkstoffprüfung
  A.S. Schmelt und J. Twiefel
[Abstract]

Die Schallfeldinformationen eines Ultraschallsenders werden immer dann benötigt, wenn für die zerstörungsfreie Prüfung mit luftgekoppelten Ultraschall ein Sender für einen bestimmten Einsatzzweck ausgewählt werden soll. Die Schallfeldinformationen (aussehen, Öffnungswinkel, Länge des Nahfeldes, transientes Verhalten) werden durch die Charakterisierung bestimmt. Mit 3 Experimenten stellen wir die verschiedenen Möglichkeiten die am Institut für Dynamik und Schwingungen zur Verfügung stehen gegenüber. Im ersten Experiment wird die Änderung des Brechungsindexes in der Luft, aufgrund der Schallwelle, mittels der Laserrefraktovibrometrie in dem neuen Schallschutzraum des Institutes mit einem PSV-400 Scanningvibrometer (Polytec) gemessen. Daraus wird anschließend das Schallfeld berechnet. Im zweiten Experiment wird die Oberflächengeschwindigkeit des Senders mit einem MSA-100-3D (Polytec) gemessen und mit Verfahren der Ultraschallholographie das Schallfeld berechnet. Im dritten Experiment wird das ausgesendete Schallsignal mit dem Lasermikrofon ETA250 (Xarion) in einem definierten Abstand zum Sender in einem Flächenscan vermessen und anschließend das Schallfeld zurück bis zur Oberfläche des Senders mit der Ultraschallholographie berechnet. Abschließend werden die Ergebnisse aus den Experimenten miteinander verglichen und Vor- und Nachteile der einzelnen Charakterisierungsverfahren herausgearbeitet und eine Empfehlung abgegeben.

Schmid, Johannes D.

• Physics-Informed Neural Networks as Data-Driven Method in Computational Vibroacoustics
  J.D. Schmid, P. Bauerschmidt, C. Gürbüz und S. Marburg
[Abstract]

Currently, the computational methods in vibroacoustics are mainly based on discretization like the finite element method (FEM). The main drawback of these conventional methods is that the computational effort considerably increases with finer discretization. Especially applications become computationally expensive, where a high number of model evaluations is required, e.g. uncertainty quantification, optimization or inverse problems. In contrast, an ever-increasing amount of data is being collected and is available, which strengthens the need for efficient data- driven surrogate models. Deep learning (DL) is an emerging machine learning method, but a purely supervised approach requires a large amount of high-quality training data, which are often not available. In this contribution, physics-informed neural networks (PINNs) are used in order to solve vibroacoustics problems in a data- driven manner. The idea is to incorporate the residual of the partial differential equations that govern the elastodynamics behavior into the loss function of the neural network, which guides the training of the network to only learn physically admissible solutions. This additional physics-informed prior information allows for better generalization even in the small data regime. The application of PINNs is demonstrated on academic elastodynamics models and its performance is discussed in comparison to conventional neural networks.

Schmid, Jonas M.

• Sound Field Reconstruction using Bayesian Inference
  J.M. Schmid, E. Fernandez-Grande, M. Hahmann, C. Gürbüz, M. Eser und S. Marburg
[Abstract]

Capturing the spatial properties of a sound field in a room is an important task for various applications, e.g. in sound field analysis and sound field control. Usually a large number of measurements is required to determine the sound field within an extended region of the room. In order to reduce the experimental cost, it is the goal to reconstruct the sound field within a room based on only a limited number of measurement points. In this contribution, a Bayesian approach for sound field reconstruction in the modal frequency range is presented, since Bayesian probability theory is well suited to handle this lack of experimental observations. The reconstruction method is applied to a measured sound field in a horizontal evaluation area of a lightly damped room. The Bayesian approach shows an accurate reconstruction of the sound field and in addition provides a probability distribution of the sound pressure at every reconstruction point. This additional information allows to quantify the uncertainty of the reconstruction and provides insights into its robustness.

• Generatives Design von akustischen Metamaterialien
  C. Gürbüz, F. Kronowetter, M. Eser, J.M. Schmid und S. Marburg
[Abstract]

Metamaterialien haben aufgrund ihrer Schalldämmeigenschaften Einzug in die Akustik erhalten. Akustische Metamaterialien können durch periodisch angeordnete Zellstrukturen beeinflussen wie sich Schallwellen in akustischen Medien ausbreiten. Heutzutage werden akustische Metamaterialien weitestgehend iterativ von Experten weiterentwickelt, die sich dabei auf bestehende Konzepte stützen. Diese traditionelle Entwicklungsstrategie ist jedoch stark von den Erfahrungswerten des Experten geprägt und erlaubt eine Beurteilung des Designs erst am Ende des Entwicklungszyklus. In diesem Beitrag wird ein Designverfahren vorgestellt, welches entscheidende Bewertungskriterien, die üblicherweise erst am Ende eines Entwicklungszyklus vorliegen, schon sehr früh im Entwicklungsprozess berücksichtigt. Darüber hinaus rücken in diesem Verfahren objektive Formalismen anstelle einer subjektiven Beurteilung in den Vordergrund. Für dieses Verfahren wurde ein Generative Adversarial Network entwickelt, welches die Generierung von Zellstrukturen auf das gewünschte Transmissionsverhalten konditioniert. Die Validierung erfolgt dabei mit Hilfe von Finite-Elemente-Simulationen. Die vorgestellte Methode erlaubt somit auf ein spezielles Problem zugeschnittenes Metamaterial-Design zu entwerfen. Potentielle Erweiterungen sowie Anwendungsbereiche runden den Vortrag ab.

Schmid, Rainer

• Einfluss von verschiedenen Betriebsparametern auf die Fluglärmimmission in großen Entfernungen
  J. Blinstrub, T. Raitor und R. Schmid
[Abstract]

In den letzten Jahren sind Bestrebungen im Gange, Tages- bzw. Nachtdauerschallpegel in der Größenordnung von 40 bzw. 30 dB auszuweisen, was insbesondere auch an den von der WHO empfohlenen niedrigen Lärmgrenzwerten liegt. Problematisch hierbei ist, dass der Dauerschallpegel stark durch die Bewegungshäufigkeit beeinflusst wird. An einem Flughafen mit vielen Bewegungen treten diese geringen Dauerschallpegel dementsprechend erst in Bereichen auf, die 40-50 km vom Startrollpunkt entfernt sind. Auf Grund der niedrigen Maximalpegel können jedoch in dieser Entfernung keine automatischen Fluglärmmessstationen mehr betrieben werden, so dass berechnete Pegelwerte nicht mehr validiert werden können und entsprechend unsicher sind. Erschwerend kommt hinzu, dass die lokalen Pegelgradienten in großen Entfernungen sehr klein sind. Daraus folgt, dass bereits eine kleine Änderung im berechneten Pegel zu einer verhältnismäßig großen Änderung der Konturfläche führen kann.

Um in Zukunft auch geringe Dauerschallpegel ausweisen zu können, muss die Qualität der Lärmberechnung in großen Entfernungen zum Flughafen erhöht werden. Dazu muss zunächst untersucht werden, welche Betriebsparameter überhaupt einen Einfluss auf die Immissionsberechnung haben. In diesem Beitrag wird daher der Einfluss von verschiedenen Betriebsparametern untersucht. Der Fokus liegt auf den Einfluss der Meteorologie und der lateralen Positionsungenauigkeit. Zusätzlich wird der Einfluss von Startverfahren und der Auslastung untersucht.

• Entwicklung der Fluglärmsituation in Deutschland bis zum Jahr 2050
  R. Schmid, W. Grimme, M. Gelhausen und J. Blinstrub
[Abstract]

Beispielhaft wird anhand von drei Flughäfen die Entwicklung der Fluglärmimmission in Deutschland bis zum Jahr 2050 aufgezeigt, um politische Ziele (wie z. B. ACARE Flightpath 2050 Goals) überprüfen zu können. Dafür werden typische Verkehre für das Jahr 2019 für einen generischen Einbahnflughafen mit 120 000 Flugbewegungen und für einen Zweibahn- sowie für einen Dreibahnflughafen mit jeweils 450 000 Flugbewegungen von realen deutschen Flughäfen abgeleitet. Diese Verkehre werden jeweils für sieben Szenarien (für unterschiedliche Verkehrsentwicklungen) bis zum Jahr 2050 prognostiziert. Auf Basis der neu vorgeschlagenen Datensätze für die AzB (Anleitung zur Berechnung von Lärmschutzbereichen) werden die gewichteten Dauerschallpegel LDEN in 5-Jahresschritten berechnet und die von Isolinien eingeschlossenen Flächen hinsichtlich der Fluglärmentwicklung analysiert. Diese Untersuchungen finden im Rahmen des DLR-Projekts FLUID-21 ”Entwicklung der Fluglärmsituation in Deutschland im 21. Jahrhundert” statt.

Schmidberger, Florian

• Akustikgestaltung von Gebäudefassaden
  D. Goecke, P. Brandstätt, Y. Aoki und F. Schmidberger
[Abstract]

Die Lärmbelastung im urbanen Gebiet ist an Mobilitätsflächen, wie Straßenschluchten oder Parkplätzen, und in Innenhofbereichen von aktueller Bedeutung. Hier wird der Schall ausgehend von Straßen- und Schienenverkehr, Baustellen, Parkplätzen, Freizeitaktivitäten, Abfallentsorgung und zukünftig auch Drohnen an häufig schallhart ausgeführten Fassadenelementen reflektiert. Deshalb bieten schallabsorbierend ausgekleidete Fassaden sowie aktiv geregelte Fassadensysteme das Potenzial, die Schallimmission der Umgebung bzw. in den Gebäuden zu reduzieren. Die Herausforderungen dabei sind jedoch vielseitig: so sind schallabsorbierende Fassadenelemente vor Witterungseinflüssen ausreichend resistent auszuführen und weitere bauphysikalische Anforderungen, wie Wärmedämmung und Brandschutz, zu berücksichtigen. Außerdem ist die Abschätzung der (flächenanteilig) notwendigen schallabsorbierenden Fassadenelemente für eine bestimmte Situation und deren Randbedingungen ohne ausreichende Expertise kaum möglich. Zusätzlich führen Fassadenöffnungen, wie sie temporär bei der natürlichen Lüftung durch Fenster entstehen, zu einer erhöhten Lärmbelastung innerhalb der Gebäude. Dieser Beitrag berichtet beispielhaft an einer urbanen Innenhofsituation über die Akustikgestaltung von Gebäudefassaden. Dabei werden schallabsorbierende Materialien für die Auskleidung von Fassaden angenommen. Ein am Fraunhofer-Institut für Bauphysik (mit der Firma SCHÜCO) entwickeltes Prognosewerkzeug ermöglicht darauf aufbauend eine Einordnung des Einflusses derart ausgestalteter Fassaden auf die Schallimmission in der Umgebung. Schließlich wird ein Konzept einer intelligenten Fenstersteuerung vorgestellt, die unter Berücksichtigung der subjektiven Geräuschbewertung und geeigneten Geräuschanalyse die Lärmbelastung in Gebäuden reduziert.

Schmidt, Gerhard

• Entwurf und Implementierung einer schnellen Frequenzgangmessung und automatischer Entzerrung von akustischen Schallwandlern
  B. Kaulen, H. Lewitz, T.O. Wisch, F. Kühne und G. Schmidt
[Abstract]

Das Vermessen von akustischen Schallwandlern wie Projektoren und Hydrophonen ist notwendig, um die Leistungsfähigkeit von nachfolgenden Signalverarbeitungsstrukturen optimal nutzen zu können. Gerade in Array-Anwendungen ist das gleiche Verhalten aller Elemente wichtig, um gute Resultate zu erzielen. Dazu werden die jeweiligen Testobjekte oft in einem möglichst schallarmen Messtank mit bekannten Signalen charakterisiert. Ein großes Problem stellt hierbei die Reflektionen an Wänden und der Wasseroberfläche dar. Durch die beschränkte Abmessung des Tanks leiden die zu erzielende Ergebnisse und es muss für eine genauere Messung über viele Pulse gemittelt werden, was die Gesamtdauer der Messung erhöht. In diesem Beitrag wird die Verwendung eines adaptiven Filters zur Bestimmung der Impulsantwort vorgestellt, die neben einem kontinuierlichen breitbandigen Senden und Klassifizieren, auch zusätzlich eine Aussage über die Qualität der Messung ermöglicht. So lässt sich sowohl sehr viel zuverlässiger als auch schneller messen. Anschließend werden die ermittelten Frequenzgänge mittels einer digitalen Filterstruktur zu einem gewünschtem Frequenzgang entzerrt. Dies kann zum Beispiel der Mittelwert aller Frequenzgänge eines Arrays sein, wodurch ein einheitliches Verhalten des gesamten Arrays erreicht wird. Sowohl das Vermessen als auch die Entzerrung wurde in einem Echtzeit-Signalverarbeitungsprogramm umgesetzt und ermöglicht somit eine deutliche Reduzierung der gesamten Messdauer von Arrays.

• Entwurf und Implementierung einer modularen Softwarearchitektur für kognitive verteilte Echtzeit-MIMO-SONAR-Systeme
  F. Kühne, B. Kaulen, T.O. Wisch und G. Schmidt
[Abstract]

Durch Fortschritte in der künstlichen Intelligenz gibt es immer bessere Ansätze von Kognition in komplexen Systemen. Auf ein SONAR-System angewandt bedeutet dies, dass eventuell eine kognitive Steuereinheit die komplette und auch sehr umfangreiche Steuerung übernimmt und damit die Ergebnisse deutlich verbessern kann. Die deutlich schnellere Reaktionszeit erlaubt so eine komplette Rekonfiguration eines verteilten MIMO-SONAR- Systems von Ping zu Ping. Ein Hafenbecken kann so in merklich verkürzter Zeit vollständig untersucht und mögliche Ziele schneller entdeckt werden. Dies erfordert allerdings ein extrem flexibles Rahmenwerk, das solche grundlegenden Code- und Speicheranpassungen ohne einen Systemneustart und ohne das ”Vergessen” der bisherigen Detektionshistorie auch zulässt. Kognitive MIMO-SONAR-Systeme bieten eine Vielzahl am Modi und Einstellungsmöglichkeiten, die teilweise zur Laufzeit verändert werden müssen. Dadurch entstehen Verarbeitungsketten, die nicht in einer einzigen fixen Abarbeitung von Teilfunktionen resultieren. Um trotzdem optimale Effizienz zu erreichen, erfordert es eine neue Softwarearchitektur für ein SONAR- System, das flexibel ihre Struktur an die gewählten Modi anpasst. Dazu werden in diesem Beitrag variable Grundbausteine entworfen, die je nach SONAR-System optimal zusammengesetzt und parametrisiert werden können. Eine Umsetzung der Algorithmen wird in ein Echtzeitrahmenwerk implementiert und eine Echtzeitfähigkeit des Gesamtsystems wird gezeigt.

• Geräuschreduktion und Entzerrung für gemischt analog-digitale Sprachübertragungen im Unterwasserkanal
  T.O. Wisch, B. Kaulen, F. Kühne und G. Schmidt
[Abstract]

In vielen Anwendungsbereichen ist unter Wasser eine Sprachkommunikationsverbindung zwischen zwei Partnern erforderlich. Klassischerweise werden dazu entweder die direkte Einseitenbandmodulation eines Sprachsignals oder eine digitale Kommunikationsform unter Nutzung eines Sprachcoders angewandt. Die besonderen Bedingungen des Unterwasserkanals sorgen jedoch dafür, dass einerseits das direkt modulierte Sprachsignal starken Verzerrungen im Kanal unterworfen wird und andererseits digitale Kommunikationsverbindungen oftmals nur geringe Datenraten liefern können und demzufolge nur Sprachcoder mit niedriger Qualität eingesetzt werden können. Eine mögliche Alternative besteht in dem Ansatz ein System einzusetzen, welches in einem gemischten Betrieb sowohl digitale als auch analoge Übertragungen kombiniert. Im digitalen Teil werden Informationen über die Einhüllende und ein Normalisierungsfaktor unter Verwendung von Codebüchern (Vektorquantisierung), im analogen Teil ein spektral ausgewogenes und normalisiertes Restsignal übertragen. Ein solches System wird in diesem Beitrag in Bezug auf die gegenüber den klassischen Varianten erweiterten Möglichkeiten zur Geräuschreduktion und Entzerrung untersucht und evaluiert.

• A Background Noise and Impulse Response Corpus for Research in Automotive Speech and Audio Processing
  T. Hübschen, M. Gimm und G. Schmidt
[Abstract]

The authors present the Automotive Noise and Impulse Response (ANIR) Corpus which provides researchers and developers with resources for the realistic simulation of artificial ear and microphone signals inside automotive vehicles. Such simulations can be used to develop, test, and evaluate signal processing algorithms for both hands-free and in-car communication systems without the need for an equipped test vehicle. Specifically, an extensive impulse response and background noise measurement campaign from a Daimler V Class is documented and discussed.

Schmidt, Katharina

• Towards the virtualization of a sound source localization acuity test to aid the diagnosis of spatial processing disorder in school-aged children: An experimental approach
  M. Ramírez, J.M. Arend, P. Von Gablenz, K. Schmidt, K. Plotz und C. Pörschmann
[Abstract]

The spatial processing disorder (SPD) is an auditory processing disorder characterized as a reduced ability to use binaural cues to localize, segregate, and group sound sources in the space selectively. It affects up to 5% of the school-aged population, impairing the normal development of their listening, learning, and communication skills. Sound source localization accuracy is one of the most relevant measures for diagnosing auditory processing disorders such as SPD. However, it is not often assessed in pediatric audiology because the required measurement setups are rather complex and expensive. This work presents the conceptualization, development, and preliminary results of a series of three listening experiments in augmented- and virtual reality to assess the feasibility of a child-appropriate virtual binaural sound source localization test. The series of experiments were controlled by replacing each test component with its virtual counterpart at a time. Future studies will further evaluate the feasibility and sensibility of the system presented in this study. If successful, such a sound source localization accuracy test presented over standalone head-mounted displays (HMDs) could scale into a portable, widely accessible, and inexpensive tool to assess childrens’ spatial listening abilities and aid the SPD diagnosis.

Schmidt, Oliver-A.

• Evaluierung von Head-Tracking mittels Webcam zur Einbindung in eine Digitale-Audio-Workstation
  O.-A. Schmidt und J.-M. Batke
[Abstract]

Head-Tracking kann mittels Webcam zur Erzeugung einer dynamischen binauralen Synthese auf gängigen Laptop-Computern umgesetzt werden. Dies wird im Kontext einer Digitalen-Audio-Workstation (DAW) einer Evaluierung unterzogen.

Hierfür wird die Head-Tracking-Komponente (HTK) der DAW mit einem eigens entwickelten WebcamSDK in der Programmiersprache C++ erweitert. Für die Einbindung der Webcam und die Berechnung der Kopfausrichtung des Anwenders anhand der gefilmten Bilder werden Computer Vision (CV)-Technologien verwendet, die als statische Bibliotheken in das WebcamSDK integriert werden.

Für die Evaluierung der Realisierung wird ein Hörexperiment mit 15 Versuchspersonen durchgeführt. Dabei bewerten die Versuchspersonen in zwei Durchgängen mit und ohne Webcam-Head-Tracking die Positionen virtueller Schallquellen anhand vorgegebener Lokalisierungspunkte.

Schmidtke, Edgar

• Viskoelastische Effekte im Schallwellendurchgang bei Elastomerkörpern
  J. Meier, E. Schmidtke und L. Schasse
[Abstract]

Elastomerbauteile zeigen in der Regel ein ausgeprägtes temperatur- und frequenzabhängiges mechanisches Verhalten, welches am Material zumeist durch scherende Belastungsmoden charakterisiert wird. Dieses spiegelt sich in den akustischen Eigenschaften wider, welches allerdings zusätzlich durch den Kompressionsmodul beeinflusst wird.

Aufgrund der hohen reversiblen Verformbarkeit von Elastomeren können sich die akustischen Bauteileigenschaften als erheblich abhängig von statischen Vorlasten darstellen, insbesondere bei komplexeren Strukturen. Ursache dieser Effekte ist zum Einen die lastbedingte Geometrieänderung, zum Anderen die ausgeprägte Nichtlinearität des Materialverhaltens.

Basierend auf geeignet gewählten quasistatischen sowie dynamischen Versuchen und entsprechender Stoffgesetze wird hier für einen Schallwellendurchgang solches Verhalten durch akustisch-strukturmechanisch gekoppelte Modellrechnungen simulativ nachgewiesen und die Anwendungsmöglichkeit in der Bauteileigenschaftsoptimierung beschrieben.

• Charakterisierung der Dynamischen Eigenschaften von Elastomeren mittels Ultraschalltransmission
  L. Schasse, E. Schmidtke und J. Meier
[Abstract]

Die dynamisch-mechanischen und damit auch die akustischen Eigenschaften von Elastomeren sind prinzipiell frequenz- und temperaturabhängig. Herkömmliche Verfahren zur Bestimmung dieser Eigenschaften, wie die Dynamisch-Mechanische Analyse (DMA), sind typischerweise auf Frequenzen unterhalb 100 Hz beschränkt. Da insbesondere im akustischen Bereich bei vielen Elastomeranwendungen deutlich höheren Frequenzen angeregt werden, ist die direkte Charakterisierung von Materialeigenschaften in diesen Bereichen relevant.

In diesem Zusammenhang ist die Ultraschalltransmission eine sinnvolle Ergänzung zur DMA. Mit diesem Verfahren ist es möglich, die akustischen Eigenschaften von Elastomeren, wie Schallgeschwindigkeit und Absorption, im höheren kHz-Bereich zu charakterisieren. Damit lassen sich die aus der mechanischen Messung extrapolierten Daten (Masterkurven) verifizieren.

Um bei einer solchen Überprüfung von Masterkurven einen größeren Teil der Polymerdynamik abbilden zu können, ist es erstrebenswert mit der zugrunde liegenden Ultraschall-Messung einen möglichst großen Frequenzbereich abzudecken. Daher wird im Rahmen dieser Arbeit diskutiert, inwieweit neben der durch die Sendercharakteristik begrenzte Frequenzmodulation auch Extrapolationsverfahren zur Erweiterung des Frequenzbereichs beitragen können.

Schneehagen, Erik

• Reduzierung des Eigengeräuschs von Tragflügeln durch Seitenplatten
  E. Schneehagen, T. Geyer und E. Sarradj
[Abstract]

Am freien Ende von dreidimensionalen Tragflügeln kann es passieren, dass die Strömung nicht mehr dem Profilverlauf von Vorder- zur Hinterkante folgt, sondern um die Seitenkante von der Druck- in die Richtung der Saugseite umschlägt. Der dabei entstehende Wirbel kann vor allem im oberen Frequenzbereich breitbandig zum Eigengeräusch des Tragflügels beitragen. Eine Möglichkeit, diese Wirbelentstehung zu verhindern, ist das Anbringen einer Platte an der Seitenkante des Tragflügels. Dann ist die Strömung gezwungen, dem Profil zu folgen und die Schallabstrahlung wird reduziert. Die Effektivität dieser Methode sowie der Einfluss der Geometrie der Seitenplatte werden für ein Tragflügelprofil anhand experimenteller Untersuchungen bei verschiedenen Strömungsgeschwindigkeiten und Anstellwinkeln gezeigt. Die Lokalisierung der Schallquellen auf dem Tragflügel sowie die Stärke des abgestrahlten Schalls werden mit Mikrofonarraymessungen aus einem aeroakustischen Windkanal untersucht. Außerdem wird der Effekt der Modifikationen auf das Strömungsfeld für ausgewählte Konfigurationen anhand von Hitzdrahtmessdaten und Strömungsvisualisierungen gezeigt.

Schneider, Marc

• Aeroacoustics of Tandem cylinders in crossflow - application to fan guard grills
  M. Shokri, A. Lucius, M. Schneider und T. Geyer
[Abstract]

Due to the progress on noise reduction of axial fan blades, the guard grill becomes a major noise source. It contains a number of narrow spaced rings designed to prevent persons from touching the rotating blades. Thus, these rings are placed in the turbulent wake of the fan blade and the major sound generation mechanism is cylinder vortex shedding. Previous publications on narrow spaced tandem cylinders show a strong dependency of the fluctuating forces on angle and distance. Microphone measurements for two cylinders in crossflow were conducted in an aeroacoustic wind tunnel. The results show dependencies of the noise emission on angle and distance in agreement with published literature. Inflow turbulence is found to affect not only broad band noise emission, but also level and frequency of the vortex shedding peaks. A splitting into two Strouhal peaks was found for many angles and distances, which has also been reported for force measurements. In order to be able to use the measured data for the derivation of a prediction model for guard grill noise, an interpolation method was used to approximate the measured spectra and to interpolate to the conditions found in the wake of the fan blade from CFD simulations.

Schneider, Martin

• Laboruntersuchungen zur Stoßstellendämmung von Massivholzbauteilen
  M. Schneider, A. Ruff, B. Zeitler, R. König und B. Dobmeier
[Abstract]

Das Stoßstellendämm-Maß Kij ist bei Massivholzkonstruktionen wie bei Leichtkonstruktionen stark von der konstruktiven Ausführung des Stoßes abhängig. Für unterschiedliche konstruktive Ausführungen der Stoßstelle aus Massivholzelementen (Wände aus kreuzweise vernagelten Brettschichten; Decken aus Brettschichtholz) wurden an Laboraufbauten Stoßstellendämm-Maße ermittelt. Es wurden sowohl Kreuz- als auch T-Stöße zwischen Trennwand und flankierender Wand bzw. zwischen Trenndecke und flankierender Wand vermessen. Dabei wurde der Einfluss unterschiedlicher Wanddicken, einer unterschiedlicher Anbindungen der flankierenden Wände an das Trennbauteil (Stumpfstoß, Durchdringung) aber auch der Einfluss unterschiedlicher Entkoppelungsmaterialien (Elastomere, Mineralfaser,...) sowie der Einfluss statisch erforderlicher Verbindungselemente (Schrauben, Zugplatten, ...) untersucht. Die Massivholzdecken waren mittels in Sand gelegten Betonplatten beschwert und es wurden auch Messungen mit einer zusätzlichen Last auf der Decke durchgeführt. Abweichend von den Vorgaben der Messnorm zur Ermittlung der Stoßstellendämm-Maße (ISO 10848) wurde an verkleinerten Versuchsaufbauten mit im Wohnungsbau typischen Wandflächen Messungen durchgeführt. Im Vortrag wird die vorgehensweise zur Ermittlung des Stoßstellendämm-Maßes beschrieben, auf die messtechnischen Besonderheiten bei Massivholzwänden eingegangen und es werden wesentliche Erkenntnisse der durchgeführten Messungen präsentiert.

• Kenngrößen zur Beschreibung elastisch gebundener Schüttungen auf Decken in Holzbauweisen
  A. Blödt, C. Höller und M. Schneider
[Abstract]

Zur Verbesserung der Luft- und Trittschalldämmung werden auf Decken in Holzbauweise sowohl unter Trocken- als auch unter Nassestrichen Beschwerungen aufgebracht. Hierfür sind Betonauflagen, Plattenbeläge aus Beton oder Lehm sowie lose und elastisch gebundene Schüttungen in Gebrauch. Der bewertete Norm-Trittschallpegel und das bewertete Schalldämm-Maß weisen für verschiedene Beschwerungsarten deutliche Unterschiede auf, auch bei gleicher Konstruktionsart der Decken und gleicher flächenbezogener Masse der Beschwerungen. Die flächenbezogene Masse der Beschwerung reicht demnach nicht für eine adäquate akustische Beschreibung aus. Vielmehr spielen auch die Steifigkeit der Beschwerung und der Verlustfaktor eine Rolle. In der Praxis haben sich elastisch gebundene Schüttungen als wirtschaftliche Lösung etabliert, da sie durch eine Pumpe eingebracht werden können. Dabei wird sehr häufig eine gebundene Splittschüttung (z.B. aus Kalksplitt) eingesetzt, die unter anderem mittels Bindemittel (Latexmilch, Polyurethan, Zement) in der Lage auf der Holzdecke fixiert wird. Für die Steifigkeit der Bindung ist bisher kein Kennwert gebräuchlich, der einen Zusammenhang mit der schalldämmenden Wirkung herstellt. Dieser Beitrag stellt die Ergebnisse von ersten messtechnischen Untersuchungen an Probekörpern aus elastisch gebundenen Schüttungen zur Bestimmung der Steifigkeit und des dynamischen E-Moduls vor. Dabei werden verschiedene Bindemittel für die Schüttungen miteinander verglichen. Ziel ist es, eine Beurteilung der akustischen Leistungsfähigkeit von Schüttungen zu ermöglichen.

Schneider, Tizian

• Entwicklung akustischer Messungen für industrielles maschinelles Lernen
  C. Fuchs, S. Klein, S. Saller, D. Spies, A. Schütze und T. Schneider
[Abstract]

Einige Defekte an industriellen Maschinen können von Experten aufgrund von akustischen Ereignissen erkannt werden. Durch die bisherigen Erfolge in der Spracherkennung motiviert dies zur Nutzung maschinellen Lernens für industrielle akustische Messungen. Als Beispiel werden hier Messungen an Antrieben von Festo angeführt, deren Dichtungen Leckagen aufweisen. Das Ziel ist es, die Leckage(n) per MEMS-Mikrofon zu erkennen. Da maschinelles Lernen die Messkette um statistische Datenauswertung erweitert, stellt es besondere Anforderungen an das Design of Experiment (DoE) und die Messkette. Bei akustischen Messungen spielen Noise und Clipping eine große Rolle. Es gilt also, einen geschickten Dynamikbereich zu finden und einen sinnvollen Nutzsignalbereich mit ausreichendem Signalrauschabstand (SNR) in den Messsignalen zu suchen. Um physikalisches Clipping zu vermeiden, wurde das Mikrofon in ein Gehäuse mit konischer Einfräsung eingebaut. Außerdem wurde das Gain auf einen Nutzsignalbereich optimiert und die Einzelmessungen wurden entsprechend segmentiert, um Datenhomogenität zu erreichen. Zur Erfüllung der statistischen Anforderungen wurde das DoE per Latin Hypercube Sampling (LHS) durchgeführt. Dazu wurden Daten mit verschiedenen Leckagenstärken, verschiedenen beaufschlagten Drücken und Einstellungen der Drossel aufgezeichnet. Somit werden Robustheit zu unterschiedlichen Druck- und Drosseleinstellungen sowie die Lernbarkeit des Targets (Leckage) ermöglicht. Rauschsignale können für Robustheitstests und weiterführende Vergleiche im Nachhinein eingefügt werden.

Schoder, Stefan

• Revisiting the EAA Benchmark for a low-pressure axial fan
  S. Schoder, F. Czwielong und M. Kaltenbacher
[Abstract]

We revisit the detailed experimental and existing numerical results of the EAA benchmark case of a low-pressure axial fan. Thereby, we present the whole aeroacoustic simulation process and its validation by experimental results. A successful computation of the flow and acoustic involves the following procedure, including validation: 1. Obtaining a verified mesh for the CFD simulation. 2. Evaluating turbulence modeling. 3. Performing a CFD convergence study. 4. Validating significant flow results concerning a subsequent acoustic simulation. 5. Establishing a computational domain and meshing regarding the acoustic field. 6. Acoustic source term calculation, including a possible truncation and interpolation from the CFD to the acoustic grid. 7. The acoustic field computation and validation of its significant physical quantities. We will present physical and methodological details for a successful aeroacoustic fan simulation.

• Aeroacoustic sources in turbulent flow through a 90° pipe bend predicted by Large-Eddy Simulation
  J. Tieber, H. Steiner, P. Maurerlehner, S. Schoder, M. Kaltenbacher und G. Brenn
[Abstract]

The method of Large-Eddy Simulation (LES) has increasingly gained popularity, as it directly captures a major part of the unsteady vortical motion in a turbulent flow field. The uncertainty of turbulence modeling is thus limited to the unresolved sub-grid scales (SGS). This makes LES a highly attractive method for predicting flow-induced sound sources for use in hybrid Computational Aeroacoustics (CAA). The possible sound emission generated by turbulent 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 vehicle’s engine compartment may lead to unfavorable flow conditions. The present study performs incompressible LES to predict the turbulent flow field of a 90^∘ circular pipe bend. The computational results are compared against experimental data from dedicated measurements and existing numerical solutions in literature. The predicted instantaneous flow field is used to evaluate acoustic source terms for different acoustic formulations, such as Lighthill’s acoustic analogy and the Perturbed Convective Wave Equation (PCWE). A special focus is on the sound generation in the separated flow region at the exit of the bend.

• Investigation of the influence of Lighthill’s source term parts in an automotive turbocharger compressor
  C. Freidhager, S. Schoder, A. Renz, S. Becker und M. Kaltenbacher
[Abstract]

Lighthill’s inhomogeneous wave equation in combination with the Finite Element (FE) method is an adequate approach for computing pressure fluctuations inside a turbocharger compressor, giving multiple advantages. Firstly, computing fluctuations using FE are not influenced by numeric dissipation. Furthermore, this methodology allows investigating the influence of the additions connected to the compressor by interpolating Lighthill’s source terms onto different propagation grids. Lighthill’s source term consists of three different main parts (1) the Reynolds stress term, (2) the excess term, and (3) the viscous term. The influence of those three source term parts on propagation simulations in the inlet and outlet region of turbocharger compressors are investigated by comparing them with flow simulation results and measurements of a cold gas test rig. Furthermore, also the Ffowcs Williams-Hawkings approach was used applied for comparing simulation results.

• Comparison of aeroacoustic formulations for coupling of confined flows with the flow-guiding structure
  P. Maurerlehner, S. Schoder, J. Tieber, H. Steiner, G. Brenn und M. Kaltenbacher
[Abstract]

The absence of combustion noise in electric vehicles results in a dominance of other sound sources, 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 packaging requirements and the ambitious demand for passenger comfort. By coupling the computational fluid domain with the surrounding structural domain through appropriate interface conditions, 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. For doing so, the (two-step) hybrid aeroacoustic approach is often used to deal with the disparity of scales between flow structures and audible acoustic wavelengths in CAA. When applying this two-step approach, several aeroacoustic formulations are available to compute the flow-induced sound. We compare different aeroacoustic equations, such as Lighthill’s wave equation and the Perturbed Convective Wave Equation (PCWE), regarding their suitability for coupling the aeroacoustic and structural mechanics domains. The comparison considers typical flow configurations of turbulent low Mach number airflows (Ma<0.3), assuming different flow speeds. The accuracy, the computational effort, and the applied computational procedure are analyzed.

• Untersuchung strömungsakustischer Quellen einer klinisch angewandten hydraulischen Knieprothese
  A. Wurzinger, B. Mayr-Mittermüller, M. Kaltenbacher und S. Schoder
[Abstract]

Strömungslärm, welcher von einer Knieprothese ausgeht, hat in mehreren Aspekten negative psychologische Einflüsse auf Patient und Umwelt. Aus diesem Grund wurde das hydraulische System einer klinisch angewandten Knieprothese untersucht, um Schallquellen und dessen Ursachen zu lokalisieren und zu mindern. Anhand stationärer und instationärer inkompressibler Strömungssimulationen werden akustische Quellterme basierend auf gängigen strömungsakustischen Modellen berechnet und untersucht. Dabei werden sowohl Flexions- und Extensionsbewegung als auch unterschiedliche Gelenksteifigkeiten untersucht. Basierend auf diesen Erkenntnissen wurde die strömungsführende Geometrie adaptiert und in weiteren Simulationen sowie Experimenten gezeigt, dass durch die Reduktion von Schallquellen im Inneren des abgeschlossenen hydraulischen Systems die Emmission von Strömungslärm gesenkt werden kann.

• Feature Evaluation for Acoustic Pressure Signals from a Hybrid Simulation of Human Phonation
  F. Kraxberger, A. Wurzinger, S. Falk, S. Schoder, S. Kniesburges, M. Döllinger und M. Kaltenbacher
[Abstract]

Disorders of human voice production have severe effects on the quality of life of the affected individuals. To investigate the cause-effect-chain in voice production with functional-based voice disorders, three different possible disorder patterns are analyzed in form of a parameter study. These are: (i) four different variants of glottis closure, (ii) symmetric and asymmetric vocal fold movements of the same frequency, and (iii) three different subglottal pressures. By combining these parameters, 24 configurations are formed for which a validated simulation model is used to calculate the resulting sound pressure. The applied hybrid aeroacoustic approach consists of an incompressible flow simulation, from which the source term for the acoustic simulation is calculated according to the Perturbed Convective Wave Equation. Using the resulting acoustic signals at a microphone point, features from speech signal processing are evaluated. It is shown, that certain features correspond to certain disorder configurations.

Schönfeld, Stephan

• Transducer Nonlinearities in Active Sound Applications
  J. Schlechter, S. Irrgang und S. Schönfeld
[Abstract]

Modern DSP algorithms used for active cancellation of echoes (AEC) and noise (ANC), beam steering, 3D sound reproduction or multi-zone contrast control model the used loudspeakers as linear systems. However, the nonlinearities inherent in the electro-acoustical transducer generate significant nonlinear distortion in the error signal of the adaptive cancelation system, which becomes audible as a distorted echo, residual noise, and undesired program material in a silent zone or reduces the recognition rate of wake-up commands in smart speakers. This problem can be avoided by using more linear transducers with a larger size, lower efficiency, or higher cost. This paper investigates an alternative solution by using nonlinear control (e.g. Klippel Controlled Sound) in the DSP to actively cancel the nonlinear distortion, to protect the electro-acoustical transducer against overload, and to generate a desired linear overall response which is constant over product life. Details of implementing adaptive nonlinear control in available smart amplifiers (e.g. Nuvoton G60) at low cost and minimum latency are addressed and practical measurements of the improvements and benefits for other active sound applications are presented.

Schöpfer, Fabian

• Lautheit als Messgröße für die Trittschallübertragung
  K. Weber, U. Schanda und F. Schöpfer
[Abstract]

In der wissenschaftlichen Literatur wird der Norm-Trittschallpegel als alleinige Kenngröße für den Trittschallschutz als unzureichend angesehen. Der spektrale Verlauf der Anregungen als auch das Übertragungsverhalten der Decken weisen im tiefen Frequenzbereich unter 100 Hz ihre dominanten Beiträge bei den Anregungen bzw. Schwächen bei den Übertragungen auf. Viele Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass der Norm-Trittschallpegel unter Hinzunahme des Spektrum-Anpassungswertes CI,50-2500 sehr gut mit der Lärmempfindung von Bewohnern korrelieren. Aber auch andere Messgrößen wie z.B. die psychoakustische Messgröße Lautheit wurden als Beurteilungsgröße für die Trittschallübertragung herangezogen. Um die Messgröße Lautheit im Zusammenhang mit der Trittschallübertragung tiefgehender zu untersuchen, wurde am Labor für Schallmesstechnik LaSM der Technischen Hochschule Rosenheim eine Holzbalkendecke mit unterschiedlichen Trittschallquellen angeregt. Die Anregung erfolgte mit einem Norm-Hammerwerk und dem Gummiball nach DIN EN ISO 10140-5. Ebenso wurde die Deckenanregung durch gehende Personen gemessen.

Ausgewertet wird sowohl die Lautheit N in Sone als auch die spezifische Lautheit N’ in Sone/Bark. Hierbei werden die Berechnungsverfahren für quasi-stationäre Geräusche (Norm-Hammerwerk und gehende Personen) und für zeitvariante Geräusche (Gummiball) nach DIN EN ISO 532-1 unterschieden. Als weitere Vergleichsgrößen werden unter anderem der Lautstärkepegel LN und die A-bewerteten Schalldruckpegel LAF und LAFmax ausgewertet. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf dem tieffrequenten Bereich unter 100 Hz.

• Untersuchung des Einflusses von Vorsatzschalen vor Massivholzelementen auf das Stoßstellendämm-Maß Kij
  S. Pfattheicher, F. Schöpfer, U. Schanda und A. Rabold
[Abstract]

Für die Schallschutzprognose von Massivholzkonstruktionen nach DIN EN 12354 werden Stossstellendämm-Maße als Eingangsgröße für die Flankenübertragung benötigt. In einigen Forschungsvorhaben sind Messungen hierfür an verschiedenen Forschungsinstituten durchgeführt und z.B. in der Datenbank ”VaBDat” der Technischen Hochschule Rosenheim eingepflegt worden. Nun wurde untersucht, inwiefern sich Vorsatzschalen vor Massivholzelementen auf die Stossstellendämm-Maße auswirken. Dazu wurden an einem vertikalen T-Stoß aus Brettsperrholzelementen verschiedene Bodenaufbauten auf der Decke sowie Vorsatzschalen vor den Wänden und Beschwerungslagen auf den Wänden angebracht. Die Messergebnisse werden vorgestellt und mit den Stoßstellendämm-Maßen der Konstruktionen ohne Vorsatzschalen sowohl frequenzabhängig als auch deren Einzahlwerte diskutiert.

• Erfahrungen mit der DIN EN 15657:2017-10 und dem Empfangsplattenprüfstand an der TH Rosenheim
  F. Schöpfer, T. Kruse, A. Mayr und U. Schanda
[Abstract]

Zur Prognose der Geräusche aus gebäudetechnischen Anlagen mit den Methoden der EN 12354-5 sind Luft- und Körperschalldaten von Geräten und Anlagen erforderlich. Verfahren zur Bestimmung der Luftschallleistung sind schon lange verfügbar und etabliert. Zur Charakterisierung von Quellen hinsichtlich ihrer Körperschalleigenschaften steht mit der DIN EN 15657:2017-10 seit einigen Jahren ein Dokument zur Verfügung, das entsprechende Laborprüfverfahren beschreibt. Fast zeitgleich mit der Veröffentlichung der EN 15657 wurde 2017 das Rosenheimer Technologiezentrum für Energie und Gebäude (roteg) an der TH Rosenheim eröffnet, das fünf Labore unterschiedlicher Disziplinen unter einem Dach vereint. Im Labor für Schallmesstechnik (LaSM) wurde zur Charakterisierung von gebäudetechnischen Anlagen ein variabler Empfangsplattenprüfstand errichtet, um flexibel auf unterschiedliche Geräte reagieren zu können. In diesem Beitrag werden die bisherigen Erfahrungen mit der DIN EN 15657:2017-10 und dem Empfangsplattenprüfstand an der TH Rosenheim diskutiert.

• Leistungsvergleich gebäudeähnlicher Strukturen bei in-plane und out-of-plane Anregung
  J. Weinzierl, T. Kruse, A. Mayr, F. Schöpfer und U. Schanda
[Abstract]

Gebäudetechnische Anlagen können an einem Empfangsplattenprüfstand nach DIN EN 15657:2017-10 charakterisiert werden. Dabei wird die Körperschallleistung der bauüblich montierten und betriebenen Quellen mit Hilfe eines indirekten Verfahrens bestimmt. Gemäß diesem Verfahren wird anhand der messtechnisch erfassten mittleren Schwingschnellen senkrecht zur Plattenebene und aus den bekannten Eigenschaften der Empfangsplatte die Körperschallleistung einer Quelle bestimmt. Eine Messung der in-plane Schwingungskomponenten ist nach diesem Verfahren nicht vorgesehen. Für die Charakterisierung gebäudetechnischer Anlagen am Empfangsplattenprüfstand ist es zunächst erforderlich, die Prüfstandsplatten einzumessen. Dies erfolgt in der Regel über einen Leistungsvergleich zwischen direkt eingebrachter, bekannter Leistung und der Leistung, die sich über das Empfangsplattenverfahren (mittlere Schnelle) ergibt. Zur Beurteilung des Leistungsabgleichs wird in diesem Beitrag die Empfängerstruktur hinsichtlich ihrer Anteile an out-of-plane und an in-plane Schwingungskomponenten bei unterschiedlichen Anregungen untersucht. Es soll erörtert werden, ob der Einsatz eines 3D Laser Scanning Vibrometers an einer 10 cm dicken Stahlbetonwand zur Erfassung der Schwingschnellen eine Alternative zu Messungen mit Beschleunigungsaufnehmern darstellt. Bereits bestehende Samplingstrategien zur Erfassung der mittleren Schwingschnellen werden anhand einer räumlich fein aufgelösten Rastermessung auf gebäudeähnlichen Strukturen beurteilt.

• Prognoseverfahren für Installationsgeräusche im Holzbau
  J. Bayer, F. Schöpfer, A. Mayr und U. Schanda
[Abstract]

Im Entwurf der EN 12354-5 sind Übertragungsfunktionen als eine Möglichkeit zur Prognose von Geräuschen aus gebäudetechnischen Anlagen für den allgemeinen Fall vorgesehen. Der allgemeine Fall beschreibt dabei Situationen, in welchen die Admittanz von Geräten und der angekoppelten Struktur in derselben Größenordnung liegen. Zur Prognose können sowohl gemessene als auch berechnete Übertragungsfunktionen herangezogen werden. Vor allem im Hinblick auf die Überarbeitung von Teil 36 der DIN 4109 sollen Übertragungsfunktionen als Bauteilkatalog für die Prognose angeboten werden. Für den Massivbau stellt sich hier die Möglichkeit, diese für ausgewählte, repräsentative Bausituationen nach den Verfahren der DIN EN 12354 zu berechnen. Für den Holzbau stehen entsprechende Rechenmodelle und die dafür nötigen Eingangsdaten nicht zur Verfügung. Hier wird deshalb auf Messungen der Übertragungsfunktionen nach DIN EN ISO 10848-1 zurückgegriffen. Aus zwei Forschungsprojekten an der TH-Rosenheim liegen hier schon Daten vor, die im Rahmen eines aktuell laufenden Forschungsprojektes ergänzt und für eine Implementierung in der DIN 4109-36 aufbereitet werden.

Schössow, Daphne

• Analyzing the Degree of Immersion of Music Reproduction by means of Acoustic Fingerprinting
  J. Bergner, D. Schössow, S. Preihs, J. Peissig, Y. Wycisk, K. Sander, R. Kopiez und F. Platz
[Abstract]

In the past few decades the use of high-quality multi-channel audio reproduction formats and systems became widespread. Driven by developments and investments in the film industry, technologies and devices gained a market readiness level such that private use and mass distribution became more and more accepted and commercially successful. Each generation of audio formats and codecs developed by companies such as Dolby, DTS, THX or Auro/Barco, promises to deliver advanced audio playback quality and user experience as well as the feeling of being present in the reproduced auditory scene, what is known as ”Immersion”. However, it has not been conclusively clarified to what extent advanced audio reproduction formats and systems actually contribute to the physical properties of the reproduced soundfield, the psychophysical perception or the emotional response. The interdisciplinary research project ”Wagner 3.0” addresses these questions, whereby the presented work investigates the acoustic properties of 9 selected music recordings, each reproduced with three different loudspeaker setups (stereo, 5.1 and 5.1.4). For this, 189 signal-based parameters within the categories level, quality and spaciousness are calculated and compared. Appropriate dimensional reduction methods reveal the underlying components that characterise the differences of the respective music reproductions and form a so called acoustic fingerprint.

• An Open-Source Python Framework for the Generation of Questionnaire GUIs without Programming
  D. Schössow, J. Bergner, S. Preihs und J. Peissig
[Abstract]

Questionnaires in paper form are more and more replaced with digital equivalents, but those are often hardly adaptable to one’s individual wishes. To simplify the use of digital questionnaires, a Python-based open-source framework was developed, that allows to create diverse questionnaires without any programming knowledge. The software has a graphical user interface as well as the possibility to edit the entire questionnaire structure in one configuration text file. Many common question and answer types are already implemented, but the selection will be extended. Furthermore, interfaces for communication with other software and systems are possible, for example OSC. The software is designed so that different components can also run on different computers. The presented framework is explained on the example of a listening test environment which utilizes subsystems for audio, pupillometry and collection of physiological data, that are controlled and synchronized on 3 computers.

Scholl, Dominik

• Reflexion und Transmission von Schall an Umlenkungen in Strömungskanälen
  D. Scholl und F. Ebert
[Abstract]

Viele Kanalsysteme transportieren neben einer Luftströmung auch unerwünschten Schall. In den meisten Kanalsystemen sind außerdem Strömungsumlenkungen anzutreffen, welche die Ausbreitung des Schalls beeinflussen. Die geometrischen Randbedingungen der Kanalumlenkung bestimmen die akustische Transmission und Reflexion einfallender Schallwellen und ermöglichen es somit gezielt Lärm zu mindern. Dabei spielt die Umwandlung einfallender Grundmoden in - teilweise nicht-ausbreitungsfähige - Moden höherer Ordnung eine entscheidende Rolle. Im Beitrag werden numerische Ergebnisse für die Reflektions- und Transmissionskoeffizienten präsentiert und mit Messungen an einem eigens aufgebauten Transmissionsprüfstand, der auch Moden höherer Ordnung erfassen kann, verglichen. Sie belegen, wie durch Modenumwandlung die Schalltransmission durch die Umlenkung unterdrückt und einfallender Schall stattdessen zurückreflektiert wird.

Scholz, Magdalena

• Vorhersagemodell für vaskuläre Schäden durch Hand-Arm-Vibrationen – Gültigkeit und Überarbeitungsmöglickeiten
  M. Scholz, A. Brammer und S. Marburg
[Abstract]

Vibrationen, die von handgehaltenen Geräten auf das Hand-Arm-System des Nutzers übertragen werden, können zu gesundheitlichen Schäden führen. Zum Schutz vor diesen wurden Standards mit Grenzwerten für Schwingungen und die jeweilige Nutzungsdauer implementiert. Eine grundlegende hierbei ist die DIN EN ISO 5349-1. In dieser ist neben Grenzwerten und Messmethoden auch ein Modell beschrieben, mit welchem berechnet wird nach welcher Belastungsdauer in Jahren mit einer Vibration, die einen gewissen Beschleunigungswert aufweist, 10% der betrachteten Nutzergruppe von vaskulären Schäden betroffen sind. Für diese Berechnung wird der 8h energieäquivalente Beschleunigungswert genutzt, um die Vibration zu beschreiben, denen Arbeiter im Rahmen eines 8 stündigen Arbeitstages häufig von verschiedenen Geräten ausgesetzt sind. In verschiedenen Studien wird die Gültigkeit dieses Modells in Frage gestellt und 2017 wurde von Nilsson u.a. eine Meta-Analyse zu den gesundheitlichen Schäden durch Hand-Arm-Vibrationen veröffentlicht. Sowohl die Ergebnisse dieser Meta-Analyse, als auch die in anderen Studien beleuchteten Aspekte zeigen unbeantwortete Fragen und Unsicherheiten bezüglich des bestehenden Modells auf. Diese lassen sich unter anderem in die Themenbereiche Gültigkeit für verschiedene Vibrationsarten und sinnvolle Überarbeitung des Modells gliedern. Diese werden in diesem Beitrag betrachtet.

Schreckenberg, Dirk

• The role of non-acoustic factors in subjective noise abatement management
  D. Schreckenberg, C. Belke, S. Benz und J. Kuhlmann
[Abstract]

Findings from studies on community responses to noise indicate an excess in noise annoyance judgments after a change in the noise exposure, e.g., due to a flight path change. This ’change-effect’ means a shift in the exposure-response relationship following the direction of the change in exposure. There are several explanations for this change-effect in annoyance. One is that non-acoustic factors (NAF) play an important role in such change situations. As a rule of thumb, about one third of noise annoyance is explained by average sound level metrics. Another third is explained by NAF. The last third - so far unexplained - may comprise further not assessed acoustic or non-acoustic factors and measurement error. This contribution reflects on the role of non-acoustic factors in situations of change due to the implementation of noise abatement measures. Understanding the impact of non-acoustic factors of annoyance requires an understanding of the concept of noise annoyance. In our contribution, we introduce noise annoyance as a psychological stress response to noise requiring coping with or recover from the noise situation. We explain the role of non-acoustic factors within this stress process and outline how the consideration of non-acoustic factors could improve the noise abatement management.

• How aircraft noise impact management can improve residents' quality of life - A field study
  J. Kuhlmann, B. Ohlenforst, F. Rajé, I. Richard, R. Aalmoes, P. Hooper und D. Schreckenberg
[Abstract]

The EU research project ANIMA (Aviation Noise Impact Management through Novel Approaches) aims to develop new instruments and methods for mitigating the impact of aircraft noise exposure and for enhancing residents’ quality of life (QoL). Within ANIMA, several existing interventions were evaluated with respect to their impact on nearby communities. For example, a consultation procedure that took place in 2018 in the Frankfurt Airport region was evaluated by means of qualitative in-depth telephone interviews. The consultation procedure dealt with a potential flight path change that would lead to a decrease in aircraft noise exposure in some areas but to an increase of exposure in other areas. Therefore, three communities, which would be differently affected by the flight path change, were selected for this study. In addition, existing survey data was re-analysed to assess residential satisfaction and which aspects of the living environment are most important to residents living nearby Schiphol Airport. In this contribution, the results of both the in-depth interviews and the survey are described and discussed. The ANIMA project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation program under grant agreement No [769627].

Schröder, Thorben

• Digital Twin – Experimentelle und numerische Modalanalyse am Lehrbeispiel eines Tisches
  J. Piepiorka, C. Gillner, T. Schröder, O. Zaleski und S. Keuchel
[Abstract]

Der digitale Zwilling wird als überaus effektives Werkzeug im Entwicklungsprozess eingesetzt, um bestmögliche akustische Produkteigenschaften zu garantieren und Sicherheitsanforderungen einzuhalten. Dabei gilt es den interdisziplinären Spagat zwischen rechnergestützen Vorhersagemodellen und experimentellen Prototypen valide abzubilden. Obwohl die jeweilige Fachexpertise in vielen Unternehmen vorhanden ist, wird das volle Interaktionspotenzial oftmals nicht ausgeschöpft. Um die Herangehensweise und das Verständnis zukünftiger Ingenieure zu sensibilisieren, wird in diesem Beitrag ein neu entwickeltes Laborpraktikum vorgestellt.

Als Lehrbeispiel wird das Schwingungsverhalten eines Tisches mit Hilfe eines digitalen Zwillings untersucht. Ziel ist es, die Möglichkeiten und Werkzeuge zur Abschätzung der Modellgüte erläuternd aufzuzeigen. Für einen handelsüblichen Tisch werden sowohl experimentelle als auch numerische Modalanalysen durchgeführt und detailliert dokumentiert. Ein besonderes Augenmerk liegt auf den jeweiligen Herausforderungen und den möglichen Fehlerquellen, welche anhand von Beispielen inklusive gängiger Lösungsstrategien fokussiert werden. Im ersten Schritt werden die jeweiligen Ergebnisse kritisch diskutiert und unter Berücksichtigung der Annahmen sowie Randbedingungen bewertet. Im zweiten Schritt erfolgt der Abgleich zwischen den beiden Teilgebieten, wobei die Validierung des digitalen Zwillings im Vordergrund steht.

Die gesamte Vorgehensweise ist in einem Laborpraktikum zusammengefasst, welches vielfältige Anwendungsmöglichkeiten bietet. Neben theoretischen Grundlagen sind die Inhalte als selbsterklärende Tutorials aufbereitet, welche digital oder in Präsenz am eigenen Untersuchungsobjekt erarbeitet werden können.

Schuck, Moritz

• Attribute zur gesamtheitlichen Charakterisierung der Wahrnehmung von Straßenverkehrsgeräuschen
  A. Fiebig, D. Ackermann, S. Böhm, M. Chudalla, A. Karakantas, A. Oehme, S. Pourpart, M. Schuck, F. Strigari und S. Weinzierl
[Abstract]

Das BASt-Projekt ”Erprobung psychoakustischer Parameter für innovative Lärmminderungsstrategien” (FE 02.0431/2019/IRB) widmet sich in mehreren Studien der Anwendbarkeit psychoakustischer Parameter zur Bewertung von Verkehrsgeräuschen. Um diese vollständig zu charakterisieren und ihre perzeptive Wirkung aufzuzeigen, bedarf es der Kenntnis der zugrundeliegenden Dimensionen, die die Bewertung von Verkehrsgeräuschen in alltäglichen Situationen beeinflussen. In diversen Studien zur Wirkung von akustischen Umgebungen zeigte sich, dass die auditive Wahrnehmung mehrdimensionaler Natur ist, wobei häufig klassische Affektmodelle abgeleitet wurden. In einer ersten Probandenstudie werden mittels Stimulus-Dyaden-Vergleich auf Basis des Repertory-Grid-Verfahrens relevante Beschreibungsgrößen und Attribute elizitiert, um die latenten Wahrnehmungsdimensionen, die der Bewertung von Straßenverkehrsgeräuschen zugrunde liegen, systematisch zu explorieren. Dabei äußern sich die Probanden in einer offenen Befragung zu den perzeptiven Unterschieden der präsentierten Stimuluspaare. Hierfür werden Straßenverkehrssituationen in einem audio-visuellen Kontext auf Basis von 360^∘-Kamera- und Higher Order Ambisonics-Aufnahmen dargeboten. Die Straßenverkehrsszenen werden mittels Head Mounted Display und eines 21.2 Kanal-Ambisonics-Systems im Experiment dargestellt. Die präsentierten Stimulus-Dyaden decken den Merkmalsraum an Straßenverkehrsgeräuschen umfangreich ab und berücksichtigen systematisch Faktoren wie Verkehrsmenge, Verkehrsfluss, Verkehrszusammensetzung, Fahrbahnbelag und zulässige Höchstgeschwindigkeit. Der Beitrag erläutert die experimentelle Methodik, zeigt die mittels des Repertory-Grid-Verfahrens explorierten Attribute auf und skizziert die Entwicklung eines Fragebogens als Messinstrument zur Bestimmung perzeptiver Eindrücke im Kontext von Straßenverkehrsgeräuschen.

Schütze, Andreas

• Entwicklung akustischer Messungen für industrielles maschinelles Lernen
  C. Fuchs, S. Klein, S. Saller, D. Spies, A. Schütze und T. Schneider
[Abstract]

Einige Defekte an industriellen Maschinen können von Experten aufgrund von akustischen Ereignissen erkannt werden. Durch die bisherigen Erfolge in der Spracherkennung motiviert dies zur Nutzung maschinellen Lernens für industrielle akustische Messungen. Als Beispiel werden hier Messungen an Antrieben von Festo angeführt, deren Dichtungen Leckagen aufweisen. Das Ziel ist es, die Leckage(n) per MEMS-Mikrofon zu erkennen. Da maschinelles Lernen die Messkette um statistische Datenauswertung erweitert, stellt es besondere Anforderungen an das Design of Experiment (DoE) und die Messkette. Bei akustischen Messungen spielen Noise und Clipping eine große Rolle. Es gilt also, einen geschickten Dynamikbereich zu finden und einen sinnvollen Nutzsignalbereich mit ausreichendem Signalrauschabstand (SNR) in den Messsignalen zu suchen. Um physikalisches Clipping zu vermeiden, wurde das Mikrofon in ein Gehäuse mit konischer Einfräsung eingebaut. Außerdem wurde das Gain auf einen Nutzsignalbereich optimiert und die Einzelmessungen wurden entsprechend segmentiert, um Datenhomogenität zu erreichen. Zur Erfüllung der statistischen Anforderungen wurde das DoE per Latin Hypercube Sampling (LHS) durchgeführt. Dazu wurden Daten mit verschiedenen Leckagenstärken, verschiedenen beaufschlagten Drücken und Einstellungen der Drossel aufgezeichnet. Somit werden Robustheit zu unterschiedlichen Druck- und Drosseleinstellungen sowie die Lernbarkeit des Targets (Leckage) ermöglicht. Rauschsignale können für Robustheitstests und weiterführende Vergleiche im Nachhinein eingefügt werden.

Schultz, Frank

• A Closer Look On Linearly and Quadratically Constrained Least-Squares Binaural Decoder Performance Using Individualised HRTFs
  F. Schultz, S. Doma, J. Fels und S. Spors
[Abstract]

The linearly and quadratically constrained least-squares (LQC-LS) decoder for rendering Ambisonics to binaural signals is a recent parametric approach by (Schörkhuber/Höldrich, AES 2019) which aims at preserving binaural cues also for low order Ambisonics. From a listening experiment by (Giller/Schörkhuber, DAGA 2019) it is known that for Ambisonics order N>10, this parametric rendering is very close to the reference using Neumann KU100 dummy head HRTF data, showing about equally good performance on reproduction of space, as well as on sound color and quality. Our contribution further investigates the performance of LQC-LS for usage of individual HRTF data.

• Plane Wave Radial Filter Design Using Pre-emphasized Time-Domain Representations
  N. Hahn, F. Schultz und S. Spors
[Abstract]

The spatial encoding, manipulation and decoding of a sound field in the spherical harmonics domain requires a discrete-time realization of the radial dependent parts, called radial filters. For plane waves, the spectra of the radial basis functions are described by the spherical Bessel functions and the impulse responses by the Legendre polynomials. Although the radial filters can be designed efficiently by sampling the time-domain radial functions, the resulting spectrum typically suffers from aliasing. In this paper, we present a radial filter design method where the aliasing is reduced by means of spectral pre-emphasis. The antiderivatives of the radial functions are derived in closed form by exploiting the Rodrigues’ formula. This leads to a spectral shaping of the radial functions that is inversely proportional to the frequency. Since the energy lying beyond the Nyquist limit is attenuated, the pre-emphasized signal can be sampled with reduced aliasing. The original magnitude spectrum is then restored by applying a differentiation to the sampled signal. In this study, a first-order IIR filter is used as a digital differentiator. The aliasing reduction achieved by the proposed method is demonstrated for different radii and antiderivative orders.

Schulze, Veronika

• Identification of piezoelectric material parameters using optimised multi-electrode specimens
  L. Claes, N. Feldmann, V. Schulze, B. Jurgelucks, A. Walther und B. Henning
[Abstract]

Due to the availability of computational resources, modern design processes of sensor and actor systems are becoming increasingly simulation-driven. A prerequisite of these processes is, however, that the materials used are well-known and described by a material model. For piezoceramic materials the parameters of such a model is especially hard to determine, as it includes mechanical, electrical, and piezoelectric quantities. The authors have previously shown that a complete set of piezoelectric material parameters can be identified based on three electrical impedance measurements of a disc-shaped specimen with three ring electrodes. As a continuation of this work, a new electrode structure requiring only a single impedance measurement is determined by a simulation-based sensitivity optimisation process. Using this new electrode structure, the material parameters of a physical specimen are determined in an inverse procedure by matching the measured impedance with the impedance of a virtual sample incorporating the parameterised material model using an optimisation algorithm. Along with linear parameters for mechanical, electrical, and piezoelectric behaviour, absorption parameters are determined as well. Good agreement between virtual and physical impedances indicates the model’s potential to describe the physical behaviour accurately.

Schumacher, Timo

• Evaluation of Microphone Array Methods for Aircraft Flyover Measurements: Development of a Virtual Test Environment
  D. Lincke, T. Schumacher und R. Pieren
[Abstract]

Aircraft flyover measurements using microphone array methods are a common tool to localize and characterize partial noise sources of aircraft. Based on these results, promising design changes for low-noise aircraft can be developed and implemented. Improvements of microphone array setups and algorithms are still subject to ongoing research. In the framework of the international research project LION, a virtual acoustical environment is developed allowing flexible and fast evaluation of the performance and accuracy of microphone array methods. The test environment incorporates models for sound propagation in the atmospheric boundary layer and is used to generate test cases consisting of multiple virtual microphone signals. Outdoor sound propagation phenomena like Doppler effect, geometrical spreading, and air absorption are considered. Further, the project aims at realistically modelling the effect of atmospheric turbulence on sound pressure amplitude and phase. This contribution will present the preparation and content of test cases for synthetic aircraft flyover measurements above a large microphone array as used in flyover tests of the German Aerospace Center, DLR. The established process of generating fully controllable test cases and the analyses of these, forms an efficient framework for fast evaluation of newly developed algorithms.

• Evaluation of microphone array methods for aircraft flyover measurements: Quantification of performance through virtual test environments
  T. Schumacher, D. Lincke und H. Siller
[Abstract]

Microphone arrays have become a vital tool for the analysis of complex acoustic sources. Many well documented evaluation methods are available for stationary source regions such as wind tunnels and stationary engine tests. This makes it possible to choose from a variety of algorithms, like DAMAS, CLEAN and SODIX. Methods for moving sources however are fewer and less researched. While some of the above-mentioned methods where successfully adapted to moving sources, compromises were made in terms quality or calculation times. . The project LION aims at improving the state of knowledge about the available and new methods by introducing a virtual test environment which includes simulations with varying degrees of complexity and realism, focusing on flyover measurements. The performance of microphone array techniques is assessed by applying them to a set of simulations representing different fly-over scenarios and a comparison of the results. The Virtual Test Cases are used to quantify the quality of the different algorithmic approaches in the context of flyovers. The goal of the presentation is to establish a method assessing new approaches and provide information about application areas, similar to what is available in the stationary case.

Schwertfirm, Florian

• Akustik-Fluid-Struktur-Kopplung (AFSI) im Fahrzeugunterboden
  F. Schwertfirm und J. Kreuzinger
[Abstract]

Am Unterboden eines KFZ treten, angeregt durch die turbulente Umströmung, hohe Druckschwankungen auf. Diese setzten sich zusammen sowohl aus hydromechanischen als auch aus akustischen Wechseldrücken. Sie regen Strukturen im Unterboden zu Schwingungen an und führen damit vor allem bei tiefen Frequenzen zu Schalleintrag in den Innenraum.

Diese Vorgänge werden beispielhaft am SAE-Körper im numerischen Windkanal untersucht. Der angeregte Unterboden ist in diesem Fall eine Aluminiumplatte an der Unterseite, die Schall in den Innenraum abstrahlen kann.

Durch eine voll gekoppelte Simulation von Strömung, Strömungsschall und Strukturbewegung mit dem Code MGLET lassen sich folgende Fragen beantworten: - Welchen Anteil hat die hydromechanische Anregung? - Welchen die akustische? - Gibt es eine Rückwirkung der Plattenbewegung auf das Schallfeld im Unterboden?

Die Ergebnisse werden validiert durch den Vergleich mit Messwerten der Wechseldrücke am Unterboden, Beschleunigung der Aluminiumplatte aus dem realen Windkanal und den Spektren der Mikrofone im Innenraum.

Schwickert, Susanne

• Raumakustische Eigenschaften von Lehmoberflächen
  K.K. Blaschke, S. Schwickert und M. Kob
[Abstract]

Der Baustoff Lehm erlebt seit einigen Jahren eine Renaissance. Im Bauwesen werden Lehmprodukte wieder vermehrt eingesetzt. Seine mechanischen, thermischen und hygrischen Eigenschaften werden dementsprechend vielfach untersucht, wohingegen die raumakustischen Eigenschaften von Lehmoberflächen vergleichsweise wenig betrachtet werden. Um die Absorptionseigenschaften einer Probewand zu untersuchen, wurden Messungen zur Ermittlung der frequenzabhängigen Schallabsorptionsgrade mittels Hallraum-Verfahren nach DIN EN ISO 345 (2003-12 Akustik - Messung der Schallabsorption in Hallräumen) verschiedener Lehm-Oberflächen durchgeführt, z.B. einer klassischen Stampflehmwand sowie einer mit lehmverputzter Oberfläche. Gegenüber einer Massivwand zeigt die rohe Lehmwand einen deutlich höheren mittleren Absorptionsgrad. Das Verputzen der Stampflehmwandoberfläche wiederum bewirkt ein Herabsetzen des Absorptionsverhaltens. Ein besonderer Fokus der Untersuchung liegt auf der Entwicklung des Schallabsorptionsgrades der Stampflehmwandoberfläche im Trocknungsprozess. Die Ergebnisse dieser Messungen zeigen einen deutlichen Anstieg des Schallabsorptionsgrades von der ersten Messung der frisch erstellten Stampflehmwand bis zur letzten Messung nach einem Trocknungsprozess von 40 Tagen. Bis zur DAGA sollen weitere Messungen an Aufbauten mit Lehmbauplatten erfolgen, wie sie in Übungsräumen nutzbar sind. Auch werden noch Messungen mit dem Kundtëschen Rohr durchgeführt, die die Abhängigkeit der komplexen Impedanz vom Trocknungsprozess der Stampflehmwandoberfläche beleuchten soll. Die Untersuchungen werden im Rahmen des DBU-geförderten Projekt ECOsights - Nachhaltiges Museum Detmold angefertigt.

Seeber, Bernhard

• Machine learning-based sound coding for cochlear implants
  B. Seeber und E. Bullón Tarrasó
[Abstract]

Sound coding strategies for cochlear implants (CIs) translate the incoming sound signal into parameters for the electrical pulse pattern delivered by the implant. Without specific noise reduction, the common envelope coding in CIs, like in the continuous interleaved sampling strategy (CIS), leads to problems with sound localization and listening in situations with noise and reverberation. Hence, this basic sound coding is accompanied by noise reduction and de-reverberation stages, which clean the sound signal prior to pulse processing, together achieving good performance in many listening situations. Statistical approaches using deep neural networks (DNN) achieve impressive results for segregating sound sources against a background of other sources and reverberation. These networks, like ConvTasNet, contain stages for filtering and amplitude extraction similar to the processing in CIs. We investigated if a DNN could be trained to replace the complete sound coding strategy of a CI. We compare the amplitude stimulation sequences for each electrode computed by a new stochastic approach and compare them to those of the classic CIS strategy. Results show that a DNN is capable of replacing existing CI coding strategies like CIS, while having the potential to include preprocessing stages for source segregation at no extra computational cost.

• Audiovisual models for virtual reality: Underground station
  L. Hladek und B. Seeber
[Abstract]

Virtual reality offers new avenues to study acoustic communication by recreating or altering the audiovisual representation of the environment. Underground stations are among the places with challenging communication conditions, which we aim to study in the controlled laboratory environment. We implemented two acoustic scenes taking place in a simulation of the underground station Theresienstraße (Munich) in the real-time Simulated Open Filed Environment (rtSOFE). In the first scene, the talkers are horizontally distributed around the listener at every 30^∘, representing common test situations in audiological research. In the second scene, the talkers are radially spanning in distance from 1 m to 10.1 m in front of the listener, like an approaching person, to simulate the effects of reverberation with increasing distance. The scenes were evaluated against the in-situ acoustic measurements of the binaural and omnidirectional impulse responses in terms of the binaural and energetic parameters, and several additional acoustic measurements were performed to characterize the environment, the equipment, and the background sounds. The whole collection of the virtual reality assets is freely available for research in other labs and documented thoroughly.

• Extension of the real-time Simulated Open Field Environment for fast binaural rendering
  T. Wang und B. Seeber
[Abstract]

This presentation discusses the extension of the real-time Simulated Open Field Environment (rtSOFE) with binaural rendering of simulated room impulse responses (BRIR) and rendering of non-isotropic reverberation. rtSOFE implements the image source model to simulate (early) sound reflections such that each visible image source is synthesized in the frequency domain followed by the generation of time-domain impulse responses for convolution with the sound. Real-time BRIR rendering extends this pipeline with efficient frequency-domain multiplication of directional head-related transfer-functions using optimized low-level C++ functions based on CPU SIMD instructions. In a hybrid modelling approach, rtSOFE is extended with a multi-band statistical reverberation model to render non-isotropic diffuse reverberation. Tunable parameters offer the flexibility to fit the model to various room acoustical conditions and we discuss modelling outcomes. The extension of rtSOFE with BRIR and non-isotropic reverberation rendering aims at achieving real-time interactivity and high immersion in VR scenes. Approaches for balancing latency and rendering quality is discussed.

• Investigating the Smoothness of Moving Sources Reproduced with Panning Methods
  M. Kuntz und B. Seeber
[Abstract]

The accurate loudspeaker-based reproduction of a sound field over a given area becomes more difficult as the frequency increases, manifesting itself in higher reproduction errors and poorer sound quality. This study investigates the perceived reproduction quality for the reproduction of moving sources. A pink noise source moving in an arc from -30^∘ to +30^∘ was split into two frequency bands, the lower one played back with Higher-Order Ambisonics, the higher with either nearest loudspeaker mapping, Vector-Base Amplitude Panning or Perceptually Equalized Panning. Participants were asked to rate the smoothness of the sound source, taking both coloration and movement into account, on a 7-point scale ranging from 1 (saccadic) to 7 (continuous), for different angular velocities and cross-over frequencies. Pilot data show that smoothness increases with the cross-over frequency, indicating that conventional panning methods are less suitable for the auralization of moving trajectories than Higher-Order Ambisonics, even at high frequencies. We will also discuss the effect of angular velocity on source and trajectory smoothness.

• Onset importance in a binaural detection task during an arc-shaped movement trajectory
  N. Kolotzek und B. Seeber
[Abstract]

For localization, the onset information is known to be highly important, but for a binaural detection task of moving sources, it is unclear it trades with sluggishness. A 500 Hz sine tone, moving on an arc-shaped trajectory ranging from -50^∘ to 50^∘, was auralized with 17th order Ambisonics and played via 36 horizontally arranged loudspeakers in an anechoic chamber along with noise from the front. The trajectory was split into 5 equally distributed segments. Each segment was passed in 20 or 40 ms. The movement was clockwise or counterclockwise to present the largest binaural cues in each segment either at the onset or at the offset. Detection thresholds were measured for each segment and both movement directions. First results show almost identical detection thresholds across onset conditions. For the most lateral segment, the measured thresholds correspond to the threshold for a static source located at ±50^∘, with the largest available binaural cues. It seems that the auditory system, despite the assumption of binaural sluggishness, can use the maximum available cues along a brief trajectory for detecting a moving source in noise regardless whether the maximum is at the onset or offset of the stimulus.

Sefczyk, Dustin

• Vergleich gemessener und simulierter raumakustischer Parameterwerte der Wallfahrtskirche Maria, Königin des Friedens in Velbert-Neviges
  K.-H. Lorenz-Kierakiewitz, D. Sefczyk und J. Arnold
[Abstract]

Zur raumakustischen Beurteilung von Räumen werden immer häufiger Computersimulationen herangezogen. Voraussetzungen für die Aussagesicherheit und Vorhersagekraft solch softwarebasierter Untersuchungen sind möglichst umfangreiche Evaluationen anhand unterschiedlicher Gebäude und Raumgeometrien. Die Wallfahrtskirche Maria, Königin des Friedens in Velbert-Neviges stellt als ein nichtparallelepipedischer unregelmäßiger halliger Vieleckraum ein geeignetes Untersuchungsobjekt für den Vergleich zwischen messtechnisch erfassten und simulierten raumakustischen Parameterwerten dar. Es erfolgte ein pfadbezogener Vergleich zwischen den Impulsantwortstrukturen und Werten daraus abgeleiteter raumakustischer Parameter sowohl aus Messungen nach DIN EN ISO 3382-1 als auch aus digitalen Simulationen mit einer gängigen Simulationssoftware in zwei verschiedenen Versionen. Im Ergebnis ist festzuhalten, dass nach Maßgabe der durchgeführten Untersuchungen bei halligen polyedrischen Raumgeometrien die Voraussetzungen für eine Vorhersagekraft solcher Simulationen für die üblichen raumakustischen Parameter in mittleren und hohen Frequenzbändern gegeben sind, wenn die Möglichkeit einer Kalibrierung des Simulationsmodells durch Daten von raumakustischen Messungen besteht, hier mit Ausnahme der EDT. Da die Positionen von Gegenständen, Reflexionsflächen sowie Absorptionsmaterialien in die Simulationsergebnisse einfließen, besteht ein deutlicher Mehrwert gegenüber statistischen Berechnungsverfahren. Zur Orientierung über die globalen Raumeigenschaften kann die Erstellung eines digitalen Simulationsmodells also ein gut geeignetes Instrument sein, auch wenn raumakustische Messungen an Maßstabsmodellen, wie sie auch aktuell noch praktiziert werden, derzeit noch genauere Ergebnisse liefern.

Seideneck, Mario

• Experimenting with Professional Microphones to Apply Acoustic Event Detection to Unmanned Aerial Vehicles
  K. Hock, M. Seideneck, C. Sladeczek und M. Taenzer
[Abstract]

Unmanned aerial vehicles (UAV) are already being used today for a wide variety of tasks. For this purpose, UAVs are equipped with various sensors, such as video and thermal imaging cameras or flight assistance systems. Acoustic sensors, on the other hand, are not yet established, although they offer a wide range of possible applications in combination with AI-based signal processing. Using e.g., acoustic event detection could extend the sensing capabilities of UAVs and enable them to react automatically to user-defined acoustic events. Possible scenarios include finding an emergency location, autonomous flight to the event location, automatic monitoring of the acoustic environment, or triggering an alarm. The acoustic sensor system required for this purpose must be robust to external environmental conditions, as it is inevitably subject to perturbations such as the air currents through the rotors, operational noise, or wind noise. In this work, we have investigated a set of commercially available microphones for their suitability for such an acoustic sensor system. The realization of acoustic event detection is based on linear support vector machines in addition with OpenL3-Embeddings. To train the acoustic sensor system, a dataset from the DCASE2020 challenge is extended with recorded noise to consider different use cases.

Selbach, Dustin

• Untersuchung zur Sprachverständlichkeit bei Schulkindern unter Variation der tieffrequenten Nachhallzeit
  D. Selbach, J. Selzer und A. Fiebig
[Abstract]

Raumakustische Bedingungen haben einen maßgeblichen Einfluss auf die Sprachverständlichkeit. Dabei ist der Einfluss auf die Sprachverständlichkeit im Kindesalter bekanntermaßen stärker als im Erwachsenenalter. Um diesem Umstand Rechnung zu tragen, werden im staatlichen Regelwerk ASR A3.7 entsprechende Anforderungen an die Raumakustik in Bildungsstätten formuliert. Die Nachhallzeit wird dort als zentrale Größe zur Beschreibung der Raumakustik herangezogen. Eine Abhängigkeit der Sprachverständlichkeit von der Nachhallzeit ist als evident anzusehen. Im Gegensatz dazu sind derzeitig jedoch wenige Studien zur Untersuchung eines Einflusses des Frequenzverlaufs der Nachhallzeit auf die Sprachverständlichkeit bekannt. Die hier vorgestellte Studie variiert das Bassverhältnis (BR) in einem simulierten Klassenraum und untersucht den Einfluss des BR auf die Sprachverständlichkeit unter Grundschulkindern. Dazu wurden Hörversuche mit Schulkindern bis zur fünften Klasse durchgeführt. Die Sprachverständlichkeit wurde mittels des evaluierten und kindergerechten Oldenburger Kinder-Reimtests (OLKI) erfasst. Den Versuchspersonen wurden die Sprachsignale mit Störgeräuschen unter Verwendung der binauralen Raumimpulsantworten mit angepassten interauralen Laufzeitunterschieden (ITD) dargeboten. Als mögliche Moderatoren wurden sowohl Alter als auch Multilingualität der Kinder erfasst. Die Ergebnisse des Hörversuchs werden in diesem Beitrag vorgestellt und diskutiert.

Sellerbeck, Philipp

• Extending vehicle evaluation in test drives with physiological measurements
  C. Laufs, S. Hank, P. Sellerbeck und A. Herweg
[Abstract]

The HEAD empirical assessment ride (HEAR!) method allows correlation of the driver’s perception of the vehicle with acoustic conditions and driving conditions. Using this user-centred-design approach, problematic driving conditions are easily identified. In order to learn more about drivability or the feeling of safety while driving, we extended the method by using physiological measurements. During states of stress or relaxation certain physiological parameters change, such as heart rate or heart rate variability. These changes can be recorded using adequate devices. During operation of the vehicle, continuous movements of the driver make data acquisition more difficult due to increased number of artifacts. Therefore, this work addresses the issues involved in measuring physiological data in the vehicle. Based on conducted test drives, a method was iteratively derived to eliminate artefacts and achieve good signal quality. Subsequently, several drives were conducted using this developed methodology. The data collected within the drives offer the possibility to analyze the dimensions driving conditions, acoustic phenomena, perceptive evaluations, and physiological responses in relation to each other. For example, the additional acquisition of vehicle parameters enables a first assignment of the stress responses to specific driving conditions or situations.

Selzer, Jan

• Erfassung der Arbeitsgedächtnisleistung bei unterschiedlichen raumakustischen Konditionen
  J. Selzer, F. Schelle und A. Fiebig
[Abstract]

An Büroarbeitsplätzen werden viele Tätigkeiten durchgeführt, die erhöhte Anforderungen an die Konzentration der Beschäftigten stellen. Dem steht eine erhöhte Störwirkung durch irrelevante Sprachsignale gegenüber, die nachweislich die Arbeitsgedächtnisleistung beeinträchtigen und die Fehlerrate steigern.

Die nachfolgende Studie befasst sich mit der Fragestellung, inwiefern die Beeinträchtigung der Arbeitsgedächtnisleistung durch irrelevanten Schall von unterschiedlichen raumakustischen Konditionen abhängt. Zu diesem Zweck wurde im within-subject Design die Leistungsminderung mittels Serial Recall Test erfasst. Insgesamt wurden sechs Stimuli für das Experiment genutzt: Ruhe als Referenzkondition, rosa Rauschen, zwei Sprachsignale mit unterschiedlicher Schwankungsstärke, die jeweils in einer ungünstigen raumakustischen Kondition mit langer Nachhallzeit sowie nachhallfrei dargeboten wurden. Jeder Stimulus wurde in zwölf Trials genutzt. Ein Trial bestand aus der Repräsentationsphase von neun in zufälliger Reihenfolge sequenziell dargestellter Ziffern und der nachfolgenden Wiedergabephase. Ferner wurden unterschiedliche Testdesigns für zwei Probandengruppen herangezogen. Im ersten Testdesign fand die Wiedergabe eines Stimulus über zwölf Trials statt, während im zweiten Testdesign bei jedem Trial die Wiedergabe der Stimuli randomisiert wurde.

Neben der erfassten Leistungsminderung wurde die Lästigkeit erhoben und ein Abschlussinterview geführt. Die Ergebnisse der Studie mit 44 Versuchspersonen werden in diesem Beitrag präsentiert und diskutiert. Insgesamt ist eine deutliche Leistungsminderung in den Sprachkonditionen gegenüber der Referenzkondition sichtbar.

• Untersuchung zur Sprachverständlichkeit bei Schulkindern unter Variation der tieffrequenten Nachhallzeit
  D. Selbach, J. Selzer und A. Fiebig
[Abstract]

Raumakustische Bedingungen haben einen maßgeblichen Einfluss auf die Sprachverständlichkeit. Dabei ist der Einfluss auf die Sprachverständlichkeit im Kindesalter bekanntermaßen stärker als im Erwachsenenalter. Um diesem Umstand Rechnung zu tragen, werden im staatlichen Regelwerk ASR A3.7 entsprechende Anforderungen an die Raumakustik in Bildungsstätten formuliert. Die Nachhallzeit wird dort als zentrale Größe zur Beschreibung der Raumakustik herangezogen. Eine Abhängigkeit der Sprachverständlichkeit von der Nachhallzeit ist als evident anzusehen. Im Gegensatz dazu sind derzeitig jedoch wenige Studien zur Untersuchung eines Einflusses des Frequenzverlaufs der Nachhallzeit auf die Sprachverständlichkeit bekannt. Die hier vorgestellte Studie variiert das Bassverhältnis (BR) in einem simulierten Klassenraum und untersucht den Einfluss des BR auf die Sprachverständlichkeit unter Grundschulkindern. Dazu wurden Hörversuche mit Schulkindern bis zur fünften Klasse durchgeführt. Die Sprachverständlichkeit wurde mittels des evaluierten und kindergerechten Oldenburger Kinder-Reimtests (OLKI) erfasst. Den Versuchspersonen wurden die Sprachsignale mit Störgeräuschen unter Verwendung der binauralen Raumimpulsantworten mit angepassten interauralen Laufzeitunterschieden (ITD) dargeboten. Als mögliche Moderatoren wurden sowohl Alter als auch Multilingualität der Kinder erfasst. Die Ergebnisse des Hörversuchs werden in diesem Beitrag vorgestellt und diskutiert.

Senjanovic, Ivo

• Active metamaterial cell using non-collocated velocity feedback
  M. Jalsic, N. Alujevic, I. Catipovic und I. Senjanovic
[Abstract]

This paper deals with the development of an active metamaterial cell which does not obey the principle of dynamic reciprocity. Within the metamaterial cell two decentralized velocity feedback loops are implemented, where the sensor-actuator transducers are non-collocated. A lumped parameter mathematical model of the active electromechanical system is derived. The model is used to conduct a detailed analysis of the system in terms of stability, paying special attention to the selection of parameters of the passive system which would ensure good stability margins. It is shown that, when the dynamics of the sensors and actuators are neglected, the system can be made unconditionally stable despite the non-collocated transducer arrangement. However, when these dynamics are taken into account, no such property can be guaranteed and the system becomes conditionally stable. Nevertheless, a substantial gain margin can be expected. The theoretical model is verified using a 3D printed experimental prototype of the metamaterial cell. Measurements were made both with and without active control. A considerable loss of dynamic reciprocity is registered when the active control is present, along with a substantial vibration transmission reduction in one direction, accompanied by a vibration transmission increase in the opposite direction.

Sezer, Ceren

• Unfolding urban vocabularies - Audio-visual description of public spaces
  J. Llorca-Bofí, C. Sezer, J. Heck und M. Vorländer
[Abstract]

Urban planners and architects present their designs as the best solution for open public demands. However, there is a significant gap between the promises of designers and how the public space is perceived, especially when including urban sound features. Even at a low level of detail, the interest for what people judge in such spaces is of a great interest for the architects. This presentation unfolds auditory-visual vocabularies that people used when evaluating the neighbourhood park and shopping center of the Driescher Hof neighbourhood in Aachen. We propose a method that uses individual vocabulary to describe the individual perception of a situation/space. We expect this to be a great advantage, as perception may vary from individual to individual, yet it promises to filter out/extract a ”common sense” vocabulary. The presentation shows how the method was applied, the recording and reproduction techniques used, and the relations between the vocabularies and urban design features.

Sharma, Prachi

• Construction-sAIt: Multi-modal AI-driven technologies for construction site monitoring
  J. Abeßer, A. Loos und P. Sharma
[Abstract]

In the construction industry, unexpected accidents, thefts, and vandalism can cause high costs due to construction delays. Also, logistic monitoring is of central importance to ensure a smooth construction process, especially for large-scale projects. Manual attempts to secure the safety of construction workers and to monitor traffic flows and deliveries of construction materials are often costly and inefficient. As a promising solution, audio-visual analysis algorithms combined with distributed sensor networks across construction sites can help to automate these processes. Inspired by human perception, the combination of multiple sensor modalities in a multi-modal approach is most promising since it allows to balance the individual weaknesses of a pure visual or acoustic analysis in particular application scenarios. In this paper, we will focus on several use-cases, where AI-driven machine listening and computer vision algorithms can be used to automatically analyze streaming audio and video recordings taken at different locations on a construction site. These use-cases include for instance the monitoring of the construction process by recognizing work steps such as drilling, sawing, and hammering, as well as the detection and classification of passing vehicles for logistic monitoring.

Shokri, Majid

• Aeroacoustics of Tandem cylinders in crossflow - application to fan guard grills
  M. Shokri, A. Lucius, M. Schneider und T. Geyer
[Abstract]

Due to the progress on noise reduction of axial fan blades, the guard grill becomes a major noise source. It contains a number of narrow spaced rings designed to prevent persons from touching the rotating blades. Thus, these rings are placed in the turbulent wake of the fan blade and the major sound generation mechanism is cylinder vortex shedding. Previous publications on narrow spaced tandem cylinders show a strong dependency of the fluctuating forces on angle and distance. Microphone measurements for two cylinders in crossflow were conducted in an aeroacoustic wind tunnel. The results show dependencies of the noise emission on angle and distance in agreement with published literature. Inflow turbulence is found to affect not only broad band noise emission, but also level and frequency of the vortex shedding peaks. A splitting into two Strouhal peaks was found for many angles and distances, which has also been reported for force measurements. In order to be able to use the measured data for the derivation of a prediction model for guard grill noise, an interpolation method was used to approximate the measured spectra and to interpolate to the conditions found in the wake of the fan blade from CFD simulations.

Siddiq, Saleh

• Der Einfluss von Aerosolfiltern auf den Klang von Blechblasinstrumenten
  S. Siddiq, C. Reuter, I. Czedik-Eysenberg und M. Eder
[Abstract]

COVID-19 wird hauptsächlich über Tröpfchen oder Aerosole verbreitet (Meselson 2020). Blasinstrumente ”blasen” zwar keine Tröpfchen aus, allerdings emittieren sie Aerosole (Schwalje/Hoffmann 2020). Als Gegenemaßnahme wurden Aerosolfilter aus Zellulose (Becher et al. 2020) bzw. Molton vorgeschlagen (Siddiq et al. 2021).

In dieser Studie wurde untersucht, ob die vorgeschlagenen Filter einen nennenswerten Einfluss auf Klang und Abstrahlcharakteristik der Musikinstrumente haben.

Die Klänge von fünf Blasinstrumenten (Flöte, Waldhorn, Posaune, Trompete, Tuba) wurden jeweils mit und ohne Filter aufgenommen und im Hörversuch bewertet. Die Filter wurden aus Molton genäht und zur rückstandsfreien Anbringung mit einem elastischen Saum versehen. Das Abstrahlverhalten wurde mittels akustischer Kamera aufgezeichnet. Low-Level-Audiomerkmale wurden extrahiert und analysiert, um die akustischen Eigenschaften zu identifizieren, die durch den Filter beeinflusst werden. Der Vergleich des Abstrahlverhaltens mit und ohne Filter verdeutlicht den Einfluss der Filter auf die Schallabstrahlung.

Ein Filter hatte kaum Einfluss auf die subjektiven Klangbewertungen, was auch die spektralen Low-Level-Audiomerkmale bestätigen. Erst bei zwei Filtern ist der Unterschied zur Null-Filter-Bedingung signifikant. Insgesamt war der Einfluss auf die Intonation deutlich größer als auf den Klang an sich. Unterschiede in der Schallabstrahlung wurden nicht festgestellt.

Siegert, Ingo

• The effect of room acoustics and channel coding on affective computing in far field speech interaction
  I. Siegert, O. Niebuhr, M. Gottschalk und O. Jokisch
[Abstract]

Das Aufkommen kommerzieller Sprachassistenten hat die Forschung in Bezug auf Erkennung, Verständnis und Einsatzgebiete auf ein neues Niveau gehoben. Hauptgründe dafür sind die gegebene Natürlichkeit des Sprechens als Kommunikationsform. In diesem Sinne unterscheidet sich die Nutzung eines sprachgesteuerten Mobiltelefons nicht wesentlich von der Sprachsteuerung einer Smart Home-Anwendung. Sprachassistenten der Zukunft sollen jedoch nicht nur die Bedienung eines technischen Systems vereinfachen, sondern eine vollkommen freie natürliche Interaktion ermöglichen. Dazu gehört, dass die gesamte Bandbreite menschlicher Ausdrucksweisen verstanden wird. Aktuelle Sprachassistenten sind sehr gut im Erkennen und Verstehen von Sprachinhalten im Sinne einer Sachinformation, haben aber Defizite im Verstehen weiterer Aspekte der Sprachebenen. Die Sachinformation ist meist nicht die wichtigste, und Defizite im Verstehen weiterer Aspekte der Sprache (z.B. Prosodie, Affekt, Charisma) führt zu vielen Fehlinterpretationen. In den letzten Jahrzehnten hat die Forschung aktiv Techniken entwickelt, die es erlauben, affektive Informationen des Sprechers zu erkennen und in den Entscheidungsprozess von technischen Assistenten einzubeziehen. Da diese Untersuchungen meist datengetrieben sind und auf KI-Modellierung basieren, werden die Auswirkungen unterschiedlicher akustischer Umgebungen oder Übertragungskanäle leider oft vernachlässigt. Der Beitrag zeigt daher den Einfluss unterschiedlicher Kanalcodierung und unterschiedlicher Raumakustik auf die Merkmalsrepräsentation und Erkennungsleistung von affektiven Zuständen oder charismatischen Informationen auf.

• Performance and Quality Evaluation of a McAdams speaker anonymization for spontaneous German speech
  Y. Sinha und I. Siegert
[Abstract]

A rapid increase in the use of commercial voice assistants has been observed during recent years due to the convenience of their usage across the age spectrum. Their advantage is an outstanding speech understanding also in difficult acoustic environments, their great popularity among the population, and their ease of use for information retrieval, which is enabled by cloud-computing AI-modelling. Typically, the use of voice assistants is limited to private users as the public use of voice assistants poses a threat to users’ identification especially as the user’s voice itself is seen as biometric information. An anonymization technique, such as the McAdams algorithm, can be applied to protect the biometric information of the user, by changing the voice impressions of the users. This approach intends to alter the speech features that define voice identity and allows for recordings of spontaneous voice data from interactions with voice assistants in conformity with the GDPR. Such an approach raises the question of the intelligibility and recognizability of anonymized speech. This paper aims at investigating the intelligibility and recognizability of anonymized speech across age and, gender on spontaneous German speech.

• The influence of different room acoustics and microphone distances on charismatic prosodic parameters
  I. Siegert und O. Niebuhr
[Abstract]

The present study investigates how the properties of room acoustics affect the production and, in particular, the acoustic analysis of charismatic prosodic parameters. A re-recorded version of emoDB was used. The room acoustics was varied in two ways: the environment in that the recordings took place (studio conditions, hallway, lecture hall) and the microphone distance (ideal distance to the speaker vs. as far away as possible in the respective environment). The total of 2,470 samples were acoustically analyzed in terms of standard parameters (f0, duration and intensity). Based on a three-way MANOVA, the results of the analysis show, firstly, the expectable prosodic patterns for the six basic emotions and their relative differences to a neutral reference condition in German. Furthermore, we found clear effects of room acoustics. The speaking rate drops while both intensity and intensity variability increase significantly outside the studio and with increasing room size from hallway to lecture hall. Microphones positioned further away from the speaker cause the measured tempo and all intensity measures to drop significantly, while making the measured f0 variation increase in terms of both standard deviation and range. Estimated speaker-charisma levels are highest for joy and higher for distant microphones and the hallway.

Siller, Henri

• Analyse von akustischen Daten von Lärmmessstationen an Flughäfen
  H. Siller, L. Vaille und S. Legrand
[Abstract]

Im Rahmen gesetzlicher Vorschriften werden an Flughäfen Schallmessungen an räumlich weit verteilten Messstationen im Bereich der An- und Abflugrouten der Flughäfen durchgeführt. Im Rahmen des Projekts EffFlug, gefördert im Luftfahrtforschungsprogramm des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie, arbeitet das DLR daran, in der Praxis nicht intensiv ausgewerteten Audiodateien der Fluglärm-Überwachungsanlagen der Flughäfen Frankfurt, München und Düsseldorf unter Verwendung zusätzlicher Daten wie Radar- oder Flugschreiberdaten detailliert auszuwerten. Die akustischen Daten liegen nur im MP3 Format vor und die Positionsdaten der Flugzeuge sind nur für sehr wenige einzelne Flugbewegungen verfügbar. Anhand von wenigen gut dokumentierten Datensätzen wird ein Verfahren zur automatischen Auswertung entwickelt. Dabei werden die Audiodaten auf der Basis von externen Informationen wie der Position der Messstellen und dem Standardflugpfad bezüglich des Doppler Effekts kompensiert. Mit einer spektralen Analyse, die zur Position des Flugzeugs relativ zu den Messstellen in Bezug gesetzt werden kann, sind statistische Untersuchungen über die verschiedenen Flugzeugtypen möglich. Später sollen darauf aufbauend mit Schmalbandanalysen tonale Komponenten identifiziert werden und Schallquellenmechanismen zugeordnet werden. Mit Hilfe einer großen Datenbasis an Überflügen können dann zum einen die von Fluglärmberechnungsverfahren benötigten Schallquellenmodelle verbessert werden, zum anderen können operationelle Verfahren oder technische Modifikationen am Fluggerät entwickelt werden, um tonale Quellen zu eliminieren.

• Evaluation of microphone array methods for aircraft flyover measurements: Quantification of performance through virtual test environments
  T. Schumacher, D. Lincke und H. Siller
[Abstract]

Microphone arrays have become a vital tool for the analysis of complex acoustic sources. Many well documented evaluation methods are available for stationary source regions such as wind tunnels and stationary engine tests. This makes it possible to choose from a variety of algorithms, like DAMAS, CLEAN and SODIX. Methods for moving sources however are fewer and less researched. While some of the above-mentioned methods where successfully adapted to moving sources, compromises were made in terms quality or calculation times. . The project LION aims at improving the state of knowledge about the available and new methods by introducing a virtual test environment which includes simulations with varying degrees of complexity and realism, focusing on flyover measurements. The performance of microphone array techniques is assessed by applying them to a set of simulations representing different fly-over scenarios and a comparison of the results. The Virtual Test Cases are used to quantify the quality of the different algorithmic approaches in the context of flyovers. The goal of the presentation is to establish a method assessing new approaches and provide information about application areas, similar to what is available in the stationary case.

Simons, Maximilian

• Schießlärm & Gehörschützer Modellierung von Gehörschützern für Schießgeräusche - Gehörgefährdungsprognosen
  P. Bechtel, C. Hudasch, C. Kleinhenrich, T. Langenbucher und M. Simons
[Abstract]

Ein allgemein verbreitetes Mittel zur Reduktion der Gehörbelastung durch Schießlärm sind Gehörschützer. Eine Maßzahl zur Kennzeichnung der verbleibenden Gehörbelastung unter einem Gehörschützer kann mit Gehörgefährdungs-Prognoseverfahren, wie z.B. dem AHAAH-Modell oder dem Pfander-Verfahren, bestimmt werden. Auf Grundlage dieser Prognosen resultiert eine Anzahl unbedenklicher Schüsse als Qualitätskenngröße für den Gehörschützer. Dementsprechend ist die Zuverlässigkeit des eingesetzten Prognoseverfahrens von entscheidender Bedeutung. Die prognostizierte Gehörgefährdung hängt wiederum signifikant von den verwendeten Gehörschützern und deren Modellierung ab. Somit ist eine realitätsnahe Berücksichtigung der Schutzwirkung des Gehörschützers von hoher Relevanz und wird in diesem Beitrag behandelt. Hierzu werden zunächst individuell gemessene Gehörschützerübertragungsfunktionen als bestmögliches Modell betrachtet. Anhand dieser Übertragungsfunktionen und aufgezeichneter Waffenknalle werden - mittels Faltung - Schusssignale am Ohrkanaleingang synthetisiert. Aus dem Vergleich dieser synthetischen Signale mit den unter einem Gehörschützer, in-situ gemessenen Schusssignalen kann die Qualität der Gehörschützerübertragungsfunktionen untersucht werden. Zur Untersuchung werden neben klassischen akustischen Einzahlwerten Verfahren zur Prognose der Gehörgefährdung anwendet. Auf Basis der Qualität der Gehörschützerübertragungsfunktionen wird eine mögliche Modellierung des Gehörschützers diskutiert.

Sinha, Yamini

• Performance and Quality Evaluation of a McAdams speaker anonymization for spontaneous German speech
  Y. Sinha und I. Siegert
[Abstract]

A rapid increase in the use of commercial voice assistants has been observed during recent years due to the convenience of their usage across the age spectrum. Their advantage is an outstanding speech understanding also in difficult acoustic environments, their great popularity among the population, and their ease of use for information retrieval, which is enabled by cloud-computing AI-modelling. Typically, the use of voice assistants is limited to private users as the public use of voice assistants poses a threat to users’ identification especially as the user’s voice itself is seen as biometric information. An anonymization technique, such as the McAdams algorithm, can be applied to protect the biometric information of the user, by changing the voice impressions of the users. This approach intends to alter the speech features that define voice identity and allows for recordings of spontaneous voice data from interactions with voice assistants in conformity with the GDPR. Such an approach raises the question of the intelligibility and recognizability of anonymized speech. This paper aims at investigating the intelligibility and recognizability of anonymized speech across age and, gender on spontaneous German speech.

Sladeczek, Christoph

• Experimenting with Professional Microphones to Apply Acoustic Event Detection to Unmanned Aerial Vehicles
  K. Hock, M. Seideneck, C. Sladeczek und M. Taenzer
[Abstract]

Unmanned aerial vehicles (UAV) are already being used today for a wide variety of tasks. For this purpose, UAVs are equipped with various sensors, such as video and thermal imaging cameras or flight assistance systems. Acoustic sensors, on the other hand, are not yet established, although they offer a wide range of possible applications in combination with AI-based signal processing. Using e.g., acoustic event detection could extend the sensing capabilities of UAVs and enable them to react automatically to user-defined acoustic events. Possible scenarios include finding an emergency location, autonomous flight to the event location, automatic monitoring of the acoustic environment, or triggering an alarm. The acoustic sensor system required for this purpose must be robust to external environmental conditions, as it is inevitably subject to perturbations such as the air currents through the rotors, operational noise, or wind noise. In this work, we have investigated a set of commercially available microphones for their suitability for such an acoustic sensor system. The realization of acoustic event detection is based on linear support vector machines in addition with OpenL3-Embeddings. To train the acoustic sensor system, a dataset from the DCASE2020 challenge is extended with recorded noise to consider different use cases.

• Web-based Auralization of Noise Protection Measures in Urban Living Spaces
  B. Fiedler, J. Millitzer, C. Weigel, V. Mees, A. Loos, W. Lorenz, C. Sladeczek und J. Bös
[Abstract]

Noise is one of the greatest health hazards for people in industrialized countries. Noise assessment is based on long-term evaluations of standard sound sources, which have little relation to real short-term sound events. Before the implementation of planning and cost- intensive noise protection measures, their effectiveness is evaluated and analyzed visually and with the help of numerical simulations. Since the perception of noise is highly individual, the effect of noise protection measures can only be conveyed to a limited extent without auralization. For the realistic auralization of noise situations with noise protection measures in urban living spaces, a web-based application was realized. Based on an AI-supported evaluation of satellite images, the noise situation to be made audible is automatically analyzed and prepared for an object-based auralization. In addition to a noise source and a listening position, the position of a virtual noise protection measure can be defined in the software tool. For three states initial noise situation (1), noise situation considering a passive noise barrier (2) and an active noise barrier with active noise control (3), the auralization is calculated and provided. By showing an example, the use of the auralization application is illustrated and noise reduction potentials are shown.

Sloma, Ulrike

• Measure - Analyze - Auralize From room impulse response to room classification and binaural reproduction
  L. Treybig, S. Werner, U. Sloma und G. Stolz
[Abstract]

For the acoustic detection and binaural reproduction of rooms, binaural room impulse responses (BRIRs) are a key element. In addition to measure BRIRs with an artificial head, they can also be synthesized from ”spatial” room impulse responses (SRIRs), using the ”Spatial Decomposition Method” (SDM). Based on these BRIRs, direction- and position-dependent room acoustic parameters, such as reverberation times and energy ratios, can be calculated. The resulting parameter data set can be analyzed using multivariate techniques. Based on the acoustic parameters, a classification of the measurement data can be performed.

The presented procedure describes an approach for simplified inspection and evaluation of a multitude of room acoustic measurements. The paper provides a toolbox of methods for the acquisition and acoustic analysis of SRIRs as well as for the spatial acoustic evaluation of the measurements as well as a simplified auralization.

Socher, Michaela

• Psychoakustisch determinierte Schallschutzklassen im Holzbau
  N. Herget, B. Müller, M. Socher und T. Busse
[Abstract]

Das hier vorgestellte Forschungsprojekt verfolgt das Ziel der Erarbeitung eines psychoakustisch determinierten Klassifikationssystems, welches eine leicht zu kommunizierende Beurteilungsskala für die akustische Qualität von Wohnhäusern im Holzbau definiert und damit eine Prognose bezüglich der zu erwartenden Zufriedenheit ihrer Bewohner ermöglicht. Ziel des Projektes war es daher, einen Bewertungsmaßstab für die Praxis auf Basis der Hörwahrnehmung abzuleiten, der eine eindeutige Einstufung von Holzbaukonstruktionen hinsichtlich ihrer Schallschutzwirkung ermöglicht. Dabei ging es nicht darum, neue Anforderungswerte zu definieren, sondern vielmehr die existierenden Schallschutzkennwerte in einen leicht verständlichen und einfach kommunizierbaren Erwartungswert zu übersetzen. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde eine hinsichtlich der trittschalldämmenden Eigenschaft repräsentative Auswahl von 16 Gebäuden und darin ausgeführten Bauteilen zunächst messtechnisch erfasst. Dabei wurde darauf geachtet, mit den ausgewählten Gebäuden eine möglichst hohe Varianz in der Bauteilqualität zu erzeugen. Zusätzlich zu den bauakustischen Messungen wurden binaurale Aufnahmen in den Gebäuden angefertigt, welche im Rahmen von Hörversuchen durch Probanden evaluiert wurden. Weiterhin wurden die Bewohner*innen der ausgewählten Gebäude zur akustischen Qualität befragt. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse der Messungen, auch mit Blick auf die eigentlich zu erwartenden Ergebnisse vorgestellt sowie die Ergebnisse der Befragung und des Hörversuchs präsentiert.

Soldat, Julia

• Installationseffekte von Wärmeübertragern auf Axialventilatoren
  F. Czwielong, V. Hruška, J. Soldat, N. Schamberger, T. Mader und S. Becker
[Abstract]

Die Verknüpfung von Wärmeübertrager und Axialventilator stellt nicht nur eine sehr häufige Kombination in realen Anwendungen wie Klimaanlagen, Wärmepumpen oder Kühlkreisläufen dar, sondern erweist sich auch als ein äußert komplexes System mit unterschiedlichen Wechselwirkungen. So induzieren saugseitige Wärmeübertrager Installationseffekte auf stromabwärts positionierte Axialventilator, welche Auswirkungen auf die aerodynamischen, die aeroakustischen und die strukturmechanischen Eigenschaften des Gesamtsystems haben. Auf Basis von umfangreichen experimentellen Untersuchungen konnten einzelne Installationseffekte separiert werden und neue Erkenntnisse für das Grundverständnis der Wechselwirkungen zwischen Wärmeübertrager und Axialventilator gewonnen werden. Es zeigte sich, dass der Kühlmittelrohrdurchmesser wesentlich die Einströmturbulenzen zum Axialventilator beeinflussen und dass das Gehäuse Inhomogenität im Strömungsfeld erzeugt. Zusätzlich konnten schallabsorbierende Effekte aufgrund von periodischen Anordnungen innerhalb des Wärmeübertragers festgestellt werden. Mit den gefundenen Erkenntnissen können Designvorschriften für leise Wärmeübertrager-Axialventilator-Kombinationen abgeleitet werden und somit einfache Richtlinien in zukünftige Entwicklungen integriert werden.

Sommer, Svenja

• Langzeit-Messkampagne von Vorbeifahrtpegeln von Binnenschiffen
  S. Sommer, P. Wagner und T. Taubenheim
[Abstract]

An der Bundesanstalt für Gewässerkunde wurde eine Messeinrichtung zur automatisierten Erfassung von Vorbeifahrtpegeln der Binnenschifffahrt entwickelt. Sie kam im Herbst/Winter 2021/2022 im Rahmen einer Langzeit-Messkampagne in der Nähe von Kalkar in Nordrhein-Westfalen erstmalig zum Einsatz. Der Messstandort befand sich unmittelbar am Ufer des Niederrheins, dem meistbefahrenen Binnenwasserstraßenabschnitt Deutschlands. Bei der mehrmonatigen Datenerhebung konnte ein großes Spektrum an Schiffstypen unter unterschiedlichen Wetterbedingungen schallmesstechnisch erfasst werden, wobei die Schiffe die Messstelle aufgrund der breiten Fahrrinne des Niederrheins in unterschiedlichen Entfernungen passierten. Neben den frequenzaufgelösten Schallspektren wurden weitere Parameter wie der Schiffstyp, die -größe und Fahrgeschwindigkeit über Grund erfasst. Zusätzlich wurden meteorologische Messungen durchgeführt.

In diesem Beitrag wird zum einen der Datensatz hinsichtlich verschiedener Parameter analysiert, zum anderen der Schallleistungspegel der vorbeifahrenden Schiffe sowohl auf Basis des Einzelereignispegels als auch auf Grundlage des maximalen Vorbeifahrtpegels berechnet und verglichen. In Verbindung mit einem Fließmodells des Rheins wurden die Fahrgeschwindigkeiten im Wasser abgeleitet und untersucht, ob ein Zusammenhang zwischen Fahrgeschwindigkeit und Schallemission des Schiffes besteht.

Sontacchi, Alois

• Vowel intelligibility analysis in singing using voice directivity features
  M. Brandner, M. Frank und A. Sontacchi
[Abstract]

Intelligible pronunciation is a key aspect in classical singing and a necessity for correct text delivery. On the contrary, the modification of vowels in classical singing is used to achieve better resonance and ease at high pitches. This can result in diminished vowel intelligibility, which has been reported in literature especially for sopranos and tenors. Still, it seems not possible to clearly identify up to which pitch vowel intelligibility is most likely feasible and there exist contradictory results. Common approaches for vowel identification use linear prediction coefficients or mel-frequency cepstral coefficients. For both, the accuracy is reported to be pitch-dependent and decreases with increasing pitch. We present a novel approach to vowel identification by using voice directivity features. The voice directivity is affected by the size of the mouth opening. Preliminary results show that a distinction between back vowels and front vowels is possible based on features of voice directivity.

Sottek, Roland

• Near-Field Acoustic Holography Using Far-Field Measurements
  T. Lobato und R. Sottek
[Abstract]

The knowledge of the acoustic surface velocity of radiating structures is extremely valuable in order to identify strongly vibrating surfaces and to suggest appropriate measures for troubleshooting. However, this information is difficult to obtain from far-field measurements. Because of the exponential decaying evanescent waves, the inverse problem from the measured position to the sound surface is very ill-conditioned and measurements must be carried out at a very close distance from the sources in the acoustic near field. This work proposes the use of a generative neural network that learns the distribution of ”possible” near-field results based on far-field measurements and uses this information to generate a distribution of reasonable results. These results can then be combined with the geometric constrains of the source to obtain a good image of the vibrating surface. It is shown that this method provides meaningful results for far-field measurements.

• Simplifying the Extraction of Modal Parameters from Test Data using a Neural Network
  T. Kamper, M. Wegerhoff, T. Lobato und R. Sottek
[Abstract]

Although experimental modal analysis (EMA) is a common tool in structural dynamics, it is still mostly performed by experts. To make it available to every user, many challenges must be addressed throughout the process of planning the EMA, conducting the measurements, extracting the modal parameters, and interpreting the results. This paper focuses on the process step of parameter extraction in which the modal parameters (eigenfrequency, damping, and mode shape) are estimated to fit the measured data. The Least Squares Complex Frequency Method (LSCF-Method) is a robust and efficient method widely used to perform this task. However, it requires the user to interact and define input-parameters to gain reliable results. Within the scope of this work a neural network, which assists the user to parametrize the LSCF-Method, was developed, trained, and tested.

• Psychoacoustic Modeling of Fluctuation Strength
  J. Becker, R. Sottek und T. Lobato
[Abstract]

Fluctuating sounds easily attract the listener’s attention and can therefore have a profound impact on sound quality. Therefore, quantifying the fluctuation of sounds according to human perception is a task of great importance. However, there is currently no standardized calculation method for the perceived fluctuation. This paper describes an algorithm for calculating the perceived fluctuation. This method is based on a model of human hearing. This model is also used as the basis for calculating psychoacoustic tonality and roughness in the ECMA-418-2 standard, which contains psychoacoustic metrics using models based on human perception. The method was validated using the results of jury tests with synthetic sounds under systematic modification of various sound parameters, as well as jury tests with technical sounds. The method is likely to be included in a future version of the ECMA-418-2 standard.

• Loudness of sounds with a subcritical bandwidth: improved prediction with the concept of tonal loudness
  R. Sottek, T. Lobato und J. Becker
[Abstract]

For narrowband signals with subcritical bandwidths, it is generally assumed that loudness is independent of bandwidth. This assumption is also demonstrated by standardized loudness models. However, there are several published experimental studies that show different results. For example, Zwicker (1974) measured a positive level difference between a critical bandwidth noise and an equally loud pure tone. In 2010, our own experiments on loudness matching of a tone and bandpass-filtered pink noises showed similar results. In 2013, Hots et al. published two papers on the loudness of subcritical bandwidth sounds as a function of bandwidth, center frequency and level, and obtained similar results. This implies that the loudness of pure tones compared to noise is underestimated by existing standards. Sottek’s hearing model standardized in ECMA 418-2 for tonality and roughness calculation uses the specific loudness in an input step. An autocorrelation function separates tonal and non-tonal parts of a sound, resulting in two loudness components. This paper shows how Sottek’s hearing model can be improved to achieve higher accuracy of overall loudness based on a suitable combination of these two partial loudnesses.

Späh, Moritz

• Experimental and numerical study of absorptive properties of a suspended ceiling under grazing incidence
  Y. Aoki, M. Späh, X. Zhou und K. Hengst
[Abstract]

In a previous project, it was found that the reverberation time of a real room with a perforated suspended ceiling was shorter than expected, based on its absorption coefficient in the reverberation chamber. We hypothesise that the short reverberation time is caused by high absorptive property of a perforated suspended ceiling under high-oblique angle and eventually grazing incidence. It is possible to measure the insertion loss of suspended ceilings under grazing incidence in the laboratory test stand for ducted silencers. Compared to a reference situation, the insertion loss of different suspended ceiling constructions are measured and analysed aiming at the derivation of sound absorption coefficients for gracing incidence. Additionally, numerical simulation of the oblique incidence absorption coefficient of the suspended ceiling was also performed by a three-dimensional model in FEM. The experimental and numerical results are compared and should lead to a better understanding of the absorptive properties of suspended ceilings with perforated plates and the causes of the short reverberation time in a room. In this contribution results of the investigation are presented.

• Modellierung der Absorptionserhöhung in Raumkanten und an Absorberkanten
  X. Zhou, M. Späh, E. Tober und T. Zhang
[Abstract]

Es ist bekannt, dass Schallabsorber in Kanten oder Ecken eines Raums die Nachhallzeit stärker reduzieren, als bei einer Platzierung in Raummitte. Weiterhin ist bekannt, dass im Hallraum bei Messungen nach Norm Absorptionsgrade in manchen Frequenzbereichen von über eins gemessen werden können. Diese Phänomene können im Wesentlichen auf die Erhöhung der Energiedichte in den Raumkanten und an den Absorberkanten zurückzuführen sein. Die Energiedichte an Absorberkanten ist unterschiedlich, wenn sich die Absorber in der Mitte, den Kanten oder den Ecken des Raums befinden. Dies führt zu unterschiedlicher Erhöhung der effektiven Absorption. In Raumbereichen, in denen die Energiedichte höher ist, wird mehr Energie vom gleichen Absorber absorbiert. Die Effekte sind jedoch abhängig von der Frequenz, der Lage, Form und Art der Absorber. Bezugnehmend auf Untersuchungen von Waterhouse und Esche wurde ein Rechenmodell für die Abschätzung des Kanteneffektes von Absorbern in Abhängigkeit von der Wellenlänge, Kantenlänge und der Position im Raum (Mitte, Kanten, Ecken) vorgeschlagen. Die Rechenergebnisse werden mit Messungen verglichen. Es zeigt sich, dass die Frequenzverläufe der Rechnungen und der Messungen sehr ähnlich sind und die durchschnittliche Abweichung von Berechnung zu Messung für die untersuchten Situationen kleiner als 10% ausfällt.

• Messung der Schallabsorption von möglichen Referenzabsorbern
  M. Späh, X. Zhou, T. Busse und D. Goecke
[Abstract]

Durch die Überarbeitung der ISO 354 ”Messung der Schallabsorption in Hallräumen” soll die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse aus unterschiedlichen Hallräumen verbessert werden. Hierzu wird zurzeit ein internationaler Ringversuch durchgeführt, bei dem auch das Fraunhofer IBP beteiligt ist. Für die Norm wurden mehrere Materialien als Referenzabsorber vorgeschlagen und es gibt Vorgaben zur Konditionierung des Hallraums. In diesem Vortrag wird über Untersuchungen berichtet, die Im Rahmen des Ringversuchs durchgeführt wurden und die die Konditionierung des Hallraums betreffen.

With the revision of ISO 354 ”Measurement of sound absorption in a reverberation room” the reproducibility of the results from different reverberation rooms should be improved. For this, a currently running round robin test is performed and the Fraunhofer IBP is contributing to it. For the standard, different materials are proposed as reference absorbers and there are guidelines for conditioning the reverberation rooms. In this presentation tests are reported, which were performed for the round robin test and which relate to the conditioning of the reverberation room.

• Berechnung der Schallpegel im Raum aus der Quellenleistung
  X. Zhou, M. Späh, K. Bay und T. Zhang
[Abstract]

Im Rahmen eines Projekts für Luftreinigungsgerät sollen für verschiedene Luftmengen die Lärmbelastung solcher Geräte untersucht werden. Die Bestimmung der Schallleistung und die Beurteilung der Einsatzmöglichkeiten der Geräte in verschiedenen Räumen mit unterschiedlichen Anwendungszwecken war Teil des Projekts. Die Abschätzung des erzeugten Schalldruckpegels Lp aus der Schallleistung einer Lärmquelle Lw in einem Raum durch Anwendung einer Korrektur, abhängig vom Abstand zur Quelle r, der Nachhallzeit T und dem Raumvolumen V, ist eine klassische Aufgabe. Bei genauerer Betrachtung und komplizierteren Raumsituationen hängt die Korrektur zusätzlich von der Geometrie, der Absorptionsverteilung des Raums sowie der zusätzlichen Dämpfung durch mögliche ”Störkörper” ab. Bei Flachräumen mit wenigen akustischen Maßnahmen an der Decke wird die Abstanddämpfung der Schallwelle geringer. Die Schallausbereitung im solchen Räumen wird durch die kleinste Raumdimension (z.B. die Höhe) und die mittleren Absorptionsgrade in dieser Dimension durch ein einheitliches Rechenmodell beschrieben. Das Rechenmodell zeigt, dass in würfelförmigen bzw. flachen Räumen mit hoher Deckenabsorption der Direktschall sich ähnlich einer Kugelwelle, in Flachräumen mit niedriger Deckenabsorption dagegen ähnlich einer Zylinderwelle ausbreitet. Rechenbeispiele für ein gewähltes Luftreinigungsgerät zeigen, dass durch Optimierung die geforderten Grundgeräuschpegel und Luftvolumen gleichzeitig erreicht werden können.

Spies, Daniel

• Entwicklung akustischer Messungen für industrielles maschinelles Lernen
  C. Fuchs, S. Klein, S. Saller, D. Spies, A. Schütze und T. Schneider
[Abstract]

Einige Defekte an industriellen Maschinen können von Experten aufgrund von akustischen Ereignissen erkannt werden. Durch die bisherigen Erfolge in der Spracherkennung motiviert dies zur Nutzung maschinellen Lernens für industrielle akustische Messungen. Als Beispiel werden hier Messungen an Antrieben von Festo angeführt, deren Dichtungen Leckagen aufweisen. Das Ziel ist es, die Leckage(n) per MEMS-Mikrofon zu erkennen. Da maschinelles Lernen die Messkette um statistische Datenauswertung erweitert, stellt es besondere Anforderungen an das Design of Experiment (DoE) und die Messkette. Bei akustischen Messungen spielen Noise und Clipping eine große Rolle. Es gilt also, einen geschickten Dynamikbereich zu finden und einen sinnvollen Nutzsignalbereich mit ausreichendem Signalrauschabstand (SNR) in den Messsignalen zu suchen. Um physikalisches Clipping zu vermeiden, wurde das Mikrofon in ein Gehäuse mit konischer Einfräsung eingebaut. Außerdem wurde das Gain auf einen Nutzsignalbereich optimiert und die Einzelmessungen wurden entsprechend segmentiert, um Datenhomogenität zu erreichen. Zur Erfüllung der statistischen Anforderungen wurde das DoE per Latin Hypercube Sampling (LHS) durchgeführt. Dazu wurden Daten mit verschiedenen Leckagenstärken, verschiedenen beaufschlagten Drücken und Einstellungen der Drossel aufgezeichnet. Somit werden Robustheit zu unterschiedlichen Druck- und Drosseleinstellungen sowie die Lernbarkeit des Targets (Leckage) ermöglicht. Rauschsignale können für Robustheitstests und weiterführende Vergleiche im Nachhinein eingefügt werden.

Spors, Sascha

• Detecting Hip-Stem Implant Loosening by Deep Anomaly Detection using Structure Borne Sound
  L. Krukewitt, S. Spors, K. Völzer, R. Bader und D. Klüß
[Abstract]

Loosening of hip stem implants is a major reason for the revision of total hip replacements. Current diagnostic methods cannot detect a loosening in an early stage with high sensitivity and specificity. Previous analysis showed the potential of classifying a loosening by the analysis of extracorporeally captured structure borne sound. 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. Experiments with four human femur bones from body donations have been conducted in a previous study. Results showed that the loosening can be detected almost certain using individual models and with high accuracy using a non-individual model trained with data from multiple individuals. This contribution aims to discuss the generalization of the previously developed non-individual model. Data augmentation is used to emulate inter-individual variability and cross-validate the non-individual model. Alternative outlier detection strategies besides the previously applied mean average error method are evaluated.

• Automatic Classification of Cavitation States using Hydroacoustic Measurements
  C. Krüger, F. Krüger und S. Spors
[Abstract]

Due to future restrictions on the underwater sound emission of merchant ships, the design of low-noise propellers is becoming increasingly important. Since cavitation is the dominant sound source on propellers, there is an increased demand for automated detection methods that deliver detailed information about cavitation type, inception, area and intensity in order to adapt the propeller design. Considering that even the smallest cavitation bubbles contribute to sound emission, the classical optical cavitation observation is not sufficient for a reliable analysis. In this paper, an automatic method for classification of propeller cavitation based on acoustical hydrophone measurements is presented. It is shown that by using a Random Forest classifier the cavitation states can be distinguished with high accuracy. A feature selection algorithm was used to identify the relevant features that indicate the statistical quantity and frequency range in which the cavitation states differ most. By a reduction of the feature set it could be shown that besides differences also similarities between the cavitation states exist. These results offer great potential for the investigation of the underlying physical processes of cavitation.

• A Closer Look On Linearly and Quadratically Constrained Least-Squares Binaural Decoder Performance Using Individualised HRTFs
  F. Schultz, S. Doma, J. Fels und S. Spors
[Abstract]

The linearly and quadratically constrained least-squares (LQC-LS) decoder for rendering Ambisonics to binaural signals is a recent parametric approach by (Schörkhuber/Höldrich, AES 2019) which aims at preserving binaural cues also for low order Ambisonics. From a listening experiment by (Giller/Schörkhuber, DAGA 2019) it is known that for Ambisonics order N>10, this parametric rendering is very close to the reference using Neumann KU100 dummy head HRTF data, showing about equally good performance on reproduction of space, as well as on sound color and quality. Our contribution further investigates the performance of LQC-LS for usage of individual HRTF data.

• Plane Wave Radial Filter Design Using Pre-emphasized Time-Domain Representations
  N. Hahn, F. Schultz und S. Spors
[Abstract]

The spatial encoding, manipulation and decoding of a sound field in the spherical harmonics domain requires a discrete-time realization of the radial dependent parts, called radial filters. For plane waves, the spectra of the radial basis functions are described by the spherical Bessel functions and the impulse responses by the Legendre polynomials. Although the radial filters can be designed efficiently by sampling the time-domain radial functions, the resulting spectrum typically suffers from aliasing. In this paper, we present a radial filter design method where the aliasing is reduced by means of spectral pre-emphasis. The antiderivatives of the radial functions are derived in closed form by exploiting the Rodrigues’ formula. This leads to a spectral shaping of the radial functions that is inversely proportional to the frequency. Since the energy lying beyond the Nyquist limit is attenuated, the pre-emphasized signal can be sampled with reduced aliasing. The original magnitude spectrum is then restored by applying a differentiation to the sampled signal. In this study, a first-order IIR filter is used as a digital differentiator. The aliasing reduction achieved by the proposed method is demonstrated for different radii and antiderivative orders.

Sreekumar, Harikrishnan K.

• A Statistical Approach for the Fusion of Data and Finite Element Analysis in Vibroacoustics
  L. Hermann, H.K. Sreekumar, S.C. Langer und U. Römer
[Abstract]

A problem with the finite element method (FEM) is that often it is difficult to exactly match the given measurement data of a real system. Therefore, in this paper, the statFEM, i.e. a statistical FEM is adopted to fuse sensor data with an FE model of a 2D vibroacoustics problem. The air in a cavity is excited on the boundary of the domain and the boundary function is considered as random. The resulting FEM solution is considered as a Bayesian prior and the uncertainty is quantified in form of a Gaussian Process (GP). By conditioning the prior on given data, which are created synthetically, it is shown that a posterior GP can be efficiently obtained, characterizing the behavior of the acoustic field in the domain. Thereby, the data are decomposed into three parts: FE Model, misspecification, and noise. The misspecification term is modeled as a GP, as well, whose hyperparameters are learned from the given data. By adding more sensor locations and observations, the posterior variance in the whole domain can be decreased. The dependence of the posterior variance on the positioning of the sensors is investigated and the benefits and limits of the method are explained.

Stärz, Felix

• The influence of affective voice on sound distance perception
  L. Kroczek, S. Rosskopf, F. Stärz, M. Blau, S. Van De Par und A. Mühlberger
[Abstract]

Emotions bias perception. Previous studies have mostly investigated perceptual biases in the visual domain, while the impact of emotions on perception in the auditory domain remains less clear. The goal of the present study was to investigate the influence of affective voice on sound distance perception in Virtual Reality. During the experiment, participants wore a head mounted display on which a virtual classroom was visually rendered. Sound stimuli (words) were played from four real loudspeakers located at distinct, frontal positions in the laboratory (unseen by the participants). Participants had to place a virtual agent or a virtual loudspeaker at the perceived location of the sound source. As experimental manipulation, word stimuli were spoken either with an angry or neutral voice, and presented at two different sound levels. Distances between participants and the estimated sound locations as well as distances between the estimated location and the actual loudspeaker position were measured as dependent variables. We hypothesized that angry voices are placed closer to the participants than neutral voices and that this effect is more pronounced when distance estimates are given for human agents in comparison to loudspeakers.

Stampka, Katja

• Vergleich von Messdaten und Finite-Differenzen-Simulation zur Bestimmung der Abklingrate an Schienen
  K. Stampka, V. Radmann, I. Richter und E. Sarradj
[Abstract]

Zur akustischen Charakterisierung von Gleisen wird häufig die Abklingrate der Schiene betrachtet. Da das Messen der Abklingrate nach DIN EN 15461 sehr zeitaufwendig ist, ist es von Vorteil diese durch Simulationen zu bestimmen. Problematisch hierbei ist, dass Gleisparameter oft nicht oder unzureichend bekannt sind. So sind zum Beispiel die Steifigkeit und die Dämpfung des Schotterbettes kaum bestimmbar. Auch die Steifigkeiten der Gleiszwischenlagen im eingebauten Zustand können nur grob abgeschätzt werden. Daher stimmen die Ergebnisse der Simulationen oft nicht gut mit den Messdaten überein und die Eingangsparameter müssen an eine Zielgröße, z.B. die Punkteingangsimpedanz, angepasst werden, um genauere Ergebnisse zu erzielen. Um dies zu umgehen, wird ein Messverfahren genutzt, bei welchem über den Schwellen des Gleises die Punkteingangsimpedanz des gesamten Oberbaus gemessen wird, um daraus die unbekannten/unscharfen Parameter besser abschätzen zu können. Mit den so gewonnenen Daten kann dann die Gleisabklingrate mit einem neuen numerischen Verfahren im Zeitbereich basierend auf der Finite-Differenzen-Methode (FDM) unter Berücksichtigung der meßtechnisch angenäherten unscharfen Parameter simuliert werden. Dafür wird die Fuzzy Arithmetic auf das FDM-Verfahren angewendet, wodurch eine Art Vertrauensintervall für die simulierte Abklingrate angegeben werden kann. Diese Ergebnisse werden anschließend mit gemessenen Gleisabklingraten verglichen und diskutiert.

Stange, Christopher

• Lärmschutz an Straßen in Baden-Württemberg
  C. Stange
[Abstract]

Lärmaktionspläne der Städte und Gemeinden haben sich über die bisherigen Runden der Lärmaktionsplanung zu einer wichtigen Säule der Lärmschutzstrategie Baden-Württembergs entwickelt. Das Land misst den Lärmaktionsplänen eine Bindungswirkung gegenüber den für die Maßnahmenumsetzung zuständigen Fachbehörden bei und setzt sich dafür ein, dass vorhandene Handlungsmöglichkeiten im Interesse der Lärmbetroffenen ausgeschöpft werden. Dabei wird in besonderer Weise berücksichtigt, dass Lärmpegel über 65 dB(A) tagsüber und 55 dB(A) nachts aus Sicht der Lärmwirkung in einem gesundheitskritischen Bereich liegen.

Ergänzt werden die kommunalen Lärmaktionspläne durch das Lärmsanierungsprogramm für Bundes- und Landesstraßen sowie verschiedene Förderprogramme für den Lärmschutz an kommunalen Straßen. Durch zahlreiche umgesetzte lärmmindernde Maßnahmen wie Geschwindigkeitsbeschränkungen, lärmmindernde Fahrbahnbeläge und Lärmschutzbauwerke konnten so in den letzten Jahren zahlreiche Menschen entlastet werden.

Werden Stadt-, Straßenraum- und Mobilitätsplanung zusammen gedacht, profitiert davon auch der Lärmschutz. Das Land unterstützt die Kommunen gezielt bei der Erstellung integrierter Planungen, um über die isolierte Betrachtung von Lärmbrennpunkten hinaus zu einer klimaschonenden und stadtverträglichen Verkehrsentwicklung mit dem Ziel lebendiger und verkehrsberuhigten Ortsmitten beizutragen.

Stange-Kölling, Sylvia

• Auswertung der Schallschutz-Vergleichsmessungen der VMPA-anerkannten Prüfstellen 2019-2021
  A. Worch, V. Wittstock und S. Stange-Kölling
[Abstract]

Das dreistufige Qualitätssicherungsverfahren für VMPA-anerkannte Schallschutzprüfstellen (Besprechung der Berichte, Prüfung der Schallquellen auf Normkonformität sowie Durchführung von Vergleichsmessungen) ist seit vielen Jahren ein etabliertes und bewährtes Verfahren. 2021 endete der dreijährige Zyklus und es sollen übergreifende Auswertungen der durchgeführten Vergleichsmessungen vorgestellt und diskutiert werden. Im Vordergrund stehen hier zwei Prüfaufgaben, bei denen eine übergeordnete Auswertung besonders aussagekräftig ist. Die Bestimmung des Luftschalldämm-Maßes einer Kombination aus Fenster und Terrassentür für verschiedene Winkel (R45 als Basis der Vergleichsmessung sowie ein frei wählbarer zusätzlicher Einstrahlwinkel) im Jahresverlauf ermöglicht die Darstellung der Winkelabhängigkeit und die Analyse eines ggf. vorhandenen Einflusses der Temperatur auf das sich einstellende Schalldämm-Maß des Fensters. Das Empfangsraumvolumen bei der Bestimmung der Norm-Trittschallpegel war nach DIN EN ISO 16283-2 so gewählt, dass von den teilnehmenden Prüfstellen eine gutachterliche Entscheidung vorgenommen werden musste, auf welches Empfangsraumvolumen die Pegel zu beziehen sind und ob eine Korrektur der ggf. vorhandenen Luftschallanteile durchzuführen ist. Für beide Prüfaufgaben werden die erzielten Ergebnisse, beobachtete Abweichungen und Einflussgrößen diskutiert. Die Messergebnisse werden in ihrer Gesamtheit präsentiert und mit den aus DIN EN ISO 12999-1 bekannten Unsicherheiten verglichen.

• Untersuchungen zur Unsicherheit von Nachhallzeiten
  S. Stange-Kölling und V. Wittstock
[Abstract]

Viele Messverfahren in der angewandten Akustik beinhalten Nachhallmessungen, so die Messung der Schallleistung im Hallraum oder die Messung des Schalldämm-Maßes. Die Unsicherheit der Nachhallzeitmessung ist in diesen Fällen nur eine Komponente im gesamten Unsicherheitsbudget, die wegen ihres geringen Beitrags zur kombinierten Unsicherheit im allgemeinen nicht gesondert betrachtet wird. In überarbeiteten bzw. neu erschienenen Regelwerken wie z.B. der DIN 18041 ”Hörsamkeit in Räumen - Anforderungen, Empfehlungen und Hinweise für die Planung”, der ASR 3.7 ”Lärm”, der ISO 23591 ”Akustische Qualitätskriterien für Musikproberäume und -säle” oder der ISO 22955 ”Akustik - Akustische Qualität von offenen Büroräumlichkeiten” werden nun jedoch Empfehlungen, zum Teil sogar Anforderungen für die Nachhallzeit in Räumen formuliert. Bei Nachmessungen dieser Empfehlungen oder Anforderungen steht somit die Frage, wie groß die Unsicherheit der gemessenen Nachhallzeiten ist. Um diese Frage zu beantworten, wurden die im Rahmen von Vergleichsmessungen an der PTB und beim VMPA gemessenen Nachhallzeiten statistisch ausgewertet. Die daraus resultierenden Unsicherheiten der Nachhallzeitmessung werden mit anderen aus der Literatur bekannten Unsicherheiten verglichen und in Bezug zu den Anforderungswerten gesetzt.

Staron, Domenic

• Psychoakustische Metrik zur Bewertung instationärer Windgeräusche
  D. Staron, M. Riegel, R. Blumrich und A. Wagner
[Abstract]

Das Windgeräusch stellt bekanntermaßen bei Fahrgeschwindigkeiten ab etwa 120 km/h den dominanten Anteil am Innengeräusch eines Fahrzeugs dar und hat somit wesentlichen Einfluss auf den Fahrkomfort. Spektral handelt es sich um ein breitbandiges Rauschen. Aus instationären Strömungsverhältnissen, beispielsweise durch den natürlichen Wind oder andere Verkehrsteilnehmer, resultieren außerdem zeitliche Strukturen im Windgeräusch in Form von Modulationen. In diesem Beitrag wird eine psychoakustische Metrik zur Bewertung der Lästigkeit von Windgeräuschen vorgestellt, die auch die instationären Geräuscheigenschaften berücksichtigt. Sie beschreibt die subjektive Wahrnehmung der Lästigkeit anhand objektiver Messgrößen und ermöglicht somit, die Fahrzeugentwicklung gezielt auf den Geräuschkomfort der Insassen auszurichten. Der Metrik liegen binaurale Aufnahmen der Windgeräusche aus dem Aeroakustik-Fahrzeugwindkanal sowohl bei stationären als auch bei realistischen instationären Strömungsbedingungen zugrunde. Letztere wurden mit dem aktiven Böengenerator FKFS swing erzeugt. Die zugehörigen subjektiven Bewertungen wurden für eine repräsentative Geräuschauswahl im Hörversuch ermittelt. Die resultierende Metrik basiert auf den psychoakustischen Größen Lautheit und Schärfe sowie einer eigens für den instationären Windgeräusch-Anteil entwickelten Kenngröße. Sie beschreibt die subjektive Wahrnehmung sehr gut (R² > 0,95). Die entwickelte psychoakustische Metrik vervollständigt eine Methodik zur realistischen und reproduzierbaren Ermittlung und Bewertung instationärer Windgeräusche für die Fahrzeugentwicklung.

Stavric, Milena

• Innovative Kommunikationsräume
  M. Stavric und J. Balint
[Abstract]

Die akustische Beschaffenheit von Konferenzzentren steht bei jeder Veranstaltung im Fokus. Die Herausforderungen sind ausreichend Platz und ausreichend Säle zur Verfügung zu stellen (neben gutem Kaffee) und die bestmögliche Sprachverständlichkeit für die Vorträge und Posterpräsentation bereitzustellen. Im folgenden Beitrag werden anhand von zwei Konferenzen die akustischen Optimierungsmöglichkeiten für Posterpräsentationen vorgestellt und das Potential von interdisziplinärer Arbeit zwischen Akustik und Architektur aufgezeigt. Durch kombinierte Herangehensweisen, innovative Produktionsmöglichkeiten und neue Einblicke in die jeweiligen Fachrichtungen konnten neue Maßstäbe gesetzt werden, was die akustische und ästhetische Gestaltung von Innenräumen betrifft. Durch die Verbindung von Lehre und universitärer Forschung wurde gemeinsam mit Studierenden der Technischen Universität Graz ein Konzept für die Reduktion der Nachhallzeit, die Lärmpegelminderung und die ästhetische Gestaltung des Raumes erarbeitet und das Thema Akustik und Architektur aus neuen Blickwinkeln betrachtet.

Steffek, Andreas

• Interference Patterns in an Edge of a Cuboid Reverberation Chamber
  E. Kurz, A. Steffek, W. Weselak und G. Kubin
[Abstract]

Edge absorbers are known for their high effectiveness in absorbing low-frequency sound energy and reducing low-frequency reverberation. The influence of edge absorbers on the decay behaviour of the sound field has been extensively proven empirically. Nevertheless, no suitable model for sound absorption by edge absorbers exists to date. In order to be able to develop such a model, it is essential to know the sound field in the edge of a room precisely.

This paper attempts to develop a more precise understanding of the sound field in one edge of a cuboid reverberation chamber. It is verified by measuring potential and kinetic energy. For this purpose, initially the interference patterns for diffuse sound incidence in a rectangular edge according to R. V. Waterhouse are presented. Subsequently, these interference patterns are verified by means of sound pressure and particle velocity measurements in the reverberation chamber. In a further step, the influence of porous absorber material in one edge of the reverberation chamber on these interference patterns is measured. By comparing the calculated and measured interference patterns, the accuracy of the Waterhouse model is investigated. Finally, a range of validity for this model is specified as function of a sound diffuseness measure.

Steffens, Christoph

• Engine speed estimation using neural networks
  C. Ramones, S. Kieling, C. Steffens und S. Pischinger
[Abstract]

The rotational speed of an internal combustion engine is an important input variable for the analysis of vehicle interior noise measurements. However, in vehicle tests the effort of applying a measurement device is not always proportionate, which is why the engine speed is not always available in acoustic measurements. In this paper a methodology is presented which estimates the rotational speed of an ICE using a regression model based on deep neural networks. A Long Short-Term Memory (LSTM) is used as the basic network architecture. The input to the LSTM is the spectrogram of a monaural airborne sound measurement. A total of 527 measurements with an average duration of 45s are used to train the LSTM. The model shows very good stability in the learning process with a mean percent error of 6.1% for the training data set, 6.4% for validation and 6.79% for the test data set. A subsequent autocorrelation analysis can improve the rotational speed estimation.

• Automated detection of structural resonances using neural networks
  C. Ramones, E. Grossmann, C. Steffens und S. Pischinger
[Abstract]

Considering the high number of sensors used in acoustic investigations of the vehicle interior or on component test benches (e.g. 20 microphones in ISO3745), the development of methods that minimize the analysis effort is of great interest. The current state of the art for resonance detection in rotordynamic systems focuses on peak detection in peak-hold or averaged spectra based on a Campbell diagram.

In this paper, two new concepts for resonance detection are presented. The first concept follows the conventional approach. First, image processing methods are applied to the Campbell diagram, followed by a newly developed dimensional reduction method. The resonances are then detected very accurately using peak detection, achieving a true positive rate (tpr) of more than 96 %. The second concept is based on a convolutional neural network (CNN). The CNN is trained using over 85.000 resonances as training data. The trained neural network shows a tpr of almost 90 %. The extent to which tonally excited structural resonances can be distinguished from broadband noise excitation is also investigated. It is shown that a CNN can be trained to provide not only detection but also classification of resonances with a detection rate of 85.7 % for unseen data.

Stegmaier, Karlheinz

• Optimierungsalgorithmus zur Verfeinerung von Reflexionsflächen einer Kirche
  K. Stegmaier, B.C. Koziczinski und I.C. Nieto
[Abstract]

Strahlengeometrische Ansätze zählen zum klassischen Rüstzeug der Akustik bei der Auslegung von Reflexionen. Im vorgetragenen Beispiel werden mit Hilfe parametrischer Entwurfsmethoden in Verbindung mit einem evolutionären Optimierungsalgorithmus Reflexionsflächen eines bestehenden Kirchenraumes verfeinert. Es werden Vorteile aufgezeigt, die über klassische zeichnerische und auch parametrische Ansätze hinausgehen.

Evolutionäre Optimierungsalgorithmen (Solver) werden über die Ingenieurswissenschaften hinaus großflächig eingesetzt, im vorliegenden Beispiel auf die Anforderungen des Akustikdesigns angepasst. Der hier verwendete sg. Galapagos Solver ist Teil der parametrischen Entwurfsumgebung von Grasshopper/Rhinoceros 3D. Der Algorithmus verfeinert definierte Parameter (bspw. Größe, Form, Anzahl eines Objekts) in Richtung eines definierten Zieles (größtmögliche Anzahl an Reflexionen auf eine vorgegebene Fläche o.ä.). Hierbei wird dann jede Generation in Hinsicht auf Ihre Auswirkungen auf den vorgegebenen Zielwert bewertet. Der iterative Charakter des Solvers hilft Akustikern und Designer durchgängig die Ergebnisse des Optimierungsprozesses zu überwachen und komplexere Wechselwirkungen aus mehreren reflektierenden Flächen und Reflexionen n-ter Stufe zu berücksichtigen.

Anhand eines Beispiels eines Kirchenraumes wird gezeigt, wie diese Methode Planungsteams Verfeinerungen und größere Gestaltungsfreiräume ermöglicht.

Steinbach, Lisa

• Safety Investigation on Traffic Scenarios using Virtual Environments in a Wave Field Synthesis Laboratory
  L. Steinbach, F. Beyer, M.E. Altinsoy, D. Oberfeld-Twistel und M. Wessels
[Abstract]

As cars are becoming quieter, traffic safety is an increasingly important topic. Due to safety issues and reproducibility, experiments in this field are usually conducted in virtual environments (VE). The improvement of these VEs are object of current research. While navigating through traffic, not only visual, but also auditory cues are highly important. In this study, we investigate the auditory perception of pedestrians in car pass-by scenarios. An important aspect of pedestrian behavior in traffic is time-to-collision (TTC) estimation, where a person estimates the point in time when a vehicle would arrive at their position. TTC estimation is required when a pedestrian intends to cross a road while a vehicle is approaching. We present a pilot study on auditory TTC estimation for approaching vehicles, using the possibilities and flexibility of wave field synthesis in the Multi-Modal lab (MMM) at the TU Dresden. The results are compared with data from a similar experiment conducted by our project partners at Uni Mainz using a higher-order Ambisonics setup [Oberfeld, Wessels & Büttner, DAGA 2021].

Steiner, Helfried

• Aeroacoustic sources in turbulent flow through a 90° pipe bend predicted by Large-Eddy Simulation
  J. Tieber, H. Steiner, P. Maurerlehner, S. Schoder, M. Kaltenbacher und G. Brenn
[Abstract]

The method of Large-Eddy Simulation (LES) has increasingly gained popularity, as it directly captures a major part of the unsteady vortical motion in a turbulent flow field. The uncertainty of turbulence modeling is thus limited to the unresolved sub-grid scales (SGS). This makes LES a highly attractive method for predicting flow-induced sound sources for use in hybrid Computational Aeroacoustics (CAA). The possible sound emission generated by turbulent 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 vehicle’s engine compartment may lead to unfavorable flow conditions. The present study performs incompressible LES to predict the turbulent flow field of a 90^∘ circular pipe bend. The computational results are compared against experimental data from dedicated measurements and existing numerical solutions in literature. The predicted instantaneous flow field is used to evaluate acoustic source terms for different acoustic formulations, such as Lighthill’s acoustic analogy and the Perturbed Convective Wave Equation (PCWE). A special focus is on the sound generation in the separated flow region at the exit of the bend.

• Comparison of aeroacoustic formulations for coupling of confined flows with the flow-guiding structure
  P. Maurerlehner, S. Schoder, J. Tieber, H. Steiner, G. Brenn und M. Kaltenbacher
[Abstract]

The absence of combustion noise in electric vehicles results in a dominance of other sound sources, 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 packaging requirements and the ambitious demand for passenger comfort. By coupling the computational fluid domain with the surrounding structural domain through appropriate interface conditions, 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. For doing so, the (two-step) hybrid aeroacoustic approach is often used to deal with the disparity of scales between flow structures and audible acoustic wavelengths in CAA. When applying this two-step approach, several aeroacoustic formulations are available to compute the flow-induced sound. We compare different aeroacoustic equations, such as Lighthill’s wave equation and the Perturbed Convective Wave Equation (PCWE), regarding their suitability for coupling the aeroacoustic and structural mechanics domains. The comparison considers typical flow configurations of turbulent low Mach number airflows (Ma<0.3), assuming different flow speeds. The accuracy, the computational effort, and the applied computational procedure are analyzed.

Steinhauser, Peter

• Sekundärschallimmissionen beim Tunnelvortrieb
  W. Steinhauser, P. Steinhauser und M. Kettermann
[Abstract]

Beim Tunnelvortrieb in Bereich von Wohngebieten werden in der Regel die Sekundärschallimmissionen störender empfunden als die Erschütterungen. Besonders ausgeprägt ist dies beim Sprengvortrieb in der Nacht, wo bei ungünstigen Bedingungen noch in Entfernungen von mehreren 100 m Aufwachreaktionen hervorgerufen werden können. Wie Emissionsmessungen von verschiedenen Tunnelbaustellen zeigen, haben die unterschiedlichen geologischen Bedingungen dabei merklichen Einfluss auf die Stärke der Sekundärschallimmissionen. Die zur Beurteilung dieser Sekundärschallimmissionen von Bauarbeiten dienenden Richtlinien, RVS 04.01.11 und RVE 04.02.04 und die dabei verwendeten Beurteilungskriterien werden diskutiert, wie auch die Aussagekraft der aus Schwinggeschwindigkeitsmessungen berechneten Sekundärschallpegel im Vergleich zu Schallpegelmessungen.

Steinhauser, Wolfgang

• Sekundärschallimmissionen beim Tunnelvortrieb
  W. Steinhauser, P. Steinhauser und M. Kettermann
[Abstract]

Beim Tunnelvortrieb in Bereich von Wohngebieten werden in der Regel die Sekundärschallimmissionen störender empfunden als die Erschütterungen. Besonders ausgeprägt ist dies beim Sprengvortrieb in der Nacht, wo bei ungünstigen Bedingungen noch in Entfernungen von mehreren 100 m Aufwachreaktionen hervorgerufen werden können. Wie Emissionsmessungen von verschiedenen Tunnelbaustellen zeigen, haben die unterschiedlichen geologischen Bedingungen dabei merklichen Einfluss auf die Stärke der Sekundärschallimmissionen. Die zur Beurteilung dieser Sekundärschallimmissionen von Bauarbeiten dienenden Richtlinien, RVS 04.01.11 und RVE 04.02.04 und die dabei verwendeten Beurteilungskriterien werden diskutiert, wie auch die Aussagekraft der aus Schwinggeschwindigkeitsmessungen berechneten Sekundärschallpegel im Vergleich zu Schallpegelmessungen.

Stender, Merten

• Deep Learning Data Fusion for Predicting Offshore Pile Driving Noise Levels
  M. Stender, J. Von Pein, E. Klages, J. Ohlsen, S. Lippert, O. Von Estorff und N. Hoffmann
[Abstract]

Data-driven techniques from the field of machine learning can be utilized to distill patterns from high-dimensional data sets through abstract representation learning. This study employs novel deep learning methods to fuse qualitatively different data sources in the field of underwater noise from offshore pile driving. A fully convolutional encoder-decoder with residual connections is built to approximate a mapping from the pile head excitation to the emitted underwater sound pressure levels. Classical numerical simulation techniques require extensive computations. Furthermore, several geometrical and acoustical parameters, as well as the pile head excitation, are necessary to calculate fully resolved information about the occurring pressure field. As an alternative, extensive deep learning model training on large simulation data sets allows for noise level predictions with near real-time capability. Thus, the large offline training costs are justified for design processes that involve the simulation of several variations, e.g., the pile head excitation, pile geometry, or the acoustical parameters in a timely manner. The performance of the novel approach is assessed in terms of the one-third octave band spectra of the sound exposure level in the close vicinity of the pile.

Stenitzer, Alexander

• Untersuchung der bauakustischen Performance von Holzbalkendecken bei verschiedenen Anregungsarten
  C. Lux, A. Stenitzer und B. Nusser
[Abstract]

Im mehrgeschossigen Holzbau werden häufig vorgefertigte Holzbalkendecken mit einem Balken-Achsabstand ≤ 625 mm eingesetzt. Für solche Decken liegen momentan nur sehr vereinzelt bauakustische Planungsdaten vor. Um diese Lücke zu schließen, wurden in dem Forschungsprojekt ”Sound Wood Austria” verschiedene Holzbalkendecken bzgl. deren Luft- und Trittschalldämmung gemäß EN ISO 10140-2/3 untersucht. In verschiedenen Veröffentlichungen wird dargestellt, dass Messungen mit dem modifizierte Normhammerwerk oder dem japanische Gummiball zu einer besseren Korrelation der Messdaten mit der subjektiven Wahrnehmung der Schalldämmung der Decke führen. Deshalb wurden neben der klassischen Anregung mit dem Normhammerwerk auch die beiden alternativen Trittschallquellen eingesetzt. Im Beitrag werden die unterschiedlichen Ergebnisse aufgrund der drei verschiedenen Anregungsarten diskutiert.

• Ermittlung der Luft- und Regenschalldämmung von Dächern
  A. Stenitzer, B. Nusser und H. Müllner
[Abstract]

Regen kann bei leichten Dachkonstruktionen, wie beispielsweis bei Sichtsparrendächer mit Metalleindeckung, zu einer erhöhten Lärmbelastung im Gebäude führen. Um die Regenschalldämmung von Dächern zu bewerten, kann das Beregnungsverfahren gemäß EN ISO 10140-5 Anhang H eingesetzt werden. Im aktuell laufendem Forschungsprojekt ”Schutz.aufs.Dach” wird u.a. die Regenschalldämmung von Dächern in Holzbauweise entsprechend diesem Normverfahren ermittelt und der jeweligen Luftschalldämmung gegenübergestellt. Im Beitrag wird die Versuchseinrichtung vorgestellt und die Luft- und Regeschalldämmung eines beispielhaften Daches diskutiert.

Stephens, Dwayne Savio

• Some Remarks on Ultrasonic Degassing
  R. Mettin, D.S. Stephens, D. Holly und M. Thiele
[Abstract]

Liquid degassing by ultrasound is a common and well-known technique. Important applications comprise liquid metal melts and ultrasonic cleaning. In the latter case, degassing often occurs as a necessary precursor of hard (”transient”) cavitation. Here we analyse the degassing process from a microscopic to mesoscopic view. This includes gas-collecting mechanisms like rectified diffusion and bubble attraction and coalescence. On this basis, estimates of overall degassing rates are attempted and the potential insight into existence and quantity of so-called ”bulk nano-bubbles” via ultrasonic degassing experiments is explored.

Stienen, Jonas

• Open-Source Simulation Scheduling Framework for Real-Time Auralisation
  P. Palenda, P. Schäfer, J. Stienen und M. Vorländer
[Abstract]

With the increasing popularity and availably of virtual reality equipment for consumers, its usage for research purposes also increased. For this reason, performing acoustic simulations in real-time is a major point of interest. However, some simulations cannot be optimized enough to meet real-time conditions. In these cases, a scheduling algorithm can be employed, to distribute simulation inquires and manage the load of the simulation. In this contribution, a scheduling framework is introduced, that aims to provide best-case results for computationally expensive simulations under real- time conditions. By design, it is easy to extend with different simulation back-ends and to integrate into auralisation frameworks. Additionally, this framework provides a mechanism, to filter simulation inquiries and reduce the load on the simulation system. Possible applications of this mechanism will be discussed.

Stodt, Benjamin

• Calibration of an acoustic virtual environment for plausible distance perception
  D. Neudek, B. Stodt, S. Getzmann und R. Martin
[Abstract]

An acoustic virtual environment (AVE) may be used to study the perception of audio sources at different positions in a simulated room. To this end, the geometry and acoustic properties of the room have to be taken into account to create a plausible spatial listening experience. In our project as part of the SPP 2236 Audictive, we are interested in perceptual and attentional processes within real and virtual 3D spaces, especially distance perception of sound sources in reverberant rooms. Within the AVE, we aim to generate a plausible acoustic reproduction of robots in a reference shoe-box room. The used AVE (Gergen et al., 2012) takes early reflections via the mirror-source model into account and employs a statistical model for the generation of late reverberation. In this contribution, we will present insights into the calibration of the AVE for distance perception experiments. We employ recorded and simulated binaural room impulse responses of both a dummy head and real participants at a fixed listener position and robots at up to five spatial positions (left, right, near, mid, far). The calibration by means of physical measures then paves the way towards a series of psychophysical calibration measurements using a simulated audio-visual test environment.

Stoltenberg, Arne

• Modenabstrahlung resonanter Körper im Wasserschall
  A. Stoltenberg und I. Schäfer
[Abstract]

Körper, die in der Wassersäule hängen, können durch Wasserschall zu Schwingungen in ihren Eigenmoden angeregt werden. Die Schwingungsmoden der Körper sind durch ihre innere Struktur und ihre Materialparameter bestimmt. Allerdings sind von den Eigenmoden der Körper nur die abstrahlfähigen Moden bei Fernfeldbetrachtungen von Interesse. Besonders starke resonante Moden erzeugen dabei eine signifikante Erhöhung des Zielmaßes, die bei bestimmten Anwendungen von Nutzen sein kann. Die Abstrahlrichtung von resonanten Körpern wurde im Wassertank der WTD 71 an Modellkörpern experimentell für einen weiten Frequenzbereich untersucht und mit den Ergebnissen von numerischen Simulationen verglichen. Durch Variation des Aspektwinkels der Körper können monostatische Abstrahlungsmuster der Moden unterschieden werden.

Stolz, Georg

• Measure - Analyze - Auralize From room impulse response to room classification and binaural reproduction
  L. Treybig, S. Werner, U. Sloma und G. Stolz
[Abstract]

For the acoustic detection and binaural reproduction of rooms, binaural room impulse responses (BRIRs) are a key element. In addition to measure BRIRs with an artificial head, they can also be synthesized from ”spatial” room impulse responses (SRIRs), using the ”Spatial Decomposition Method” (SDM). Based on these BRIRs, direction- and position-dependent room acoustic parameters, such as reverberation times and energy ratios, can be calculated. The resulting parameter data set can be analyzed using multivariate techniques. Based on the acoustic parameters, a classification of the measurement data can be performed.

The presented procedure describes an approach for simplified inspection and evaluation of a multitude of room acoustic measurements. The paper provides a toolbox of methods for the acquisition and acoustic analysis of SRIRs as well as for the spatial acoustic evaluation of the measurements as well as a simplified auralization.

Stolz, Michael

• Analyse der Dünnfilmdämpfung eines beidseitig eingespannten Mikrobalkens
  A. Melnikov, H.A.G. Schenk, F. Wall, J.M. Monsalve Guaracao, L. Ehrig, M. Stolz, A. Mrosk, S. Langa und B. Kaiser
[Abstract]

Miniaturisierte MEMS-basierte Lautsprecher sind ein aktueller Entwicklungstrend für In-Ear-Audioanwendungen. Wenn ein Lautsprecher jedoch auf die Größe eines mikroelektronischen Chips schrumpft, unterscheidet sich die Physik von der makroskopischen Welt. Einerseits profitiert ein elektrostatischer MEMS-Lautsprecher von sehr kleinen Elektrodenabständen, die zu hohen Feldstärken und somit Kräften führen. Gleichzeitig verursacht die Strömungsdynamik der Luft starke Dämpfungseffekte in den mikroskopisch kleinen Kanälen eines µSpeaker-Chips, aber auch in dem elektrostatisch Spalt selbst. Kürzlich haben wir experimentell gezeigt, dass die erste Euler-Bernoulli-Biegemode ausreicht, um das Verhalten eines elektrostatisch angetriebenen Mikrobalkens über den gesamten Hub mit hoher Genauigkeit zu reproduzieren. Dies führt zu einem ab-initio-Modellierungsansatz, der auf einer neuartigen Chebyshev-Edgeworth-Typ-Erweiterung basiert. Daraus leitet sich ein genaues Lumped-Parameter-Modell (LPM) für MEMS- Lautsprecher, welches einem einzigen Freiheitsgrad beinhaltet. In dieser Arbeit diskutieren wir den Einfluss der Mikrofluidik auf die Dämpfung eines Testlautsprecherdesigns basierend auf dem nanoscopic electrostatic drive (NED) Konzept. Mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) analysieren wir, wie die Druck- und Geschwindigkeitsverteilung mit den Euler-Bernoulli-Moden eines einfachen mikroskopischen Balken verknüpft ist, mit dem Ziel, die Dünnfilmdämpfung in das LPM einzubeziehen. Das Verständnis der verschiedenen Quellen der fluiddynamischen Dämpfung ist von großer Bedeutung für das Design von High-Fidelity-MEMS-Audiowandlern.

Strigari, Fabio

• Attribute zur gesamtheitlichen Charakterisierung der Wahrnehmung von Straßenverkehrsgeräuschen
  A. Fiebig, D. Ackermann, S. Böhm, M. Chudalla, A. Karakantas, A. Oehme, S. Pourpart, M. Schuck, F. Strigari und S. Weinzierl
[Abstract]

Das BASt-Projekt ”Erprobung psychoakustischer Parameter für innovative Lärmminderungsstrategien” (FE 02.0431/2019/IRB) widmet sich in mehreren Studien der Anwendbarkeit psychoakustischer Parameter zur Bewertung von Verkehrsgeräuschen. Um diese vollständig zu charakterisieren und ihre perzeptive Wirkung aufzuzeigen, bedarf es der Kenntnis der zugrundeliegenden Dimensionen, die die Bewertung von Verkehrsgeräuschen in alltäglichen Situationen beeinflussen. In diversen Studien zur Wirkung von akustischen Umgebungen zeigte sich, dass die auditive Wahrnehmung mehrdimensionaler Natur ist, wobei häufig klassische Affektmodelle abgeleitet wurden. In einer ersten Probandenstudie werden mittels Stimulus-Dyaden-Vergleich auf Basis des Repertory-Grid-Verfahrens relevante Beschreibungsgrößen und Attribute elizitiert, um die latenten Wahrnehmungsdimensionen, die der Bewertung von Straßenverkehrsgeräuschen zugrunde liegen, systematisch zu explorieren. Dabei äußern sich die Probanden in einer offenen Befragung zu den perzeptiven Unterschieden der präsentierten Stimuluspaare. Hierfür werden Straßenverkehrssituationen in einem audio-visuellen Kontext auf Basis von 360^∘-Kamera- und Higher Order Ambisonics-Aufnahmen dargeboten. Die Straßenverkehrsszenen werden mittels Head Mounted Display und eines 21.2 Kanal-Ambisonics-Systems im Experiment dargestellt. Die präsentierten Stimulus-Dyaden decken den Merkmalsraum an Straßenverkehrsgeräuschen umfangreich ab und berücksichtigen systematisch Faktoren wie Verkehrsmenge, Verkehrsfluss, Verkehrszusammensetzung, Fahrbahnbelag und zulässige Höchstgeschwindigkeit. Der Beitrag erläutert die experimentelle Methodik, zeigt die mittels des Repertory-Grid-Verfahrens explorierten Attribute auf und skizziert die Entwicklung eines Fragebogens als Messinstrument zur Bestimmung perzeptiver Eindrücke im Kontext von Straßenverkehrsgeräuschen.

• Messung der akustischen Wirksamkeit von Diffraktoren
  F. Strigari, R. Becker und W. Bartolomaeus
[Abstract]

Ein möglicher Ansatz für innovative Lärmschutzlösungen für Straßenverkehrslärm ist die Nutzung des Diffraktionsprinzips, um eine Aufwärtsbeugung des Schalls zu bewirken. Technisch handelt es sich hierbei um periodische Gitterstrukturen mit unterschiedlich tiefen Resonanzkammern. Diese bewirken einen Minderungseffekt, der sich über einen breitbandigen Frequenzbereich erstreckt. Diffraktoren können im Straßenseitenraum eingelassen oder auf einer Lärmschutzwand montiert werden. In der vorliegenden Untersuchung wurde die akustische Wirksamkeit zweier Diffraktor-Typen mittels kontrollierter und statistischer Vorbeifahrtmessungen ermittelt. Um eine bestmögliche Quantifizierung des Lärmminderungspotentials zu gewährleisten, erfolgten die Messungen an jeweils vier Mikrofonen zeitgleich am Diffraktor und an einer Referenz. Als Referenz diente eine äquivalente Lärmschutzwand gleicher Höhe oder die Ausbreitung über Freifeld. Die zeitgleichen Messungen an Diffraktor und Referenz ermöglichen einen direkten Vergleich derselben Emissionsquelle bei nahezu identischer Emissionsstärke und -charakteristik. Die Auswertung der Differenzpegel für verschiedene Pegelgrößen zeigt einen signifikanten und höhenabhängigen zusätzlichen Minderungseffekt durch die Diffraktoren. Die Betrachtung der Terzbänder verdeutlicht die auf das Straßenverkehrslärmspektrum optimierte Wirkweise. Neben der Einordnung der akustischen Wirksamkeit der untersuchten Diffraktoren wird auch die generelle Eignung des Messprinzips diskutiert. Die Ergebnisse liefern zudem einen wichtigen Input für mögliche Ansätze zur Berücksichtigung von Diffraktoren bei der Berechnung der Schallausbreitung an Straßen, wie im Beitrag ”Simulation des Schallfeldes hinter Diffraktoren” vorgestellt wird.

• Simulation des Schallfeldes hinter Diffraktoren
  W. Bartolomaeus, R. Becker und F. Strigari
[Abstract]

Akustische Diffraktoren bewirken in Analogie zu den optischen Reflexionsgittern durch ihre periodische Struktur eine Aufwärtsbeugung des Schalls. Sie können im Straßenseitenraum eingelassen oder auf einer Lärmschutzwand montiert werden. Die Voraussetzung ihrer Wirksamkeit, die Kohärenz des einfallenden Schalls, ist für vorbeifahrende Fahrzeuge bei kleinen Winkeldifferenzen und nicht zu hohen Frequenzen erfüllt. Durch unterschiedlich tiefe Kammern gelingt eine spektral breitbandige Wirkung der Diffraktoren. Ausgehend von den im Beitrag ”Messungen der akustischen Wirksamkeit von Diffraktoren” dargestellten Ergebnissen stellt sich die Frage, wie die akustische Wirkung der Diffraktoren bei der Berechnung der Schallausbreitung von Straßen berücksichtigt werden könnte. Dazu wurde die von Rasmussen bereits 1982 beschriebene Ausbreitung von Verkehrsgeräuschen über ebenem Gelände mit einem Impedanzsprung Straße - Grasland erweitert und auf die Situation mit Diffraktoren angewandt. Durch den Abgleich der an unterschiedlichen Positionen aufgenommenen Schallsignale von Vorbeifahrtmessungen sollte es möglich sein, die akustische Wirkung eines zusätzlich neben der Straße angeordneten Streifens von Diffraktoren durch einen entsprechenden Streifen mit einer frequenzabhängigen akustischen Impedanz zu modellieren. Die Transformation der hier gewonnenen Ergebnisse in die energetische Betrachtungsweise der ISO 9613-2 zur Schallausbreitung im Freien ist sicherlich nicht einfach. Eine indirekte Möglichkeit wäre die Einführung einer frequenzabhängigen vertikalen Richtwirkung der Schallquellen, die die Wirkung des Diffraktors gleich mitberücksichtigt.

• Innovation Lehmlärmschutz
  M. Chudalla und F. Strigari
[Abstract]

Wellerlehm und Stampflehm sind in Europa seit Hunderten von Jahren verbreitete traditionelle Lehmbauweisen. Mit einem Pilotprojekt bei Nebelin in Brandenburg soll an einer geplanten Raststätte an der Autobahn A14 diese in Vergessenheit geratene und mittlerweile als innovativ anzusehende Bautechnologie an einer Lärmschutzwand, der sogenannten ”Alhambra Brandenburgs”, Anwendung finden. Ziel ist es, die erforderlichen Randbedingungen zur Erstellung von Lärmschutzwänden in Lehmbauweise, welche sowohl die technischen Anforderungen der ZTV-Lsw als auch ökologisch sinnvolle Kriterien erfüllen, festzustellen.

Schon alleine aufgrund der Wandstärke einer Lehmlärmschutzwand von bis zu einem Meter und der Dichte des Baustoffes stellt die Luftschalldämmung keine erhöhte Anforderung dar. Jedoch muss zur Verbesserung der absorbierenden Eigenschaften die dichte und schallharte Oberfläche des Wellerlehms um eine Art Vorsatzschale ergänzt werden. Vielversprechende Ergebnisse diesbezüglich zeigen erste Messungen im Impedanzrohr mit Heraklit und dem sogenannten Agrarbeton Hanfkalk, einem Verbundwerkstoff aus Hanf-Leichtholz und Kalk-Bindemittel. In weiteren Testreihen werden zur Optimierung des Absorptionsspektrums auf das Straßenverkehrsspektrum die Materialzusammensetzungen der Probenkörper variiert.

Durch die natürlichen und lokal vorkommenden Materialien erhofft man sich einen Beitrag zur Reduzierung des Energieverbrauchs und durch den hohen Gehalt an nachwachsenden Rohstoffen eine vorteilhafte CO2-Bilanz und eine Minderung der Treibhausgasemissionen. Weiter wird durch die rein natürlich vorkommenden Rohstoffe eine vollständige Recyclingfähigkeit erreicht.

Struß, Adrian

• Application of vibroacoustic metamaterials in a vehicle door
  M. Droste, D. Manushyna, S. Rieß, H. Atzrodt, T. Druwe, S. Melzer, J. Troge, A. Struß, A. Lühring und J. Clausen
[Abstract]

In the presented work, vibroacoustic metamaterials are designed and tested for an application in a vibroacoustic-optimized vehicle door. The focus of this work is the implementation of resonator concepts to different components of a vehicle door. Concepts suitable for large-scale production, which were designed and validated in previous works, are applied to simplified as well as more complex representative components of vehicle doors. The resonators are designed to achieve vibration reduction in the frequency range around 500 Hz, considering geometric complexity and requirements to installation space. The proposed concepts are investigated numerically and tested experimentally on demonstrators. Based on the investigations a favored concept will be chosen to be implemented in a complete vehicle door demonstrator in future work. This will enable comparison of the vibroacoustic metamaterial effectiveness to conventional state-of-the-art solutions.

Stürenburg, Lara

• Aeroacoustic Performance of Air Diffusers and their Psychoacoustic Evaluation
  L. Stürenburg, L. Aspöck und J. Fels
[Abstract]

People in industrialised countries spend most of their days indoors and are often exposed to the noise of ventilation systems. Since such systems are not only used in industry but also increasingly in residential buildings. For a valid statement on the annoyance and the acceptance of ventilation systems when assessing noise, the A-weighted sound serves as a criterion to a limited extent. Therefore, psychoacoustic analysis and evaluation need to be included. This research project aims to identify if geometric design features of air vents enhance psychoacoustic features and flow phenomena. Furthermore, it will be found out if there are correlations between psychoacoustic features and flow phenomena. The first steps to achieve the goals include acoustic measurements of several air vents in a hemi-anechoic room with the help of a developed mobile supply unit. Thereafter, the measured signals can be evaluated regarding parameters as sharpness, loudness and tonality.

Sultani, Hoshang

• Hydroakustische Simulation eines nabenlosen Propellersystems unter Anwendung der „Moving-Least-Squares“-Methode zur räumlichen Interpolation
  H. Sultani und O. Von Estorff
[Abstract]

Im Vergleich zu klassischen Propellerantrieben wird bei nabenlosen Propellern sowohl aus strömungsmechanischen als auch aus konstruktiven Gründen eine geringere Schallabstrahlung erwartet. Derzeit liegen jedoch nicht genügend systematische Forschungsarbeiten hierzu vor.

In diesem Beitrag werden erste hydroakustische Simulationsergebnisse eines nabenlosen Propellersystems unter Anwendung der ”Moving-Least- Squares” (MLS) - Methode zur räumlichen Interpolation innerhalb der Finite-Volumen-Simulationssoftware OpenFOAM® vorgestellt und diskutiert. Die Simulation des Strömungsschalls erfolgt dabei mit dem sogenannten ”Expansion about Incompressible Flow”-Verfahren, welches zu den hybriden ”Hydrodynamic/Acoustic Splitting”-Ansätzen gehört. Die in diesem Zusammenhang erforderlichen hydrodynamischen Strömungsfelder wurden vorab von der Universität Rostock unter Anwendung der ”Stress Blended Eddy Simulation” berechnet und für die hydroakustischen Berechnungen zur Verfügung gestellt.

Im Rahmen der Untersuchungen werden die mittels der MLS-Methode berechneten hydroakustischen Schallfelder mit den Ergebnissen unter Anwendung der bereits in OpenFOAM® vorhandenen Zentraldifferenzenschemata verglichen. Für eine erste Validierung der Simulationsergebnisse erfolgt zudem eine Gegenüberstellung der berechneten Schallfelder mit den ermittelten Messergebnissen der Universität Rostock zum untersuchten Fall.

Suppin, Patrick

• Untersuchung Schienenschleifen
  S. Gombots, M. Ostermann, T. Hauser, H. Töll und P. Suppin
[Abstract]

Die (akustische) Rauheit der Radlauffläche und der Schienenoberfläche regen beim Rollvorgang des Rades auf der Schiene die Schiene und das Rad zu Schwingungen an und bedingen die Entstehung des Rollgeräusches. Diese Schwingungen werden in weiterer Folge von Fahrzeug und Gleis als Luftschall abgestrahlt und als Teil des Gesamtgeräusches wahrgenommen. Zur Reduktion der Rauheit und damit auch der Geräuschemission können Schleifverfahren eingesetzt werden. Im Zuge der vorliegenden Untersuchung ist die Auswirkung von Schienenschleifen mit rotierenden Schleiftöpfen - speziell auf die akustische Schienenrauheit - untersucht worden. Hierzu sind die Schallemissionen an einem Messquerschnitt im Netz der Wiener Linien GmbH & Co KG entsprechend ISO 3095 bestimmt worden. Zudem wurde die Schienenrauheit und Gleisabklingrate im Messquerschnitt gemessen. Der Einfluss der Radrauheit auf die Schallemissionen ist nicht betrachtet worden, wobei Züge aufgrund des fahrplanmäßigen Wagenumlaufs den Messquerschnitt wiederholt passierten. Messungen haben sowohl vor dem Schleifen, unmittelbar nach dem Schleifen und drei Wochen nach dem Schleifen (”Einfahren”) stattgefunden. Im Beitrag wird auf die Korrelation zwischen den einzelnen Wellenlängenbändern der Schienenrauheit und Terzpegeln der Schallemission im Detail eingegangen sowie die Auswirkung des Schienenschleifens auf die einzelnen Wellenlängenbänder durch das Einfahren besprochen.

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

 

Taenzer, Michael

• Experimenting with Professional Microphones to Apply Acoustic Event Detection to Unmanned Aerial Vehicles
  K. Hock, M. Seideneck, C. Sladeczek und M. Taenzer
[Abstract]

Unmanned aerial vehicles (UAV) are already being used today for a wide variety of tasks. For this purpose, UAVs are equipped with various sensors, such as video and thermal imaging cameras or flight assistance systems. Acoustic sensors, on the other hand, are not yet established, although they offer a wide range of possible applications in combination with AI-based signal processing. Using e.g., acoustic event detection could extend the sensing capabilities of UAVs and enable them to react automatically to user-defined acoustic events. Possible scenarios include finding an emergency location, autonomous flight to the event location, automatic monitoring of the acoustic environment, or triggering an alarm. The acoustic sensor system required for this purpose must be robust to external environmental conditions, as it is inevitably subject to perturbations such as the air currents through the rotors, operational noise, or wind noise. In this work, we have investigated a set of commercially available microphones for their suitability for such an acoustic sensor system. The realization of acoustic event detection is based on linear support vector machines in addition with OpenL3-Embeddings. To train the acoustic sensor system, a dataset from the DCASE2020 challenge is extended with recorded noise to consider different use cases.

Tamm, Christoph

• Luftreinigungsgeräte – akustische Anforderungen und Optimierungsmöglichkeiten
  D. Beer, P. Fritzsche, B. Fiedler, J. Rohlfing, K. Bay, J. Troge, J. Millitzer und C. Tamm
[Abstract]

Durch die COVID-19-Pandemie ist die Nachfrage bezüglich antiviral wirkender Luftreinigungsgeräte erheblich gestiegen. Moderne Wohn- und Geschäftshäuser, Schulen oder Kindergärten werden zunehmend mit kompakten Lüftungsanlagen ausgestattet. Diese Lüftungssysteme und mobilen Luftreinigungsgeräte können die Virenkonzentration in Räumen deutlich reduzieren, führen allerdings häufig zu erhöhten Lärmpegeln. In der Folge treten häufiger Kommunikations- oder Konzentrationsschwierigkeiten auf. Eine wichtige Herausforderung ist die Entwicklung, Umsetzung und Validierung geeigneter Schallschutzmaßnahmen. Im Projekt ReinluftAkustik hat ein Kompetenzcluster aus vier Fraunhofer-Instituten grundlegende Ursachen der Betriebsgeräuschentstehung und allgemeine Ansätze für die akustische Optimierung betrachtet. Im Projekt wurden unterschiedliche Luftreinigungsgeräte verschiedener Luftreinigungsprinzipien hinsichtlich ihrer akustischen Emissionen analysiert und den Anforderungen für den Einsatz in einem Klassenraum gegenübergestellt. Der Ventilator ist häufig die primäre Schallquelle. Drehklanganteile können hier durch Einspeisen eines gegenphasigen Wechselmoments sowie Stromoberwellen reduziert werden. Eine weitere Reduktion ist durch den Einsatz verschiedener Absorber als auch Resonatoren möglich. Für den Bedarf eines einstellbaren Wirkfrequenzbereiches wurde auch eine aktive Schallschutzmaßnahmen (engl. Active Noise Control) untersucht, prototypisch umgesetzt und an einem Demonstrator validiert. Um die akustische Wirkung von Luftreinigungsgeräten neben technischen Daten auch erlebbar zu machen, wurde ein webbasiertes Auralisationswerkzeug erarbeitet.

Taschke, Henning

• Finite-Element Simulation of Bone Conduction in the Human Head: The Inner Ear Component
  S. Kersten, H. Taschke und M. Vorländer
[Abstract]

Bone conduction describes the transmission of vibrations in the human head that lead to a hearing sensation. It can be divided into different components. For the outer and middle ear components as well as for air conduction, the sound is induced in the cochlea via a relative motion between the stapes and the inner ear. For the inner ear component, the displacement of the basilar membrane is caused by inertial movement of the inner ear fluids and a pressure change in the cochlea due to its compression. In this study, a finite element model is used to investigate the inner ear component. The model is based on the inner ear part of the BOHEAR model presented by Henning Taschke in 2005. It consists of an inner ear geometry within an osseous cuboid and includes the three scalae, the vestibulum and the semicircular ducts. The simulation parameters are discussed and the model is validated against measured results and finite element simulations described in the literature. The inner ear component is investigated by applying a measured cochlear promontory motion and by comparing the responses for translational displacement, compressional motion and excitation via the oval window.

Taubenheim, Thomas

• Langzeit-Messkampagne von Vorbeifahrtpegeln von Binnenschiffen
  S. Sommer, P. Wagner und T. Taubenheim
[Abstract]

An der Bundesanstalt für Gewässerkunde wurde eine Messeinrichtung zur automatisierten Erfassung von Vorbeifahrtpegeln der Binnenschifffahrt entwickelt. Sie kam im Herbst/Winter 2021/2022 im Rahmen einer Langzeit-Messkampagne in der Nähe von Kalkar in Nordrhein-Westfalen erstmalig zum Einsatz. Der Messstandort befand sich unmittelbar am Ufer des Niederrheins, dem meistbefahrenen Binnenwasserstraßenabschnitt Deutschlands. Bei der mehrmonatigen Datenerhebung konnte ein großes Spektrum an Schiffstypen unter unterschiedlichen Wetterbedingungen schallmesstechnisch erfasst werden, wobei die Schiffe die Messstelle aufgrund der breiten Fahrrinne des Niederrheins in unterschiedlichen Entfernungen passierten. Neben den frequenzaufgelösten Schallspektren wurden weitere Parameter wie der Schiffstyp, die -größe und Fahrgeschwindigkeit über Grund erfasst. Zusätzlich wurden meteorologische Messungen durchgeführt.

In diesem Beitrag wird zum einen der Datensatz hinsichtlich verschiedener Parameter analysiert, zum anderen der Schallleistungspegel der vorbeifahrenden Schiffe sowohl auf Basis des Einzelereignispegels als auch auf Grundlage des maximalen Vorbeifahrtpegels berechnet und verglichen. In Verbindung mit einem Fließmodells des Rheins wurden die Fahrgeschwindigkeiten im Wasser abgeleitet und untersucht, ob ein Zusammenhang zwischen Fahrgeschwindigkeit und Schallemission des Schiffes besteht.

Techen, Holger

• Akustische Planungsparameter zur Bewertung der leiseren Stadt
  J. Krimm, H. Techen, H. Marschner und Y. Büdding
[Abstract]

In den Prozessen im Bauwesen zur Errichtung von Gebäuden ist für die einzelnen Planungsschritte von Aufstellung eines Bebauungsplanes bis hin zur Ausführung des Gebäudes keine Bestimmung der akustischen Qualität etabliert. Im Hinblick auf die Gestaltung der akustischen Qualität beziehen sich alle Planungsschritte rein auf die quantitative Betrachtung der Pegelwerte wie sie aufgrund der geltenden Gesetze, Verordnungen und anerkannten technischen Regelwerke ermittelt werden. Es ist anerkannt, dass ein Pegelwert alleine keine Qualität beschreiben kann. Einen belastbaren Planungsparameter, wie er für die Akustik von Innenräumen mit der Nachhallzeit eingeführt ist gibt es bislang nicht. Im Rahmen des laufenden Forschungsprojektes an der Frankfurt University of Applied Sciences soll diese Lücke über die Entwicklung akustischer Planungsparameter für die leisere Stadt geschlossen werden. Im urbanen Raum wurden anhand umfangreicher Feldmessungen städtische Räume akustisch dokumentiert. Die Datensätze der ca. 70 Messorte bilden einen Katalog städtischer Regelsituationen. Anhand erkennbarer akustischer Muster, die in Abhängigkeiten von bestimmten urbanen Anordnungen identifiziert werden können, sollen Planungsparameter entwickelt und zur Diskussion gestellt werden.

• Automatisierte Erkennung von vergleichbaren Vorbeifahrten von Straßenfahrzeugen im laufenden Verkehr
  Y. Büdding, J. Krimm, H. Marschner und H. Techen
[Abstract]

Die Lärmbelastung in Städten ist zum einen abhängig von der Menge und Art der am Verkehr beteiligten Fahrzeuge und zum anderen vom akustischen Verhalten der Stadt als schallfeldbestimmende Größe. Zur Homologation von Fahrzeugen existieren standardisierte Tests wie die Vorbeifahrt nach DIN ISO 362-1-2017-10, welche die Fahrzeugakustik unter definierten Umgebungsbedingungen charakterisieren. Die Ergebnisse sind auf den realen Straßenverkehr nicht übertragbar, da in Städten keine Freifeldbedingungen herrschen und ein gänzlich anderes Bewegungsprofil auftritt. Dass der vorhandene Verkehr als repräsentatives Eingangssignal zur Schallfeldcharakterisierung genutzt werden kann, zeigen vorangegangene Forschungen der Frankfurt University und der BAST. Dazu ist eine große Zahl vergleichbarer Vorbeifahrten erforderlich. Um den Arbeitsaufwand gering zu halten, eignet sich eine automatisierte Erkennung der Vorbeifahrten. Diese wird durch Filterung der Fahrgeräusche und anschließender Ermittlung der lokalen Pegelmaxima ermöglicht. Anschließend werden die ausgegebenen Vorbeifahrten auf weitere Störfaktoren und auf annähernde Gleichheit der Pegel und Frequenzen bezüglich des zeitlichen Verlaufs untersucht. Als Ergebnis erhält man vergleichbare Vorbeifahrten von Straßenfahrzeugen im laufenden Verkehr, die verschiedene urbane Räume einer Stadt repräsentieren. Diese referenzierten Vorbeifahrten können nun als Eingangssignal genutzt werden, um die akustischen Effekte von Gebäuden im Zusammenhang mit Straßenverkehr im städtischen Bereich genau zu untersuchen.

Theyssen, Jannik

• Using track-elasticity for noise mitigation on low-vibration track
  J. Theyssen, A. Pieringer und W. Kropp
[Abstract]

Slab-track technology is increasingly being used to build high-speed railway lines around the world. In slab tracks, a reinforced concrete slab replaces the supporting function of traditional ballast and sleepers. The expanding use is attributed in part to their lower maintenance, compact construction, and potential for efficient ground-borne vibration isolation. Rolling noise on slab tracks, on the other hand, often has higher levels of noise radiation than ballasted rails. There appears to be a conflict between ground-borne vibration and noise: the stiffness of the rail support influences whether vibrational energy is transmitted into the ground, causing ground-borne vibrations, or remains in the rail, causing increased noise emission. In this study, a slab track construction type known as low-vibration track is modified so that both low vibrations and low noise radiation can be obtained without sacrificing performance. This is accomplished by tuning the elasticities surrounding the booted sleeper to give low support stiffness at low frequencies and high stiffness in the range where the rail has a high radiation efficiency. The effect of the different stiffnesses on the noise emitted by the rail and track is simulated and compared to pass-by measurements by SBB on a comparable track.

Thiele, Markus

• Some Remarks on Ultrasonic Degassing
  R. Mettin, D.S. Stephens, D. Holly und M. Thiele
[Abstract]

Liquid degassing by ultrasound is a common and well-known technique. Important applications comprise liquid metal melts and ultrasonic cleaning. In the latter case, degassing often occurs as a necessary precursor of hard (”transient”) cavitation. Here we analyse the degassing process from a microscopic to mesoscopic view. This includes gas-collecting mechanisms like rectified diffusion and bubble attraction and coalescence. On this basis, estimates of overall degassing rates are attempted and the potential insight into existence and quantity of so-called ”bulk nano-bubbles” via ultrasonic degassing experiments is explored.

Thilakan, Jithin

• High-resolution 3D directivity measurements of a trumpet
  A. Corcuera Marruffo, J. Thilakan, A. Hofmann, V. Chatziioannou und M. Kob
[Abstract]

Knowing the directivity characteristics of musical instruments is useful in several situations such as microphone placement in musical recordings and auralization of virtual musical instruments. One way to measure the directivity patterns of musical instruments is to use artificial excitation, a microphone, and a turntable which allows high-resolution directivity patterns to be acquired. However, a downside of employing this method is that the acoustic shadowing caused by the musician, which is an integral element of the setup in a real scenario, is not included in the measurements. In this paper, we present high-resolution directivity patterns of a trumpet in 3D, measured using artificial excitation, a turntable and a mannequin. Measurements were done using different setups, with the instrument alone and with a mannequin attached to the setup that allowed to obtain an approximation of the acoustic effect of a musician in a performance. Similarities and variations in the measured patterns are observed and discussed in this work.

• Investigation of the perceptual relevance of directivity of real and virtual sources in different acoustic environments
  J. Thilakan, W. Buchholtzer und M. Kob
[Abstract]

Researchers invest huge efforts in capturing and modelling the directivity of musical instruments with high spatial-resolution in order to analyse or auralize a musical instrument accurately. However, its perceptual relevance in realistic acoustic environments is still not fully understood. As a simplified approach to assess the perceptual relevance of directivity of musical instruments in different acoustic environments, the sound field of five musical instruments and their two electroacoustic sound source counterparts with significantly different directivity patterns (studio monitor and omnidirectional speaker) are captured in three distinct acoustic environments. The signals from a clip-on microphone attached to the instruments were used as the input signal for the two virtual sound sources. A listening test with experienced listeners is carried out to evaluate the perceptual difference due to the directivity between real and virtual sources using cues such as timbre, spatial modulation and engulfment. Initial evaluation indicates that the perceptual difference is significantly influenced by the characteristics of the acoustic environment. Exemplary, an electroacoustic source with simplified radiation pattern in larger distance within a reverberant acoustic environment was similar to the impression of a real instrument whereas the similarity in a closer distance could be obtained with a directive simulated source only.

• The impact of acoustic environments on the perception of directivity of musical instruments
  W. Buchholtzer, J. Thilakan und M. Kob
[Abstract]

Directivity of a musical instrument is a characteristic feature that is critical in several domains, including instrument recording, seating arrangement of orchestra, and auralization of instruments. An interesting question is the influence of the room acoustic environment on the perceptual difference of directivity of an instrument. To answer this question, a series of musical recordings of five different instruments has been performed in three distinct room acoustic environments. The resultant sound fields were recorded using binaural heads at near and far-field locations. Musical fragments for instruments were composed in order to bring the possible variations in the directivity patterns. In each room, the musicians had to play the musical fragment with maximum possible consistency and excite the room in different orientations. These recorded samples are evaluated using a listening test with expert listeners (Tonmeister students and musicians) to rate the sound perception with respect to the angle of orientations of the instrument and the contribution of room acoustics on it. Initial studies reveal that the perception of difference in the directivity of an instrument is a parametric function of the acoustic environment characteristics. The correlation of room acoustic parameters with the test responses is performed and discussed in this work.

Thomas, Julia

• Sprachverstehen im Fernsehen - Evaluation von Technologien zur Verringerung der Höranstrengung von Personen mit Hörbeeinträchtigung
  J. Thomas, H. Baumgartner, I. Holube, R. Huber und J. Rennies
[Abstract]

Das Verstehen von Dialogen in Film und Fernsehen ist für Menschen mit Hörminderung eine große Herausforderung. In dieser Untersuchung wurden daher Technologien analysiert, die auf eine Verringerung der Höranstrengung abzielen und bereits für normalhörende Menschen eine signifikante Verbesserung erzielt hatten. Als Stimuli dienten Audioaufnahmen von Sendungen verschiedener öffentlich-rechtlicher Sender. Die Signale wurden mit Algorithmen zur blinden Quellentrennung, bei der Dialog von den Hintergrundgeräuschen getrennt wird, bzgl. des Signal-zu-Hintergrund-Verhältnisses modifiziert, wobei unterschiedliche Arten der Signalmanipulation durchgeführt wurden. Diese umfassten eine adaptive Absenkung des Hintergrunds, die durch die Vorhersage eines Modells gesteuert wird und nur dann in das Originalsignal eingreift, wenn die Höranstrengung zu hoch ist, um die ursprüngliche Klanggestaltung so wenig wie möglich zu beeinflussen. Da neben Höranstrengung für Anwendungen im Broadcastbereich auch die Sprach- und Klangqualität eine sehr große Bedeutung hat, umfasste die Evaluation die Bewertung all dieser Größen mittels einer an das MUSHRA-Verfahren angelehnten Methodik bei Personen mit Hörbeeinträchtigung. Instrumentelle Maße für Audioqualität und Höranstrengung dienten dabei zum einen bei der Auswahl von Audioausschnitten, die eine starke Veränderung der Audioqualität bzw. der Höranstrengung durch die Algorithmen erwarten lassen. Zum anderen wurden die verarbeiteten Audiosignale auch mit den Maßen bewertet, um die modellbasierte Vorhersagbarkeit der Ergebnisse zu analysieren.

Thomma, Luca Pablo

• Analyse-Tool zur Quantifizierung der Schallminderung durch die Anwendung verschiedener Maßnahmen im Schienenverkehr
  S.F.T. Hanisch, L.P. Thomma und M. Hecht
[Abstract]

Niedrige Schallemissionen sind ein wichtiges Kriterium in Hinblick auf die Akzeptanz des Schienenverkehrs. In den vergangenen Jahren wurde mit der Umrüstung der Güterwagen-Bremssysteme sowie der fortschreitenden Lärmsanierung der Bestandsstrecken ein wichtiger Beitrag für die Minderung der Schallimmissionen geleistet. Dennoch sind, insbesondere in Erwartung der Verkehrswende, weitere Minderungsmaßnahmen an Fahrzeugen und Fahrwegen erforderlich, um die Akzeptanz des Schienenverkehrs zu steigern. Aufgrund der gesunkenen Schallemissionen des Güterverkehrs rückt zunehmend der Personenverkehr in den Fokus, sodass sich für zukünftige Lärmminderungsmaßnahmen drei wesentliche Anwendungspunkte ergeben: (1) Schieneninfrastruktur, (2) Güter- und Personenwagen sowie (3) Lokomotiven und Triebwagen.

In diesem Beitrag wird ein Analyse-Tool vorgestellt, mit dem die Schallminderung durch die Anwendung unterschiedlicher Maßnahmen(-pakete) quantifiziert werden kann. Dieses Tool wird anhand eines exemplarischen, starkbefahrenden Streckenabschnittes in Deutschland demonstriert. Die Berechnungen basieren auf den Verfahren der CNOSSOS-EU und der nationalen Berechnungsmethode für den Umgebungslärm von bodennahen Quellen (BUB). Hierbei wird auf Maßnahmen eingegangen, die in diesen Verfahren berücksichtigt sind, aber auch auf Maßnahmen, die derzeitig noch nicht Teil dieser Verfahren sind. Anhand dessen lassen sich erste Erkenntnisse ableiten, welche Maßnahmen besonders wirksam in Hinblick auf eine Lärmminderung für die Anwohnenden sein können.

Dieser Beitrag ist Teil eines Forschungsvorhabens für das Umweltbundesamt.

Thomsen, Jeffrey

• Speech Enhancement for Hearing Aids using a Combination of Binaural and Periodicity Features
  J. Thomsen, K. Brümann, R. Varzandeh und V. Hohmann
[Abstract]

Developing adaptive algorithms in hearing devices is essential for improving speech enhancement in challenging acoustic scenarios. Recent findings from auditory modeling (Josupeit and Hohmann, 2017) and audio signal processing (Chen and Hohmann, 2015) suggest that periodicity filtering is a promising candidate to complement established speech enhancement techniques in noisy conditions. We propose to extend an existing approach by (Chen and Hohmann, 2015), in which monaural input signals are analysed with an auditory filterbank and filtered based on the periodicity features, for binaural signals by adding a cancellation mechanism and a binaural stage. The input signal is filtered based on a signal-to-noise ratio estimation using the periodicity features followed by a directional filter based on interaural time delays. Experimental results are shown using realistic speech signals with varying levels of background noise. The speech enhancement performance of the proposed binaural implementation of the periodicity filtering algorithm is compared with the monaural reference implementation using objective measures for noise reduction, speech quality, and intelligibility.

Thormann, Annika

• Bewertung der Sprachverständlichkeit von Atemschutzmasken unter Berücksichtigung ihrer morphologisch-materiellen Eigenschaften
  D. Börner, C.C. Moshona, A. Fiebig und A. Thormann
[Abstract]

Seit dem Beginn der Covid-19-Pandemie ist das Tragen von Atemschutzmasken ein wesentlicher Bestandteil unseres Alltags geworden. Neben der haptischen Gewöhnung hat die Verwendung von Atemschutzmasken auch Auswirkungen auf die Sprachverständlichkeit und damit verbundene psychoakustische Effekte. Infolgedessen sind die morphologisch-materiellen Eigenschaften von Atemschutzmasken für die Produktentwicklung immer relevanter geworden.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Zusammenhang zwischen den Materialeigenschaften von Atemschutzmasken und der Sprachverständlichkeit. Zu diesem Zweck wurde eine breite Auswahl von Atemschutzmasken hinsichtlich ihrer strukturellen Materialeigenschaften wie Porosität, Faser-und Schichtdicke analysiert. Drei raumakustische Messumgebungen wurden definiert und in Bezug auf ihre Hörsamkeit kategorisiert, eine Eigenschaft, die mit der spezifischen Nachhallzeit und der Raumgröße zusammenhängt. Eine angepasste Form der Speech Transmission Index (STI) Messung wurde verwendet, um die Sprachverständlichkeit von Atemschutzmasken in verschiedenen Entfernungen von der Quelle zur Empfangsposition sowie unterschiedlichen Umgebungsbedingungen zu messen. Alle materialmorphologischen Parameter wurden dann mit dem gemessenen STI-Werten der Atemschutzmasken korreliert. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass einige morphologisch-materielle Aspekte einen signifikanteren Einfluss auf die Sprachverständlichkeit haben als andere.

Tieber, Johannes

• Aeroacoustic sources in turbulent flow through a 90° pipe bend predicted by Large-Eddy Simulation
  J. Tieber, H. Steiner, P. Maurerlehner, S. Schoder, M. Kaltenbacher und G. Brenn
[Abstract]

The method of Large-Eddy Simulation (LES) has increasingly gained popularity, as it directly captures a major part of the unsteady vortical motion in a turbulent flow field. The uncertainty of turbulence modeling is thus limited to the unresolved sub-grid scales (SGS). This makes LES a highly attractive method for predicting flow-induced sound sources for use in hybrid Computational Aeroacoustics (CAA). The possible sound emission generated by turbulent 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 vehicle’s engine compartment may lead to unfavorable flow conditions. The present study performs incompressible LES to predict the turbulent flow field of a 90^∘ circular pipe bend. The computational results are compared against experimental data from dedicated measurements and existing numerical solutions in literature. The predicted instantaneous flow field is used to evaluate acoustic source terms for different acoustic formulations, such as Lighthill’s acoustic analogy and the Perturbed Convective Wave Equation (PCWE). A special focus is on the sound generation in the separated flow region at the exit of the bend.

• Comparison of aeroacoustic formulations for coupling of confined flows with the flow-guiding structure
  P. Maurerlehner, S. Schoder, J. Tieber, H. Steiner, G. Brenn und M. Kaltenbacher
[Abstract]

The absence of combustion noise in electric vehicles results in a dominance of other sound sources, 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 packaging requirements and the ambitious demand for passenger comfort. By coupling the computational fluid domain with the surrounding structural domain through appropriate interface conditions, 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. For doing so, the (two-step) hybrid aeroacoustic approach is often used to deal with the disparity of scales between flow structures and audible acoustic wavelengths in CAA. When applying this two-step approach, several aeroacoustic formulations are available to compute the flow-induced sound. We compare different aeroacoustic equations, such as Lighthill’s wave equation and the Perturbed Convective Wave Equation (PCWE), regarding their suitability for coupling the aeroacoustic and structural mechanics domains. The comparison considers typical flow configurations of turbulent low Mach number airflows (Ma<0.3), assuming different flow speeds. The accuracy, the computational effort, and the applied computational procedure are analyzed.

Tjaden, Tomma

• Lokalisation von AVAS Signalen im Störgeräusch
  T. Tjaden, A. Oetjen und S. Van De Par
[Abstract]

Seit Mitte des Jahres 2021 ist die Automobilbranche gesetzlich verpflichtet, zur Erhöhung der Verkehrssicherheit, nicht ausschaltbare AVAS Geräusche in elektrischen Kraftfahrzeugen in Form eines Soundpakets zu implementieren. Diese Geräusche beinhalten tonale Komponenten, welche in einem von Verbrennungsmotoren erzeugten Hintergrundgeräusch gut detektier- und lokalisierbar sind. Beim gegenwärtigen Stand der Forschung ist jedoch schwer einzuschätzen, ob diese gute Lokalisierbarkeit tonaler Komponenten mit zunehmender Elektrifizierung des Straßenverkehrs weiterhin gegeben ist. Die damit einhergehende Änderung des Hintergrundgeräuschs bewirkt die Präsenz anderer tonaler Komponenten im gleichen Frequenzbereich. Gegenstand dieser Studie ist, Grundlagen der Lokalisation tonaler Geräusche in einem ebenfalls tonalen Störgeräusch zu untersuchen. Hierfür wurde ein zu lokalisierender Ton erzeugt und für das Störgeräusch weißes Rauschen und ein weiteres Sinussignal mit spektraler Trennung zwischen -1,5 und 1,5 Bark hinzugefügt. Für verschiedene Variationen von Stör- und Zielgeräusch wurden die gerade wahrnehmbaren Unterschiede der interauralen Zeitdifferenz in Abhängigkeit der relativen Frequenzen und der Art des Störgeräuschs in einem adaptiven Verfahren ermittelt. Diese Daten werden im Kontext, der sich im Zuge der Mobilitätswende verändernden Geräuschsituation diskutiert.

Tober, Elmer

• Modellierung der Absorptionserhöhung in Raumkanten und an Absorberkanten
  X. Zhou, M. Späh, E. Tober und T. Zhang
[Abstract]

Es ist bekannt, dass Schallabsorber in Kanten oder Ecken eines Raums die Nachhallzeit stärker reduzieren, als bei einer Platzierung in Raummitte. Weiterhin ist bekannt, dass im Hallraum bei Messungen nach Norm Absorptionsgrade in manchen Frequenzbereichen von über eins gemessen werden können. Diese Phänomene können im Wesentlichen auf die Erhöhung der Energiedichte in den Raumkanten und an den Absorberkanten zurückzuführen sein. Die Energiedichte an Absorberkanten ist unterschiedlich, wenn sich die Absorber in der Mitte, den Kanten oder den Ecken des Raums befinden. Dies führt zu unterschiedlicher Erhöhung der effektiven Absorption. In Raumbereichen, in denen die Energiedichte höher ist, wird mehr Energie vom gleichen Absorber absorbiert. Die Effekte sind jedoch abhängig von der Frequenz, der Lage, Form und Art der Absorber. Bezugnehmend auf Untersuchungen von Waterhouse und Esche wurde ein Rechenmodell für die Abschätzung des Kanteneffektes von Absorbern in Abhängigkeit von der Wellenlänge, Kantenlänge und der Position im Raum (Mitte, Kanten, Ecken) vorgeschlagen. Die Rechenergebnisse werden mit Messungen verglichen. Es zeigt sich, dass die Frequenzverläufe der Rechnungen und der Messungen sehr ähnlich sind und die durchschnittliche Abweichung von Berechnung zu Messung für die untersuchten Situationen kleiner als 10% ausfällt.

Töll, Hanno

• Untersuchung Schienenschleifen
  S. Gombots, M. Ostermann, T. Hauser, H. Töll und P. Suppin
[Abstract]

Die (akustische) Rauheit der Radlauffläche und der Schienenoberfläche regen beim Rollvorgang des Rades auf der Schiene die Schiene und das Rad zu Schwingungen an und bedingen die Entstehung des Rollgeräusches. Diese Schwingungen werden in weiterer Folge von Fahrzeug und Gleis als Luftschall abgestrahlt und als Teil des Gesamtgeräusches wahrgenommen. Zur Reduktion der Rauheit und damit auch der Geräuschemission können Schleifverfahren eingesetzt werden. Im Zuge der vorliegenden Untersuchung ist die Auswirkung von Schienenschleifen mit rotierenden Schleiftöpfen - speziell auf die akustische Schienenrauheit - untersucht worden. Hierzu sind die Schallemissionen an einem Messquerschnitt im Netz der Wiener Linien GmbH & Co KG entsprechend ISO 3095 bestimmt worden. Zudem wurde die Schienenrauheit und Gleisabklingrate im Messquerschnitt gemessen. Der Einfluss der Radrauheit auf die Schallemissionen ist nicht betrachtet worden, wobei Züge aufgrund des fahrplanmäßigen Wagenumlaufs den Messquerschnitt wiederholt passierten. Messungen haben sowohl vor dem Schleifen, unmittelbar nach dem Schleifen und drei Wochen nach dem Schleifen (”Einfahren”) stattgefunden. Im Beitrag wird auf die Korrelation zwischen den einzelnen Wellenlängenbändern der Schienenrauheit und Terzpegeln der Schallemission im Detail eingegangen sowie die Auswirkung des Schienenschleifens auf die einzelnen Wellenlängenbänder durch das Einfahren besprochen.

Töpken, Stephan

• Lautheits- und präferenzäquivalente Pegel von Ventilatorgeräuschen gegenüber einem Referenzgeräusch bei 45, 60 und 75 dB(A)
  E. Claaßen, S. Töpken und S. Van De Par
[Abstract]

Ventilatoren werden als ein Bestandteil vieler technischer Geräte und Anlagen im täglichen Leben von Menschen gehört. In der Praxis wird zur Charakterisierung der Unangenehmheit oftmals der A-bewerteten Schalldruckpegel mit Pegelzuschlägen kombiniert. In dieser Studie wurden lautheits- und präferenzäquivalente Pegel für 19 unterschiedliche Ventilatorgeräusche für verschiedene Referenzpegel (45, 60 und 75 dB(A)) in Hörexperimenten ermittelt. Mit einem adaptiven Messverfahren wurde hierfür der Pegel der Ventilatorgeräusche so lange variiert, bis sie entweder als gleich laut (lautheitsäquivalenter Pegel) oder gleich angenehm (präferenzäquivalenter Pegel) gegenüber einem bandbegrenzten weißen Referenzrauschen empfunden wurden. Die Differenz zwischen dem Referenzpegel und den Äquivalenzpegeln lässt sich als empirisch ermittelter Pegelzuschlag für gleiche Lautheit bzw. Präferenz interpretieren. Für alle getesteten Ventilatorgeräusche ergeben sich aus den Präferenzurteilen Pegelzuschläge im Bereich von 3 bis 17dB. Insbesondere für die präferenzäquivalenten Pegel sind die Pegelreduktionen bei dem Referenzpegel von 45 dB(A) stärker ausgeprägt als für die höheren Referenzpegelstufen. Für den hohen Referenzpegel deuten die Ergebnisse über alle Testsignale auf einen starken Einfluss der wahrgenommenen Lautheit auf die Präferenzurteile hin. Bei dem niedrigen Referenzpegel scheint hingegen der Klangcharakter, z.B. durch tonale Komponenten, ein prominenter zusätzlicher Einflussfaktor über die Lautheit hinaus zu sein, der auch bei den eher angenehmen Geräuschen zum Tragen kommt.

Trabert, Philipp

• Untersuchung der Dämmwirkung ziviler Jagdschalldämpfer
  P. Trabert, K.-W. Hirsch, S. Kreikemeier und M. Kallinger
[Abstract]

Schalldämpfer für Handfeuerwaffen sind im zivilen Bereich essenziell um das Gehör des Schützen und des Hundes zu schützen sowie das Wild nicht unnötig zu beunruhigen. Des Weiteren ermöglichen Schalldämpfer die Einhaltung der Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung. Dementsprechend ist eine sachgerechte Untersuchung und Beurteilung eines Schalldämpfers notwendig. Aktuell existiert kein genormtes Beurteilungs- bzw. Bewertungsverfahren für zivile Jagdschalldämpfer. Die derzeit gängigen Methoden beschränken sich meist auf die Angabe des im Nahfeld der Quelle erhobenen Spitzenschalldruckpegels.

In dieser Untersuchung wurden Emissionsdaten von Schalldämpfern unterschiedlicher Konstruktionsweisen und Kaliber nach den Vorgaben der DIN EN ISO 17201-1:2019-06 erhoben. Die Ergebnisse zeigen, dass die DIN EN ISO 17201-1:2019-06 ebenfalls für die Quelldatenerhebung ziviler Jagdschalldämpfer anwendbar ist. Der Schalldämpfer hat unter anderem einen signifikanten Einfluss auf die Richtcharakteristik der Waffe. Dieser Einfluss wird bei der Erhebung des Spitzenschalldruckpegels nicht berücksichtigt.

Es wird aufgezeigt, dass der Spitzenschalldruckpegel keine aussagekräftige Größe zur Bewertung und Charakterisierung der Dämmwirkung eines Schalldämpfers ist. Bei der Betrachtung der Wirksamkeit eines Schalldämpfers muss generell zwischen physikalischer Dämmwirkung und der Gehörbelastung differenziert werden. Somit werden ebenfalls geeignete Bewertungs- und Vergleichsgrößen wie der Schallenergiepegel und Gehörschädigungsprognoseverfahren diskutiert.

Treybig, Lukas

• Measure - Analyze - Auralize From room impulse response to room classification and binaural reproduction
  L. Treybig, S. Werner, U. Sloma und G. Stolz
[Abstract]

For the acoustic detection and binaural reproduction of rooms, binaural room impulse responses (BRIRs) are a key element. In addition to measure BRIRs with an artificial head, they can also be synthesized from ”spatial” room impulse responses (SRIRs), using the ”Spatial Decomposition Method” (SDM). Based on these BRIRs, direction- and position-dependent room acoustic parameters, such as reverberation times and energy ratios, can be calculated. The resulting parameter data set can be analyzed using multivariate techniques. Based on the acoustic parameters, a classification of the measurement data can be performed.

The presented procedure describes an approach for simplified inspection and evaluation of a multitude of room acoustic measurements. The paper provides a toolbox of methods for the acquisition and acoustic analysis of SRIRs as well as for the spatial acoustic evaluation of the measurements as well as a simplified auralization.

Trimpop, Mattias

• Anwendbarkeit der DIN ISO 9613-2 auf Schießlärm
  M. Trimpop und R. Waßen
[Abstract]

Wie in den letzten Jahren bereits mehrfach dargestellt, ist die ISO 9613-2 nicht für die Prognose von Schießlärm geeignet. Trotzdem werden regelmäßig aufgrund von bestimmter Randbedingungen, Prognosen von Schießlärm unter Anwendung der ISO 9613-2 erstellt. Dabei sind bei den von uns erstellen Prognosen in den letzten Jahren mehrfach Geometrien bzw. Situationen aufgetreten, die teils zu völlig unrealistischen Ergebnissen führen und an denen die Problematik der ISO 9613-2 sehr gut sichtbar wird. Einige dieser Konstellationen werden beispielhaft vorgestellt und diskutiert.

• Fortschritte in der Berechnung von Walddämpfungen
  M. Trimpop und G. Reitz
[Abstract]

Rund um und auf Truppenübungsplätzen sind in der Regel eine Vielzahl von Waldbeständen vorhanden. Diese erfüllen durch die besondere Struktur und einen zielgerichteten Aufbau vorrangig die besonderen Anforderungen der militärischen Nutzung. Vor allem die Staub-, Sicht- und Lärmschutzfunktionen der Wälder schützen das zivile Umfeld vor unerwünschten Auswirkungen des militärischen Übungsbetriebs. Ziel der forstlichen Pflegemaßnahmen in den Waldbeständen ist es, diese Funktionen durch geeignete Baumartenwahl und Optimierung der Bestandesstrukturen zu fördern. Dazu wurde in den letzten Jahren ein Walddämpfungsmodell entwickelt, bei dem aus forstlichen Parametern auf die akustische Durchlassdämpfung eines Waldbestandes geschlossen werden konnte. Weiterhin wurde eine Methode entwickelt, mit der die akustische Gesamtdämpfung mehrerer hintereinanderliegender Bestände prognostiziert werden kann. Beide Modelle wurden inzwischen im Lärmmanagementsystem auf Truppenübungsplätzen der Bundeswehr implementiert. Für die Beurteilung von waldbaulichen Maßnahmen in militärischen Funktionswäldern hinsichtlich deren Auswirkungen auf die Schalldämpfung sind jedoch noch weitere Definitionen nötig, um aus der Fülle der Variationsmöglichkeiten auf einfache, nachvollziehbare Aussagen schließen zu können. Der Vortrag stellt die Modelle wie auch die weiteren nötigen Definitionen kurz vor und zeigt die Anwendung an einem Beispiel.

Troge, Jan

• Application of vibroacoustic metamaterials in a vehicle door
  M. Droste, D. Manushyna, S. Rieß, H. Atzrodt, T. Druwe, S. Melzer, J. Troge, A. Struß, A. Lühring und J. Clausen
[Abstract]

In the presented work, vibroacoustic metamaterials are designed and tested for an application in a vibroacoustic-optimized vehicle door. The focus of this work is the implementation of resonator concepts to different components of a vehicle door. Concepts suitable for large-scale production, which were designed and validated in previous works, are applied to simplified as well as more complex representative components of vehicle doors. The resonators are designed to achieve vibration reduction in the frequency range around 500 Hz, considering geometric complexity and requirements to installation space. The proposed concepts are investigated numerically and tested experimentally on demonstrators. Based on the investigations a favored concept will be chosen to be implemented in a complete vehicle door demonstrator in future work. This will enable comparison of the vibroacoustic metamaterial effectiveness to conventional state-of-the-art solutions.

• Luftreinigungsgeräte – akustische Anforderungen und Optimierungsmöglichkeiten
  D. Beer, P. Fritzsche, B. Fiedler, J. Rohlfing, K. Bay, J. Troge, J. Millitzer und C. Tamm
[Abstract]

Durch die COVID-19-Pandemie ist die Nachfrage bezüglich antiviral wirkender Luftreinigungsgeräte erheblich gestiegen. Moderne Wohn- und Geschäftshäuser, Schulen oder Kindergärten werden zunehmend mit kompakten Lüftungsanlagen ausgestattet. Diese Lüftungssysteme und mobilen Luftreinigungsgeräte können die Virenkonzentration in Räumen deutlich reduzieren, führen allerdings häufig zu erhöhten Lärmpegeln. In der Folge treten häufiger Kommunikations- oder Konzentrationsschwierigkeiten auf. Eine wichtige Herausforderung ist die Entwicklung, Umsetzung und Validierung geeigneter Schallschutzmaßnahmen. Im Projekt ReinluftAkustik hat ein Kompetenzcluster aus vier Fraunhofer-Instituten grundlegende Ursachen der Betriebsgeräuschentstehung und allgemeine Ansätze für die akustische Optimierung betrachtet. Im Projekt wurden unterschiedliche Luftreinigungsgeräte verschiedener Luftreinigungsprinzipien hinsichtlich ihrer akustischen Emissionen analysiert und den Anforderungen für den Einsatz in einem Klassenraum gegenübergestellt. Der Ventilator ist häufig die primäre Schallquelle. Drehklanganteile können hier durch Einspeisen eines gegenphasigen Wechselmoments sowie Stromoberwellen reduziert werden. Eine weitere Reduktion ist durch den Einsatz verschiedener Absorber als auch Resonatoren möglich. Für den Bedarf eines einstellbaren Wirkfrequenzbereiches wurde auch eine aktive Schallschutzmaßnahmen (engl. Active Noise Control) untersucht, prototypisch umgesetzt und an einem Demonstrator validiert. Um die akustische Wirkung von Luftreinigungsgeräten neben technischen Daten auch erlebbar zu machen, wurde ein webbasiertes Auralisationswerkzeug erarbeitet.

Troll, Agostino

• Untersuchungen zur Durchgangsdämpfung seriell angeordneter Resonatoren als Basis für die Entwicklung von Metamaterial-Schalldämpfern
  A. Troll, A.R. Chavan und J. Rohlfing
[Abstract]

Akustische Metamaterialien (AMM) basierend auf Multi-Resonator-Systemen bieten vielversprechende Ansätze für die Entwicklung innovativer, kompakter, faserfreier Schalldämpfer mit individuell angepassten akustischen Eigenschaften. Die Resonatoren können dabei seriell, parallel, periodisch oder nicht-periodisch verteilt sowie gleich oder unterschiedlich abgestimmt sein. Voraussetzung für die Entwicklung marktgerechter Schalldämpfersysteme aus AMM sind praxisgerechte Auslegemethoden und wirtschaftliche Herstellungsverfahren, die zurzeit noch nicht zur Verfügung stehen.

Im Rahmen des Fraunhofer-Forschungsprojektes MetaVib werden Untersuchungen zur Auslegung und technischen Umsetzung von passiven sowie aktiven AMM für die Anwendungsbeispiele Rohr- und Kulissenschalldämpfer durchgeführt. Ziel ist es AMM-Schalldämpfer auf Basis von Simulationstools zu konzipieren und industriell herzustellen. Im Rahmen des Projektes werden Grundlagen zur Auslegung von AMM geschaffen, AMM-Schalldämpfer konzipiert, prototypisch umgesetzt und experimentell validiert. Neben der akustischen Wirksamkeit stehen auch unterschiedliche Herstellungsverfahren im Fokus.

In akustischen Multi-Resonator-Systemen können sich komplexe Stehwellenfelder ausbilden. Bei korrekter Auslegung ergeben sich dadurch die gewünschten AMM-Effekte. Allerdings kann eine falsche Auslegung zu unerwünschten Einbrüchen in der Durchgangsdämpfung führen. In diesem Beitrag werden Ergebnisse aus numerischen und experimentellen Untersuchungen zur Durchgangsdämpfung für den eindimensionalen Fall dargestellt. Das Beispiel von zwei seriell angeordneten Resonatoren mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen und variablen Abstand wird genauer betrachtet. Diese Ergebnisse bilden die Basis für die Entwicklung von AMM-Schalldämpfer-Systemen.

Tsotras, Achillefs

• Einfluss von Reifen- und Betriebsparametern auf das Reifen-/Fahrbahngeräusch unter Drehmoment
  C. Hoever, A. Tsotras, M.-A. Pallas und J. Cesbron
[Abstract]

Übermäßiger Straßenverkehrslärm hat einen negativen Einfluss auf die menschliche Gesundheit in vielen Teilen Europas, vor allem in Städten. Die Einführung von Elektromobilität wird in diesem Zusammenhang oftmals als eine der besten Lösungen angesehen, die Lärmbelastung in urbanen Gebieten zu reduzieren. Für das Verkehrsgeräusch von Elektrofahrzeugen (EV) ergibt sich dabei im Vergleich zu klassischen Verbrennerfahrzeugen aufgrund der deutlichen Reduzierung des maskierenden Antriebsstranggeräusches eine erhöhte Bedeutung des Reifen-/Fahrbahngeräusches. Dieser Effekt wird unter Beschleunigung verstärkt. Einerseits ist bekannt, dass das Reifen-/Fahrbahngeräusch unter Drehmoment oftmals höher als im Zustand des freien Rollens ist. Andererseits fehlt bei EVs insbesondere in genau denjenigen Fahrzuständen, in denen es zu einem erhöhten Reifendrehmoment kommt, die Maskierung durch den Antriebsstrang, der bei klassischen Verbrennerfahrzeugen fast immer mit diesen Situationen einhergeht. Im Rahmen des LIFE E-VIA-Projektes soll der Straßenverkehrslärm in urbanen Umgebungen durch für EVs optimierte Straßenbeläge und Reifen reduziert werden. Aufgrund der angesprochenen Effekte muss dabei für eine wirksame Lärmreduzierung neben der Konstantfahrt auch beschleunigtes Fahren berücksichtigt werden. Daher wurde im E-VIA Projekt mittels Messungen am Rollenprüfstand und auf einer Teststrecke untersucht, welchen Einfluss unterschiedliche Reifen- und Betriebsparameter auf die Veränderung des Reifen-/Fahrbahngeräusches unter Drehmoment im Vergleich zur Konstantfahrt haben.

Twiefel, Jens

• Vergleich verschiedener Charakterisierungsverfahren für das Schallfeld eines Ultraschallsenders der luftgekoppelten zerstörungsfreie Werkstoffprüfung
  A.S. Schmelt und J. Twiefel
[Abstract]

Die Schallfeldinformationen eines Ultraschallsenders werden immer dann benötigt, wenn für die zerstörungsfreie Prüfung mit luftgekoppelten Ultraschall ein Sender für einen bestimmten Einsatzzweck ausgewählt werden soll. Die Schallfeldinformationen (aussehen, Öffnungswinkel, Länge des Nahfeldes, transientes Verhalten) werden durch die Charakterisierung bestimmt. Mit 3 Experimenten stellen wir die verschiedenen Möglichkeiten die am Institut für Dynamik und Schwingungen zur Verfügung stehen gegenüber. Im ersten Experiment wird die Änderung des Brechungsindexes in der Luft, aufgrund der Schallwelle, mittels der Laserrefraktovibrometrie in dem neuen Schallschutzraum des Institutes mit einem PSV-400 Scanningvibrometer (Polytec) gemessen. Daraus wird anschließend das Schallfeld berechnet. Im zweiten Experiment wird die Oberflächengeschwindigkeit des Senders mit einem MSA-100-3D (Polytec) gemessen und mit Verfahren der Ultraschallholographie das Schallfeld berechnet. Im dritten Experiment wird das ausgesendete Schallsignal mit dem Lasermikrofon ETA250 (Xarion) in einem definierten Abstand zum Sender in einem Flächenscan vermessen und anschließend das Schallfeld zurück bis zur Oberfläche des Senders mit der Ultraschallholographie berechnet. Abschließend werden die Ergebnisse aus den Experimenten miteinander verglichen und Vor- und Nachteile der einzelnen Charakterisierungsverfahren herausgearbeitet und eine Empfehlung abgegeben.

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

 

Ueberle, Friedrich

• Beurteilung der Klanglandschaften im Umfeld eines Windparks
  S. Mellert, D. Rokita und F. Ueberle
[Abstract]

Das Projekt ”Open Citizen Soundwalks” an der HAW Hamburg beschäftigt sich mit der Entwicklung einer realistischen virtuellen Welt, die über unterschiedliche Plattformen einer breiten Öffentlichkeit zugänglich gemacht werden soll. Als erster Schritt wird hierfür der Windpark Curslack in Hamburg mit der umgebenden Bebauung und Vegetation auf Grundlage von freizugänglichen Daten aus Geoinformationssystemen (GIS) rekonstruiert und die Klanglandschaft sowohl aus Aufnahmen als auch durch Simulation nachgebildet. Neben diesen Arbeiten wurden im Herbst 2021 Soundwalks im Umfeld des Windparks durchgeführt, um eine besseres Verständnis für die vorhandenen Klanglandschaften zu entwickeln. Der für diesen Zweck konzipierte Soundwalk führt aus einem in der Entstehung befindlichen Wohngebiet entlang der angrenzenden größeren Verkehrsweg in den Windpark und von dort weiter in eine nahegelegene Siedlung für wohnungslose und zugewanderte Menschen. Entlang dieser Strecke wurden die Erfahrungen und Wahrnehmungen der Teilnehmer an 10 Beobachtungspunkten mit einem Fragebogen, der in Anlehnung an die DIN ISO/TS 12913-2 erstellt wurde, erhoben. Die Auswertung dieser Soundwalks liefert Hinweise auf die Charakteristiken der unterschiedlichen Klanglandschaften und trägt so zur realistischen Umsetzung der virtuellen Klanglandschaften bei. Zusätzlich ermöglicht diese Studie eine Auswertung bezüglich der Einstellung der Teilnehmer gegenüber der Windenergie und deren Wahrnehmung der Klanglandschaften vor allem im Windpark und dessen direkter Umgebung.

Ujma, Andreas

• Messtechnische Ermittlung der Strukturintensität bei spritzgegossenen, faserverstärkten Kunststoffen
  D. Netzband, A. Ujma und E. Mortizer
[Abstract]

Zur Effizienzsteigerung wird in Fahrzeugen eine zunehmende Anzahl an Bauteilen durch Leichtbauteile substituiert. Beispielsweise werden Innenraumkomponenten im Spritzgießprozess aus Thermoplasten hergestellt, die bei Bedarf mit Füllstoffen bzw. Fasern verstärkt werden. Die Verstärkung führt jedoch zu einer Steigerung der Schwingungsempfindlichkeit der Bauteile und einer Verschiebung der Resonanzfrequenzen in höhere Bereiche. Da höhere Frequenzen mit einer Abnahme der Hörschwelle einhergehen, können Störgeräusche eher wahrgenommen werden. Hinzu kommt, dass durch eine effiziente Kapselung sowie die Nutzung geräuscharmer Antriebe Störgeräusche nicht mehr maskiert werden. Um bei den Kunden einen verminderten Qualitätseindruck aufgrund der Störgeräusche zu vermeiden, sollte das akustische Verhalten bereits in frühen Entwicklungsprozessen in Untersuchungen einbezogen und optimiert werden. In einem Forschungsprojekt werden mit Hilfe der Strukturintensität der geräuschverursachende Körperschall sowie seine Ausbreitungspfade bei spritzgegossenen, faserverstärkten Kunststoffstrukturen analysiert. Hierzu wurden Methoden weiterentwickelt, um die Pfade bei anisotropen Materialien sowohl messtechnisch als auch simulativ untersuchen zu können. Im Rahmen des Vortrags werden Möglichkeiten zur Beeinflussung der Körperschallpfade und Ihre Auswirkungen auf die abgestrahlten Störgeräusche aufgezeigt. Hierzu werden unterschiedliche Fasermaterialien, Ausrichtungen sowie Ihre Wechselwirkungen mit geometrischen Modifikationen betrachtet.

Ulveczki, Mihaly Adam

• Case studies for comparing hybrid and decomposition-based methods in aeroacoustics
  M.A. Ulveczki und P. Rucz
[Abstract]

In aeroacoustic simulations the velocity and pressure fields consist of compressible and incompressible components. Computing both parts numerically in one system is a hard task, because of the different scales in the fields. Using acoustical analogies, this problem can be solved, but in this case the feedback of the acoustical part onto the flow is not taken into account.

In the hybrid aeroacoustic workflow, an incompressible simulation is done first. Then acoustic sources can be calculated for the purely acoustical simulation. The final outcome is the sound pressure, computed from the latter system. Alternative solutions based on decomposition techniques were also proposed recently. In this case, compressible flow simulations are performed and the acoustic field results from the decomposition. An advantage of this strategy is that back and forth coupling can be taken into account as well.

In the paper the above-mentioned methods are compared, by analyzing both workflows in different configurations. Examples will be also shown (rotating vortex pair, cylinder in a crossflow, edge tone), where the differences of the resulting sound fields can be investigated. At the end, the result of the analysis will be discussed.

Ungnad, Steffen

• Simulation der aktiven Beeinflussung der Wasserschallsignatur eines Schiffmodells auf Basis von Messdaten
  S. Ungnad, A. Müller, C. Zerbs, D. Sachau und A. Homm
[Abstract]

Die Wasserschallsignatur eines Schiffes kann mittels passiver Sonare oder Sensoren zur Detektion und Identifikation verwendet werden. Die Fragestellung, inwieweit diese Signatur mit Hilfe von Inertialschwingerregern geeignet modifiziert und verfremdet werden kann, wird an einem Schiffsmodell (Maßstab 1:8) untersucht. Dafür wurden experimentelle Untersuchungen an der Messstelle der WTD 71 im Plöner See durchgeführt. Gemessen wurde hierbei zunächst die als zeitinvariant angenommene und aus Einzeltönen bestehende ”Ist-Signatur”, welche über zwei Inertialschwingerreger an Positionen von Motorersatzmassen (Primärquellen) im Schnellbootmodell abgespielt wurde. Weiterhin wurden Transferfunktionen zwischen Intertialschwingerregern an der inneren Bordwand (Sekundärquellen) und im Bootsrumpf befestigten Beschleunigungssensoren sowie zwischen den Schwingerregern und sechs Hydrofonen ermittelt. Auf Basis dieser Messdaten werden Simulationen im Frequenzbereich durchgeführt, um die Möglichkeiten zum Erzeugen einer gewünschten Soll-Signatur zu bewerten. Es erfolgt dazu der Entwurf eines optimalen Filters, eine automatisierte Auswahl von Aktuatoren und Sensoren sowie die Analyse der Matrix der Übertragungsfunktionen mittels einer Singulärwertzerlegung.

Utzig, Lukas

• Quantitative Prognose von Störgeräuschen im Fahrzeuginnenraum
  L. Utzig, K. Weisheit und S. Marburg
[Abstract]

Störgeräusche können die Kaufentscheidung für oder gegen ein bestimmtes Fahrzeugmodell erheblich beeinflussen. Insbesondere im hochpreisigen Fahrzeugsegment werden Störgeräusche vom Kunden nicht akzeptiert und müssen daher gänzlich vermieden werden. Während der Fahrzeugentwicklung kommen lineare Berechnungsmodelle zum Einsatz, welche das Störgeräuschrisiko von Kontaktstellen aufzeigen können. Ein Störgeräusch gilt dann als eliminiert, wenn es für die Insassen nicht hörbar ist. Daher kann ein lineares Kontaktstellenscreening nur eine Indikation geben, ob an einer Fahrzeugkomponente ein Änderungsbedarf besteht oder nicht. Aus diesem Grund wurden in der Vergangenheit nichtlineare Simulationsmodelle verwendet, welche eine Absolutaussage ermöglichen, da die tatsächliche Systemantwort unter Berücksichtigung des Bauteilkontaktes berechnet wird. Im Rahmen dieser Arbeit werden die bestehenden nichtlinearen Berechnungsmethoden weiterentwickelt und mit Hilfe von Prüfständen validiert. Über die abgestrahlte Schallleistung kann eine Absolutaussage bzgl. Hörbarkeit abgeleitet werden. Das gewählte Vorgehen ermöglicht eine verbesserte, quantitative Störgeräuschprognose und ist ein wichtiger Schritt in Richtung einer hardwarereduzierten Störgeräuschauslegung.

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

 

Vaille, Louis

• Analyse von akustischen Daten von Lärmmessstationen an Flughäfen
  H. Siller, L. Vaille und S. Legrand
[Abstract]

Im Rahmen gesetzlicher Vorschriften werden an Flughäfen Schallmessungen an räumlich weit verteilten Messstationen im Bereich der An- und Abflugrouten der Flughäfen durchgeführt. Im Rahmen des Projekts EffFlug, gefördert im Luftfahrtforschungsprogramm des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie, arbeitet das DLR daran, in der Praxis nicht intensiv ausgewerteten Audiodateien der Fluglärm-Überwachungsanlagen der Flughäfen Frankfurt, München und Düsseldorf unter Verwendung zusätzlicher Daten wie Radar- oder Flugschreiberdaten detailliert auszuwerten. Die akustischen Daten liegen nur im MP3 Format vor und die Positionsdaten der Flugzeuge sind nur für sehr wenige einzelne Flugbewegungen verfügbar. Anhand von wenigen gut dokumentierten Datensätzen wird ein Verfahren zur automatischen Auswertung entwickelt. Dabei werden die Audiodaten auf der Basis von externen Informationen wie der Position der Messstellen und dem Standardflugpfad bezüglich des Doppler Effekts kompensiert. Mit einer spektralen Analyse, die zur Position des Flugzeugs relativ zu den Messstellen in Bezug gesetzt werden kann, sind statistische Untersuchungen über die verschiedenen Flugzeugtypen möglich. Später sollen darauf aufbauend mit Schmalbandanalysen tonale Komponenten identifiziert werden und Schallquellenmechanismen zugeordnet werden. Mit Hilfe einer großen Datenbasis an Überflügen können dann zum einen die von Fluglärmberechnungsverfahren benötigten Schallquellenmodelle verbessert werden, zum anderen können operationelle Verfahren oder technische Modifikationen am Fluggerät entwickelt werden, um tonale Quellen zu eliminieren.

Van Belle, Lucas

• Auralization of radiated gearbox noise from a full-scale transaxle model using numerical vibro-acoustic transfer functions
  J. De Troij, L. Van Belle, S. Van Ophem, J. Marco I Jordan, B. Blockmans, B. Pluymers und W. Desmet
[Abstract]

Due to the increasingly stringent noise exposure regulations as well as rising customer expectations, there is a growing need to incorporate, assess and improve the vibro-acoustic behavior of products in early design stages. In transportation industry, the current ecological trends towards electrification and light-weighting of vehicles also bring forth novel and formerly masked noise problems. Going beyond typical frequency domain analysis and providing an audible prediction of the radiated noise, can add an extra dimension for the design engineer to assess the expected noise characteristics, without the need for full-scale prototypes. In the context of gearbox noise, the current paper proposes combining time-domain drivetrain simulations with a frequency-domain vibro-acoustic finite element model of a gearbox housing to determine audible sound pressure responses for the assessment of different bearing input forces and housing design changes. To this end, simulated time-domain bearing force signals are filtered using vibro-acoustic frequency response functions obtained from free-field sound pressure responses for a unit point force excitation of the gearbox housing at a bearing location. The proposed method models the full chain from noise source to output and thus enables translating design changes into audible impressions of the resulting noise characteristics.

Van De Par, Steven

• Lokalisation von AVAS Signalen im Störgeräusch
  T. Tjaden, A. Oetjen und S. Van De Par
[Abstract]

Seit Mitte des Jahres 2021 ist die Automobilbranche gesetzlich verpflichtet, zur Erhöhung der Verkehrssicherheit, nicht ausschaltbare AVAS Geräusche in elektrischen Kraftfahrzeugen in Form eines Soundpakets zu implementieren. Diese Geräusche beinhalten tonale Komponenten, welche in einem von Verbrennungsmotoren erzeugten Hintergrundgeräusch gut detektier- und lokalisierbar sind. Beim gegenwärtigen Stand der Forschung ist jedoch schwer einzuschätzen, ob diese gute Lokalisierbarkeit tonaler Komponenten mit zunehmender Elektrifizierung des Straßenverkehrs weiterhin gegeben ist. Die damit einhergehende Änderung des Hintergrundgeräuschs bewirkt die Präsenz anderer tonaler Komponenten im gleichen Frequenzbereich. Gegenstand dieser Studie ist, Grundlagen der Lokalisation tonaler Geräusche in einem ebenfalls tonalen Störgeräusch zu untersuchen. Hierfür wurde ein zu lokalisierender Ton erzeugt und für das Störgeräusch weißes Rauschen und ein weiteres Sinussignal mit spektraler Trennung zwischen -1,5 und 1,5 Bark hinzugefügt. Für verschiedene Variationen von Stör- und Zielgeräusch wurden die gerade wahrnehmbaren Unterschiede der interauralen Zeitdifferenz in Abhängigkeit der relativen Frequenzen und der Art des Störgeräuschs in einem adaptiven Verfahren ermittelt. Diese Daten werden im Kontext, der sich im Zuge der Mobilitätswende verändernden Geräuschsituation diskutiert.

• Lautheits- und präferenzäquivalente Pegel von Ventilatorgeräuschen gegenüber einem Referenzgeräusch bei 45, 60 und 75 dB(A)
  E. Claaßen, S. Töpken und S. Van De Par
[Abstract]

Ventilatoren werden als ein Bestandteil vieler technischer Geräte und Anlagen im täglichen Leben von Menschen gehört. In der Praxis wird zur Charakterisierung der Unangenehmheit oftmals der A-bewerteten Schalldruckpegel mit Pegelzuschlägen kombiniert. In dieser Studie wurden lautheits- und präferenzäquivalente Pegel für 19 unterschiedliche Ventilatorgeräusche für verschiedene Referenzpegel (45, 60 und 75 dB(A)) in Hörexperimenten ermittelt. Mit einem adaptiven Messverfahren wurde hierfür der Pegel der Ventilatorgeräusche so lange variiert, bis sie entweder als gleich laut (lautheitsäquivalenter Pegel) oder gleich angenehm (präferenzäquivalenter Pegel) gegenüber einem bandbegrenzten weißen Referenzrauschen empfunden wurden. Die Differenz zwischen dem Referenzpegel und den Äquivalenzpegeln lässt sich als empirisch ermittelter Pegelzuschlag für gleiche Lautheit bzw. Präferenz interpretieren. Für alle getesteten Ventilatorgeräusche ergeben sich aus den Präferenzurteilen Pegelzuschläge im Bereich von 3 bis 17dB. Insbesondere für die präferenzäquivalenten Pegel sind die Pegelreduktionen bei dem Referenzpegel von 45 dB(A) stärker ausgeprägt als für die höheren Referenzpegelstufen. Für den hohen Referenzpegel deuten die Ergebnisse über alle Testsignale auf einen starken Einfluss der wahrgenommenen Lautheit auf die Präferenzurteile hin. Bei dem niedrigen Referenzpegel scheint hingegen der Klangcharakter, z.B. durch tonale Komponenten, ein prominenter zusätzlicher Einflussfaktor über die Lautheit hinaus zu sein, der auch bei den eher angenehmen Geräuschen zum Tragen kommt.

• Einfluss der Dissonanz auf die Wahrnehmung der Geräuschqualität
  A. Rieger, A. Oetjen, S. Van De Par und H.-P. Rabl
[Abstract]

Die Bestimmung und Optimierung der Geräuschqualität ist ein unumgehbarer Prozess in der Produkt- und speziell in der Fahrzeugentwicklung. Elektrisch angetriebene Fahrzeuge spielen in der Mobilität eine große Rolle, da sie bedingt durch die Antriebsart neben der Reduzierung der Schadstoffemissionen auch zu einer Reduzierung des Verkehrslärms beitragen können. Ein reduzierter Schalldruckpegel ist jedoch nicht zwingend maßgeblich für eine insgesamt gute Geräuschqualität. Gerade die generelle empfundene Angenehmheit oder Lästigkeit von Geräuschen ist ein komplexer Empfindungsraum, der von verschiedenen Attributen wie der Lautheit, Schärfe und Mechanismen zur Wahrnehmung tonaler Komponenten in Geräuschen aufgespannt wird. Das Geräusch elektrifizierter Fahrzeuge wird beispielsweise im niedrigen Geschwindigkeitsbereich in hohem Maß von eben diesen Tonkomplexen dominiert. Bei der Wahrnehmung von gleichzeitig dargebotenen Tonkomplexen spielt die aus der Musik bekannte Dissonanz eine große Rolle. In einer vorangehenden Studie der Autoren wurde dieses Konzept in Hörversuchen quantifiziert. Ferner konnte ein gehörbezogener Ansatz zur Berechnung der empfundenen Dissonanz entwickelt werden. In weiterführenden Analysen wurde der Einfluss der empfundenen Dissonanz auf die Präferenzurteile des Versuchskollektives untersucht und basierend auf den Versuchsdaten ein grundlegendes Modell zur Vorhersage der Urteile abgeleitet. Dieser Modellansatz ermöglicht die Quantifizierung des Einflusses der Dissonanz auf die Präferenzurteile in Relation zu den Empfindungen Lautheit und Schärfe.

• Einfluss des Onsets auf den Präzedenz-Effekt in halligen Räumen
  M. Brüers, M. Ohlenbusch und S. Van De Par
[Abstract]

Mit dem Präzedenz-Effekt wird erklärt, wie es Menschen möglich ist Quellen in halligen Räumen zu lokalisieren. Genutzt werden dabei vor allem die Informationen des Startzeitpunktes der ersten Wellenfront. Hier werden Versuche beschrieben, die den Einfluss des Onsets in unterschiedlich halligen Situationen erforschen. Als Stimulus wurde breitbandiges Rosa-Rauschen in von RAZR simulierten Räumen präsentiert. Diese Stimuli wurden mit und ohne Onsets präsentiert. Die Präsentation der Stimuli erfolgte über ein Lautsprecher-Array in einem reflexionsarmen Raum. Die Ergebnisse zeigen, dass die Lokalisation auch mit Stimuli ohne Onset funktioniert. Jedoch nimmt die Lokalisationsgenauigkeit mit steigender Nachhallzeit ab. Der Onset scheint mit steigendem Nachhall immer wichtiger für eine genaue Lokalisation zu werden. In einer zusätzlichen Kondition wird die Direktschallkomponente der Raumimpulsantwort gegenüber der ersten Reflexion verzögert. In dieser Kondition zeigt sich, dass der Direktschall noch immer die wahrgenommenen Richtung bestimmt, aber nur, wenn der Stimulus ohne Onset präsentiert wird. Insgesamt zeigen die Ergebnisse, dass eine zeitlich getrennte Darbietung von Direktschall im Onset des Stimulus keine Voraussetzung ist für die Wirkung vom Präzedenz-Effekt in akustisch komplexen Umgebungen so wie schon gezeigt von Dizon and Colburn mit abstrakten Stimuli (JASA, 2006, Vol. 119. p. 2947-2964).

• The influence of affective voice on sound distance perception
  L. Kroczek, S. Rosskopf, F. Stärz, M. Blau, S. Van De Par und A. Mühlberger
[Abstract]

Emotions bias perception. Previous studies have mostly investigated perceptual biases in the visual domain, while the impact of emotions on perception in the auditory domain remains less clear. The goal of the present study was to investigate the influence of affective voice on sound distance perception in Virtual Reality. During the experiment, participants wore a head mounted display on which a virtual classroom was visually rendered. Sound stimuli (words) were played from four real loudspeakers located at distinct, frontal positions in the laboratory (unseen by the participants). Participants had to place a virtual agent or a virtual loudspeaker at the perceived location of the sound source. As experimental manipulation, word stimuli were spoken either with an angry or neutral voice, and presented at two different sound levels. Distances between participants and the estimated sound locations as well as distances between the estimated location and the actual loudspeaker position were measured as dependent variables. We hypothesized that angry voices are placed closer to the participants than neutral voices and that this effect is more pronounced when distance estimates are given for human agents in comparison to loudspeakers.

• Einfluss von Tonhöhenmerkmalen bei räumlicher Sprechertrennung
  M. Meierott, A. Oetjen und S. Van De Par
[Abstract]

Bei Anwesenheit mehrerer Sprachsignale trennt das menschliche auditorische System die vorhandenen Sprachströme (auditory streams), um bei einem dieser Ströme eine bessere Sprachverständlichkeit zu erreichen. Dies geschieht durch Zuordnung der einzelnen Ströme zu unterschiedlichen Sprechern, die anhand verschiedener Merkmale identifiziert werden. In einer vorangegangenen Studie wurde herausgefunden, dass ein kleinerer Signal-Rausch-Abstand bei gleicher Sprachverständlichkeit erzielt wird, je stärker sich die Tonhöhen von Zielsprecher:in und Störschall unterscheiden. Dies gilt nicht nur für den Fall, wenn der Störschall aus Sprachfragmenten der Zielsprecher:in bestand, sondern auch für unterschiedliche Sprecher:innen. Eine räumliche Trennung von sprechender Person und Störsprache führt ebenfalls zu einer verbesserten Sprachverständlichkeit. In dieser Studie soll daher herausgefunden werden, inwieweit der Einfluss der Tonhöhe auf die Sprechertrennung bestehen bleibt, wenn binaurale Informationen hinzukommen. Hierfür wurde das Sprachsignal in einem Winkel von 0^∘, -10^∘ und -60^∘ dargeboten, wobei das Störsignal zur anderen Seite verschoben dargeboten wurde. In einem adaptiven Verfahren wurde die 50% -Sprachverständlichkeitsschwelle für den Oldenburger Satztest in Abhängigkeit von der räumlichen Trennung und dem Verhältnis der Tonhöhen ermittelt. Es zeigt sich ein binauraler Gewinn mit steigender räumlicher Trennung von Ziel- und Störsprache. Der Zugewinn durch die Trennung der Tonhöhen verkleinert sich für die räumlich getrennten Situationen.

• Einfluss von Tonhöhenmerkmalen auf die Sprechertrennung
  A. Oetjen und S. Van De Par
[Abstract]

Der Mensch ist in der Lage, in einer akustischen Situation mit mehreren gleichzeitig präsenten Sprachsignalen den für ihn relevanten Sprachanteil vom Umgebungsgeräusch zu separieren und zu verstehen. Für diese Aufgabe werden verschiedene Unterscheidungsmerkmale genutzt. Die sprechende Person kann beispielsweise anhand binauraler Informationen lokalisiert und so das betreffende Sprachsignal von dem anderen Sprecher:innen getrennt werden. Zusätzlich werden monaurale Merkmale wie die spektrale Einhüllende (Timbre) oder die Tonhöhe genutzt. Ziel dieser Untersuchung ist es, den relativen Einfluss von zur Sprechertrennung nutzbaren Tonhöhen- und Timbreinformationen auf die Sprachverständlichkeit zu anhand von Signal- Störgeräuschabständen quantifizieren. Zu diesem Zweck wurde in einem adaptiven Verfahren der für 50% Sprachverständlichkeit bei einem Matrixsatztest nötige Pegel ermittelt. Der Versuch wurde für zwei Zielsprecher:innen durchgeführt, das Störgeräusch wurde aus in der Tonhöhe manipulierten Sprachausschnitten dieser zwei Zielsprecher:innen erzeugt. Für Situationen, in denen ein größerer Überlapp zwischen den Tonhöhen des Ziel- und Störgeräuschs vorhanden ist, wurde ein höherer Pegelabstand für 50% Sprachverständlichkeit benötigt als für Situationen, in denen die Tonhöhen nur gering überlappen. Dieser Effekt konnte für Konditionen, in denen Ziel- und Störgeräusch von identischen oder verschiedenen Sprecher:innen stammen, beobachtet werden. Analysen der verwendeten Audiosignale bezüglich der Tonhöhe und zeitlich-spektraler Merkmale werden im Zusammenhang mit den Hörversuchsdaten diskutiert.

Van Ophem, Sjoerd

• Deep Learning for Photogrammetric Ear Point Clouds Denoising
  F. Di Giusto, F. Lluís Salvadó, S. Van Ophem, W. Desmet und E. Deckers
[Abstract]

Individual Head Related Transfer Functions (HRTFs), necessary for the realistic audio rendering of a virtual scene, can be efficiently computed using numerical methods on three-dimensional scans of the ears and head of a subject. However, accurate geometries are required to obtain perceptually valid HRTFs. The most precise scanning techniques generally require specialized equipment, making them unpractical for a wide application. Photogrammetry, on the other hand, shows a great potential in terms of speed and affordability at the cost of a generally lower geometrical accuracy. The lack of precision of photogrammetric ear scans tends to significantly hinder the validity of the computed HRTFs. This is due to the complexity of the ear shape, generating a lack of visibility that negatively impacts the photogrammetric reconstruction algorithm, resulting in incomplete and noisy point clouds. This paper discusses the usage of deep neural networks for denoising and improving ear point clouds scanned through photogrammetry. Different neural network architectures are trained and tested on precise ear geometries to which artificial noise mimicking real photogrammetric error is applied. The results are compared to classical denoising approaches, and the validity of the HRTFs computed on the denoised scans is benchmarked against reference data.

• Auralization of radiated gearbox noise from a full-scale transaxle model using numerical vibro-acoustic transfer functions
  J. De Troij, L. Van Belle, S. Van Ophem, J. Marco I Jordan, B. Blockmans, B. Pluymers und W. Desmet
[Abstract]

Due to the increasingly stringent noise exposure regulations as well as rising customer expectations, there is a growing need to incorporate, assess and improve the vibro-acoustic behavior of products in early design stages. In transportation industry, the current ecological trends towards electrification and light-weighting of vehicles also bring forth novel and formerly masked noise problems. Going beyond typical frequency domain analysis and providing an audible prediction of the radiated noise, can add an extra dimension for the design engineer to assess the expected noise characteristics, without the need for full-scale prototypes. In the context of gearbox noise, the current paper proposes combining time-domain drivetrain simulations with a frequency-domain vibro-acoustic finite element model of a gearbox housing to determine audible sound pressure responses for the assessment of different bearing input forces and housing design changes. To this end, simulated time-domain bearing force signals are filtered using vibro-acoustic frequency response functions obtained from free-field sound pressure responses for a unit point force excitation of the gearbox housing at a bearing location. The proposed method models the full chain from noise source to output and thus enables translating design changes into audible impressions of the resulting noise characteristics.

Van Putten, Thijs

• Source Directivity for Auralization Using Precomputed Data Based on Discontinuous Galerkin Simulations
  J.R. Cardenuto, J. Heinz, T. Van Putten, M. Kaltenbacher und W. Desmet
[Abstract]

We present a framework for the auralization of room-acoustics computed with discontinuous Galerkin (DG) simulation. Our approach lets us auralize the sound propagation in an enclosure independent of source and listener directivity, using time-domain simulated room impulse responses. Linear combinations of monopoles, surrounding the source location, represent the source directivity. Using the DG solver, we compute the sound field of each monopole separately and store the pressure results, obtained at several microphone positions, in a database. During the post-processing, a synthesis of these precomputed room impulse responses (RIR) yields the sound field of a generic source, using the precalculated monopole contributions. We perform interpolation on the pressure signals captured at the listener position in real-time and apply HRTF as filters to the latter signals to obtain the binaural output. The approach allows incorporating any source and listener directivity to time-domain simulated RIRs. Results show how the binaural output is affected by modifying the number of monopoles representing the source generated sound field. We also analyze the effect of the DG simulation parameters, such as element size and time-step, on the binaural output.

Varela, Macarena

• Bearing estimation and localization of specific sounds using LUCY: the 'Listening system Using a Crow's nest arraY'
  M. Varela und W.-D. Wirth
[Abstract]

Acoustic detection, bearing estimation and source localization of specific audio events, such as drone detection and impulsive sound localization, could play a decisive role in security applications, and in search and rescue. The current state of digital MEMS microphones, including their sensitivity and acoustic overall point, enables their use for such applications. Moreover, their tiny size and weight make the creation of smaller and lighter systems possible. These systems can be mounted on stationary platforms, such as roofs and fences, or on dynamic platforms, such as robots and drones. At Fraunhofer-Institut FKIE, we are developing the LUCY system (Listening system Using a Crow’s nest arraY). The acoustic technology is composed of microphones arranged in a so-called pseudo ”Crow’s Nest Array” (CNA) in combination of array processing techniques, such as beamforming, to estimate the positions of sounds for the previously mentioned applications. The spatial distribution and number of microphones in arrays has a crucial influence on the bearing estimation of audio events. In this paper, LUCY will be presented, and its performance evaluated in various open field experiments, will be exposed.

Varzandeh, Reza

• Speech Enhancement for Hearing Aids using a Combination of Binaural and Periodicity Features
  J. Thomsen, K. Brümann, R. Varzandeh und V. Hohmann
[Abstract]

Developing adaptive algorithms in hearing devices is essential for improving speech enhancement in challenging acoustic scenarios. Recent findings from auditory modeling (Josupeit and Hohmann, 2017) and audio signal processing (Chen and Hohmann, 2015) suggest that periodicity filtering is a promising candidate to complement established speech enhancement techniques in noisy conditions. We propose to extend an existing approach by (Chen and Hohmann, 2015), in which monaural input signals are analysed with an auditory filterbank and filtered based on the periodicity features, for binaural signals by adding a cancellation mechanism and a binaural stage. The input signal is filtered based on a signal-to-noise ratio estimation using the periodicity features followed by a directional filter based on interaural time delays. Experimental results are shown using realistic speech signals with varying levels of background noise. The speech enhancement performance of the proposed binaural implementation of the periodicity filtering algorithm is compared with the monaural reference implementation using objective measures for noise reduction, speech quality, and intelligibility.

Vavrik-Kirchsteiger, Selina

• Parametrische Untersuchung der Direktschalldämmung von Holzbauteilen
  H. Ferk, B. Zeitler, C. Leh, M. Mosing, S. Vavrik-Kirchsteiger und B. Nusser
[Abstract]

Bauen mit Holz gewinnt zunehmende Bedeutung im Hochbau. Eine der wesentlichen Anforderungen stellt der Schallschutz dar. Für eine qualitativ gute und wirtschaftliche Planung ist die Kenntnis der schalltechnischen Eigenschaften der Bauteile wesentlich. Mittlerweile existieren verschiedene Datenbanken mit berechneten oder gemessenen Einzahlangaben zum Schallschutz, wie z.B. www.dataholz.eu oder www.lignum.ch/holz_a_z/schallschutz/ . Leichte Baukonstruktionen wie sie im Holzbau Verwendung finden, weisen oft eine von Massivbauten abweichende Charakteristik der Schaldämmung auf. Es ist daher für die Konzeption eines guten Schallschutzes wichtig, nicht nur der Einzahlangabe Beachtung zu schenken, sondern auch auf Informationen des spektralen Verlaufes der Schalldämmung in Form von Terzbandwerten zurückgreifen zu können. Solche Werte werden auch für die Entwicklung von Rechenverfahren und für die Entwicklung von Simulationsmodellen benötigt. Im Rahmen des Forschungsprojektes Sound.Wood.Austria werden für zahlreiche Bauteile wie Außenwände, Trennwände und Deckenbauteile die Verläufe der Schalldämmung im Labor gemessen. Durch Variation wesentlicher Konstruktionsparameter kann die Wirkungen von konstruktiven Änderungen, z.B. mit Hilfe von empirischen Modellen, untersucht und Optimierungsansätze abgeleitet werden. Relevante Daten sollen künftig auch in dataholz für die weitere Verwendung veröffentlicht werden. Im Rahmen des Vorkolloquiums sollen Beispiele aus den Labormessungen präsentiert und die Auswirkungen von Modifikationen diskutiert werden.

Ved, Kalpan

• Bio-inspired, nonlinear and adaptive acoustic sensing – Study of sensor design
  C. Lenk, T. Ivanov, V. Gubbi, K. Ved, M. Ziegler, T. Fritsch, J. Küller und D. Beer
[Abstract]

Bio-inspired signal pre-processing introduced into speech processing systems can increase the performance of these systems regarding e.g. recognition rate remarkably. Thereby, pre-processing mainly refers to frequency decomposition and nonlinear amplification of the signal. In contrast to the inner ear, this pre-processing is applied only after the transduction stage and realized mainly in software. A hardware-based implementation of the functionality directly at the sensor level cannot only enable real-time performance, reduce data streaming to the processing stage, and increase efficiency of the overall system but also improve signal-to-noise ratio and sensitivity particularly in noisy or hard-to-hear conditions.

We developed such an acoustic sensor system with integrated bio-inspired signal processing using active silicon beams with integrated deflection sensing and actuation in combination with real-time feedback. While resonant operation enables the frequency decomposition, the feedback enables a wide tuning of sensor properties including switching from linear to nonlinear transfer characteristics. Here, we present our experimental and numerical study of the linear and nonlinear sound response for two different sensor designs.

Verhey, Jesko

• Innengeräusch von Elektrofahrzeugen: Vorhersage der Angenehmheit mittels eines Long Short-Term Memory (LSTM)-Modells
  F. Doleschal und J. Verhey
[Abstract]

Die Elektrifizierung des Antriebsstrangs bietet durch die Reduktion der Schallintensität des Motorgeräusches ein enormes Potenzial für den akustischen Komfort im Fahrzeuginnenraum. Dennoch können hochfrequente tonale Komponenten die Angenehmheit des Innengeräuschs stark reduzieren. Diese werden meist durch den Elektromotor bzw. das Getriebe hervorgerufen und treten hauptsächlich in transienten Fahrzuständen (Beschleunigung und Rekuperation) auf. Daher müssen auch die die Hörwahrnehmung beschreibenden psychoakustischen Parameter und ihr Einfluss auf die Angenehmheit dynamisch betrachtet werden. Im vorliegenden Beitrag wird hierzu ein Long Short-Term Memory (LSTM) basiertes neuronales Netz zur Regression von Zeitreihen psychoakustischer Parameter auf den Einzahlwert Angenehmheit verwendet. Dabei werden auch die wechselseitigen Abhängigkeiten der einzelnen Zeitschritte voneinander berücksichtigt. Die Angenehmheit (als Zielgröße für die Modellierung) wurde in verschiedenen Hörversuchen erhoben, bei denen neben den Originalaufnahmen aus dem Fahrzeuginnenraum auch teilsynthetisierte Geräusche bewertet wurden. Als Grundlage für die Geräuschsynthese dienten die Ergebnisse eines Trennungsalgorithmus, wodurch einzelne Geräuschkomponenten gezielt verstärkt, abgeschwächt, entfernt oder neu hinzugefügt wurden. Die Hörversuchsdaten zur Angenehmheit und den Vorhersagen des LSTM-Modells zeigen eine hohe Übereinstimmung sowohl für Elektro-, als auch für Hybridfahrzeuge. Das LSTM-Modell ermöglicht somit eine automatisierte Bewertung von Fahrzeuginnengeräuschen von Elektro- und Hybridfahrzeugen als Grundlage für passive und aktive Geräuschverbesserungsmaßnahmen.

• Interaktion von Brummen, Wummern und Dröhnen beim niedertourigen Fahren
  J. Verhey, G.-T. Badel und F. Doleschal
[Abstract]

Niedertouriges Fahren mit einem Verbrennungsmotor bietet eine Möglichkeit, den Spritverbrauch zu reduzieren. Allerdings ändert sich durch diese Fahrweise auch der Motorklang im Fahrzeuginnenraum. So wird dieser häufig als brummend, wummernd oder dröhnend wahrgenommen. Notwendig zur Auslösung dieser Empfindungen ist die Anwesenheit von tieffrequenten tonalen Komponenten [siehe z.B. Verhey, Badel, Doleschal, DAGA 2021]. Eine unmodulierte tonale Komponente kann zur Empfindung Brummen führen. Weist diese Komponente zeitliche Pegelschwankungen auf, wird das Geräusch als wummernd wahrgenommen. Finden sich im Geräusch neben einer tonalen tieffrequenten Komponente noch höherfrequente Anteile, deren Frequenzabstände der Frequenz der tieffrequente Komponente entsprechen, wird das Signal als dröhnend empfunden. Jede dieser Empfindungen führt im Allgemeinen zu einer Reduktion der Angenehmheit des Motorklangs. Im vorliegenden Beitrag werden Messergebnisse zu den drei Empfindungsgrößen Brummen, Wummern und Dröhnen mit realen Geräuschen aus dem Fahrzeuginnern und spektro-temporal veränderten Geräuschen vorgestellt. Dabei wird der Frage nachgegangen, ob die drei Empfindungen sich gegenseitig beeinflussen.

• Automatische zeitliche Gewichtung der Lautheit
  M. Gottschalk, J. Hots, D. Oberfeld-Twistel und J. Verhey
[Abstract]

Die Lautheit eines Geräusches hängt neben dem Pegel auch von anderen Parametern ab (z.B. Bandbreite und Dauer). Außerdem zeigen neuere Messungen sehr konsistent, dass nicht alle zeitlichen Anteile eines Signals einen gleichen Einfluss auf das Lautheitsurteil haben. So ist der Anfang eines Signals wichtiger für das Lautheitsurteil als der Rest des Signals. Diese zeitliche Gewichtung wird Primacy-Effekt der Lautheitswahrnehmung genannt. Die Gewichtung der einzelnen Signalabschnitte lässt sich dabei durch eine abfallende Exponentialfunktion beschreiben. Etablierte dynamische Lautheitsmodelle, die wesentliche spektrale und zeitliche Aspekte berücksichtigen, können derzeit diesen Primacy-Effekt noch nicht vorhersagen. Im vorliegenden Beitrag wird untersucht, wie sich eine automatische zeitliche Gewichtung zur Berücksichtigung des Primacy-Effekts in ein Lautheitsmodell integrieren lässt. Dabei wird ein Ansatz verwendet, der ohne die vorherige Kenntnis von Signalanfang, Signaldauer oder Pausenzeiten auskommt. Die Modellvorhersagen werden mit mehreren Datensätzen zu verschiedenen Aspekten des Primacy-Effekts verglichen.

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

Ein Merkmal der zeitlichen Integration akustischer Reize, sowohl im Hörschall- als auch im Infraschallbereich, ist die Verringerung der Detektionsschwelle mit zunehmender Dauer. Dabei spielt die Form der Einhüllenden eine wesentliche Rolle. In diesem Beitrag stellen wir die Ergebnisse unserer Untersuchungen über die Dauerabhängigkeit von Detektionsschwellen für tieffrequente und Infraschall-Reize vor. Es wurden zwei verschiedenartige Einhüllende verwendet: Bei Plateau-Bursts wurde die Dauer durch Verlängerung des Plateaus erhöht; bei Multiple-Bursts wurde die Dauer durch Aneinanderreihen einzelner Bursts verlängert. Die Reize wurden über ein verzerrungsarmes Einsteckhörersystem (LDREPS = Low-Distortion Reproduction System) monaural im Ohr der Versuchspersonen präsentiert und die Detektionsschwellen mittels adaptivem 3-Intervall-3-Alternativen-Zwangwahlverfahren (3I-3AFC) bestimmt. Des Weiteren wurde eine von uns für hohe Schalldruckpegel modifizierte Variante des HMN-Modells von Heil, Matysiak und Neubauer (Hearing Research 353, 2017, S. 135-161), die wir auf der letzten DAGA (Fortschritte der Akustik. Berlin: DEGA e.V., 2021, S. 479-481) vorgestellt hatten, zur Beschreibung der Detektionsschwellen verwendet. Es wird gezeigt, wie gut dieses Modell die gemessenen Detektionsschwellen beschreibt.

Völker, Conrad

• Acoustic travel time tomography: Applicability of an array of directional sound sources
  N.S. Dokhanchi, J. Arnold, A. Vogel und C. Völker
[Abstract]

The technique of acoustic travel time tomography (ATOM) employs the travel-time of early reflections to calculate the distribution of air temperature through an entire room. The number of detected early reflections in the room impulse response (RIR) which stands for the desired sound paths inside the room, has a significant impact on the resolution of reconstructed temperatures. In this study, the possibility of utilizing an array of directional sound sources for ATOM measurements is investigated. To compensate for the number of sound paths not appearing due to the directivity of the sound source, the consideration of high-energy third order reflections is proposed. For this purpose, the image source model (ISM) algorithm is developed to simulate the early reflections up to third-order image sources. The results indicate that the sufficient number of sound paths can ensure a proper tomography reconstruction.

Völzer, Karl

• Detecting Hip-Stem Implant Loosening by Deep Anomaly Detection using Structure Borne Sound
  L. Krukewitt, S. Spors, K. Völzer, R. Bader und D. Klüß
[Abstract]

Loosening of hip stem implants is a major reason for the revision of total hip replacements. Current diagnostic methods cannot detect a loosening in an early stage with high sensitivity and specificity. Previous analysis showed the potential of classifying a loosening by the analysis of extracorporeally captured structure borne sound. 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. Experiments with four human femur bones from body donations have been conducted in a previous study. Results showed that the loosening can be detected almost certain using individual models and with high accuracy using a non-individual model trained with data from multiple individuals. This contribution aims to discuss the generalization of the previously developed non-individual model. Data augmentation is used to emulate inter-individual variability and cross-validate the non-individual model. Alternative outlier detection strategies besides the previously applied mean average error method are evaluated.

Vogel, Albert

• Acoustic travel time tomography: Applicability of an array of directional sound sources
  N.S. Dokhanchi, J. Arnold, A. Vogel und C. Völker
[Abstract]

The technique of acoustic travel time tomography (ATOM) employs the travel-time of early reflections to calculate the distribution of air temperature through an entire room. The number of detected early reflections in the room impulse response (RIR) which stands for the desired sound paths inside the room, has a significant impact on the resolution of reconstructed temperatures. In this study, the possibility of utilizing an array of directional sound sources for ATOM measurements is investigated. To compensate for the number of sound paths not appearing due to the directivity of the sound source, the consideration of high-energy third order reflections is proposed. For this purpose, the image source model (ISM) algorithm is developed to simulate the early reflections up to third-order image sources. The results indicate that the sufficient number of sound paths can ensure a proper tomography reconstruction.

Vogelsang, Berthold

• Beurteilung der Modellierung der Geräuschemissionen von Luftfahrzeugen in Berechnungsverfahren
  T. Myck und B. Vogelsang
[Abstract]

Die Geräuschbelastung durch den Flugbetrieb an einem Flughafen wird im Allgemeinen berechnet. Maßgebliche Eingangsgrößen in das Berechnungsverfahren sind die Flugstreckenverläufe und die Anzahl der Flugbewegungen. Insbesondere für die Beurteilung zukünftiger Flugbetriebssituationen werden Luftfahrzeuge mit ähnlichen Geräuschimmissionen in Gruppen zusammengefasst. Aufgrund der fortschreitenden technischen Entwicklungen ist von Zeit zu Zeit eine Aktualisierung der flugbetrieblichen und akustischen Daten der Luftfahrzeuge erforderlich. So wurden die Luftfahrzeugdaten für die ”Berechnungsmethode für den Umgebungslärm von Flugplätzen, BUF” im Jahr 2021 fortgeschrieben. Dabei erhebt sich die Frage, wie realistisch diese Daten den aktuellen oder auch zukünftigen Flugbetrieb abbilden. Zur Beantwortung dieser Frage werden sowohl Kriterien für die Bildung und Anwendung von flugbetrieblichen und akustischen Luftfahrzeugdaten dargestellt als auch die Auswirkungen der neuen Luftfahrzeugdaten der BUF an verschiedenen Beispielfällen aufgezeigt. Dabei wird auch auf den Einfluss einzelner dominierender Luftfahrzeugtypen an einem Flughafen auf das Berechnungsergebnis eingegangen. Auf dieser Grundlage werden Empfehlungen für eine praxisgerechte Anwendung die aktuellen Luftfahrzeugdaten der BUF gegeben.

• Grenzen und Nutzen der Verwendung von Radarspuren bei der Berechnung der Geräuschbelastung in der Umgebung von Flugplätzen
  J. Bopst und B. Vogelsang
[Abstract]

Die Nutzung von Radardaten zum Zwecke der Fluggeräuschberechnung ist etabliert - gleichwohl nicht standardisiert. Radardaten liefern die hierfür erforderliche dreidimensionale Trajektorie des Luftfahrzeugs als Funktion der Zeit und als redundante Information die Geschwindigkeit. Je nach Ursprung sind die ”Rohdaten” zunächst aufzubereiten, das umfasst die Extrapolation fehlender Flugbahnsegmente zur Landebahn, die Glättung von Ausreißern sowie die Geschwindigkeitsmodellierung in Bodennähe. Entsprechend den Randbedingungen der zu verwendenden Berechnungsmethode werden Stützpunkte generiert, die die Flugspur nachbilden. Da sich die lärmrelevante Schubsetzung nur indirekt und ungenau aus Radardaten ableiten lässt, müssen Flugspurdaten zur Ermittlung der Geräuschemission mit Leistungsdaten bestehender Flugprofile kombiniert werden. Es ist dem Anwender überlassen, ob neben den Flugwegkoordinaten auch Flughöhe und Geschwindigkeit aus Radardaten oder dem Flugprofil herangezogen werden. Hinsichtlich der Genauigkeit bei der Berechnung zeitbasierter Pegel ist die Messanlageneinstellung nach DIN45643 von Bedeutung. Abhängig von der Höhe des Schwellenpegels und der zu überschreitenden Mindestdifferenz von Maximal- und Schwellenpegel werden bestimmte Fluglärmereignisse nicht erkannt oder nur unvollständig erfasst. Dies wirkt sich auf den Dauerschallpegel aus - im letzten Fall durch eine Unterbewertung des Schalldruckexpositionspegels. In diesem Beitrag sollen die Auswirkungen der Wahl der Flugprofilparameter analysiert und der Einfluss der Messanlageneinstellung auf Pegelgrößen dargestellt werden sowie die Berücksichtigung dessen in verschiedenen softwaretechnische Realisierungen.

• Zur meteorologischen Korrektur Cmet in der VDI 4101-Blatt2: Windkraftanlagen
  B. Vogelsang, K.-W. Hirsch und W. Probst
[Abstract]

Die Richtlinie VDI 4101 beschäftigt sich mit der ”Schallausbreitung im Freien unter Berücksichtigung meteorologischer und topographischer Bedingungen”. Ihr Blatt 2 regelt befasst sich mit der Schallausbreitung der Geräusche von Windkraftanlagen. Diese Regelungen sind die Grundlage der Lärmimmissionsprognose in Genehmigungsverfahren dieser Anlagen. Grundsätzlich ist die VDI 4101 Blatt 2 eine Engführung der DIN ISO 9613-2 auf diesen Anlagentyp. Sie überwindet die im Anwendungsbereich der DIN ISO 9613-2 implizite Beschränkung ihrer Verfahren auf ,bodennahe Schallquellenë. Zwei entscheidenden Setzungen unterscheidet die VDI 4101 von der DIN ISO 9613-2: (1) Der Bodeneffekt wird auf Agr = -3 dB festgelegt. Der Grund für diese Setzung sind die steilen Einfallswinkel, die bei der gegebenen Höhe von Windkraftlagen und bei typischen Abständen zu maßgeblichen Immissionsorten auftreten. (2) Die meteorologische Korrektur wird auf Cmet = 0 dB festgelegt. Dadurch wird der Tatsache Rechnung getragen, dass in Quellhöhe weder Windgradient noch Temperaturgradient zu signifikanter Brechung führen, und deshalb die Schallausbreitung eher isotrop anzunehmen ist. Der Beitrag zeigt, dass auch sich grundsätzlich auch für Windkraftanlagen ein C0 ergibt, dass zwar signifikant kleiner ist als das bei bodennahen Quellen, dennoch aber zu einer von null verschiedenen meteorologischen Korrektur führt. Die Diskussion führt zu einem Vorschlag zur Fortschreibung der VDI 4101-Blatt 2.

Volgenandt, Andreas

• Messung und Modellierung der Höranstrengung von Smart-Speaker-Sprachausgaben unter realistischen akustischen Bedingungen
  R. Huber, A. Volgenandt, J. Reimes, M. Schäfer und J. Rennies
[Abstract]

Die Sprachinteraktion mit Smart Speakern nimmt im Alltag eine immer größere Rolle ein. Damit steigt auch der Bedarf an objektiven Messverfahren zur Bewertung der Sprachausgabe der (künstlichen) Stimmen unter realistischen Abhörbedingungen. Für dieses Anwendungsfeld sind typischerweise referenzbasierte Metriken nicht nutzbar. Dieser Beitrag gibt daher einen Einblick in die Entwicklung von referenzlosen instrumentellen Evaluationsmethoden für die sprachliche Interaktion mit Smart Speakern. Eine zentrale Metrik ist ein Modell zur Vorhersage der empfundenen Höranstrengung, basierend auf Technologien der automatischen Spracherkennung, das zuvor erfolgreich für natürliche Stimmen in Broadcast-Anwendungen evaluiert wurde. Für das neue Anwendungsfeld Smart Speaker wurden Messungen der empfundenen Höranstrengung (und Sprachqualität) von natürlicher und synthetisierter Sprache unter realistischen akustischen Bedingungen vorgenommen (verschiedene Störgeräusche, Signal-zu-Rausch-Verhältnisse, Abstände zum Smart Speaker sowie Halligkeiten simulierter Räume). Die per Kunstkopf aufgenommenen Testsignale wurden von normalhörenden Proband*innen bewertet. Neben dem genannten Höranstrengungsmodell wurden die Bewertungen zusätzlich mit dem (ebenfalls referenzlosen) NISQA-TTS-Modell verglichen, das ursprünglich zur Bewertung der Natürlichkeit synthetisierter Sprache entwickelt wurde. Es zeigt sich, dass beide Modelle gemäß ihrer ursprünglichen Intention teilweise komplementäre Informationen liefern und somit für den Einsatz bei der Bewertung von Smart Speakern vielversprechende Kandidaten sind.

Volk, Christer P.

• Factors moderating people's subjective reactions to road noise
  H. Bendtsen, C.P. Volk, T. Holm Pedersen, S. Eggers und T. Gjestland
[Abstract]

The objective of the FAMOS project was to develop a European guide-book with practical applications for the National Road Administrations on how to handle noise annoyance by non-acoustic moderators in planning of roads, road enlargement as well as road maintenance. When the road administrations have used all technically feasible and economically possible measures to reduce the noise, there can still be a need for further reduction of the annoyance. Analyses reveal that only about 1/3 of the variance in the annoyance response is caused by the noise level itself, whereas the other 2/3 are determined by so-called non-acoustic factors. The annoyance response therefore can be altered without changes to the actual noise level. The FAMOS project will quantify how different factors modify people’s subjective reactions to road traffic noise. Reports from previous surveys have been analysed in order to describe the different annoyance moderators and experimental tests using sound walks, questionnaires and listening tests have been performed. Various methods have been used to find, extract and analyse data and turn the results into models formulated for practical use with illustrative examples.

Vollmer, Lukas

• Stimulus Onset Asynchronies in Audio-visual Serial Recall Performance
  L. Vollmer, J. Burger, C.A. Ermert und J. Fels
[Abstract]

Multisensory integration has mostly been studied with focus on perceptual effects. Only few examples exist that demonstrate multisensory enhancement, e.g., for object recognition, based on semantic integration, i.e., the combination of stimulus features to form a coherent perceptual representation of the object. However, it is unclear how these perceptual benefits support more complex cognitive processes. To study the relevance of audiovisual perception for these processes systematically, short-term memory is proposed as a suitable target for further investigations. This study makes an initial attempt to present audiovisual stimuli in a serial recall task and to compare task performance across uni- and multi-modal stimulation. Volunteers will be presented with numbers one to nine in random order which they are asked to recall after a retention interval. Acoustic stimuli consist of spoken number words presented diotically via headphones, and visual stimuli are numerals printed on a screen. Only congruent stimulus pairs are considered in the audio-visual case. As a further step, stimulus onset asynchronies are introduced in the presentation of the audio-visual stimuli to assess the influence of simultaneity on serial recall performance.

Volz, Rudi

• Weiterentwicklung eines Verfahrens zur Simulation der Ausbreitung von Schallsignalen bewegter Quellen unter Berücksichtigung frequenz- und entfernungsabhängiger Ausbreitungsdämpfung, frequenz- und winkelabhängiger Bodenreflexion sowie frequenzunabhängiger Richtcharakteristik
  A. Jakob und R. Volz
[Abstract]

Zur DAGA 2021 wurde ein Verfahren vorgestellt, 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 wurden die entfernungsabhängige Pegelabnahme, der Doppler-Effekt sowie eine reelle frequenzunabhängige Bodenreflexion berücksichtigt. Das Verfahren wurde weiterentwickelt, u. a. mit dem Ziel, Frequenzabhängigkeiten auf dem Ausbreitungsweg zu berücksichtigen, wie zum Beispiel frequenzabhängige Richtcharakteristiken, Bodenreflexionen und Ausbreitungsdämpfungen. In diesem Beitrag wird die Eignung von Filtern für diese Zwecke untersucht. Es werden z. B. zeitvariante, linearphasige FIR-Filter zur Modellierung der frequenz- und abstandsabhängigen Ausbreitungsdämpfung (”Luftabsorption”) vorgestellt und diskutiert. Als Anschauungsobjekte dienen wie im Vorjahresbeitrag neben gleichförmig bewegten einzelnen Quellen drei um ein gemeinsames Zentrum kreisende Quellen im Maßstab einer Windkraftanlage.

Von Estorff, Otto

• Deep Learning Data Fusion for Predicting Offshore Pile Driving Noise Levels
  M. Stender, J. Von Pein, E. Klages, J. Ohlsen, S. Lippert, O. Von Estorff und N. Hoffmann
[Abstract]

Data-driven techniques from the field of machine learning can be utilized to distill patterns from high-dimensional data sets through abstract representation learning. This study employs novel deep learning methods to fuse qualitatively different data sources in the field of underwater noise from offshore pile driving. A fully convolutional encoder-decoder with residual connections is built to approximate a mapping from the pile head excitation to the emitted underwater sound pressure levels. Classical numerical simulation techniques require extensive computations. Furthermore, several geometrical and acoustical parameters, as well as the pile head excitation, are necessary to calculate fully resolved information about the occurring pressure field. As an alternative, extensive deep learning model training on large simulation data sets allows for noise level predictions with near real-time capability. Thus, the large offline training costs are justified for design processes that involve the simulation of several variations, e.g., the pile head excitation, pile geometry, or the acoustical parameters in a timely manner. The performance of the novel approach is assessed in terms of the one-third octave band spectra of the sound exposure level in the close vicinity of the pile.

• Primäre Schallminderung bei Offshore-Pfahlrammungen durch den Einsatz eines Zwischenstückes zur akustischen Anpassung des Hammers an den Pfahl
  E. Klages, S. Lippert und O. Von Estorff
[Abstract]

Bei der Rammung von Grundungspfählen für Offshore-Windenergieanlagen sind in Deutschland seit 2008 Grenzwerte bezüglich der resultierenden Unterwasser-Schalldruckpegel einzuhalten. Zur Einhaltung dieser werden üblicherweise zusätzliche Schallminderungssysteme, z.B. Blasenschleier, Hydro-Sound-Damper und Noise Mitigation Screens, eingesetzt. Motiviert durch steigende Schallemissionen, u.a. bedingt durch größer werdende Gründungspfähle, wurde zusätzlich die Entwicklung von Rammhämmern bzw. alternativen Rammmethoden mit besseren akustischen Eigenschaften, z.B. BLUE Piling, IHC Pulse, MENCK Noise Reduction Unit, SilentHammer, vorangetrieben. Dabei hängt die Schallemission, neben anderen Faktoren, allerdings immer auch von der Interaktion des Rammhammers mit dem Pfahl ab. Die Berücksichtigung des Pfahldesigns beim Entwurf des Rammhammers gestaltet sich als schwierig, weil der gleiche Rammhammer in der Regel zur Rammung unterschiedlicher Pfähle eingesetzt wird. Eine Möglichkeit, welche in diesem Beitrag untersucht wird, stellt der Einsatz eines zusätzlichen Elements zur Minimierung der Schallemission für individuelle Hammer-Pfahl-Kombinationen dar, welches zwischen Hammer und Pfahlkopf eingefügt wird.

• Skalierungsgesetze für Offshore-Rammschall: Ein Anwendungsbeispiel zur Bestimmung der auftretenden Unterwasser-Schallpegel
  J. Von Pein, T. Lippert, S. Lippert und O. Von Estorff
[Abstract]

Für die Installation von Offshore-Windenergieanlagen werden große Pfähle in den Meeresboden gerammt. Der Rammprozess führt zu sehr hohen Schalldruckpegeln im Wasser. Diese können für die marine Fauna gefährlich hohe Werte annehmen. Darum sind zum Schutz der Meeresumwelt in vielen Ländern Grenzwerte für die Schalldruckpegel einzuhalten. Für die genaue Vorhersage der auftretenden Schalldruckpegel sind in der Regel aufwändige numerische Modelle notwendig. Um auch ohne detaillierte Berechnungsmodelle eine vereinfachte Abschätzung zu ermöglichen, existieren verschiedene Skalierungsgesetze, welche oftmals mit Hilfe der FEM verifiziert und mit Messdaten validiert worden sind. In diesem Beitrag werden verschiedene publizierte Skalierungsgesetze für die Bestimmung der Schalldruckpegel eines realen Szenarios verwendet. Ausgehend von der Skalierung des Einzelereignis-Schalldruckpegels bei 750 m wird der Spitzenschalldruckpegel bestimmt und die Abklingkurve mittels des ”Damped Cylindrical Spreading Modells” berechnet. Abschließend werden die skalierten Daten mit den realen Messdaten verglichen.

• Isogeometrische Formulierung der Energie-Boundary-Elemente-Methode
  M. Ram, K.M. Beiroth und O. Von Estorff
[Abstract]

Die Energie-Boundary-Elemente-Methode (EBEM) ist ein Verfahren zur Vorhersage der akustischen Schallabstrahlung bei hohen Frequenzen. Entgegen 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 kann somit gering gehalten werden. In einer isogeometrischen Analyse erfolgt die Berechnung direkt auf Basis einer CAD-Geometrie, indem die zugrundeliegenden Non-Uniform Rational B-Splines (NURBS) sowohl zur Geometriebeschreibung als auch zur Approximation der Randwerte in der numerischen Analyse genutzt werden. Damit kann auf die üblicherweise zur Diskretisierung genutzten Lagrange-Elemente verzichtet werden. Der mit der Vernetzung verbundene Aufwand sowie der bei Nutzung von Lagrange-Elementen unvermeidliche Geometriefehler entfallen. Eine isogeometrische EBEM ermöglicht potentiell sehr schnelle akustische Simulationen im Hochfrequenzbereich, da sowohl die Modellerstellung als auch die Berechnung drastisch beschleunigt werden. Änderungen der Geometrie, die im CAD-Modell vorgenommen werden, liegen zudem unmittelbar auch im Rechenmodell vor, wodurch ein iterativer Entwicklungsprozess wesentlich beschleunigt werden kann. Im vorliegenden Beitrag wird eine isogeometrische Formulierung der EBEM vorgestellt und anhand von Anwendungsbeispielen diskutiert.

• Akustische isogeometrische Analysen mit schnellen Boundary-Elemente-Methoden
  K.M. Beiroth, M. Ram, S. Keuchel und O. Von Estorff
[Abstract]

Die Boundary-Elemente-Methode (BEM) ist ein etabliertes 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 Non-Uniform Rational B-Splines (NURBS) zur Geometriebeschreibung. Die oberflächenbasierte BEM ermöglicht dabei die Verknüpfung zwischen CAD- und Berechnungsmodell. Auf diese Weise reduziert sich neben dem Diskretisierungsfehler auch der mit der Vernetzung verbundene Aufwand erheblich.

Ein entscheidender Nachteil der BEM ergibt sich jedoch aufgrund der nicht-symmetrischen und in der Regel vollbesetzen Systemmatrizen. Durch den hohen hierfür erforderlichen Speicherbedarf ist die Anwendung der BEM auf Systeme mit einer geringen Anzahl an Freiheitsgraden und somit vergleichsweise niedrige Frequenzen beschränkt. Eine Möglichkeit zur Steigerung der Recheneffizienz und der damit einhergehenden Betrachtung größerer Systeme ist die Verwendung schneller Verfahren, wie der Fast-Multipole-Methode oder hierarchische Matrizen. Im vorliegenden Beitrag wird eine Kombination der IGABEM mit schnellen Verfahren vorgestellt und anhand akustischer Anwendungsbeispiele verifiziert.

• Hydroakustische Simulation eines nabenlosen Propellersystems unter Anwendung der „Moving-Least-Squares“-Methode zur räumlichen Interpolation
  H. Sultani und O. Von Estorff
[Abstract]

Im Vergleich zu klassischen Propellerantrieben wird bei nabenlosen Propellern sowohl aus strömungsmechanischen als auch aus konstruktiven Gründen eine geringere Schallabstrahlung erwartet. Derzeit liegen jedoch nicht genügend systematische Forschungsarbeiten hierzu vor.

In diesem Beitrag werden erste hydroakustische Simulationsergebnisse eines nabenlosen Propellersystems unter Anwendung der ”Moving-Least- Squares” (MLS) - Methode zur räumlichen Interpolation innerhalb der Finite-Volumen-Simulationssoftware OpenFOAM® vorgestellt und diskutiert. Die Simulation des Strömungsschalls erfolgt dabei mit dem sogenannten ”Expansion about Incompressible Flow”-Verfahren, welches zu den hybriden ”Hydrodynamic/Acoustic Splitting”-Ansätzen gehört. Die in diesem Zusammenhang erforderlichen hydrodynamischen Strömungsfelder wurden vorab von der Universität Rostock unter Anwendung der ”Stress Blended Eddy Simulation” berechnet und für die hydroakustischen Berechnungen zur Verfügung gestellt.

Im Rahmen der Untersuchungen werden die mittels der MLS-Methode berechneten hydroakustischen Schallfelder mit den Ergebnissen unter Anwendung der bereits in OpenFOAM® vorhandenen Zentraldifferenzenschemata verglichen. Für eine erste Validierung der Simulationsergebnisse erfolgt zudem eine Gegenüberstellung der berechneten Schallfelder mit den ermittelten Messergebnissen der Universität Rostock zum untersuchten Fall.

Von Gablenz, Petra

• Towards the virtualization of a sound source localization acuity test to aid the diagnosis of spatial processing disorder in school-aged children: An experimental approach
  M. Ramírez, J.M. Arend, P. Von Gablenz, K. Schmidt, K. Plotz und C. Pörschmann
[Abstract]

The spatial processing disorder (SPD) is an auditory processing disorder characterized as a reduced ability to use binaural cues to localize, segregate, and group sound sources in the space selectively. It affects up to 5% of the school-aged population, impairing the normal development of their listening, learning, and communication skills. Sound source localization accuracy is one of the most relevant measures for diagnosing auditory processing disorders such as SPD. However, it is not often assessed in pediatric audiology because the required measurement setups are rather complex and expensive. This work presents the conceptualization, development, and preliminary results of a series of three listening experiments in augmented- and virtual reality to assess the feasibility of a child-appropriate virtual binaural sound source localization test. The series of experiments were controlled by replacing each test component with its virtual counterpart at a time. Future studies will further evaluate the feasibility and sensibility of the system presented in this study. If successful, such a sound source localization accuracy test presented over standalone head-mounted displays (HMDs) could scale into a portable, widely accessible, and inexpensive tool to assess childrens’ spatial listening abilities and aid the SPD diagnosis.

Von Pein, Jonas

• Deep Learning Data Fusion for Predicting Offshore Pile Driving Noise Levels
  M. Stender, J. Von Pein, E. Klages, J. Ohlsen, S. Lippert, O. Von Estorff und N. Hoffmann
[Abstract]

Data-driven techniques from the field of machine learning can be utilized to distill patterns from high-dimensional data sets through abstract representation learning. This study employs novel deep learning methods to fuse qualitatively different data sources in the field of underwater noise from offshore pile driving. A fully convolutional encoder-decoder with residual connections is built to approximate a mapping from the pile head excitation to the emitted underwater sound pressure levels. Classical numerical simulation techniques require extensive computations. Furthermore, several geometrical and acoustical parameters, as well as the pile head excitation, are necessary to calculate fully resolved information about the occurring pressure field. As an alternative, extensive deep learning model training on large simulation data sets allows for noise level predictions with near real-time capability. Thus, the large offline training costs are justified for design processes that involve the simulation of several variations, e.g., the pile head excitation, pile geometry, or the acoustical parameters in a timely manner. The performance of the novel approach is assessed in terms of the one-third octave band spectra of the sound exposure level in the close vicinity of the pile.

• Skalierungsgesetze für Offshore-Rammschall: Ein Anwendungsbeispiel zur Bestimmung der auftretenden Unterwasser-Schallpegel
  J. Von Pein, T. Lippert, S. Lippert und O. Von Estorff
[Abstract]

Für die Installation von Offshore-Windenergieanlagen werden große Pfähle in den Meeresboden gerammt. Der Rammprozess führt zu sehr hohen Schalldruckpegeln im Wasser. Diese können für die marine Fauna gefährlich hohe Werte annehmen. Darum sind zum Schutz der Meeresumwelt in vielen Ländern Grenzwerte für die Schalldruckpegel einzuhalten. Für die genaue Vorhersage der auftretenden Schalldruckpegel sind in der Regel aufwändige numerische Modelle notwendig. Um auch ohne detaillierte Berechnungsmodelle eine vereinfachte Abschätzung zu ermöglichen, existieren verschiedene Skalierungsgesetze, welche oftmals mit Hilfe der FEM verifiziert und mit Messdaten validiert worden sind. In diesem Beitrag werden verschiedene publizierte Skalierungsgesetze für die Bestimmung der Schalldruckpegel eines realen Szenarios verwendet. Ausgehend von der Skalierung des Einzelereignis-Schalldruckpegels bei 750 m wird der Spitzenschalldruckpegel bestimmt und die Abklingkurve mittels des ”Damped Cylindrical Spreading Modells” berechnet. Abschließend werden die skalierten Daten mit den realen Messdaten verglichen.

Von Wysocki, Timo

• Ein neuer Ansatz zur Optimierung des Rollgeräuschs im Pkw
  T. Von Wysocki und F. Gauterin
[Abstract]

Das Rollgeräusch im Fahrzeuginneren tritt im Zuge der Elektrifizierung aufgrund der entfallenden Verbrennungsmotorgeräusche verstärkt in den Vordergrund. Insbesondere für Elektrofahrzeuge wird eine Reduktion des Rollgeräuschs daher immer wichtiger. Mit einem neuartigen Ansatz wird bereits in früher Entwicklungsphase durch digitale Optimierung der Achskinematik das Rollgeräusch reduziert. Während sich die Achskinematik noch in der Festlegungsphase befindet, werden Zusammenhänge zwischen Achskinematik und Rollgeräuschphänomenen identifiziert. Diese Einflüsse können anschließend in der Auslegung der Achskinematik berücksichtigt werden. Dadurch wird ein bislang ungenutztes Potential zur Rollgeräuschreduktion erschlossen. Die Identifikation der Achskinematikeinflüsse auf das Rollgeräusch erfolgt simulativ durch Methoden der Datenanalyse und des Maschinellen Lernens. Durch automatisiertes Morphing von Finite Elemente-Simulationsmodellen können systematisch Kinematikvarianten generiert und Luftschallkurven im Fahrzeuginnenraum berechnet werden. Aus dem so erzeugten Datensatz können mittels Regression Zusammenhänge zwischen Rollgeräuschphänomenen und Kinematikparametern herausgearbeitet werden. Diese Zusammenhänge können anschließend in Form von Designregeln oder Optimierungen in die Gestaltung der Achskinematik zurückfließen, um frühestmöglich eine Reduktion des Rollgeräusches in guter Abstimmung mit weiteren funktionalen Anforderungen, wie zum Beispiel der Fahrdynamik, zu erzielen.

Vorländer, Michael

• On using Machine Learning in Ultrasonic Metal Welding
  E. Abi Raad, X. Pan und M. Vorländer
[Abstract]

Ultrasonic Metal Welding (USMW) is a type of friction welding which offers, among its other advantages, a high potential for automatization. USMW can be used with a variety of metals, including copper, aluminum and gold, and the workpieces can have a range of geometries. Although it is often used in the industry, it still suffers from fluctuations in the strength of the welds produced, due to difficulties in finding the best welding parameters. Furthermore, the choice of these parameters is based on the experience of the machine operator and on previous trial welds, leading to a potentially time-consuming process to find appropriate parameters, one of which is the duration of welding. For these reasons, USMW would be a good candidate for optimisation with machine learning. Based on measurements of the vibrations of the horn and anvil and of the airborne sound during welding, this work investigates the use of machine learning in Ultrasonic Metal Welding to find a good stop time to the welding process. The workpieces were copper sheets, and the only varying parameter was the welding time. Based on the measurement data, an appropriate welding parameter is chosen, and several machine learning algorithms are investigated.

• On the Influence of Knee Reflections in HRTF Measurements
  H. Braren, M. Kohnen, M. Vorländer und J. Fels
[Abstract]

Accurate head-related transfer functions (HRTFs) are an essential aspect for the binaural presentation of virtual acoustic environments. HRTF measurement systems, however, differ greatly between institutions. One difference is whether the participants are standing or sitting during the measurement procedure. Previous publications indicate, that while the overall HRTF measurements in different systems yield comparable results, knee reflections while sitting down may affect the measured HRTFs, especially at lower frequencies. To further investigate how these reflections affect the HRTF, boundary element simulations of a sitting and standing artificial head with added lower extremities were conducted. The spectral effects and their spatial variance of the two different postures were analyzed and compared to previous measurements from different labs.

• Auralization with linked atmospheric and urban noise propagation models
  P. Schäfer, L. Reich und M. Vorländer
[Abstract]

A typical approach when simulating sound propagation in complex scenes is using the concept of geometrical acoustics. Every simulation framework is based on certain assumptions, which are limiting the scenarios they can be applied to. At DAGA 2021, we presented two frameworks. The Atmospheric Ray Tracing framework allows the simulation of curved sound propagation paths considering the inhomogeneity and movement of the atmosphere and a ground reflection. It is designed for the purpose of aircraft noise auralization. On the other hand, the image edge model is used to simulate straight paths in urban areas considering higher order reflections and diffraction. In this contribution, we present a method for combining both approaches. The goal is to consider the aforementioned propagation effects of both frameworks. This is of particular interest for the auralization of aircraft flyovers close to residential areas.

• Neural network based in-situ method to determine surface impedance and absorption coefficient of porous materials
  M. Müller-Giebeler und M. Vorländer
[Abstract]

At recent conferences we proposed a free-field or in situ wave field analysis method for determining acoustic material parameters of porous absorbers based on measurements over finite samples using trained neural networks to model the edge effect for inverse material estimation. The approach avoids estimation errors resulting from simplifying assumptions concerning the sound field or the type of material reaction, so that also angle-dependent surface impedances of non-locally reacting materials can be determined. Using numerically simulated measurements it was shown that the finite sample effect can be neutralized very well and accurate material estimates can be obtained even with a simple measurement setup. Building on the knowledge gained so far, this contribution presents further investigations concerning ways to improve the neural networks for sound field prediction as well as the assessment of the ability to extrapolate, i.e. to estimate material parameters in frequency ranges above the intervals learned in training. Furthermore, the entire method is applied to real measurements in the hemi-anechoic chamber, the additional adjustments required for this are discussed, and the resulting estimation results are evaluated.

• Finite-Element Simulation of Bone Conduction in the Human Head: The Inner Ear Component
  S. Kersten, H. Taschke und M. Vorländer
[Abstract]

Bone conduction describes the transmission of vibrations in the human head that lead to a hearing sensation. It can be divided into different components. For the outer and middle ear components as well as for air conduction, the sound is induced in the cochlea via a relative motion between the stapes and the inner ear. For the inner ear component, the displacement of the basilar membrane is caused by inertial movement of the inner ear fluids and a pressure change in the cochlea due to its compression. In this study, a finite element model is used to investigate the inner ear component. The model is based on the inner ear part of the BOHEAR model presented by Henning Taschke in 2005. It consists of an inner ear geometry within an osseous cuboid and includes the three scalae, the vestibulum and the semicircular ducts. The simulation parameters are discussed and the model is validated against measured results and finite element simulations described in the literature. The inner ear component is investigated by applying a measured cochlear promontory motion and by comparing the responses for translational displacement, compressional motion and excitation via the oval window.

• Numerical simulation of scattering patterns of a sine-shaped surface
  A. Heimes und M. Vorländer
[Abstract]

The acoustic scattering of surfaces is crucial for acoustic simulations in rooms or urban spaces. The sound propagation is usually calculated by using geometrical simulation methods and random-incidence scattering coefficients. In a running project, new approaches towards angle-dependent scattering metrics are defined and investigated. With this, it is aimed at more reliable simulation tools with directional information of scattering surfaces such as for sound steering. In this paper, scattering patterns of sine-shaped surfaces are simulated for various angles of incidence using the Boundary Element Method (BEM). Furthermore, the random-incidence scattering coefficient is calculated based on the scattering patterns of the surface and compared with measurement results based on ISO 17497-1 and on analytical calculations. This work will lead to the design of an experimental setup for arbitrary indoor and outdoor surface shapes.

• Unfolding urban vocabularies - Audio-visual description of public spaces
  J. Llorca-Bofí, C. Sezer, J. Heck und M. Vorländer
[Abstract]

Urban planners and architects present their designs as the best solution for open public demands. However, there is a significant gap between the promises of designers and how the public space is perceived, especially when including urban sound features. Even at a low level of detail, the interest for what people judge in such spaces is of a great interest for the architects. This presentation unfolds auditory-visual vocabularies that people used when evaluating the neighbourhood park and shopping center of the Driescher Hof neighbourhood in Aachen. We propose a method that uses individual vocabulary to describe the individual perception of a situation/space. We expect this to be a great advantage, as perception may vary from individual to individual, yet it promises to filter out/extract a ”common sense” vocabulary. The presentation shows how the method was applied, the recording and reproduction techniques used, and the relations between the vocabularies and urban design features.

• SAQI comparison of CTC, Ambisonics and VBAP
  M. Kohnen und M. Vorländer
[Abstract]

Auralisations of complex virtual scenarios demand a reproduction technique that is able to deliver multiple perceptual aspects besides good localization and minimal coloration. Especially when auralising rooms with higher reverberation times, the importance of perceptual aspects such as envelopment and sensation of reverberation increases. Three different reproduction techniques, namely binaural Crosstalk Cancellation (CTC), Higher Order Ambisonics (HOA) and Vector-Base Amplitude panning (VBAP) are investigated. The reproduction techniques are implemented on a loudspeaker array with 12 loudspeakers distributed in a spherical segment. The array is setup in an acoustically treated room providing a realistic reproduction environment. To determine the strengths and weaknesses of the mentioned techniques, a SAQI listening test was conducted in order to determine the suitability of each reproduction method for different auralisation scenarios. The findings add up on the results regarding loudness differences and localisation performance of the reproduction techniques presented at DAGA 2019 and DAGA 2021.

• Ambient Sounds in Auralization – Calibration Method for Spherical Microphones
  J. Heck, C. Dreier und M. Vorländer
[Abstract]

Public spaces, such as parks, are an important part of urban design as they are source of recreation in daily life. Those spaces have a high impact on living comfort. This is why they are often subject to soundscape studies which are sometimes missing reproducibility. The auralization of virtual urban environments allows for controlled conditions in perception studies leading to more reliability. However, spatial stimuli of environmental sounds are not typically simulated due to their complexity. Thus, a method needs to be developed that allows to record calibrated dynamic sound scenarios for a hybrid use together with simulated signals in virtual scenes. For available spherical microphones, the direction-dependent sensitivities are often not available. Therefore, a spherical microphone is calibrated proposing two different measurement approaches. The measurement uncertainties are compared and discussed with regards to the spectral equalization for the use in auralizations.

• Open-Source Simulation Scheduling Framework for Real-Time Auralisation
  P. Palenda, P. Schäfer, J. Stienen und M. Vorländer
[Abstract]

With the increasing popularity and availably of virtual reality equipment for consumers, its usage for research purposes also increased. For this reason, performing acoustic simulations in real-time is a major point of interest. However, some simulations cannot be optimized enough to meet real-time conditions. In these cases, a scheduling algorithm can be employed, to distribute simulation inquires and manage the load of the simulation. In this contribution, a scheduling framework is introduced, that aims to provide best-case results for computationally expensive simulations under real- time conditions. By design, it is easy to extend with different simulation back-ends and to integrate into auralisation frameworks. Additionally, this framework provides a mechanism, to filter simulation inquiries and reduce the load on the simulation system. Possible applications of this mechanism will be discussed.

• Inverse modelling of vehicle pass-by noise for auralizations
  C. Dreier, J. Hahn und M. Vorländer
[Abstract]

The goal of acoustic source modeling for auralizations is to determine source signals and corresponding directivities of technical or environmental noise sources. In the presented approach, a source model of vehicle noise emissions is derived from pass-by measurements by inverse calculation of sound propagation effects. The processing chain compensates on recorded data for the source distance, the Doppler effect as well as atmospheric absorption and ground effect. The emission model can be applied in traffic noise auralizations of virtual urban scenarios and research on well-being and comparison studies of urban soundscapes.

Vorländer, Tobias

• Comparison of auditory and objective performance of ANC headsets
  J. Reimes und T. Vorländer
[Abstract]

Headsets providing Active Noise Cancellation (ANC) features have become extremely popular in recent years. While the first- generation devices were mainly larger and wired over-ear headsets, modern wireless in-ear devices are getting more common. Standardized testing of ANC headsets typically evaluates measures like total, passive, and active insertion loss to quantify the performance of these devices. The test setups in such specifications usually require the usage of head-and-torso-simulators (HATS) that are equipped with artificial ears according to ITU-T P.57.

For many years, the artificial ear of type 3.3 with anatomic pinna and cylindric ear canal according to IEC 60318-4 was regarded as the state-of-the-art measurement device for these tasks. Recently, new ear simulators were introduced in ITU-T P.57. These type 4 ears specify both an anatomically shaped ear canal and a fullband transfer impedance. However, their applicability for the performance evaluation of ANC headsets has not been investigated in detail so far.

This contribution assesses the ANC performance of commercially available headsets based on a novel auditory test design and on objective, HATS- based measurements. The listening test design is based on auditory loudness assessment in conjunction with a realistic ambient noise reproduction.

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

 

Wachter, Florian

• Oberflächenmodifikation zur Reduzierung des strömungsinduzierten Eigenstörgeräusches bei Schleppantennen
  F. Wachter, S. Dietrich und S. Becker
[Abstract]

Sonar-Schleppantennen sind horizontal geschleppte, hydroakustische Messsysteme, die zur Wasserschallvermessung und zur Detektion von Schallquellen in Gewässern 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. Oberflächenmodifikationen der Schlauchülle können zu einer lokalen, wandnahen Reduktion der Turbulenz führen. Der Einfluss einer solchen Modifikation auf die strömungsinduzierten Störgeräusche wird im Vergleich zu einer Referenzschlauchhülle ohne Modifikation numerisch untersucht. Hierzu werden Simulationen der Fluid-Struktur-Akustik-Interaktion eingesetzt. Im Rahmen des Vortrags werden Herangehensweise und Ergebnisse vorgestellt.

Wack, Roman

• Akustisch optimierte Polymerwerkstoffe, Komponenten und Geometrien für Kunststoffgehäuse
  J. Rohlfing, Y. Aoki, R. Wack und J. Diemert
[Abstract]

Lärmemissionen von Anlagen und Geräten stellen im Alltag und am Arbeitsplatz eine erhebliche Belästigung und Belastung dar. Akustisch optimierte Produkte sorgen für mehr Komfort und Sicherheit. Kunststoffe sind ideale Konstruktionswerkstoffe für Gehäuse und andere Gerätekomponenten: leicht, meist preiswert und komplex in 3D formbar, und vielfach großserientauglich, weswegen sie in vielfältiger Form zum Einsatz kommen. Allerdings ist gerade das geringe Gewicht und oftmals geringe innere Dämpfung von Kunststoffcompounds sowie aus akustischer Sicht nicht ideal. Umso wichtiger ist es, die Potentiale einer akustischen Optimierung dieser Werkstoffe sowie einer akustisch optimierten konstruktiven Ausgestaltung und Fertigungstechniken auszuschöpfen, um so eine deutliche Reduzierung der Geräuschemissionen von Geräten zu erzielen. Im Rahmen des Fraunhofer-Forschungsprojektes PolymerAkustik entsteht hierzu ein umfassendes Technologieangebot. Dieser Beitrag fasst Ergebnisse aus diesem Forschungsvorhaben zusammen. Insbesondere werden Ergebnisse in Bezug auf neue polymerbasierte Werkstoffkonzepte mit justierbaren akustischen Eigenschaften für großserienfähige Fertigungsverfahren präsentiert. Dazu gehört auch die Nutzung weiterentwickelter (hybrider) Kunststoffverarbeitungsverfahren für Schichtstrukturen aus Polymeren mit hoher innerer Dämpfung und akustisch optimierten Polymerschäumen. Des Weiteren werden Konzepte für eine akustisch optimierte Ausgestaltung von Geräteöffnungen und elastischer Lagerelemente vorgestellt.

Wagner, Andreas

• Psychoakustische Metrik zur Bewertung instationärer Windgeräusche
  D. Staron, M. Riegel, R. Blumrich und A. Wagner
[Abstract]

Das Windgeräusch stellt bekanntermaßen bei Fahrgeschwindigkeiten ab etwa 120 km/h den dominanten Anteil am Innengeräusch eines Fahrzeugs dar und hat somit wesentlichen Einfluss auf den Fahrkomfort. Spektral handelt es sich um ein breitbandiges Rauschen. Aus instationären Strömungsverhältnissen, beispielsweise durch den natürlichen Wind oder andere Verkehrsteilnehmer, resultieren außerdem zeitliche Strukturen im Windgeräusch in Form von Modulationen. In diesem Beitrag wird eine psychoakustische Metrik zur Bewertung der Lästigkeit von Windgeräuschen vorgestellt, die auch die instationären Geräuscheigenschaften berücksichtigt. Sie beschreibt die subjektive Wahrnehmung der Lästigkeit anhand objektiver Messgrößen und ermöglicht somit, die Fahrzeugentwicklung gezielt auf den Geräuschkomfort der Insassen auszurichten. Der Metrik liegen binaurale Aufnahmen der Windgeräusche aus dem Aeroakustik-Fahrzeugwindkanal sowohl bei stationären als auch bei realistischen instationären Strömungsbedingungen zugrunde. Letztere wurden mit dem aktiven Böengenerator FKFS swing erzeugt. Die zugehörigen subjektiven Bewertungen wurden für eine repräsentative Geräuschauswahl im Hörversuch ermittelt. Die resultierende Metrik basiert auf den psychoakustischen Größen Lautheit und Schärfe sowie einer eigens für den instationären Windgeräusch-Anteil entwickelten Kenngröße. Sie beschreibt die subjektive Wahrnehmung sehr gut (R² > 0,95). Die entwickelte psychoakustische Metrik vervollständigt eine Methodik zur realistischen und reproduzierbaren Ermittlung und Bewertung instationärer Windgeräusche für die Fahrzeugentwicklung.

Wagner, Patrick

• Langzeit-Messkampagne von Vorbeifahrtpegeln von Binnenschiffen
  S. Sommer, P. Wagner und T. Taubenheim
[Abstract]

An der Bundesanstalt für Gewässerkunde wurde eine Messeinrichtung zur automatisierten Erfassung von Vorbeifahrtpegeln der Binnenschifffahrt entwickelt. Sie kam im Herbst/Winter 2021/2022 im Rahmen einer Langzeit-Messkampagne in der Nähe von Kalkar in Nordrhein-Westfalen erstmalig zum Einsatz. Der Messstandort befand sich unmittelbar am Ufer des Niederrheins, dem meistbefahrenen Binnenwasserstraßenabschnitt Deutschlands. Bei der mehrmonatigen Datenerhebung konnte ein großes Spektrum an Schiffstypen unter unterschiedlichen Wetterbedingungen schallmesstechnisch erfasst werden, wobei die Schiffe die Messstelle aufgrund der breiten Fahrrinne des Niederrheins in unterschiedlichen Entfernungen passierten. Neben den frequenzaufgelösten Schallspektren wurden weitere Parameter wie der Schiffstyp, die -größe und Fahrgeschwindigkeit über Grund erfasst. Zusätzlich wurden meteorologische Messungen durchgeführt.

In diesem Beitrag wird zum einen der Datensatz hinsichtlich verschiedener Parameter analysiert, zum anderen der Schallleistungspegel der vorbeifahrenden Schiffe sowohl auf Basis des Einzelereignispegels als auch auf Grundlage des maximalen Vorbeifahrtpegels berechnet und verglichen. In Verbindung mit einem Fließmodells des Rheins wurden die Fahrgeschwindigkeiten im Wasser abgeleitet und untersucht, ob ein Zusammenhang zwischen Fahrgeschwindigkeit und Schallemission des Schiffes besteht.

Wagner, Udo

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

Zum 50. Jubiläum der DAGA hatten wir (leider nur virtuell) mit Klängen von Zwei-Motorradklängen gratuliert und dies im vorigen Jahr mit einem 2. Teil fortgesetzt.

Nachdem wir uns in diesem darauf konzentriert haben ein geeignetes System für die Messung und Archivierung zu entwickeln, mit dem das Klangbild verschiedenen Typen unter möglichst vergleichbaren Bedingungen aufgenommen werden kann, soll im diesjährigen Beitrag eine stärkere Konzentration auf die Beschreibung technisch bedingter akustischer Details erfolgen. Die Fahrzeuge wurden bisher als eine Schallquelle betrachtet. Die Analyse der charakteristischen ”Schallmuster” soll auf den Einfluss der einzelnen Komponenten erweitert werden.

Wall, Franziska

• Numerical study to characterize the damping of electrostatically actuated microbeams
  G. Gediya, A. Melnikov, H.A.G. Schenk, F. Wall und B. Kaiser
[Abstract]

Microelectromechanical Systems (MEMS) are a technology that has made completely new applications possible in science and industry. Microspeakers such as those used in in-ear devices have great potential to benefit from MEMS technology due to the miniaturization and manufacturing advantages. There is a lot of research going on in this area, where great efforts are made to avoid pull-in instabilities and to optimize damping. Damping in particular is a decisive factor in audio applications, as it has a strong influence on the frequency response. In this study, we use the finite element method to investigate the influence of the air film in the electrostatic gap of a test structure on parameters that can be measured using impedance spectrometry, such as mechanical natural frequency or capacitance. The results have the potential to improve the characterization methods and thus advance the development of MEMS-based microspeakers.

• Analyse der Dünnfilmdämpfung eines beidseitig eingespannten Mikrobalkens
  A. Melnikov, H.A.G. Schenk, F. Wall, J.M. Monsalve Guaracao, L. Ehrig, M. Stolz, A. Mrosk, S. Langa und B. Kaiser
[Abstract]

Miniaturisierte MEMS-basierte Lautsprecher sind ein aktueller Entwicklungstrend für In-Ear-Audioanwendungen. Wenn ein Lautsprecher jedoch auf die Größe eines mikroelektronischen Chips schrumpft, unterscheidet sich die Physik von der makroskopischen Welt. Einerseits profitiert ein elektrostatischer MEMS-Lautsprecher von sehr kleinen Elektrodenabständen, die zu hohen Feldstärken und somit Kräften führen. Gleichzeitig verursacht die Strömungsdynamik der Luft starke Dämpfungseffekte in den mikroskopisch kleinen Kanälen eines µSpeaker-Chips, aber auch in dem elektrostatisch Spalt selbst. Kürzlich haben wir experimentell gezeigt, dass die erste Euler-Bernoulli-Biegemode ausreicht, um das Verhalten eines elektrostatisch angetriebenen Mikrobalkens über den gesamten Hub mit hoher Genauigkeit zu reproduzieren. Dies führt zu einem ab-initio-Modellierungsansatz, der auf einer neuartigen Chebyshev-Edgeworth-Typ-Erweiterung basiert. Daraus leitet sich ein genaues Lumped-Parameter-Modell (LPM) für MEMS- Lautsprecher, welches einem einzigen Freiheitsgrad beinhaltet. In dieser Arbeit diskutieren wir den Einfluss der Mikrofluidik auf die Dämpfung eines Testlautsprecherdesigns basierend auf dem nanoscopic electrostatic drive (NED) Konzept. Mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) analysieren wir, wie die Druck- und Geschwindigkeitsverteilung mit den Euler-Bernoulli-Moden eines einfachen mikroskopischen Balken verknüpft ist, mit dem Ziel, die Dünnfilmdämpfung in das LPM einzubeziehen. Das Verständnis der verschiedenen Quellen der fluiddynamischen Dämpfung ist von großer Bedeutung für das Design von High-Fidelity-MEMS-Audiowandlern.

Walther, Andrea

• Defect Characterization in Plate Models Facilitated by Algorithmic Differentiation
  J. Bulling, B. Jurgelucks, J. Prager und A. Walther
[Abstract]

In non-destructive testing and structural health monitoring with ultrasonic waves, the quantification of damage in components is one of the main tasks. In many shell-like structures, such as plates, pipes, or laminate components, ultrasonic waves propagate as guided waves. Although guided waves enable the testing of large areas, their multimodal and dispersive properties make it challenging to analyze signals. So, there is a need for more advanced algorithms to handle these properties, especially when reconstructing damage position and geometry.

The reconstruction can be formulated as an inverse problem where the measured signals are fitted with a simulative forward model. Due to the small wavelength of ultrasonic waves, classic forward models based on, e.g., the Finite Element Method are computationally intensive. In contrast, the authors use the semi-analytical Scaled Boundary Finite Element Method (SBFEM) to reduce the computational effort. The SBFEM approximates arbitrary long, undamaged parts of the structure with only a few degrees of freedom.

This contribution summarizes a general inverse procedure based on algorithmic differentiation in combination with the SBFEM. Results are presented for damaged 2D cross-sectional models of waveguides. These results include an analysis of the robustness of the proposed algorithms against noise.

• Identification of piezoelectric material parameters using optimised multi-electrode specimens
  L. Claes, N. Feldmann, V. Schulze, B. Jurgelucks, A. Walther und B. Henning
[Abstract]

Due to the availability of computational resources, modern design processes of sensor and actor systems are becoming increasingly simulation-driven. A prerequisite of these processes is, however, that the materials used are well-known and described by a material model. For piezoceramic materials the parameters of such a model is especially hard to determine, as it includes mechanical, electrical, and piezoelectric quantities. The authors have previously shown that a complete set of piezoelectric material parameters can be identified based on three electrical impedance measurements of a disc-shaped specimen with three ring electrodes. As a continuation of this work, a new electrode structure requiring only a single impedance measurement is determined by a simulation-based sensitivity optimisation process. Using this new electrode structure, the material parameters of a physical specimen are determined in an inverse procedure by matching the measured impedance with the impedance of a virtual sample incorporating the parameterised material model using an optimisation algorithm. Along with linear parameters for mechanical, electrical, and piezoelectric behaviour, absorption parameters are determined as well. Good agreement between virtual and physical impedances indicates the model’s potential to describe the physical behaviour accurately.

Wang, Tong

• Extension of the real-time Simulated Open Field Environment for fast binaural rendering
  T. Wang und B. Seeber
[Abstract]

This presentation discusses the extension of the real-time Simulated Open Field Environment (rtSOFE) with binaural rendering of simulated room impulse responses (BRIR) and rendering of non-isotropic reverberation. rtSOFE implements the image source model to simulate (early) sound reflections such that each visible image source is synthesized in the frequency domain followed by the generation of time-domain impulse responses for convolution with the sound. Real-time BRIR rendering extends this pipeline with efficient frequency-domain multiplication of directional head-related transfer-functions using optimized low-level C++ functions based on CPU SIMD instructions. In a hybrid modelling approach, rtSOFE is extended with a multi-band statistical reverberation model to render non-isotropic diffuse reverberation. Tunable parameters offer the flexibility to fit the model to various room acoustical conditions and we discuss modelling outcomes. The extension of rtSOFE with BRIR and non-isotropic reverberation rendering aims at achieving real-time interactivity and high immersion in VR scenes. Approaches for balancing latency and rendering quality is discussed.

Wang, Xiaoyi

• Analyzing Bird and Bat Activity in Agricultural Environments using AI-driven Audio Monitoring
  J. Abeßer, X. Wang, S. Bänsch, C. Scherber und H. Lukashevich
[Abstract]

Agricultural field management can directly affect biodiversity in rural areas. Pesticide reduction has been hypothesized to increase bird and bat activity in the field because food sources such as weeds and insects are more abundant in comparison to conventional farm management. Additionally, structural elements such as hedgerows in the surrounding landscape can serve as nesting habitats and flight corridors. Audio sensors can be easily installed at various locations and provide a largely autonomous, non-invasive technique for biodiversity monitoring under field conditions. AI-driven audio analysis methods allow to detect characteristic sound events associated with particular animal species. In this paper, we explore state-of-the-art deep-learning based audio analysis methods such as convolutional neural networks and pre-trained audio embeddings for bird and bat activity detection and classification in audio and ultrasonic recordings. Our recordings were derived from AudioMoth devices installed in the framework of a designed, large-scale experiment comprising arable fields with different field management and landscape surroundings. The applied methods allow for a detailed analysis of long-term audio recordings in order to draw conclusions on the influence of different agricultural field management techniques on local biodiversity. We show that AI-based audio monitoring is a promising tool for non-invasive long-term large-scale biodiversity assessment.

Waßen, Ronald

• Anwendbarkeit der DIN ISO 9613-2 auf Schießlärm
  M. Trimpop und R. Waßen
[Abstract]

Wie in den letzten Jahren bereits mehrfach dargestellt, ist die ISO 9613-2 nicht für die Prognose von Schießlärm geeignet. Trotzdem werden regelmäßig aufgrund von bestimmter Randbedingungen, Prognosen von Schießlärm unter Anwendung der ISO 9613-2 erstellt. Dabei sind bei den von uns erstellen Prognosen in den letzten Jahren mehrfach Geometrien bzw. Situationen aufgetreten, die teils zu völlig unrealistischen Ergebnissen führen und an denen die Problematik der ISO 9613-2 sehr gut sichtbar wird. Einige dieser Konstellationen werden beispielhaft vorgestellt und diskutiert.

Waubke, Holger

• 2.5D Boundary Element Method with a Moving Source
  H. Waubke
[Abstract]

For the source-localization at moving objects, the 2.5D Boundary element method shall be applied. This is possible in the frequency wavenumber domain in the direction of the movement. The velocity of the object leads to a rotation of the axes in the wavenumber frequency domain. Using the reciprocity theorem leads to a matrix of transfer functions of the velocities at the boundary of the moving object and the measurement positions. This matrix has to be inverted taking the ill-posed character of the matrix into account. The L-curve method and the Tikonov method will be applied.

Weber, Katharina

• Lautheit als Messgröße für die Trittschallübertragung
  K. Weber, U. Schanda und F. Schöpfer
[Abstract]

In der wissenschaftlichen Literatur wird der Norm-Trittschallpegel als alleinige Kenngröße für den Trittschallschutz als unzureichend angesehen. Der spektrale Verlauf der Anregungen als auch das Übertragungsverhalten der Decken weisen im tiefen Frequenzbereich unter 100 Hz ihre dominanten Beiträge bei den Anregungen bzw. Schwächen bei den Übertragungen auf. Viele Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass der Norm-Trittschallpegel unter Hinzunahme des Spektrum-Anpassungswertes CI,50-2500 sehr gut mit der Lärmempfindung von Bewohnern korrelieren. Aber auch andere Messgrößen wie z.B. die psychoakustische Messgröße Lautheit wurden als Beurteilungsgröße für die Trittschallübertragung herangezogen. Um die Messgröße Lautheit im Zusammenhang mit der Trittschallübertragung tiefgehender zu untersuchen, wurde am Labor für Schallmesstechnik LaSM der Technischen Hochschule Rosenheim eine Holzbalkendecke mit unterschiedlichen Trittschallquellen angeregt. Die Anregung erfolgte mit einem Norm-Hammerwerk und dem Gummiball nach DIN EN ISO 10140-5. Ebenso wurde die Deckenanregung durch gehende Personen gemessen.

Ausgewertet wird sowohl die Lautheit N in Sone als auch die spezifische Lautheit N’ in Sone/Bark. Hierbei werden die Berechnungsverfahren für quasi-stationäre Geräusche (Norm-Hammerwerk und gehende Personen) und für zeitvariante Geräusche (Gummiball) nach DIN EN ISO 532-1 unterschieden. Als weitere Vergleichsgrößen werden unter anderem der Lautstärkepegel LN und die A-bewerteten Schalldruckpegel LAF und LAFmax ausgewertet. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf dem tieffrequenten Bereich unter 100 Hz.

Weber, Veronika

• Shiver Me Timbres! Analyse von klangfarblichen Parametern der Stimme in unangenehmen Situationen
  V. Weber, M. Roos und C. Reuter
[Abstract]

Im Bereich der Spracherkennung wird neben der Verarbeitung semantischer Einheiten auch die Erkennung von Emotionen immer wichtiger, nicht zuletzt im Feld der Interaktion zwischen Mensch und Maschine (vgl. Lalitha et al. 2015). Auch für die Reliabilität von kognitions- oder entwicklungspsychologischer Forschung wird die Operationalisierung detektierbarer Emotionen in auditiven Stimuli immer relevanter. In vergangenen Studien zeigte sich bereits eine Unterscheidbarkeit von Lüge und Wahrheit (Nasri et al. 2016) sowie korrekt identifiziertem Ausmaß an Zufriedenheit (Roos, 2016) in Stimmklängen, auch unabhängig von Prosodie und semantischem Kontext. In dieser Studie sollen Versuchspersonen gezielt in leicht unangenehme Situationen versetzt werden, indem sie Texte vorlesen, deren Inhalt stark von ihrer persönlichen Meinung abweicht, um ihre Sprechstimme während des Erlebens von Unwohlsein und des Erlebens von Komfort als paired samples vergleichen zu können. Es wird vermutet, dass sowohl mfcc3 als auch mfcc5 in dieser Unterscheidung eine große Rolle spielen. In einer Folgestudie soll auch die korrekte Identifizierbarkeit der erlebten emotionalen Zustände untersucht werden. Die Ergebnisse werden auf der DAGA 2022 präsentiert.

• Das klinget so herrlich, Das klinget so schön... Signalanalytische Modelle zur Ermittlung des Wohlklangs von Glockenklängen
  C. Reuter, M. Plitzner, M. Roos, I. Czedik-Eysenberg, V. Weber und A. Rupp
[Abstract]

Was zeichnet eine wohlklingende Glocke aus? Spätestens seit den ”Limburger Richtlinien für die klangliche Beurteilung neuer Glocken” (1951) und den ”Definitionen zur Glockenprüfung” (Thienhaus 1951) steht diese Frage auch im Fokus akustischer Messungen mit dem Ziel Klangbeschreibungen wie ein ”gesunder, volltönender, reicher Klang” (Ellerhorst 1957) in Zahlenwerte zu gießen. Hierzu entwickelte Benotungssysteme (Weissenbäck/Pfundner 1961) und Wohlklangsberechnungen (Aures 1981) legen nahe, dass eine wohlklingende Glocke eine weiche, volle, helle und klare Tongebung mit einem grundtönigen, geräuscharmen Klangspektrum vereint, wobei der Schlagton leuchtend-klar ausgeprägt ist und es möglichst wenig Nebenschlagtongeräusche gibt (Wernisch 2004/2006). So stellt sich die Frage: Welche signalanalytisch berechenbaren Klangeigenschaften sind entscheidend für einen schönen Glockenklang? Als Erweiterung des in der Glockenforschung bewährten ”musikalischen Fingerabdrucks” (Rupp/Flade 2000; Plitzner 2015) werden mit Hilfe von Signalanalyse-Techniken mehr als 120 Klangmerkmale für eine Reihe von prototypischen Glockenklängen ermittelt, die in Hörversuchen von Glockenexperten und Laien auf einer Skala zwischen 1 (besonders hässlich) und 7 (besonders schön) bewertet werden. Die in den Hörversuchen ermittelten Urteile werden auf Korrelationen mit den signalanalytisch ermittelten Klangeigenschaften der Glocke geprüft, so dass auf dieser Grundlage ein Vorhersagemodell für eine rechnerische Einschätzung des Wohlklangs von Glocken erstellt werden kann. Erste Ergebnisse dieser Studie werden auf der DAGA2022 vorgestellt.

• Sang- und klanglos eingestimmt. Einflüsse auf Klangfarbenunterschiede zwischen Sprechen und Flüstern
  M. Roos, V. Weber und C. Reuter
[Abstract]

Das geflüsterte Wort stellt die Entwicklung von Voice Recognition Software vor andere Herausforderungen als das gesprochene (Sardar & Shirbahadurkar, 2018; Fan & Hansen, 2011). Nicht zuletzt, da interindividuelle Unterschiede in Form und Größe des Glottisspalts zur Bildung von Strömungsgeräuschen beobachtet werden können (Fleischer, Kothe & Hess, 2007). Ein hoher Geräuschanteil im Stimmklang kann hierbei ebenso auf vokale Dysfunktionen hinweisen wie ein Unvermögen zu Flüstern. In dieser Studie sollen Einflussfaktoren auf die klangfarblichen Parameter des Stimmsignals beim Sprechen und Flüstern verglichen werden, um inter- sowie intraindividuelle Unterschiede gesunder und geschädigter Stimmen miteinander zu vergleichen (Spektrale sowie klangfarbliche Parameter; MFCCs). Hierzu wird die Sammlung von N=90 Stimmproben angestrebt, die sich zu typischen (unauffällig), geschädigten (funktionelle Stimmstörungen) sowie ausgebildeten (Sänger:innen, Sprecher:innen) Stimmen gruppieren lassen können. Signifikante Ergebnisse könnten nicht nur zur Verbesserung von Diagnostik und Intervention beitragen, sondern ebenfalls Aufschluss über anatomische Voraussetzungen für ein vergleichbares Schallsignal beim Sprechen und Flüstern bieten, welche wiederum zur Aufklärung der Ursachen der Schwierigkeiten bzgl. Spracherkennung beitragen würde. Die Ergebnisse werden bei der DAGA 2022 präsentiert.

Wegerhoff, Matthias

• Simplifying the Extraction of Modal Parameters from Test Data using a Neural Network
  T. Kamper, M. Wegerhoff, T. Lobato und R. Sottek
[Abstract]

Although experimental modal analysis (EMA) is a common tool in structural dynamics, it is still mostly performed by experts. To make it available to every user, many challenges must be addressed throughout the process of planning the EMA, conducting the measurements, extracting the modal parameters, and interpreting the results. This paper focuses on the process step of parameter extraction in which the modal parameters (eigenfrequency, damping, and mode shape) are estimated to fit the measured data. The Least Squares Complex Frequency Method (LSCF-Method) is a robust and efficient method widely used to perform this task. However, it requires the user to interact and define input-parameters to gain reliable results. Within the scope of this work a neural network, which assists the user to parametrize the LSCF-Method, was developed, trained, and tested.

Wehr, Reinhard

• Sound source localization in a vehicle trailer
  J. Nowak, R. Wehr, M. Haider und M. Kaltenbacher
[Abstract]

Tire/road noise is a highly relevant topic for improving the comfort and experience of drivers and residents living in high-traffic areas. With growing numbers of electric cars, the relevance of tire noise even increases since it is the dominant sound source in the middle-speed range.

Existing standards concerning tire/road noise typically only require acoustic pressure or intensity level measurements, and no further investigation of sound source locations or strengths is carried out. Therefore our goal is to apply different sound source localization algorithms at the rolling tire using a measurement trailer equipped with microphone arrays. The first step to achieve a robust workflow for field measurements is to test the measurement setup and identify the acoustic properties of the trailer in the stationary case. For this purpose, an artificial sound source is placed inside the stationary trailer. In this contribution, we present the characterization process and results of the sound source localization in this stationary case.

• Korrelation zwischen SPB und CPX - Messungen des Reifen/Fahrbahn - Rollgeräusches
  B. Baumgartner, R. Wehr, M. Haider, H. Hoislbauer und K. Zeilinger
[Abstract]

Zur Bestimmung des Rollgeräusches in Abhängigkeit verschiedener Straßendeckschichttypen und Fahrgeschwindigkeiten kommen üblicherweise Rollgeräuschanhänger, z.B. in Form der close-proximity (CPX) Methode, bzw. die Aufnahme einzelner Vorbeifahrten (SPB/CPB-Methode) zur Anwendung. Während die CPX-Methode eine schnelle Untersuchung längerer Streckenabschnitte erlaubt, ermöglichen statistische Vorbeifahrten Aussagen über Fahrzeugkategorien und deren Rollgeräusch stationär an einer bestimmten Stelle. Zusätzliche Messungen kontrollierter Vorbeifahrten (CPB) eines bekannten Vehikels erlauben Vergleiche der Stichprobe mit einem stets gleichen Kraftwagen. Im vorliegenden Paper soll eine gesamtpegel- und frequenzbasierte Korrelation zwischen den beschriebenen Messmethoden an mehreren Stellen im hochrangigen Straßennetz Österreichs in Abhängigkeit verschiedener Straßendeckschichttypen, Geschwindigkeits- und Fahrzeugkategorien hergestellt werden. Des Weiteren soll dieser Zusammenhang auf eine mögliche zeitliche Änderung anhand einzelner Abschnitte, die in vergangenen Messkampagnen bereits mehrmals mittels CPX und SPB/CPB analysiert wurden, untersucht werden.

Weigel, Christian

• Web-based Auralization of Noise Protection Measures in Urban Living Spaces
  B. Fiedler, J. Millitzer, C. Weigel, V. Mees, A. Loos, W. Lorenz, C. Sladeczek und J. Bös
[Abstract]

Noise is one of the greatest health hazards for people in industrialized countries. Noise assessment is based on long-term evaluations of standard sound sources, which have little relation to real short-term sound events. Before the implementation of planning and cost- intensive noise protection measures, their effectiveness is evaluated and analyzed visually and with the help of numerical simulations. Since the perception of noise is highly individual, the effect of noise protection measures can only be conveyed to a limited extent without auralization. For the realistic auralization of noise situations with noise protection measures in urban living spaces, a web-based application was realized. Based on an AI-supported evaluation of satellite images, the noise situation to be made audible is automatically analyzed and prepared for an object-based auralization. In addition to a noise source and a listening position, the position of a virtual noise protection measure can be defined in the software tool. For three states initial noise situation (1), noise situation considering a passive noise barrier (2) and an active noise barrier with active noise control (3), the auralization is calculated and provided. By showing an example, the use of the auralization application is illustrated and noise reduction potentials are shown.

Weinzierl, Johanna

• Leistungsvergleich gebäudeähnlicher Strukturen bei in-plane und out-of-plane Anregung
  J. Weinzierl, T. Kruse, A. Mayr, F. Schöpfer und U. Schanda
[Abstract]

Gebäudetechnische Anlagen können an einem Empfangsplattenprüfstand nach DIN EN 15657:2017-10 charakterisiert werden. Dabei wird die Körperschallleistung der bauüblich montierten und betriebenen Quellen mit Hilfe eines indirekten Verfahrens bestimmt. Gemäß diesem Verfahren wird anhand der messtechnisch erfassten mittleren Schwingschnellen senkrecht zur Plattenebene und aus den bekannten Eigenschaften der Empfangsplatte die Körperschallleistung einer Quelle bestimmt. Eine Messung der in-plane Schwingungskomponenten ist nach diesem Verfahren nicht vorgesehen. Für die Charakterisierung gebäudetechnischer Anlagen am Empfangsplattenprüfstand ist es zunächst erforderlich, die Prüfstandsplatten einzumessen. Dies erfolgt in der Regel über einen Leistungsvergleich zwischen direkt eingebrachter, bekannter Leistung und der Leistung, die sich über das Empfangsplattenverfahren (mittlere Schnelle) ergibt. Zur Beurteilung des Leistungsabgleichs wird in diesem Beitrag die Empfängerstruktur hinsichtlich ihrer Anteile an out-of-plane und an in-plane Schwingungskomponenten bei unterschiedlichen Anregungen untersucht. Es soll erörtert werden, ob der Einsatz eines 3D Laser Scanning Vibrometers an einer 10 cm dicken Stahlbetonwand zur Erfassung der Schwingschnellen eine Alternative zu Messungen mit Beschleunigungsaufnehmern darstellt. Bereits bestehende Samplingstrategien zur Erfassung der mittleren Schwingschnellen werden anhand einer räumlich fein aufgelösten Rastermessung auf gebäudeähnlichen Strukturen beurteilt.

Weinzierl, Stefan

• Attribute zur gesamtheitlichen Charakterisierung der Wahrnehmung von Straßenverkehrsgeräuschen
  A. Fiebig, D. Ackermann, S. Böhm, M. Chudalla, A. Karakantas, A. Oehme, S. Pourpart, M. Schuck, F. Strigari und S. Weinzierl
[Abstract]

Das BASt-Projekt ”Erprobung psychoakustischer Parameter für innovative Lärmminderungsstrategien” (FE 02.0431/2019/IRB) widmet sich in mehreren Studien der Anwendbarkeit psychoakustischer Parameter zur Bewertung von Verkehrsgeräuschen. Um diese vollständig zu charakterisieren und ihre perzeptive Wirkung aufzuzeigen, bedarf es der Kenntnis der zugrundeliegenden Dimensionen, die die Bewertung von Verkehrsgeräuschen in alltäglichen Situationen beeinflussen. In diversen Studien zur Wirkung von akustischen Umgebungen zeigte sich, dass die auditive Wahrnehmung mehrdimensionaler Natur ist, wobei häufig klassische Affektmodelle abgeleitet wurden. In einer ersten Probandenstudie werden mittels Stimulus-Dyaden-Vergleich auf Basis des Repertory-Grid-Verfahrens relevante Beschreibungsgrößen und Attribute elizitiert, um die latenten Wahrnehmungsdimensionen, die der Bewertung von Straßenverkehrsgeräuschen zugrunde liegen, systematisch zu explorieren. Dabei äußern sich die Probanden in einer offenen Befragung zu den perzeptiven Unterschieden der präsentierten Stimuluspaare. Hierfür werden Straßenverkehrssituationen in einem audio-visuellen Kontext auf Basis von 360^∘-Kamera- und Higher Order Ambisonics-Aufnahmen dargeboten. Die Straßenverkehrsszenen werden mittels Head Mounted Display und eines 21.2 Kanal-Ambisonics-Systems im Experiment dargestellt. Die präsentierten Stimulus-Dyaden decken den Merkmalsraum an Straßenverkehrsgeräuschen umfangreich ab und berücksichtigen systematisch Faktoren wie Verkehrsmenge, Verkehrsfluss, Verkehrszusammensetzung, Fahrbahnbelag und zulässige Höchstgeschwindigkeit. Der Beitrag erläutert die experimentelle Methodik, zeigt die mittels des Repertory-Grid-Verfahrens explorierten Attribute auf und skizziert die Entwicklung eines Fragebogens als Messinstrument zur Bestimmung perzeptiver Eindrücke im Kontext von Straßenverkehrsgeräuschen.

• Analysis and comparison of FDTD discretization procedures for room acoustical simulations
  A. Hölter, M. Lemke und S. Weinzierl
[Abstract]

Raumakustische Simulationen werden in vielen Bereich wie der Gebäudeplanung eingesetzt. Üblicherweise werden strahlen- oder frequenzbasierte Methoden verwendet. Diese benötigen vergleichsweise geringe Rechenleistungen, sind jedoch in ihrer Genauigkeit begrenzt. Im Gegensatz dazu weisen wellen- bzw. zeit-basierte Methoden mit größerem Rechenaufwand eine deutlich höhere Genauigkeit auf. Um diese Methoden effizient zu nutzen, eignen sich je nach Anwendungsfall daher unterschiedliche Diskretisierungsverfahren. Numerische Methoden wie finite Differenzen gewinnen in akustischen Simulationen zunehmend an Bedeutung. Dies gilt insbesondere für raumakustische Fragestellungen, da im Gegensatz zu strahlen- oder frequenz-basierten Methoden auch akustische Effekte wie Beugung mit hoher Genauigkeit abgebildet werden können. Zur numerischen Lösung der zugrunde liegenden partiellen Differenzialgleichungen mittels finiter Differenzen müssen diese in geeigneter Weise sowohl bezüglich der räumlichen als auch der zeitlichen Ableitungen approximiert werden. In diesem Beitrag werden unterschiedliche Diskretisierungsansätze für nicht-lineare und lineare akustische Gleichungen vorgestellt, analysiert und miteinander verglichen. Präsentiert werden diese anhand eines typischen raumakustischen Beispiels.

Weisheit, Konrad

• Quantitative Prognose von Störgeräuschen im Fahrzeuginnenraum
  L. Utzig, K. Weisheit und S. Marburg
[Abstract]

Störgeräusche können die Kaufentscheidung für oder gegen ein bestimmtes Fahrzeugmodell erheblich beeinflussen. Insbesondere im hochpreisigen Fahrzeugsegment werden Störgeräusche vom Kunden nicht akzeptiert und müssen daher gänzlich vermieden werden. Während der Fahrzeugentwicklung kommen lineare Berechnungsmodelle zum Einsatz, welche das Störgeräuschrisiko von Kontaktstellen aufzeigen können. Ein Störgeräusch gilt dann als eliminiert, wenn es für die Insassen nicht hörbar ist. Daher kann ein lineares Kontaktstellenscreening nur eine Indikation geben, ob an einer Fahrzeugkomponente ein Änderungsbedarf besteht oder nicht. Aus diesem Grund wurden in der Vergangenheit nichtlineare Simulationsmodelle verwendet, welche eine Absolutaussage ermöglichen, da die tatsächliche Systemantwort unter Berücksichtigung des Bauteilkontaktes berechnet wird. Im Rahmen dieser Arbeit werden die bestehenden nichtlinearen Berechnungsmethoden weiterentwickelt und mit Hilfe von Prüfständen validiert. Über die abgestrahlte Schallleistung kann eine Absolutaussage bzgl. Hörbarkeit abgeleitet werden. Das gewählte Vorgehen ermöglicht eine verbesserte, quantitative Störgeräuschprognose und ist ein wichtiger Schritt in Richtung einer hardwarereduzierten Störgeräuschauslegung.

Welfers, Thomas

• Acoustic Quality Control in End-of-Line Assembly of Electrical Connectors
  F. Kamp und T. Welfers
[Abstract]

Efficient industrial production processes today demand increasing throughput rates while at the same time requiring unrestricted high production quality. Acoustic quality control in end-of-line testing has been established to address this challenge and is gaining popularity in combination with advanced machine learning techniques. This paper discusses current progress in the field, presenting acoustic click detection in the assembly of electrical connectors for heated hydraulic lines. Initial feasibility investigations include measurements of connector click sounds in different production facility noise background, acoustic signal analysis for NOK detection and classifier development using machine learning. With positive results from the initial studies, the click detection algorithm is brought into practical application, being implemented in a re-designed version of the assembly line production machine. Further applications of the presented methodology are presented as an outlook of this study.

Werner, Marcel

• Harmonisierung Lärmsanierungsprogramm und Lärmaktionsplanung
  M. Werner
[Abstract]

Die Ermittlung von sanierungsbedürftigen Streckenabschnitten für bestehende Schienenwege des Bundes sowie eine Reihung nach Dringlichkeit ist die Grundlage für die zielgenaue Umsetzung des freiwilligen Lärmsanierungsprogrammes des Bundes. Bislang unterschieden sich die Bewertungskriterien des auf dem Bundeshaushaltgesetz fußenden Lärmsanierungsprogrammes von denen, die der Umgebungslärmrichtlinie zugrunde liegen. Dem vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur initiierten und vom Eisenbahn-Bundesamt administrierten Harmonisierungsprojekt wurde das Ziel gesetzt, zu prüfen, ob und inwieweit die Instrumente der Umgebungslärmrichtlinie für die Erstellung einer Priorisierungsliste des Lärmsanierungsprogrammes geeignet sind. Im Projekt konnte nachwiesen werden, dass es möglich ist, mit teilautomatisierten Prozeduren eine Sanierungsdringlichkeit aus den Daten der Lärmkartierung mithilfe einer berechneten Priorisierungskennziffer festzulegen. Diese Priorisierung berücksichtigt die berechnete Höhe der Lärmbelastung und die Anzahl der davon betroffenen Anwohner. Dabei ist sicherzustellen, dass keiner der bereits als sanierungsbedürftig identifizierten Sanierungsabschnitte und -bereiche diesen Status verliert. Um eine praxistaugliche und anliegerfreundliche Umsetzung des Projekts gewährleisten zu können, wurde hierzu ein begleitender Arbeitskreis eingerichtet. Dieser besteht aus Vertreterinnen und Vertretern des Arbeitskreises Bahnpolitik und des Ausschusses Physikalische Einwirkungen der Bundesländer, des Deutschen Landkreistages, des Deutschen Städtetages, des Deutschen Städte- und Gemeindebundes, des Arbeitsrings Lärm der Deutschen Gesellschaft für Akustik, der Bundesvereinigung gegen Schienenlärm, der Wissenschaft sowie des Umweltbundesamtes.

Werner, Stephan

• Measure - Analyze - Auralize From room impulse response to room classification and binaural reproduction
  L. Treybig, S. Werner, U. Sloma und G. Stolz
[Abstract]

For the acoustic detection and binaural reproduction of rooms, binaural room impulse responses (BRIRs) are a key element. In addition to measure BRIRs with an artificial head, they can also be synthesized from ”spatial” room impulse responses (SRIRs), using the ”Spatial Decomposition Method” (SDM). Based on these BRIRs, direction- and position-dependent room acoustic parameters, such as reverberation times and energy ratios, can be calculated. The resulting parameter data set can be analyzed using multivariate techniques. Based on the acoustic parameters, a classification of the measurement data can be performed.

The presented procedure describes an approach for simplified inspection and evaluation of a multitude of room acoustic measurements. The paper provides a toolbox of methods for the acquisition and acoustic analysis of SRIRs as well as for the spatial acoustic evaluation of the measurements as well as a simplified auralization.

Weselak, Werner

• Interference Patterns in an Edge of a Cuboid Reverberation Chamber
  E. Kurz, A. Steffek, W. Weselak und G. Kubin
[Abstract]

Edge absorbers are known for their high effectiveness in absorbing low-frequency sound energy and reducing low-frequency reverberation. The influence of edge absorbers on the decay behaviour of the sound field has been extensively proven empirically. Nevertheless, no suitable model for sound absorption by edge absorbers exists to date. In order to be able to develop such a model, it is essential to know the sound field in the edge of a room precisely.

This paper attempts to develop a more precise understanding of the sound field in one edge of a cuboid reverberation chamber. It is verified by measuring potential and kinetic energy. For this purpose, initially the interference patterns for diffuse sound incidence in a rectangular edge according to R. V. Waterhouse are presented. Subsequently, these interference patterns are verified by means of sound pressure and particle velocity measurements in the reverberation chamber. In a further step, the influence of porous absorber material in one edge of the reverberation chamber on these interference patterns is measured. By comparing the calculated and measured interference patterns, the accuracy of the Waterhouse model is investigated. Finally, a range of validity for this model is specified as function of a sound diffuseness measure.

Wessels, Marlene

• Safety Investigation on Traffic Scenarios using Virtual Environments in a Wave Field Synthesis Laboratory
  L. Steinbach, F. Beyer, M.E. Altinsoy, D. Oberfeld-Twistel und M. Wessels
[Abstract]

As cars are becoming quieter, traffic safety is an increasingly important topic. Due to safety issues and reproducibility, experiments in this field are usually conducted in virtual environments (VE). The improvement of these VEs are object of current research. While navigating through traffic, not only visual, but also auditory cues are highly important. In this study, we investigate the auditory perception of pedestrians in car pass-by scenarios. An important aspect of pedestrian behavior in traffic is time-to-collision (TTC) estimation, where a person estimates the point in time when a vehicle would arrive at their position. TTC estimation is required when a pedestrian intends to cross a road while a vehicle is approaching. We present a pilot study on auditory TTC estimation for approaching vehicles, using the possibilities and flexibility of wave field synthesis in the Multi-Modal lab (MMM) at the TU Dresden. The results are compared with data from a similar experiment conducted by our project partners at Uni Mainz using a higher-order Ambisonics setup [Oberfeld, Wessels & Büttner, DAGA 2021].

Wiebusch, Christopher

• Das Sonar des TRIPLE-Vorfelderkundungssystems für die Navigation in Gletschereis
  J. Audehm, B. Burgmann, M.G. Do, S. El Mentawi, D. Heinen, J. Hermannsgabner, A. Nöll, S. Sakhare, C. Wiebusch, Y. Ye und S. Zierke
[Abstract]

Die Monde Europa und Enceladus im äußeren Sonnensystem stellen interessante Orte für die Suche nach extraterrestrischem Leben dar. In den Ozeanen unter der dicken Eiskruste sind die Bedingungen für die Entstehung von Leben erfüllt. In der TRIPLE-Projektlinie der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR werden Technologien zur schnellen Eisdurchdringung und zur Erforschung subglazialer Seen entwickelt, um die Grundlage für zukünftige Explorationsmissionen zu diesen Eismonden zu schaffen. Diese Technologien werden in einem terrestrischen Analogszenario demonstriert. Dabei transportiert eine Schmelzsonde ein miniaturisiertes autonomes Unterwasserfahrzeug durch das Eis zu einem darunter gelegenen Wasserreservoir, um dieses zu untersuchen. In einer solchen Mission ist es von großer Bedeutung, dass die Sonde Hindernissen auf ihrem Weg ausweicht und den Übergang zwischen Eis und Wasser erkennen kann, um dort zu verankern. Diese Navigation wird durch das Vorfelderkundungssystem TRIPLE-FRS unterstützt. Es besteht aus einer Kombination von Radar und Sonar, um mit den sich ergänzenden Techniken eine hohe Leistungsfähigkeit und Robustheit in Gletschereis gewährleisten zu können. Damit das Sonar direkt an der Spitze der Sonde positioniert werden kann, dient der Schmelzkopf als Frontmasse für einen piezoelektrischen Tonpilzschallwandler zur Signalemission. Es werden das Konzept für das Sonarsystem und Simulationen der Eigenschaften des Schallwandlers vorgestellt.

Wiecha, Siegmund

• Reduzierung der Laufgeräusche von Stadtbahnfahrzeugen durch gummigefederte Hybrid-Räder
  M. Fehndrich, F. Murawa und S. Wiecha
[Abstract]

Gummigefederte Hybridräder erfreuen sich beim Einsatz im öffentlichen Schienennahverkehr steigender Beliebtheit. Gewichtseinsparungen von bis zu 70 kg pro Rad führen zu geringeren Energieverbräuchen im Betrieb, ermöglichen höhere Zuladungen und senken infolge geringerer ungefederter Massen die Beanspruchungen an Fahrweg und Fahrzeug. Gummigefederte Schienenräder bestehen aus einem inneren Radteil, bestehend aus Radkörper und Felgenring, der mit dem äußeren Radreifen über federnde Gummielemente verbunden ist. Der auf der Schiene laufende Radreifen besteht aus besonders verschleißfestem Stahl, während Radkörper und Felgenringe meist aufgrund der auftretenden Beanspruchungen aus höherfesten Stählen gefertigt werden. Bei den Hybridrädern bestehen dagegen Radkörper und Felgenringe aus einer geschmiedeten Aluminium-Knetlegierung, welche durch werkstoffgerechte Formgebung und besondere Fügeverfahren die gleiche Lebenserwartung wie herkömmliche Stahlkomponenten aufweisen. Für den Betriebseinsatz ist auch die Frage des Einflusses auf die Laufgeräusche durch den Einsatz von gummigefederten Hybridrädern mit den Aluminium-Komponenten wichtig. Hierzu fanden akustische Vergleichsmessungen an einem Gleis auf dem Betriebshof der VGF-Zentralwerkstatt, Frankfurt/Main, statt. Verglichen wurden die Vorbeifahrtpegel regulärer Stadtbahn- Fahrzeuge der Baureihe-U5 mit herkömmlichen gummigefederten Rädern der Bauart Bochum-84 und eines U5-Fahrzeuges, das mit gummigefederten Hybridrädern ausgestattet ist, bei unterschiedlichen Vorbeifahrtgeschwindigkeiten. Die hier vorgestellten Ergebnisse zweier Messkampagnen der Jahre 2019 und 2021 zeigen, dass die akustischen Pegel des mit Hybridrädern ausgerüsteten Fahrzeugs unter denen der Fahrzeuge mit herkömmlichen Stahlrädern liegen.

Wieland, Wilfried

• Laubengangerschließung im Lichte der Anforderung gemäß DIN 4109
  W. Wieland
[Abstract]

Der Laubengang gilt als akustischer Problemlöser, ist aber nicht ganz unproblematisch.

Eine Einordnung des Laubengangs und die daraus abzuleitende Interpretation der Anforderungen der DIN 4109-1 (Mindestschallschutz) und der DIN 4109-5 (erhöhter Schallschutz) aus Sicht der Bauakustik und des Schallschutzes gegen Außenlärm.

Wigger, Maayen

• Messungen im Bereich eines Windparks mit Fokus auf tief- und niederfrequente Schallemissionen und -immissionen
  E. Blumendeller, L. Gaßner, F. Müller, M. Wigger, P. Berlinger und P.W. Cheng
[Abstract]

Die Nutzung von Windenergie wird einen entscheidenden Anteil am erneuerbaren Energiemix der Zukunft haben. Während der Stromgewinnung geben Windenergieanlagen (WEA) Schall und Erschütterungen (seismische Wellen) in die Umgebung ab, vor allem im tieffrequenten Bereich. Im Zuge des Verbundprojektes Inter-Wind werden akustische Messungen zur Unterstützung psychologischer Fragebögen, kombiniert mit seismischen und meteorologischen Messungen an Windparks auf der Schwäbischen Alb durchgeführt. Ziel des Projektes ist es, die Gründe für Belästigung der Anwohner in Zusammenhang mit den Immissionen der WEA zu verstehen. Hierbei liegt der Fokus auf dem tieffrequenten (20-200 Hz) und niederfrequenten (1-20 Hz) Bereich. Akustische und seismische Messungen wurden an zwei Windparks auf der Schwäbischen Alb, mit drei (Windpark Tegelberg) und sechzehn (Windpark Lauterstein) WEA des Typs GE 2.75-120 durchgeführt. Parallel dazu konnten Anwohner Belästigungszeiträume über eine Geräuschmelde-App dokumentieren. In diesem Beitrag wird die Umsetzung einer interdisziplinären Messkampagne im Bereich eines Windparks und eines Wohngebäudes in Tallage in ca. 1∼km Entfernung zum Windpark beschrieben. Schließlich werden erste Ergebnisse der akustischen Messungen und interdisziplinären Untersuchung vorgestellt und diskutiert. Diese Studie wird gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschluss des Deutschen Bundestages (03EE2023B).

Wijnant, Ysbrand

• A new diffractor to reduce traffic noise
  Y. Wijnant
[Abstract]

A new diffractor to reduce traffic noise

Despite the use of noise barriers and silent roads, traffic noise has become one of the major causes of annoyance. In this respect, it is fortunate that also, so-called, noise diffractors have now been accepted in the Dutch legislation as a legal means to mitigate traffic noise. Diffractors bend noise upwards, creating a shadow zone behind the diffractor. Diffraction can be accomplished by quarter-wavelength resonators, placed either within the ground but also mounted on top of a (low height) noise barrier.

In this paper, we describe a numerical model for a diffractor mounted on a noise barrier. The model is used to calculate the scattered noise in the proximity of the diffractor allowing for noise sources also at larger distances from the diffractor. The acoustic pressure and particle velocity on the outer boundary of the computational domain are subsequently used in the Kirchhoff-Helmholtz integral to evaluate the pressures in the far field. We discuss the quarter-wavelength diffractor but also introduce a new, reflection-type, diffractor. The advantages of such a diffractor is the simpler design and the more direct response to the incoming sound waves.

Y.H. Wijnant 4Silence B.V. University of Twente

Wilk, Eva

• Untersuchungen zur Positionierung von virtuellen Schallquellen in der Median-Ebene mit einer 2x2-Lautsprecheranordnung
  N. Partsch und E. Wilk
[Abstract]

Zur Untersuchung von Möglichkeiten zur vertikalen Positionierung von virtuellen Schallquellen wird eine Anordnung aus vier im Rechteck angeordneten Lautsprechern verwendet. Eine Verschiebung der virtuellen Schallquelle um +/- 15^∘ aus der Mittenposition wird mittels Amplitude Panning, Inter-Channel Time Difference (ICTD) und spektralen Hinweisen (spectral cues) erreicht. Dazu werden für die Ziel-Positionen unterschiedliche Einstellungen und Kombinationen von Pegel- und Laufzeitdifferenzen und HRTF-basiertem Filtern eingesetzt. Für das Amplitude Panning werden zwischen dem oberen und dem unteren Lautsprecherpaar Pegeldifferenzen zwischen 0 dB und 18 dB eingestellt. Die ICTD beträgt zwischen 0 und 0,4 ms. Die spectral cues werden dadurch erreicht, dass mit Equalizern die entsprechenden, winkelabhängigen HRTFs nachgebaut werden. In einem Hörversuch wurde für Sprache (männliche Stimme) und Musik (Gitarren-Akkorde) die Lokalisation bei unterschiedlichen Kombinationen der Einstellungen überprüft. Die Streuung der Antworten wird hierbei als Hinweis auf die grundsätzliche Positionierung-Fähigkeit interpretiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Ergänzung des Amplitude Panning durch ICTD die Positionierung der virtuellen Schallquellen verbessert. Für das Musiksignal erhöhen spectral cues die Genauigkeit der Positionierung für positive Elevationswinkel, für Sprache gilt dies nicht. Darüber hinaus ist zu beobachten, dass die virtuellen Schallquellen tendenziell oberhalb der angestrebten Position lokalisiert werden, mit größeren Abweichungen bei dem Musiksignal für negative Elevationswinkel.

• Visualisierung von 3D-Raumimpulsantworten in Virtual Reality
  M. Fehling und E. Wilk
[Abstract]

Dreidimensionale Impulsantworten, wie sie zum Beispiel mit dem IRIS-Messsystem [1] unter Verwendung einer omnidirektionalen Schallquelle und einer Ambisonics-Mikrofonanordnung aufgenommen werden, erleichtern eine richtungsbezogene Interpretation der Reflexionen. Die Darstellung der Reflexionen im 3D-Plot, als sogenannter ”Igel”, recht abstrakt und der Bezug zum Messraum ist schwer herzustellen. Wir stellen ein Verfahren zur Visualisierung der Messergebnisse in Virtual Reality (Unity) im entsprechenden Modell des untersuchten Raums vor. Einsatzmöglichkeiten sind die akustische Messtechnik und die Lehre. In dem virtuellen Raum werden Schallquelle und Senke dargestellt. De in der Mess-Datei vorliegenden Werte werden in Bezug auf Richtung und Pegel interpretiert und als reflektierte Schallstrahlen visualisiert. Mit einem Head-Mounted-Display (Oculus Quest) können sich User per Controller-Steuerung in dem Raum bewegen und mit den Messdaten interagieren. Somit kann die Entstehung kritischer Reflexionen, die zu einem Verwischungs- oder Echo-Effekt führen können, lokalisiert werden. Ein einfaches Raummodell (shoebox) wird auf Basis der vom User eingegebenen Raum- und Messkoordinaten automatisch erstellt. Komplexere Raummodelle können aus CAD-Dateien importiert werden. In der exemplarischen Umsetzung werden der IRIS-”Igel” und der VR-Igel für einen einfachen quaderförmigen sowie für einen geometrisch komplexen Hörsaal jeweils gegenübergestellt.

[1] Protheroe, D., Day, C. Lateral Fraction Measurements with a 3-D Microphone Array. Acoust Aust 43, 69-76 (2015).

Winger, Hans

• Comparative acoustic study of electromagnetic actuator technologies used in haptic applications
  P. Alvarez Romeo, H. Winger und M.E. Altinsoy
[Abstract]

When designing force feedback wearables for haptics, various mechanical and electrical parameters are taken into account for choosing an actuator. However, motor technologies produce acoustic noise when operating, which may in turn affect users’ perception, and thus, their immersion in haptic applications. Such noise is influenced by different elements, such as the deployed technology or the motion of the actuator, being an issue that has not been addressed in detail in haptic research. In this work, a comparative study of various motors performing a similar motion is realized, conducting some listening tests in order to evaluate the perceived annoyance for each electromagnetic actuation noise. In addition to loudness, tonality and temporal characteristics play an important role on the perceived annoyance, thus being analysed for each case and compared to each other.

Wirth, Wulf-Dieter

• Bearing estimation and localization of specific sounds using LUCY: the 'Listening system Using a Crow's nest arraY'
  M. Varela und W.-D. Wirth
[Abstract]

Acoustic detection, bearing estimation and source localization of specific audio events, such as drone detection and impulsive sound localization, could play a decisive role in security applications, and in search and rescue. The current state of digital MEMS microphones, including their sensitivity and acoustic overall point, enables their use for such applications. Moreover, their tiny size and weight make the creation of smaller and lighter systems possible. These systems can be mounted on stationary platforms, such as roofs and fences, or on dynamic platforms, such as robots and drones. At Fraunhofer-Institut FKIE, we are developing the LUCY system (Listening system Using a Crow’s nest arraY). The acoustic technology is composed of microphones arranged in a so-called pseudo ”Crow’s Nest Array” (CNA) in combination of array processing techniques, such as beamforming, to estimate the positions of sounds for the previously mentioned applications. The spatial distribution and number of microphones in arrays has a crucial influence on the bearing estimation of audio events. In this paper, LUCY will be presented, and its performance evaluated in various open field experiments, will be exposed.

Wisch, Tim Owe

• Entwurf und Implementierung einer schnellen Frequenzgangmessung und automatischer Entzerrung von akustischen Schallwandlern
  B. Kaulen, H. Lewitz, T.O. Wisch, F. Kühne und G. Schmidt
[Abstract]

Das Vermessen von akustischen Schallwandlern wie Projektoren und Hydrophonen ist notwendig, um die Leistungsfähigkeit von nachfolgenden Signalverarbeitungsstrukturen optimal nutzen zu können. Gerade in Array-Anwendungen ist das gleiche Verhalten aller Elemente wichtig, um gute Resultate zu erzielen. Dazu werden die jeweiligen Testobjekte oft in einem möglichst schallarmen Messtank mit bekannten Signalen charakterisiert. Ein großes Problem stellt hierbei die Reflektionen an Wänden und der Wasseroberfläche dar. Durch die beschränkte Abmessung des Tanks leiden die zu erzielende Ergebnisse und es muss für eine genauere Messung über viele Pulse gemittelt werden, was die Gesamtdauer der Messung erhöht. In diesem Beitrag wird die Verwendung eines adaptiven Filters zur Bestimmung der Impulsantwort vorgestellt, die neben einem kontinuierlichen breitbandigen Senden und Klassifizieren, auch zusätzlich eine Aussage über die Qualität der Messung ermöglicht. So lässt sich sowohl sehr viel zuverlässiger als auch schneller messen. Anschließend werden die ermittelten Frequenzgänge mittels einer digitalen Filterstruktur zu einem gewünschtem Frequenzgang entzerrt. Dies kann zum Beispiel der Mittelwert aller Frequenzgänge eines Arrays sein, wodurch ein einheitliches Verhalten des gesamten Arrays erreicht wird. Sowohl das Vermessen als auch die Entzerrung wurde in einem Echtzeit-Signalverarbeitungsprogramm umgesetzt und ermöglicht somit eine deutliche Reduzierung der gesamten Messdauer von Arrays.

• Entwurf und Implementierung einer modularen Softwarearchitektur für kognitive verteilte Echtzeit-MIMO-SONAR-Systeme
  F. Kühne, B. Kaulen, T.O. Wisch und G. Schmidt
[Abstract]

Durch Fortschritte in der künstlichen Intelligenz gibt es immer bessere Ansätze von Kognition in komplexen Systemen. Auf ein SONAR-System angewandt bedeutet dies, dass eventuell eine kognitive Steuereinheit die komplette und auch sehr umfangreiche Steuerung übernimmt und damit die Ergebnisse deutlich verbessern kann. Die deutlich schnellere Reaktionszeit erlaubt so eine komplette Rekonfiguration eines verteilten MIMO-SONAR- Systems von Ping zu Ping. Ein Hafenbecken kann so in merklich verkürzter Zeit vollständig untersucht und mögliche Ziele schneller entdeckt werden. Dies erfordert allerdings ein extrem flexibles Rahmenwerk, das solche grundlegenden Code- und Speicheranpassungen ohne einen Systemneustart und ohne das ”Vergessen” der bisherigen Detektionshistorie auch zulässt. Kognitive MIMO-SONAR-Systeme bieten eine Vielzahl am Modi und Einstellungsmöglichkeiten, die teilweise zur Laufzeit verändert werden müssen. Dadurch entstehen Verarbeitungsketten, die nicht in einer einzigen fixen Abarbeitung von Teilfunktionen resultieren. Um trotzdem optimale Effizienz zu erreichen, erfordert es eine neue Softwarearchitektur für ein SONAR- System, das flexibel ihre Struktur an die gewählten Modi anpasst. Dazu werden in diesem Beitrag variable Grundbausteine entworfen, die je nach SONAR-System optimal zusammengesetzt und parametrisiert werden können. Eine Umsetzung der Algorithmen wird in ein Echtzeitrahmenwerk implementiert und eine Echtzeitfähigkeit des Gesamtsystems wird gezeigt.

• Geräuschreduktion und Entzerrung für gemischt analog-digitale Sprachübertragungen im Unterwasserkanal
  T.O. Wisch, B. Kaulen, F. Kühne und G. Schmidt
[Abstract]

In vielen Anwendungsbereichen ist unter Wasser eine Sprachkommunikationsverbindung zwischen zwei Partnern erforderlich. Klassischerweise werden dazu entweder die direkte Einseitenbandmodulation eines Sprachsignals oder eine digitale Kommunikationsform unter Nutzung eines Sprachcoders angewandt. Die besonderen Bedingungen des Unterwasserkanals sorgen jedoch dafür, dass einerseits das direkt modulierte Sprachsignal starken Verzerrungen im Kanal unterworfen wird und andererseits digitale Kommunikationsverbindungen oftmals nur geringe Datenraten liefern können und demzufolge nur Sprachcoder mit niedriger Qualität eingesetzt werden können. Eine mögliche Alternative besteht in dem Ansatz ein System einzusetzen, welches in einem gemischten Betrieb sowohl digitale als auch analoge Übertragungen kombiniert. Im digitalen Teil werden Informationen über die Einhüllende und ein Normalisierungsfaktor unter Verwendung von Codebüchern (Vektorquantisierung), im analogen Teil ein spektral ausgewogenes und normalisiertes Restsignal übertragen. Ein solches System wird in diesem Beitrag in Bezug auf die gegenüber den klassischen Varianten erweiterten Möglichkeiten zur Geräuschreduktion und Entzerrung untersucht und evaluiert.

Witte, Matthias

• Akustische Holografie zur Lokalisation von Hydroschallquellen
  A. Paszkiewicz, M. Witte und F.-H. Wurm
[Abstract]

Ein Verfahren zur Ortung von Hydroschallquellen mittels eines Sensorarrays wird vorgestellt. Das Verfahren lokalisiert Hydroschallquellen auf Basis der akustischen Holografie. Die Lokalisation lässt sich mit einer Approximation des Schallfeldes der abzustrahlenden Fläche durchführen. Hierfür wird die grundlegende Idee der Überlagerung von Schallfeldern einzelner äquivalenter Quellen verwendet. Dabei werden die äquivalenten Schallquellen nahe der zu untersuchenden Fläche platziert. Die Stärke jeder äquivalenten Schallquelle wird mithilfe der aufgezeichneten Schallfelddaten und der Lösung eines inversen Problems bestimmt. Anschließend folgt eine Lokalisation der Hydroschallquellen. Das dargestellte Verfahren wird anhand von numerisch erzeugten Daten präsentiert und analysiert.

Wittstock, Volker

• Auswertung der Schallschutz-Vergleichsmessungen der VMPA-anerkannten Prüfstellen 2019-2021
  A. Worch, V. Wittstock und S. Stange-Kölling
[Abstract]

Das dreistufige Qualitätssicherungsverfahren für VMPA-anerkannte Schallschutzprüfstellen (Besprechung der Berichte, Prüfung der Schallquellen auf Normkonformität sowie Durchführung von Vergleichsmessungen) ist seit vielen Jahren ein etabliertes und bewährtes Verfahren. 2021 endete der dreijährige Zyklus und es sollen übergreifende Auswertungen der durchgeführten Vergleichsmessungen vorgestellt und diskutiert werden. Im Vordergrund stehen hier zwei Prüfaufgaben, bei denen eine übergeordnete Auswertung besonders aussagekräftig ist. Die Bestimmung des Luftschalldämm-Maßes einer Kombination aus Fenster und Terrassentür für verschiedene Winkel (R45 als Basis der Vergleichsmessung sowie ein frei wählbarer zusätzlicher Einstrahlwinkel) im Jahresverlauf ermöglicht die Darstellung der Winkelabhängigkeit und die Analyse eines ggf. vorhandenen Einflusses der Temperatur auf das sich einstellende Schalldämm-Maß des Fensters. Das Empfangsraumvolumen bei der Bestimmung der Norm-Trittschallpegel war nach DIN EN ISO 16283-2 so gewählt, dass von den teilnehmenden Prüfstellen eine gutachterliche Entscheidung vorgenommen werden musste, auf welches Empfangsraumvolumen die Pegel zu beziehen sind und ob eine Korrektur der ggf. vorhandenen Luftschallanteile durchzuführen ist. Für beide Prüfaufgaben werden die erzielten Ergebnisse, beobachtete Abweichungen und Einflussgrößen diskutiert. Die Messergebnisse werden in ihrer Gesamtheit präsentiert und mit den aus DIN EN ISO 12999-1 bekannten Unsicherheiten verglichen.

• Untersuchungen zur Unsicherheit von Nachhallzeiten
  S. Stange-Kölling und V. Wittstock
[Abstract]

Viele Messverfahren in der angewandten Akustik beinhalten Nachhallmessungen, so die Messung der Schallleistung im Hallraum oder die Messung des Schalldämm-Maßes. Die Unsicherheit der Nachhallzeitmessung ist in diesen Fällen nur eine Komponente im gesamten Unsicherheitsbudget, die wegen ihres geringen Beitrags zur kombinierten Unsicherheit im allgemeinen nicht gesondert betrachtet wird. In überarbeiteten bzw. neu erschienenen Regelwerken wie z.B. der DIN 18041 ”Hörsamkeit in Räumen - Anforderungen, Empfehlungen und Hinweise für die Planung”, der ASR 3.7 ”Lärm”, der ISO 23591 ”Akustische Qualitätskriterien für Musikproberäume und -säle” oder der ISO 22955 ”Akustik - Akustische Qualität von offenen Büroräumlichkeiten” werden nun jedoch Empfehlungen, zum Teil sogar Anforderungen für die Nachhallzeit in Räumen formuliert. Bei Nachmessungen dieser Empfehlungen oder Anforderungen steht somit die Frage, wie groß die Unsicherheit der gemessenen Nachhallzeiten ist. Um diese Frage zu beantworten, wurden die im Rahmen von Vergleichsmessungen an der PTB und beim VMPA gemessenen Nachhallzeiten statistisch ausgewertet. Die daraus resultierenden Unsicherheiten der Nachhallzeitmessung werden mit anderen aus der Literatur bekannten Unsicherheiten verglichen und in Bezug zu den Anforderungswerten gesetzt.

• How uncertain ist the sound absorption measurement in reverberation rooms compared to other acoustic measurements
  V. Wittstock
[Abstract]

Main measurands of applied acoustics like sound power level, sound reduction index or impact noise level are expressed in dB. Consequently, also the uncertainties are given in dB. Uncertainties for the sound power level under reproducibility conditions are 1,0 dB for the best grade of accuracy. A similar uncertainty is yielded for the building acoustic quantities. Since the equivalent absorption area is measured in m² and the absorption coefficient as a dimensionless number, their uncertainties can not readily be compared to these known uncertainties in dB. The contribution therefore provides a transformation of the uncertainties from ISO 12999-2 to the dB scale and compares the results to other measurands of applied acoustics. Furthermore, reverberation times in rooms and their uncertainties are predicted from measured sound absorption coefficients and their uncertainties. This finally enables a comparison between the uncertainty of measured sound absorption and other quantities in applied acoustics.

• Zur Messung von Schallleistungspegeln bei Frequenzen deutlich unter 100 Hz
  K. Picker und V. Wittstock
[Abstract]

Der Schallleistungspegel ist die wichtigste Kenngröße zur Beschreibung der Emission von Schallquellen. Im heute üblicherweise für Messungen verwendeten Frequenzbereich zwischen 100 Hz und 10 kHz wird im Allgemeinen davon ausgegangen, dass das äußere Schallfeld keinen Einfluss auf die emittierte Schallleistung von Quellen hat. In Räumen ist diese Annahme zu tieferen Frequenzen zunehmend unzutreffend. Um trotzdem eine Emissionskenngröße in Räumen messen zu können, wird an der PTB seit mehreren Jahren das Konzept verfolgt, die Schallleistung von Quellen durch Bezug auf ein Primärnormal zu messen. Das Primärnormal besteht dabei aus einer eingebettet schwingenden ebenen Schallquelle. Die Schallleistung, die von dieser Quelle in ein Halbfreifeld abgestrahlt werden würde, wird mit Hilfe des Rayleigh-Integrals aus der gemessenen Schallschnelle an der Oberfläche der Primärquelle errechnet. Der von der Primärquelle erzeugte Schalldruck bzw. die -intensität wird an Feldpunkten im Raum gemessen. Anschließend wird die Primärquelle durch die zu testende Quelle ersetzt, und es wird erneut der Schalldruck bzw. die -intensität gemessen. Die Freifeld-Schallleistung der zu testenden Quelle kann dann aus der Freifeld-Schallleistung der Primärquelle sowie den gemessenen Feldgrößen errechnet werden. Im Beitrag werden das Gesamtkonzept dieses Ansatzes sowie Messergebnisse aus dem Halbfreifeldraum und dem Hallraum der PTB mit unterschiedlichen Quellen vorgestellt.

Worch, Anatol

• Auswertung der Schallschutz-Vergleichsmessungen der VMPA-anerkannten Prüfstellen 2019-2021
  A. Worch, V. Wittstock und S. Stange-Kölling
[Abstract]

Das dreistufige Qualitätssicherungsverfahren für VMPA-anerkannte Schallschutzprüfstellen (Besprechung der Berichte, Prüfung der Schallquellen auf Normkonformität sowie Durchführung von Vergleichsmessungen) ist seit vielen Jahren ein etabliertes und bewährtes Verfahren. 2021 endete der dreijährige Zyklus und es sollen übergreifende Auswertungen der durchgeführten Vergleichsmessungen vorgestellt und diskutiert werden. Im Vordergrund stehen hier zwei Prüfaufgaben, bei denen eine übergeordnete Auswertung besonders aussagekräftig ist. Die Bestimmung des Luftschalldämm-Maßes einer Kombination aus Fenster und Terrassentür für verschiedene Winkel (R45 als Basis der Vergleichsmessung sowie ein frei wählbarer zusätzlicher Einstrahlwinkel) im Jahresverlauf ermöglicht die Darstellung der Winkelabhängigkeit und die Analyse eines ggf. vorhandenen Einflusses der Temperatur auf das sich einstellende Schalldämm-Maß des Fensters. Das Empfangsraumvolumen bei der Bestimmung der Norm-Trittschallpegel war nach DIN EN ISO 16283-2 so gewählt, dass von den teilnehmenden Prüfstellen eine gutachterliche Entscheidung vorgenommen werden musste, auf welches Empfangsraumvolumen die Pegel zu beziehen sind und ob eine Korrektur der ggf. vorhandenen Luftschallanteile durchzuführen ist. Für beide Prüfaufgaben werden die erzielten Ergebnisse, beobachtete Abweichungen und Einflussgrößen diskutiert. Die Messergebnisse werden in ihrer Gesamtheit präsentiert und mit den aus DIN EN ISO 12999-1 bekannten Unsicherheiten verglichen.

Woschke, Elmar

• Vergleich verschiedener granularer Materialien und Mixturen für die Anwendung in partikelbasierten Schwingungsdämpfern
  B.B. Prasad, F. Duvigneau, E. Woschke und D. Juhre
[Abstract]

Die Autoren haben in vorangegangen Studien verschiedene Konzepte zur passiven Schwingungsdämpfung vorgestellt, die im Wesentlichen die hohe innere Reibung granularer Medien als Dissipationsquelle nutzen. In diesem Beitrag soll nun das granulare Material im Fokus stehen, das für die Partikeldämpfer genutzt wird. Im Rahmen experimenteller Studien werden über 20 Materialien untersucht und vergleichend bewertet. Darüber hinaus werden auch Mischungen näher betrachtet. Die Palette der untersuchten Materialien reicht von Sand über Gummimaterialien bis hin zu metallischen Werkstoffen. Im Rahmen der Untersuchungen wird auch der Einfluss unterschiedlicher Korngrößen und Füllmengen analysiert. Außerdem liegt ein weiteres Augenmerk auf der Form der Einzelpartikel. Vorangegangene Experimente stützen die Vermutung, dass unregelmäßige Formen im Vergleich zu kugelförmigen Medien zu einer höheren Anzahl von Kontaktpunkten und Reibungsvorgängen zwischen den Partikeln führen und folglich wirksamer sind. Für die experimentelle Schwingungsanalyse der partikelgefüllten sowie ungefüllten Probekörper wird ein Laser-Scanning-Doppler-Vibrometer verwendet. Die anschließende Bewertung der Dämpfungswirkung erfolgt bezüglich der gemessenen Oberflächengeschwindigkeit in Normalenrichtung und quantifiziert die Differenz zwischen gefüllten und ungefülltem Probekörper. Dabei werden alle im erfassten Frequenzbereich auftretenden Resonanzüberhöhungen analysiert und in die Gesamtbewertung einbezogen. Als skalare Ergebnisgröße kommt zusätzlich die Summenpegeldifferenz zum Einsatz. Die Vergleiche werden sowohl bezüglich identischer Massen als auch identischer Volumina der unterschiedlichen Füllmaterialien durchgeführt.

Wurm, Frank-Hendrik

• Akustische Holografie zur Lokalisation von Hydroschallquellen
  A. Paszkiewicz, M. Witte und F.-H. Wurm
[Abstract]

Ein Verfahren zur Ortung von Hydroschallquellen mittels eines Sensorarrays wird vorgestellt. Das Verfahren lokalisiert Hydroschallquellen auf Basis der akustischen Holografie. Die Lokalisation lässt sich mit einer Approximation des Schallfeldes der abzustrahlenden Fläche durchführen. Hierfür wird die grundlegende Idee der Überlagerung von Schallfeldern einzelner äquivalenter Quellen verwendet. Dabei werden die äquivalenten Schallquellen nahe der zu untersuchenden Fläche platziert. Die Stärke jeder äquivalenten Schallquelle wird mithilfe der aufgezeichneten Schallfelddaten und der Lösung eines inversen Problems bestimmt. Anschließend folgt eine Lokalisation der Hydroschallquellen. Das dargestellte Verfahren wird anhand von numerisch erzeugten Daten präsentiert und analysiert.

Wurzinger, Andreas

• Untersuchung strömungsakustischer Quellen einer klinisch angewandten hydraulischen Knieprothese
  A. Wurzinger, B. Mayr-Mittermüller, M. Kaltenbacher und S. Schoder
[Abstract]

Strömungslärm, welcher von einer Knieprothese ausgeht, hat in mehreren Aspekten negative psychologische Einflüsse auf Patient und Umwelt. Aus diesem Grund wurde das hydraulische System einer klinisch angewandten Knieprothese untersucht, um Schallquellen und dessen Ursachen zu lokalisieren und zu mindern. Anhand stationärer und instationärer inkompressibler Strömungssimulationen werden akustische Quellterme basierend auf gängigen strömungsakustischen Modellen berechnet und untersucht. Dabei werden sowohl Flexions- und Extensionsbewegung als auch unterschiedliche Gelenksteifigkeiten untersucht. Basierend auf diesen Erkenntnissen wurde die strömungsführende Geometrie adaptiert und in weiteren Simulationen sowie Experimenten gezeigt, dass durch die Reduktion von Schallquellen im Inneren des abgeschlossenen hydraulischen Systems die Emmission von Strömungslärm gesenkt werden kann.

• Feature Evaluation for Acoustic Pressure Signals from a Hybrid Simulation of Human Phonation
  F. Kraxberger, A. Wurzinger, S. Falk, S. Schoder, S. Kniesburges, M. Döllinger und M. Kaltenbacher
[Abstract]

Disorders of human voice production have severe effects on the quality of life of the affected individuals. To investigate the cause-effect-chain in voice production with functional-based voice disorders, three different possible disorder patterns are analyzed in form of a parameter study. These are: (i) four different variants of glottis closure, (ii) symmetric and asymmetric vocal fold movements of the same frequency, and (iii) three different subglottal pressures. By combining these parameters, 24 configurations are formed for which a validated simulation model is used to calculate the resulting sound pressure. The applied hybrid aeroacoustic approach consists of an incompressible flow simulation, from which the source term for the acoustic simulation is calculated according to the Perturbed Convective Wave Equation. Using the resulting acoustic signals at a microphone point, features from speech signal processing are evaluated. It is shown, that certain features correspond to certain disorder configurations.

Wycisk, Yves

• Analyzing the Degree of Immersion of Music Reproduction by means of Acoustic Fingerprinting
  J. Bergner, D. Schössow, S. Preihs, J. Peissig, Y. Wycisk, K. Sander, R. Kopiez und F. Platz
[Abstract]

In the past few decades the use of high-quality multi-channel audio reproduction formats and systems became widespread. Driven by developments and investments in the film industry, technologies and devices gained a market readiness level such that private use and mass distribution became more and more accepted and commercially successful. Each generation of audio formats and codecs developed by companies such as Dolby, DTS, THX or Auro/Barco, promises to deliver advanced audio playback quality and user experience as well as the feeling of being present in the reproduced auditory scene, what is known as ”Immersion”. However, it has not been conclusively clarified to what extent advanced audio reproduction formats and systems actually contribute to the physical properties of the reproduced soundfield, the psychophysical perception or the emotional response. The interdisciplinary research project ”Wagner 3.0” addresses these questions, whereby the presented work investigates the acoustic properties of 9 selected music recordings, each reproduced with three different loudspeaker setups (stereo, 5.1 and 5.1.4). For this, 189 signal-based parameters within the categories level, quality and spaciousness are calculated and compared. Appropriate dimensional reduction methods reveal the underlying components that characterise the differences of the respective music reproductions and form a so called acoustic fingerprint.

• Messung immersiven Musik-Erlebens: Das Immersive Audio Quality Inventory
  Y. Wycisk, K. Sander, R. Kopiez, F. Platz, J. Peissig und S. Preihs
[Abstract]

Obwohl die dreidimensionale Wiedergabe von Ton (einschließlich Front-, Rear- und Höhenkanälen) im Bereich Virtual Reality, Video-Entertainment und Computerspiele weit verbreitet ist, bleibt unklar, ob 3D-Audioformate das emotionale Hörerlebnis tatsächlich intensivieren. Ein valides Inventar zur objektiven Messung immersiver Hörerlebnisse durch Audiowiedergabeformate mit ansteigendem Immersionsgrad (von Mono zu Stereo, 5.1 und 3D) liegt derzeit nicht vor. Die Entwicklung des Immersive Audio Quality Inventory (IAQI) könnte diese Lücke schließen. Eine initiale Item-Liste (N = 25) wurde aus Studien zu virtueller Realität und Spatial Audio zusammengestellt und ergänzt durch von Forschern entwickelten Items sowie Items, die aus historischen Beschreibungen extrahiert wurden. In einer Online-Studie (N = 222 gültige Fälle) erfolgte die psychometrische Evaluation. Basierend auf einer kontrollierten Kopfhörerwiedergabe hörten die Teilnehmer vier Lieder/Stücke, jedes in den drei Formaten Mono, Stereo und binaurales 3D-Audio. Das latente Konstrukt ”immersives Hörerlebnis” wurde durch probabilistische Testtheorie (Item-Response-Theory, IRT) und mittels Multifacetten-Rasch-Analyse (MFRM) ermittelt. Als Ergebnis zeigte das MFRM-Modell eine gute Modellanpassung (62,69 % erklärte Varianz). Das finale eindimensionale Inventar besteht aus 10 Items und wird auf Englisch und Deutsch zur Verfügung gestellt.

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Xiang, Ning

• Bayesian Framework for Multilayered Design and Validation of Micro- perforated/-slit Panel Absorbers
  N. Xiang, M. Hoeft und C. Fackler
[Abstract]

This contribution discusses design and validation of multilayer micro-perforated/slit panels (MPP/MSP) to create both high sound absorption and wide bandwidth simultaneously. Microslit panels are similar to micro-perforated panels, and can similarly achieve high absorption coefficients without using fibrous materials. Yet, fabrication of microslit panels is much simplified, they are visually more transparent than perforated panels when using transparent panel materials since the microslit panels yield more unobstructed panel for a given perforation rate. However, both micro-perforated and slit panel absorbers in single configuration are limited to a narrow frequency bandwidth. By stacking several panels into a multilayer structure, a high absorption becomes achievable in a broadband. A Bayesian framework is applied to cope with design challenges arising from designing MPP/MSP parameters for multiple layers to fulfill a given design scheme. This design method rapidly converges to the optimized parameters of each individual layer in a parsimonious set of layers so that the overall multi-layer configuration meets the design scheme for minimally possible fabrication complexity. In addition, performing iterative Bayesian analysis during the panel fabrication and experimental validation guides corrections due to fabrication inaccuracies.

Xu, Wei

• Unsicherheit in der Vibroakustik: Ein Überblick
  W. Xu, C. Adams, R. Feldmann, N. Kleinfeller und T. Melz
[Abstract]

Unsicherheit ist allgegenwärtig und beeinflusst das Verständnis eines vibroakustischen Systems negativ. Auf der einen Seite führt Unsicherheit in der Modellbildung während der Entwurfsphase zur Streuung in der Vorhersage der vibroakustischen Eigenschaften des Systems. Auf der anderen Seite weicht die Systemdynamik während des Betriebs eines Systems aufgrund der unvollständigen Datenerfassung von der einer Prüfstandsmessung ab. Aufgrund steigender Anforderungen der akustischen Qualität der Produkte, z.B. akustikgerechte Gestaltung und Sound Design des Antriebstrangs einschließlich des Motorgeräuschs hinsichtlich des Fahrzeugs, soll ein besseres Verständnis der vibroakustischen Eigenschaften des Systems erreicht werden. Aus diesem Grund muss die zugrundeliegende Unsicherheit berücksichtigt werden. Unsicherheit kann beispielsweise durch probabilistische Methoden identifiziert und quantifiziert werden. Anhand der Betrachtung der Unsicherheit z.B. Wahrscheinlichkeitsverteilungen von vibroakustischen Zielgrößen kann das Systemverständnis verbessert werden. Weiterhin können zuverlässige Entscheidungen hinsichtlich der vibroakustischen Eigenschaften getroffen werden. Aufgrund dieses Potenzials wird die Betrachtung der Unsicherheit in der Vibroakustik im Rahmen dieses Beitrags vorgestellt. Dieser Beitrag zeigt den Stand der Wissenschaft der Unsicherheit in der Vibroakustik auf und fasst die wesentlichen Methoden und Begriffe zusammen.

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Ye, Yuting

• Das Sonar des TRIPLE-Vorfelderkundungssystems für die Navigation in Gletschereis
  J. Audehm, B. Burgmann, M.G. Do, S. El Mentawi, D. Heinen, J. Hermannsgabner, A. Nöll, S. Sakhare, C. Wiebusch, Y. Ye und S. Zierke
[Abstract]

Die Monde Europa und Enceladus im äußeren Sonnensystem stellen interessante Orte für die Suche nach extraterrestrischem Leben dar. In den Ozeanen unter der dicken Eiskruste sind die Bedingungen für die Entstehung von Leben erfüllt. In der TRIPLE-Projektlinie der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR werden Technologien zur schnellen Eisdurchdringung und zur Erforschung subglazialer Seen entwickelt, um die Grundlage für zukünftige Explorationsmissionen zu diesen Eismonden zu schaffen. Diese Technologien werden in einem terrestrischen Analogszenario demonstriert. Dabei transportiert eine Schmelzsonde ein miniaturisiertes autonomes Unterwasserfahrzeug durch das Eis zu einem darunter gelegenen Wasserreservoir, um dieses zu untersuchen. In einer solchen Mission ist es von großer Bedeutung, dass die Sonde Hindernissen auf ihrem Weg ausweicht und den Übergang zwischen Eis und Wasser erkennen kann, um dort zu verankern. Diese Navigation wird durch das Vorfelderkundungssystem TRIPLE-FRS unterstützt. Es besteht aus einer Kombination von Radar und Sonar, um mit den sich ergänzenden Techniken eine hohe Leistungsfähigkeit und Robustheit in Gletschereis gewährleisten zu können. Damit das Sonar direkt an der Spitze der Sonde positioniert werden kann, dient der Schmelzkopf als Frontmasse für einen piezoelektrischen Tonpilzschallwandler zur Signalemission. Es werden das Konzept für das Sonarsystem und Simulationen der Eigenschaften des Schallwandlers vorgestellt.

Yen Li Kang, Kathleen

• Wie exakt muss eine Wiedergabe erfolgen, um plausibel in einer virtuellen Umgebung zu wirken?
  R. Rosenkranz, M.E. Altinsoy, K. Yen Li Kang und S.-C. Li
[Abstract]

Virtuelle Umgebungen spielen in unserem Leben eine immer größere Rolle, z. B. für Forschung und Entwicklung, im Gesundheitsbereich sowie zur Unterhaltung. Damit gewinnt die Frage nach deren Erzeugung zunehmend Gewicht. Bisher wurde meist die Notwendigkeit der Erzeugung authentischer Stimuli angenommen, d.h. ein Stimulus in einer virtuellen Umgebung soll in einem A : B-Vergleich nicht von einem Stimulus in der realen Umgebung unterscheidbar sein. Bei den meisten virtuellen Umgebungen kann der Nutzer auf die reale Umgebung zwecks Vergleich gar nicht zugreifen und muss sich daher auf seine Innere Referenz als Summe seiner Vorerfahrungen bezüglich eines Situationskontexts verlassen. Dabei ist bisher unbekannt, wie fein diese innere Referenz eines durchschnittlichen Nutzers überhaupt aufgelöst ist. Damit verbunden ist die Frage, wie exakt eine Wiedergabe von Stimuli erfolgen muss, damit wahrgenommene mit den erwarteten Eigenschaften als übereinstimmend und damit als plausibel bewertet werden. In dieser Untersuchung wurden daher auditiv-visuell-taktile Fahrzeugszenen aufgenommen. Anschließend wurden die originalen Vibrationen im Pegel verändert um schrittweise ansteigende Unterschiede zu den originalen Vibrationen zu erzeugen. Die auditiv-visuellen Fahrzeugszenen wurden anschließend zusammen mit den Vibrationsvarianten in einer virtuellen Umgebung dargeboten und jeweils die Plausibilität bewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass mittlere Abweichungen zunächst wenig Einfluss auf die Plausibilität haben, bevor diese stärker abfällt.

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Zaleski, Olgierd

• Simulation eines Active Noise Cancellation Systems für die Anwendung Automotive Audio
  S. Keuchel, H. Lohmann, P. Römer und O. Zaleski
[Abstract]

Der Bereich ”Automotive Audio” ist entscheidend für die Wertigkeit von aktuellen Fahrzeugen. Die Lautsprechersysteme können über mehr als 20 Lautsprecher verfügen um Anforderungen, wie zum Beispiel die 3D Sound-Wiedergabe, zu erfüllen. Neben dem Entertainment wird das System auch beim Active Noise Cancellation verwendet. Aufgrund der vielfältigen Anforderungen und der Komplexität muss das Verhalten bereits vor dem ersten realen Prototyp bewertet werden können. Für den notwendigen Digital Twin in der Produktentwicklung sind daher prognosesichere Simulationen und präzise Messungen entscheidend.

Für die numerische Abbildung von Lautsprechersystemen gilt es, eine multiphysikalische Simulation durchzuführen. Es müssen die Bereiche Elektromagnetismus, Strukturdynamik und Akustik miteinander verbunden werden. Die einzelnen Gebiete können jeweils mit unterschiedlichem Detaillierungsgrad abgebildet werden, wobei die Möglichkeiten von effizienten 1D-Ansätzen bis zu vollständigen 3D-Modellen (FEM) reichen. Zur Prognosesicherheit müssen die Modelle messtechnisch validiert werden, weshalb ein entsprechender Prüfstand entwickelt.

Im Rahmen des Vortrags sollen die Möglichkeiten eines Active Noise Cancellation Algorithmus im Fahrzeuginnenraum dargestellt werden. Eine besondere Herausforderung ist die räumliche Ausdehnung in Relation zur betrachteten akustischen Wellenlänge. Es soll ein computergestütztes 3D- Modell eines Fahrzeuginnenraums mit einer 1D-Systemsimulation gekoppelt werden und so die Realisierung und dessen Grenzen in Bezug auf Frequenz, Ort, Reaktionszeit sowie die Anzahl der Lautsprecher ermittelt werden.

• Optimierung von Metamaterialien
  N. Rehbein, H. Lohmann, S. Keuchel und O. Zaleski
[Abstract]

Metamaterialien können in der Vibro-Akustik dazu dienen, Schwingungen in bestimmten Frequenz-Bereichen zu unterdrücken, um die Schallemissionen zu reduzieren. Dies geschieht meist durch das Aufbringen von Resonatoren an der Materialoberfläche. Da Metamaterialien vor allem im Leichtbau Anwendung finden, besteht die Herausforderung, dass die Gesamtmasse des Materials durch die Resonatoren nicht zu stark anwachsen darf. Im hieraus entstandenen Optimierungsproblem soll die Frage beantwortet werden, wie viele Resonatoren überhaupt benötigt werden und wo diese idealerweise positioniert werden. Darüber hinaus werden Parameter wie Masse, Dämpfung, Steifigkeit für jeden Resonator ermittelt. Die wichtigste Nebenbedingung ist die Begrenzung der Gesamtmasse aller Resonatoren. Anhand eines Beispiel-Modells werden die Charakteristika des Optimierungsproblems gezeigt und die Anforderungen an das Optimierungsverfahren definiert. Darauf aufbauend werden die Optimierungsverfahren und die daraus entstandenen Ergebnisse präsentiert.

• Digital Twin – Experimentelle und numerische Modalanalyse am Lehrbeispiel eines Tisches
  J. Piepiorka, C. Gillner, T. Schröder, O. Zaleski und S. Keuchel
[Abstract]

Der digitale Zwilling wird als überaus effektives Werkzeug im Entwicklungsprozess eingesetzt, um bestmögliche akustische Produkteigenschaften zu garantieren und Sicherheitsanforderungen einzuhalten. Dabei gilt es den interdisziplinären Spagat zwischen rechnergestützen Vorhersagemodellen und experimentellen Prototypen valide abzubilden. Obwohl die jeweilige Fachexpertise in vielen Unternehmen vorhanden ist, wird das volle Interaktionspotenzial oftmals nicht ausgeschöpft. Um die Herangehensweise und das Verständnis zukünftiger Ingenieure zu sensibilisieren, wird in diesem Beitrag ein neu entwickeltes Laborpraktikum vorgestellt.

Als Lehrbeispiel wird das Schwingungsverhalten eines Tisches mit Hilfe eines digitalen Zwillings untersucht. Ziel ist es, die Möglichkeiten und Werkzeuge zur Abschätzung der Modellgüte erläuternd aufzuzeigen. Für einen handelsüblichen Tisch werden sowohl experimentelle als auch numerische Modalanalysen durchgeführt und detailliert dokumentiert. Ein besonderes Augenmerk liegt auf den jeweiligen Herausforderungen und den möglichen Fehlerquellen, welche anhand von Beispielen inklusive gängiger Lösungsstrategien fokussiert werden. Im ersten Schritt werden die jeweiligen Ergebnisse kritisch diskutiert und unter Berücksichtigung der Annahmen sowie Randbedingungen bewertet. Im zweiten Schritt erfolgt der Abgleich zwischen den beiden Teilgebieten, wobei die Validierung des digitalen Zwillings im Vordergrund steht.

Die gesamte Vorgehensweise ist in einem Laborpraktikum zusammengefasst, welches vielfältige Anwendungsmöglichkeiten bietet. Neben theoretischen Grundlagen sind die Inhalte als selbsterklärende Tutorials aufbereitet, welche digital oder in Präsenz am eigenen Untersuchungsobjekt erarbeitet werden können.

Zeilinger, Karl

• Korrelation zwischen SPB und CPX - Messungen des Reifen/Fahrbahn - Rollgeräusches
  B. Baumgartner, R. Wehr, M. Haider, H. Hoislbauer und K. Zeilinger
[Abstract]

Zur Bestimmung des Rollgeräusches in Abhängigkeit verschiedener Straßendeckschichttypen und Fahrgeschwindigkeiten kommen üblicherweise Rollgeräuschanhänger, z.B. in Form der close-proximity (CPX) Methode, bzw. die Aufnahme einzelner Vorbeifahrten (SPB/CPB-Methode) zur Anwendung. Während die CPX-Methode eine schnelle Untersuchung längerer Streckenabschnitte erlaubt, ermöglichen statistische Vorbeifahrten Aussagen über Fahrzeugkategorien und deren Rollgeräusch stationär an einer bestimmten Stelle. Zusätzliche Messungen kontrollierter Vorbeifahrten (CPB) eines bekannten Vehikels erlauben Vergleiche der Stichprobe mit einem stets gleichen Kraftwagen. Im vorliegenden Paper soll eine gesamtpegel- und frequenzbasierte Korrelation zwischen den beschriebenen Messmethoden an mehreren Stellen im hochrangigen Straßennetz Österreichs in Abhängigkeit verschiedener Straßendeckschichttypen, Geschwindigkeits- und Fahrzeugkategorien hergestellt werden. Des Weiteren soll dieser Zusammenhang auf eine mögliche zeitliche Änderung anhand einzelner Abschnitte, die in vergangenen Messkampagnen bereits mehrmals mittels CPX und SPB/CPB analysiert wurden, untersucht werden.

Zeipert, Henning

• Quantification of the adhesive coupling of layered structures using guided ultrasonic waves
  M. Nicolai, H. Zeipert, Y. Lugovtsova, J. Bulling, S. Johannesmann, J. Prager und B. Henning
[Abstract]

Adhesive bonds have clear advantages over conventional methods and ensure high-performance of structures, especially in lightweight construction such as in automotive and aerospace industries. Unfortunately, destructive methods are still widely used for testing of these joints. In this contribution, a new and possibly more advantageous non-destructive method is presented which investigates the strength of the adhesive interface layer by means of guided ultrasonic waves. For this purpose, so-called mode repulsion regions (MRRs) are used, which represent interesting properties in dispersion curves of layered materials.

The dispersion curves of layered materials are calculated using the Scaled Boundary Finite Element Method (SBFEM). The Young’s modulus of the adhesive interface layer is chosen as a parameter representing the coupling strength. The averaged curvature of the repulsive modes of all MRRs in a certain frequency-wavenumber region is used as an evaluation parameter for coupling strength. For weakly coupled plates, the curvature is high and decreases steadily with increasing interface layer stiffness. The evaluation of the properties of MRR shows promising results, which could be used for non-destructive testing of adhesive joints.

Zeitler, Berndt

• Parametrische Untersuchung der Direktschalldämmung von Holzbauteilen
  H. Ferk, B. Zeitler, C. Leh, M. Mosing, S. Vavrik-Kirchsteiger und B. Nusser
[Abstract]

Bauen mit Holz gewinnt zunehmende Bedeutung im Hochbau. Eine der wesentlichen Anforderungen stellt der Schallschutz dar. Für eine qualitativ gute und wirtschaftliche Planung ist die Kenntnis der schalltechnischen Eigenschaften der Bauteile wesentlich. Mittlerweile existieren verschiedene Datenbanken mit berechneten oder gemessenen Einzahlangaben zum Schallschutz, wie z.B. www.dataholz.eu oder www.lignum.ch/holz_a_z/schallschutz/ . Leichte Baukonstruktionen wie sie im Holzbau Verwendung finden, weisen oft eine von Massivbauten abweichende Charakteristik der Schaldämmung auf. Es ist daher für die Konzeption eines guten Schallschutzes wichtig, nicht nur der Einzahlangabe Beachtung zu schenken, sondern auch auf Informationen des spektralen Verlaufes der Schalldämmung in Form von Terzbandwerten zurückgreifen zu können. Solche Werte werden auch für die Entwicklung von Rechenverfahren und für die Entwicklung von Simulationsmodellen benötigt. Im Rahmen des Forschungsprojektes Sound.Wood.Austria werden für zahlreiche Bauteile wie Außenwände, Trennwände und Deckenbauteile die Verläufe der Schalldämmung im Labor gemessen. Durch Variation wesentlicher Konstruktionsparameter kann die Wirkungen von konstruktiven Änderungen, z.B. mit Hilfe von empirischen Modellen, untersucht und Optimierungsansätze abgeleitet werden. Relevante Daten sollen künftig auch in dataholz für die weitere Verwendung veröffentlicht werden. Im Rahmen des Vorkolloquiums sollen Beispiele aus den Labormessungen präsentiert und die Auswirkungen von Modifikationen diskutiert werden.

• Laboruntersuchungen zur Stoßstellendämmung von Massivholzbauteilen
  M. Schneider, A. Ruff, B. Zeitler, R. König und B. Dobmeier
[Abstract]

Das Stoßstellendämm-Maß Kij ist bei Massivholzkonstruktionen wie bei Leichtkonstruktionen stark von der konstruktiven Ausführung des Stoßes abhängig. Für unterschiedliche konstruktive Ausführungen der Stoßstelle aus Massivholzelementen (Wände aus kreuzweise vernagelten Brettschichten; Decken aus Brettschichtholz) wurden an Laboraufbauten Stoßstellendämm-Maße ermittelt. Es wurden sowohl Kreuz- als auch T-Stöße zwischen Trennwand und flankierender Wand bzw. zwischen Trenndecke und flankierender Wand vermessen. Dabei wurde der Einfluss unterschiedlicher Wanddicken, einer unterschiedlicher Anbindungen der flankierenden Wände an das Trennbauteil (Stumpfstoß, Durchdringung) aber auch der Einfluss unterschiedlicher Entkoppelungsmaterialien (Elastomere, Mineralfaser,...) sowie der Einfluss statisch erforderlicher Verbindungselemente (Schrauben, Zugplatten, ...) untersucht. Die Massivholzdecken waren mittels in Sand gelegten Betonplatten beschwert und es wurden auch Messungen mit einer zusätzlichen Last auf der Decke durchgeführt. Abweichend von den Vorgaben der Messnorm zur Ermittlung der Stoßstellendämm-Maße (ISO 10848) wurde an verkleinerten Versuchsaufbauten mit im Wohnungsbau typischen Wandflächen Messungen durchgeführt. Im Vortrag wird die vorgehensweise zur Ermittlung des Stoßstellendämm-Maßes beschrieben, auf die messtechnischen Besonderheiten bei Massivholzwänden eingegangen und es werden wesentliche Erkenntnisse der durchgeführten Messungen präsentiert.

• Prognose der Trittschalldämmung von Balkonen
  L. Heidemann, J. Scheck und B. Zeitler
[Abstract]

Die DIN 4109 beinhaltet seit der Revision 2018 Anforderungen an die Trittschalldämmung von Balkonen, die bisher (normativ) nicht berechenbar sind. In den vergangenen Jahren wurde ein Labor-Prüfverfahren zur Bestimmung von akustischen Kenngrößen für thermische Trennelemente entwickelt und vorgestellt. In diesem Beitrag wird gezeigt, wie die Trittschallpegelminderung und die Trittschallpegeldifferenz als Eingangsgrößen für Prognoserechnungen verwendet werden können. Dazu wurden Messungen in Gebäuden durchgeführt, die im Beitrag analysiert werden.

• Entwicklung und Validierung eines Finite-Elemente-Modells für ein Abwasserrohr
  L. Däuble, J. Scheck, B. Zeitler, T. Kruse und U. Schanda
[Abstract]

Abwassersysteme gehören zu den problematischsten Lärmquellen in Gebäuden. Bei Wasserdurchfluss durch das Rohr wird dieses zu Schwingungen angeregt. Dadurch kommt es sowohl zu einer Luftschallabstrahlung als auch zu einer Körperschallübertragung über die Befestigungspunkte in die angekoppelten Bauteile (Wände und Decken). In einer Studienarbeit an der TH Rosenheim wurden experimentelle und analytische Untersuchungen zum internen (Material-) Verlustfaktor des Rohres durchgeführt, welche im Rahmen einer Masterarbeit an der HFT Stuttgart am selben Referenz-Rohrsystem fortgesetzt und erweitert werden sollen. Hauptziel der Masterarbeit ist es, ein Finite-Elemente-Modell für ein frei aufgehängtes Abwasserrohr zu erstellen und anhand von Messungen, insbesondere einer experimentellen Modalanalyse zu validieren. In einem weiteren Schritt soll das Rohr über eine Rohrschelle an eine Empfangsplatte angekoppelt und auch hierfür ein FE-Modell erstellt und validiert werden.

Zenker, Benjamin

• Simulation des Einflusses von Materialparametern auf das Schwingungsverhalten einer Gitarrendecke
  S. Merchel, B. Zenker, M.E. Altinsoy und D. Olson
[Abstract]

In vorangegangenen Hörversuchen wurden signifikante Präferenzunterschiede zwischen Gitarren mit identischem Design aber variierenden Materialparametern festgestellt. Dieser Beitrag diskutiert grundlegende Einflüsse verschiedener Materialparameter auf das Klangverhalten von Gitarrendecken mit Hilfe von Simulationsmethoden und abstrahierten Modellen. Der Fokus liegt dabei auf dem Verständnis des Einflusses verschiedener Materialparameter auf die Verschiebung von Modalfrequenzen der Resonanzdecke. Um die Modenverschiebung besser zu verstehen, wurde das Schwingungsverhalten einer vereinfachten Resonanzdecke mit der vibroakustischen Simulationssoftware Wave6 numerisch modelliert. Die Abmessungen des verwendeten Finite-Elemente-Modells wurden so gewählt, dass sie einer echten Gitarrendecke (50 cm x 35 cm) entsprechen. Vor allem aber wurde der orthotrope Charakter des Holzes mit separater Steifigkeit in Längs- und Querrichtung berücksichtigt. Weiterhin wurde der relative Einfluss der Dichte ρ und des Schermoduls G simuliert. Der Einfachheit halber wurde ein stark abstrahiertes Deckenmodell mit fest eingespannten Kanten und ohne Leisten, Steg, ... verwendet. Die Ergebnisse illustrieren das Potential von simulationsbasierten Ansätzen bei der Untersuchung des Schwingungsverhaltens von Musikinstrumenten und zeigen anschaulich, dass der relative Einfluss von Längs- und Quersteifigkeit stark von der Modenform abhängt.

• Modelling Vibro-Acoustic Behaviour of Membrane Absorbers
  M.S. Özer, F. Beyer, B. Zenker, S. Merchel und M.E. Altinsoy
[Abstract]

Membrane absorbers are frequently used structures for narrowband absorption of noise in room acoustics. These absorbers are based on the resonance phenomenon and convert sound energy into thermal energy through vibration that occur in the front panels. The dynamic behaviour of membrane absorbers is of great importance and can be modelled to investigate whether the desired absorption requirements are fulfilled. In this study, vibro-acoustic modelling of box-shaped membrane absorbers was investigated. Coupled models were created using the commercial software (Wave6) utilizing boundary element (BE) and finite element (FE) methods. During the numerical study, various front panel properties and the size of the back volumes were examined. The findings were validated by experiments in an anechoic environment. It was observed that the generated models could represent the vibro-acoustic behaviour of membrane absorbers. The results confirm that the dynamic behaviour of membrane absorbers can be predicted with high accuracy using the approach used in this paper.

• Study on the Effect of Back Cavity and Front Panel Materials on the Sound Absorption of Distributed Mode Absorbers
  F. Beyer, M.S. Özer, B. Zenker, S. Merchel und M.E. Altinsoy
[Abstract]

Sound absorbing materials integrated in design elements are important for room acoustics and sound-oriented interior design. Especially in the lower frequency range, obtaining high sound absorption is challenging and often requires large and expensive absorber elements. In a current research project, a new approach to sound absorbers is investigated. It aims at an efficient, thin and inexpensive solution for absorption in the low-frequency range. The principle of operation is based on membrane absorbers incorporating an increased density of vibrating modes in the front panel. In this study the sound absorption performance of different configurations of membrane absorbers is investigated. Several sets of experiments were conducted in a reverberation chamber. The results show that the absorption performance of the membrane absorbers is highly dependent on the sizes of the back cavities and the front panel materials. An effective solution can be obtained by accurately selecting these parameters.

Zerbs, Carsten

• Simulation der aktiven Beeinflussung der Wasserschallsignatur eines Schiffmodells auf Basis von Messdaten
  S. Ungnad, A. Müller, C. Zerbs, D. Sachau und A. Homm
[Abstract]

Die Wasserschallsignatur eines Schiffes kann mittels passiver Sonare oder Sensoren zur Detektion und Identifikation verwendet werden. Die Fragestellung, inwieweit diese Signatur mit Hilfe von Inertialschwingerregern geeignet modifiziert und verfremdet werden kann, wird an einem Schiffsmodell (Maßstab 1:8) untersucht. Dafür wurden experimentelle Untersuchungen an der Messstelle der WTD 71 im Plöner See durchgeführt. Gemessen wurde hierbei zunächst die als zeitinvariant angenommene und aus Einzeltönen bestehende ”Ist-Signatur”, welche über zwei Inertialschwingerreger an Positionen von Motorersatzmassen (Primärquellen) im Schnellbootmodell abgespielt wurde. Weiterhin wurden Transferfunktionen zwischen Intertialschwingerregern an der inneren Bordwand (Sekundärquellen) und im Bootsrumpf befestigten Beschleunigungssensoren sowie zwischen den Schwingerregern und sechs Hydrofonen ermittelt. Auf Basis dieser Messdaten werden Simulationen im Frequenzbereich durchgeführt, um die Möglichkeiten zum Erzeugen einer gewünschten Soll-Signatur zu bewerten. Es erfolgt dazu der Entwurf eines optimalen Filters, eine automatisierte Auswahl von Aktuatoren und Sensoren sowie die Analyse der Matrix der Übertragungsfunktionen mittels einer Singulärwertzerlegung.

Zhang, Ting

• Modellierung der Absorptionserhöhung in Raumkanten und an Absorberkanten
  X. Zhou, M. Späh, E. Tober und T. Zhang
[Abstract]

Es ist bekannt, dass Schallabsorber in Kanten oder Ecken eines Raums die Nachhallzeit stärker reduzieren, als bei einer Platzierung in Raummitte. Weiterhin ist bekannt, dass im Hallraum bei Messungen nach Norm Absorptionsgrade in manchen Frequenzbereichen von über eins gemessen werden können. Diese Phänomene können im Wesentlichen auf die Erhöhung der Energiedichte in den Raumkanten und an den Absorberkanten zurückzuführen sein. Die Energiedichte an Absorberkanten ist unterschiedlich, wenn sich die Absorber in der Mitte, den Kanten oder den Ecken des Raums befinden. Dies führt zu unterschiedlicher Erhöhung der effektiven Absorption. In Raumbereichen, in denen die Energiedichte höher ist, wird mehr Energie vom gleichen Absorber absorbiert. Die Effekte sind jedoch abhängig von der Frequenz, der Lage, Form und Art der Absorber. Bezugnehmend auf Untersuchungen von Waterhouse und Esche wurde ein Rechenmodell für die Abschätzung des Kanteneffektes von Absorbern in Abhängigkeit von der Wellenlänge, Kantenlänge und der Position im Raum (Mitte, Kanten, Ecken) vorgeschlagen. Die Rechenergebnisse werden mit Messungen verglichen. Es zeigt sich, dass die Frequenzverläufe der Rechnungen und der Messungen sehr ähnlich sind und die durchschnittliche Abweichung von Berechnung zu Messung für die untersuchten Situationen kleiner als 10% ausfällt.

• Berechnung der Schallpegel im Raum aus der Quellenleistung
  X. Zhou, M. Späh, K. Bay und T. Zhang
[Abstract]

Im Rahmen eines Projekts für Luftreinigungsgerät sollen für verschiedene Luftmengen die Lärmbelastung solcher Geräte untersucht werden. Die Bestimmung der Schallleistung und die Beurteilung der Einsatzmöglichkeiten der Geräte in verschiedenen Räumen mit unterschiedlichen Anwendungszwecken war Teil des Projekts. Die Abschätzung des erzeugten Schalldruckpegels Lp aus der Schallleistung einer Lärmquelle Lw in einem Raum durch Anwendung einer Korrektur, abhängig vom Abstand zur Quelle r, der Nachhallzeit T und dem Raumvolumen V, ist eine klassische Aufgabe. Bei genauerer Betrachtung und komplizierteren Raumsituationen hängt die Korrektur zusätzlich von der Geometrie, der Absorptionsverteilung des Raums sowie der zusätzlichen Dämpfung durch mögliche ”Störkörper” ab. Bei Flachräumen mit wenigen akustischen Maßnahmen an der Decke wird die Abstanddämpfung der Schallwelle geringer. Die Schallausbereitung im solchen Räumen wird durch die kleinste Raumdimension (z.B. die Höhe) und die mittleren Absorptionsgrade in dieser Dimension durch ein einheitliches Rechenmodell beschrieben. Das Rechenmodell zeigt, dass in würfelförmigen bzw. flachen Räumen mit hoher Deckenabsorption der Direktschall sich ähnlich einer Kugelwelle, in Flachräumen mit niedriger Deckenabsorption dagegen ähnlich einer Zylinderwelle ausbreitet. Rechenbeispiele für ein gewähltes Luftreinigungsgerät zeigen, dass durch Optimierung die geforderten Grundgeräuschpegel und Luftvolumen gleichzeitig erreicht werden können.

Zhou, Xiaoru

• Experimental and numerical study of absorptive properties of a suspended ceiling under grazing incidence
  Y. Aoki, M. Späh, X. Zhou und K. Hengst
[Abstract]

In a previous project, it was found that the reverberation time of a real room with a perforated suspended ceiling was shorter than expected, based on its absorption coefficient in the reverberation chamber. We hypothesise that the short reverberation time is caused by high absorptive property of a perforated suspended ceiling under high-oblique angle and eventually grazing incidence. It is possible to measure the insertion loss of suspended ceilings under grazing incidence in the laboratory test stand for ducted silencers. Compared to a reference situation, the insertion loss of different suspended ceiling constructions are measured and analysed aiming at the derivation of sound absorption coefficients for gracing incidence. Additionally, numerical simulation of the oblique incidence absorption coefficient of the suspended ceiling was also performed by a three-dimensional model in FEM. The experimental and numerical results are compared and should lead to a better understanding of the absorptive properties of suspended ceilings with perforated plates and the causes of the short reverberation time in a room. In this contribution results of the investigation are presented.

• Modellierung der Absorptionserhöhung in Raumkanten und an Absorberkanten
  X. Zhou, M. Späh, E. Tober und T. Zhang
[Abstract]

Es ist bekannt, dass Schallabsorber in Kanten oder Ecken eines Raums die Nachhallzeit stärker reduzieren, als bei einer Platzierung in Raummitte. Weiterhin ist bekannt, dass im Hallraum bei Messungen nach Norm Absorptionsgrade in manchen Frequenzbereichen von über eins gemessen werden können. Diese Phänomene können im Wesentlichen auf die Erhöhung der Energiedichte in den Raumkanten und an den Absorberkanten zurückzuführen sein. Die Energiedichte an Absorberkanten ist unterschiedlich, wenn sich die Absorber in der Mitte, den Kanten oder den Ecken des Raums befinden. Dies führt zu unterschiedlicher Erhöhung der effektiven Absorption. In Raumbereichen, in denen die Energiedichte höher ist, wird mehr Energie vom gleichen Absorber absorbiert. Die Effekte sind jedoch abhängig von der Frequenz, der Lage, Form und Art der Absorber. Bezugnehmend auf Untersuchungen von Waterhouse und Esche wurde ein Rechenmodell für die Abschätzung des Kanteneffektes von Absorbern in Abhängigkeit von der Wellenlänge, Kantenlänge und der Position im Raum (Mitte, Kanten, Ecken) vorgeschlagen. Die Rechenergebnisse werden mit Messungen verglichen. Es zeigt sich, dass die Frequenzverläufe der Rechnungen und der Messungen sehr ähnlich sind und die durchschnittliche Abweichung von Berechnung zu Messung für die untersuchten Situationen kleiner als 10% ausfällt.

• Messung der Schallabsorption von möglichen Referenzabsorbern
  M. Späh, X. Zhou, T. Busse und D. Goecke
[Abstract]

Durch die Überarbeitung der ISO 354 ”Messung der Schallabsorption in Hallräumen” soll die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse aus unterschiedlichen Hallräumen verbessert werden. Hierzu wird zurzeit ein internationaler Ringversuch durchgeführt, bei dem auch das Fraunhofer IBP beteiligt ist. Für die Norm wurden mehrere Materialien als Referenzabsorber vorgeschlagen und es gibt Vorgaben zur Konditionierung des Hallraums. In diesem Vortrag wird über Untersuchungen berichtet, die Im Rahmen des Ringversuchs durchgeführt wurden und die die Konditionierung des Hallraums betreffen.

With the revision of ISO 354 ”Measurement of sound absorption in a reverberation room” the reproducibility of the results from different reverberation rooms should be improved. For this, a currently running round robin test is performed and the Fraunhofer IBP is contributing to it. For the standard, different materials are proposed as reference absorbers and there are guidelines for conditioning the reverberation rooms. In this presentation tests are reported, which were performed for the round robin test and which relate to the conditioning of the reverberation room.

• Berechnung der Schallpegel im Raum aus der Quellenleistung
  X. Zhou, M. Späh, K. Bay und T. Zhang
[Abstract]

Im Rahmen eines Projekts für Luftreinigungsgerät sollen für verschiedene Luftmengen die Lärmbelastung solcher Geräte untersucht werden. Die Bestimmung der Schallleistung und die Beurteilung der Einsatzmöglichkeiten der Geräte in verschiedenen Räumen mit unterschiedlichen Anwendungszwecken war Teil des Projekts. Die Abschätzung des erzeugten Schalldruckpegels Lp aus der Schallleistung einer Lärmquelle Lw in einem Raum durch Anwendung einer Korrektur, abhängig vom Abstand zur Quelle r, der Nachhallzeit T und dem Raumvolumen V, ist eine klassische Aufgabe. Bei genauerer Betrachtung und komplizierteren Raumsituationen hängt die Korrektur zusätzlich von der Geometrie, der Absorptionsverteilung des Raums sowie der zusätzlichen Dämpfung durch mögliche ”Störkörper” ab. Bei Flachräumen mit wenigen akustischen Maßnahmen an der Decke wird die Abstanddämpfung der Schallwelle geringer. Die Schallausbereitung im solchen Räumen wird durch die kleinste Raumdimension (z.B. die Höhe) und die mittleren Absorptionsgrade in dieser Dimension durch ein einheitliches Rechenmodell beschrieben. Das Rechenmodell zeigt, dass in würfelförmigen bzw. flachen Räumen mit hoher Deckenabsorption der Direktschall sich ähnlich einer Kugelwelle, in Flachräumen mit niedriger Deckenabsorption dagegen ähnlich einer Zylinderwelle ausbreitet. Rechenbeispiele für ein gewähltes Luftreinigungsgerät zeigen, dass durch Optimierung die geforderten Grundgeräuschpegel und Luftvolumen gleichzeitig erreicht werden können.

Ziegler, Martin

• Bio-inspired, nonlinear and adaptive acoustic sensing – Study of sensor design
  C. Lenk, T. Ivanov, V. Gubbi, K. Ved, M. Ziegler, T. Fritsch, J. Küller und D. Beer
[Abstract]

Bio-inspired signal pre-processing introduced into speech processing systems can increase the performance of these systems regarding e.g. recognition rate remarkably. Thereby, pre-processing mainly refers to frequency decomposition and nonlinear amplification of the signal. In contrast to the inner ear, this pre-processing is applied only after the transduction stage and realized mainly in software. A hardware-based implementation of the functionality directly at the sensor level cannot only enable real-time performance, reduce data streaming to the processing stage, and increase efficiency of the overall system but also improve signal-to-noise ratio and sensitivity particularly in noisy or hard-to-hear conditions.

We developed such an acoustic sensor system with integrated bio-inspired signal processing using active silicon beams with integrated deflection sensing and actuation in combination with real-time feedback. While resonant operation enables the frequency decomposition, the feedback enables a wide tuning of sensor properties including switching from linear to nonlinear transfer characteristics. Here, we present our experimental and numerical study of the linear and nonlinear sound response for two different sensor designs.

Ziegler, Pascal

• Material Parameter Identification of Classical Guitars by Means of Surrogate Models Based on Parametric Model Order Reduction
  A. Brauchler, P. Ziegler und P. Eberhard
[Abstract]

The classical guitar is a popular string instrument whose sound is created through a coupled mechanical process. Typically, the different parts of a guitar are made of different types of wood. The variability of the used woods’ material parameters causes the vibrational behavior of even seemingly identical instruments to vary, and thus each instrument develops an individual sound. In this contribution, a method is presented that allows the non-destructive identification of the most influential material parameters of a complete guitar. First, the modal parameters of a specific guitar are determined by an experimental modal analysis. The guitar is then modeled using CT scans and discretized for the finite element method. In addition to the detailed geometry, the model includes the orthotropic material parameters of the different wood species and the fluid-structure interaction between the body and the enclosed air. This model will subsequently be used to identify the material parameters of the real guitar. For this purpose, many evaluations of the parameterized model are necessary, which leads to very long computation times. Hence, parametric model order reduction is applied, which can significantly reduce the model order and thus the computational time, while maintaining the parameter dependence in the reduced model.

Zierke, Simon

• Das Sonar des TRIPLE-Vorfelderkundungssystems für die Navigation in Gletschereis
  J. Audehm, B. Burgmann, M.G. Do, S. El Mentawi, D. Heinen, J. Hermannsgabner, A. Nöll, S. Sakhare, C. Wiebusch, Y. Ye und S. Zierke
[Abstract]

Die Monde Europa und Enceladus im äußeren Sonnensystem stellen interessante Orte für die Suche nach extraterrestrischem Leben dar. In den Ozeanen unter der dicken Eiskruste sind die Bedingungen für die Entstehung von Leben erfüllt. In der TRIPLE-Projektlinie der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR werden Technologien zur schnellen Eisdurchdringung und zur Erforschung subglazialer Seen entwickelt, um die Grundlage für zukünftige Explorationsmissionen zu diesen Eismonden zu schaffen. Diese Technologien werden in einem terrestrischen Analogszenario demonstriert. Dabei transportiert eine Schmelzsonde ein miniaturisiertes autonomes Unterwasserfahrzeug durch das Eis zu einem darunter gelegenen Wasserreservoir, um dieses zu untersuchen. In einer solchen Mission ist es von großer Bedeutung, dass die Sonde Hindernissen auf ihrem Weg ausweicht und den Übergang zwischen Eis und Wasser erkennen kann, um dort zu verankern. Diese Navigation wird durch das Vorfelderkundungssystem TRIPLE-FRS unterstützt. Es besteht aus einer Kombination von Radar und Sonar, um mit den sich ergänzenden Techniken eine hohe Leistungsfähigkeit und Robustheit in Gletschereis gewährleisten zu können. Damit das Sonar direkt an der Spitze der Sonde positioniert werden kann, dient der Schmelzkopf als Frontmasse für einen piezoelektrischen Tonpilzschallwandler zur Signalemission. Es werden das Konzept für das Sonarsystem und Simulationen der Eigenschaften des Schallwandlers vorgestellt.

Zimpfer, Véronique

• Modellierung der HRTF in der horizontalen Ebene durch parametrisierte IIR-Filter
  L. Kröner und V. Zimpfer
[Abstract]

Richtungsinformation wird in binauralen Aufnahmen und synthetisch generiten akustischen Umgebungen durch auf HRTFs basierenden Filtern eingefügt. Auf Systemen mit ausreichend Rechenleistung und Speicherkapazität stellt die Anzahl der Filterkoeffizienten kein limitierenden Faktor dar. Wird das Hinzufügen der Richtungsinformation in Echtzeit auf Audiosystem, die auf eingebetteten System oder Mikrocontrollerplatformen basieren benötigt, ist die Anzahl der Filterkoeffizienten mit Bedacht zu wählen. Zum einen muss die HRTF genau genug durch die Filterkoeffizienten abgebildet werden um die entsprechenden psychoakustischen Effekte zu erreichen. Zum anderen ist die vorhandene Rechenleistung bzw. CPU-Zeit und Speicherkapazität auf Mikrocontrollern begrenzt. Eine detaillierte HRTF, sowohl im Frequenz- wie auch Azimut- und Elevationsbereich, benötigt viel Speicherplatz und das Filtern des Audiosignals aufgrund der hohen Anzahl an Filterkoeffizienten kann länger dauern, als die Zeit, die dem zu verarbeitenden Audioblock entspricht. Dieser Zwiespalt bildet den Ausgangspunkt unseren Untersuchungen, mit dem Ziel einen Filter definieren zu können, der die Anforderungen der Psychoakustik und Mikrocontroller vereint. Mittels Analysen von in der Horizontalebene gemessenen und numerisch simulierten HRTFs gelang es uns ein parametrisiertes Model zu entwickeln, das den vorne-hinten Unterschied von HRTFs durch eine Kaskade an fünf IIR Filtern zweiter Ordnung abbildet.

• Beiträge zur Modellierung der Phänomene, welche Gehörschutz bei starkem Impulslärm begrenzen
  C. Blondé-Weinmann, P. Hamery, T. Joubaud, V. Zimpfer und S. Roth
[Abstract]

Starker Impulslärm kann ein akutes Schalltrauma verursachen. Um dies zu verhindern, wird Gehörschutz verwendet der die Luftschallübertragung reduziert. Die daraus resultierende Abschwächung des Schallimpulses ist jedoch begrenzt und kann in einigen Extremsituationen unzureichend sein. Zum einen liegt das an den Eigenschaften des Gehörschutzes, zum anderen an der Charakteristik des Außenohrgewebes, Schallwellen aufzunehmen und als mechanische Schwingungen weiterzuleiten (”Knochenleitung”). Obwohl diese Phänomene bekannt sind, lassen sie sich experimentell nur schwer ermitteln. Aus diesem Grund ist die Finite-Elemente-Methode ein angemessenes Hilfsmittel, um sie zu analysieren. Zahlreiche Untersuchungen haben sich bisher ausschließlich auf den Frequenzbereich fokussiert. Unsere Arbeiten basieren auf zeitlichen Analysen der Impulswellen, die ebenso erforderlich sind und bisher selten im Rahmen einer Gehörschutzbewertung durchgeführt wurden. Diese Herangehensweise ist jedoch die beste Lösung, um die sekundären Ausbreitungswege der Schallimpulse und der Folgen aufzuzeigen. Zu diesem Zweck wurden mehrere Modelle von zunehmender Komplexität entwickelt und die Ausbreitung des Impulsschalles simuliert. Mit den Ergebnissen konnte die Kopplung von Gehörschutz und Haut neu bewertet, die Grenzen von Gehörschutz besser verstanden und Perspektiven für Verbesserungen vorgeschlagen werden.

Zirn, Stefan

• Einfluss der Eingabemethode auf Ergebnisse von Lokalisationstests
  S. Roth, J. Angermeier, W. Hemmert und S. Zirn
[Abstract]

Die Lokalisation von Schallquellen in der Horizontalebene ist eine ökologisch valide Hörleistung, deren Messung auch bei Schwerhörigen klinisch interessant sein kann. Bei gängigen Testverfahren werden akustische Stimuli typischerweise an den diskreten Lautsprecherpositionen wiedergegeben und die Antworteingabe ist auf die möglichen Lautsprecherposition beschränkt (1). Bei normalhörenden Studienteilnehmer/innen entsteht dabei bei einem größeren Winkelabstand der Lautsprecher (wie z.B. 30^∘) meist ein Ceiling-Effekt. In dieser Arbeit haben wir experimentell den Einfluss der Eingabemethode (diskret versus kontinuierlich) auf die Ergebnisse der Lokalisation untersucht. Das verwendete Wiedergabe-Setup bestand aus 12 diskreten Lautsprechern, die im Winkelabstand von 30^∘ im Vollkreis in der Horizontalebene in einer Hörkabine angeordnet waren. Die Eingabe des Winkels der Lokalisationswahrnehmung erfolgte über eine eigens dafür programmierte App auf einem Tablet (2). Darauf wurden entweder die diskreten Lautsprecherpositionen dargestellt, auf die der/die Studienteilnehmer/in tippen konnte oder ein voller kontinuierlich dargestellter Kreis ohne Lautsprechermarkierungen. Bei 10 Normalhörenden ergab sich kein statistisch signifikanter Unterschied zwischen der diskreten und kontinuierlichen Winkeleingabe. Es zeigte sich eine durchschnittliche Differenz von 3.1±3.9^∘ (p = 0.32) im root-mean-square (RMS) error und von 0.7±0.6^∘ (p = 0.28) im signed bias. Gerade hinsichtlich der Möglichkeit mittels virtueller Akustik auch die Wiedergabe zwischen physikalischen Lautsprecherorten zu realisieren, ist die kontinuierliche Eingabemöglichkeit interessant.

Literatur 1. Yost WA, Loiselle L, Dorman M, Burns J, Brown CA. Sound source localization of filtered noises by listeners with normal hearing: A statistical analysis. J Acoust Soc Am. Mai 2013;133(5):2876-82. 2. Angermeier J, Hemmert W, Zirn S. Sound Localization Bias and Error in Bimodal Listeners Improve Instantaneously When the Device Delay Mismatch Is Reduced. Trends Hear. Januar 2021;25:233121652110161.

Zölzer, Udo

• Spatial Interpolation of HRTFs Approximated by Parametric IIR Filters
  P. Nowak und U. Zölzer
[Abstract]

In binaural synthesis through headphones, head-related transfer functions (HRTFs) are used to position virtual sound sources in the three-dimensional space around the listener. In practice, only a finite number of measured HRTFs is available, resulting in a limited spatial resolution. One approach to increase the spatial resolution is the usage of spatial interpolation of the measured HRTFs. When the measured HRTFs are represented as finite impulse response (FIR) filters, bilinear rectangular or triangular interpolation can be used to compute the filter coefficients of an intermediate direction. However, when the measured HRTFs are represented as infinite impulse response (IIR) filters instead, the interpolation of the coefficients is not as straightforward as for FIR filters due to stability considerations. In this work, an interpolation algorithm is proposed targeting HRTFs represented as cascades of parametric IIR filters. This interpolation algorithm is based on the bilinear interpolation of the parameters of the individual filter stages (center frequency, gain, and Q-factor) together with an assignment of related peak filters. In order to evaluate the proposed interpolation algorithm, two listening tests are performed including static virtual sound sources as well as moving virtual sound sources. The results confirm the validity of the proposed interpolation algorithm.

Zotter, Franz

• The Effect of Temporal and Directional Density on Perceived Evelopment
  S. Riedel und F. Zotter
[Abstract]

Listener envelopment is typically investigated in listening experiments with stationary or quasi-stationary sound fields, generated by multichannel noise signals or diffuse reverberation. In this contribution, we propose experiments using non-stationary sound fields to extend a recent model established using stationary multichannel noise. This requires a synthesis approach to generate sound fields with adjustable fluctuation across time and direction as dimensions. While temporal and directional sparsity can evoke the perception of localized auditory objects, a temporal and directional density above a certain threshold supports the perception of envelopment. The presented listening experiment aims at investigating this threshold, and the spatial auditory perception above and below. Based on the results, perceived envelopment can be modeled for sound fields of fluctuating anisotropy.

• Perceptual Evaluation of Spatial Resolution in Early Reflections
  M. Frank, M. Brandner und F. Zotter
[Abstract]

Efficient computation with low latencies is important for rendering interactive, virtual acoustics, especially on mobile devices. In Ambisonic rendering, the computational costs are increasing with the spatial resolution. It is known that direct sound requires a spatial resolution exceeding the order of 3 to be rendered perceptually accurate on headphones, and rendering of the diffuse late part of spatial impulse responses mainly requires preserving the binaural covariance. This study evaluates the perceptual requirements for the intermediate, early reflections. The evaluation employs various settings (e.g. audio material, room size, source position, number of reflections) and compares lower-order playback to a 7th-order reference using head-tracked binaural Ambisonics.

• All-Round Ambisonic Decoding: Spread and Correlation
  F. Zotter, S. Riedel und M. Frank
[Abstract]

All-Round Ambisonic Decoding (AllRAD) has become a standard approach to Ambisonic rendering on surrounding loudspeakers. The extensibility of its vector-base amplitude panning (VBAP) layer with imaginary loudspeakers, their muting or downmix, makes it successfully customizable to various common loudspeaker setups, which often exhibit gaps at the bottom or top, quadrilateral loudspeaker groups, or non-uniform angular coverage. And yet, reasonable concerns were raised about potential: (i) spread introduced by the VBAP discretization kernel and (ii) reduction of decorrelation for rendering on purely horizontal setups with imaginary loudspeakers for zenith and nadir muted.

In this paper, we inspect the rE vector length to assess additional spread introduced by AllRAD, considering a geometrically uniform setup. As thinkable remedy, we consider an average rotationally symmetric VBAP’s panning function and investigate if it is a reasonable strategy to employ it in spherical deconvolution that compensates for the additional spread. About the concern related to reduced decorrelation on horizontal setups, we inspect the covariance matrix of the decoder assuming a spherically isotropic diffuse field, and we investigate in how far vertical focusing to the horizon is a reasonable way to preserve diffuse-field rendering on a horiziontal loudspeaker setup.