Technische Akustik

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  • Quellenverteilungen auf Schallabstralenden Wänden

    Bachelorarbeit von Verjovsky, Aaron
    Forschungsgebiet: Raum- und Bauakustik
    Betreuer: Imran, Muhammad

    To create a realistic sound insulation rendering for virtual scenes the building elements should be modelled as they exist in the real world rather than just processing them as homogeneous signal plates. Thus, a fine representation of the building acoustical environment is achievable by taking into account the door, windows (i.e. portals) that are present as a part of the walls inside the built-up environments. Therefore, the combination of sound transmission through each part of the building elements could be more realistic in auralization and perception point of view. For this purpose we will focus on integrating the sound insulation filters for all possible segments of the partitions based on ISO standards and subsequently implementing and rendering into VR environment for auralization. The goals of this studies, at the first place, is to model the outdoor source for the outer walls of the building for the direct part of the sound filed. For the outdoor source the oblique incidence of the sound filed influences the transmission of energies via walls, therefore, it would be of great interest to find out if there is difference of sound level inside the room for different position of the outdoor sound sources (i.e. different oblique incidence of sound power on the walls). Secondly, implementing the filters for auralization and performing listening test to find out the fact that for outdoor sound source the directivity and the position of the sound source around the buildings matter for localization of these sources.
  • Raumgeometrieschätzung basierend auf Raumimpulsantworten

    Bachelorarbeit von Maintz, Thomas
    Forschungsgebiet: Akustische Virtuelle Realität / Raum- und Bauakustik
    Betreuer: Aspöck, Lukas

    Innerhalb einer virtuellen Welt wird versucht, für einen Beobachter den Eindruck entstehen zu lassen, dass er sich in dieser befindet und mit ihr interagieren kann. Dazu ist neben der virtuellen Wahrnehmung auch die Akustik wichtig. Mit der Auralisierung sollen Szenen hörbar werden, um sie mit dem visuellen Eindruck in Einklang zu bringen. Für dieses Vorgehen werden simulierte Raumimpulsantworten benötigt, die den akustischen Raum beschreiben. Raumimpulsantworten enthalten innerhalb der ersten 50 ms frühe Reflexionen des Schalls an begrenzenden Oberflachen, welche als Peaks erkennbar sind. Diese Anteile der Impulsantwort können durch das Modell der Spiegelschallquellen approximiert werden, welches auf den Prinzipien der geometrischen Akustik beruht. Um die Reflexion innerhalb der Raumimpulsantwort in eine Oberfläche zu überführen, wurde ein Lösungsalgorithmus entwickelt. Dieser setzt neben der Kenntnis einer Empfängeranordnung und der Schallgeschwindigkeit kein a priori Wissen liber den zu schätzenden Raum voraus. Da die Identifikation von Spiegelschallquellen höherer Ordnungen nicht trivial ist, wurden hauptsächlich konvexe Raumgeometrien untersucht. In diesen sind unabhängig von Position der Quelle und der Empfänger alle Spiegelschallquellen erster Ordnung hörbar. Die gefundenen Peaks der Raumimpulsantwort werden in äquivalente Laufstrecken überführt. Mithilfe von Methoden del' Euklidischen Distanzmatrix sowie del' Multidimensionalen Skalierung wird die Position der Quelle geschützt. Ausgehend von den geschützten Positionen der Original- als auch der Spiegelschallquellen werden reflektierende Oberflächen errechnet. Um das Ergebnis der Schatzung zu validieren, wurde ein Fehlermall unter Berücksichtigung akustischer und geometrischer Eigenschaften erstellt.
  • Schallpfadalgorithmus mit Reflexions- und Beugungskomponenten höherer Ordnung für die Auralisierung urbaner Umgebungen

    Masterarbeit von Erraji, Armin
    Forschungsgebiet: Akustische Virtuelle Realität
    Betreuer: Stienen, Jonas

    Noise from trafik, industry and neighborhood is a prominent feature in urban environments. Surrounding buildings as well as streets and lawns are influencing the acoustic transmission of sound sources. In these environments, propagated sound mainly reaches sensit ive receiver points through reflections and diffractions. Numerical methods can be applied to simulate the propagation of sound waves. However, due to their high complexity, calculation times are usually exceeding the requirements for real-time auralization. Therefore, geometrical acoustics has become the de-facto standard to computationally predict the acoustic behavior in interior spaces. To determine the transmission between sour ce and receiver, sound particles are calculated that follow the wave front normal, instead of actual waves. As a consequence, the complexity is drastically reduced and transmission filters for auralization can be rapidly estimated using image source and ray tracing methods. In contrast to interior spaces, boundaries are missing in urban environments and urban sound cannot be treated in a confined area. Hence, the most significant paths often require multiple combinations of specular reflections at surface boundaries and diffractions around edges. Because stochastic approaches require non-diverging propagation paths, the reliable determination of these combined components is not trivial and requires new algorithms. In this thesis, asound path algorithm for the determination of high er order reflection and diffraction components is constructed and implemented. A deterministic brute-force method considers all combinations of possible paths to simulate reflections and diffractions. Due to the exponential complexity, a straight-forward implementation suffers from significant memory consumption and violates acceptable run-times even for simple scenarios. Therefore, smart optirnization approaches are proposed. They accelerate the determination of the propagation paths. A further approach is introduced that reduces the total number of propagation paths based on perceptual considerations. They accelerate simulation calculations and reduce demands for the DSP network required for auralization. The final algorithm is able to calculate sound paths with a sufficiently small run-time and is thus applicable for the auralization of common urban environments up to real-time.
  • Schätzung der Einfallsrichtung früher Reflexionen mittels Compressive Sensing

    Bachelorarbeit von Förster, Jonas
    Betreuer: Berzborn, Marco / Berzborn, Marco

    Beamforming techniques are nowadays commonly used to detect the direction of arrival (DOA) of sound waves arriving at spherical microphone arrays (SMAs). The conventional plane-wave decomposition beamformer(PWD-BF) can be used to estimate the DOA with a maximal directivity function solving a ℓ2 - minimisation problem. However, since the number of microphones in SMAs is limited by physical constraints, the PWD-BF method suffers from low spatial resolution in the practical use case. The spatial resolution can be improved by applying compressive sensing, the so-called compress- ive beamforming(CB). The main requirement to apply compressive beamforming is sparsity in the solution of the problem. That means that the minimisation problem is underdetermined and can be solved with ℓ1 - minimisation. In reverberant room acoustic scenarios, the condition of sparsity is not fulfilled due to meas- urement noise and too many incoming reflections. Therefore, subspace-based preprocessing methods are used to divide the signals into two parts. The first part is assumed to consist of the direct sound and the early reflections whereas the second part includes late reverberation and measurement noise. The first part is then assumed to be sparse and the directions of arrival of the direct sound and the early reflections can be estimated using CB. In this work, the performance of CB with and without the subspace-based preprocessing methods is compared with the performance of PWD-BF and MUltiple SIgnal Classifica- tion(MUSIC). This is done in two simulation scenarios. In the first scenario, plane-wave sources are generated analytically and measurement noise is added. In the second, the methods are applied on directional room impulse responses. The focus of the analyses is on the influence of measurement noise and late reverberation to the simulations with respect to their effects on sparsity of the problem and the estimation of the DOA of the primary sources and reflections.
  • Simplified binaural receivers for low frequency range acoustical simulations

    Bachelorarbeit von Pelinski Ramos, Teresa
    Forschungsgebiet: Akustische Virtuelle Realität / Binauraltechnik
    Betreuer: Schäfer, Philipp

    This thesis addresses the geometrical modelling for binaural receivers in numerical acoustic simulations in the low frequency range. Within this range, the wavelength is usually large in comparison to the fine structure of head and torso. Consequently, geometric details, such as the pinna or the nose, have no significant influence on the head-related transfer functions (HRTFs). This suggests that for low frequencies, binaural receivers can be modelled using a simplified geometry to reduce the number of mesh nodes (and therefore the computational complexity) without compromising the accuracy of the simulation results. In the course of this thesis, different simplified geometrical models for binaural receivers for low frequency range simulations will be discussed. In order to evaluate the performance of these models, the corresponding HRTFs will be simulated using the boundary element method (BEM) and compared to measured HRTFs. As an indicator of the computational complexity, the number of required mesh nodes will be evaluated for different frequencies. This thesis addresses the geometrical modelling for binaural receivers in numerical acoustic simulations in the low frequency range. Within this range, the wavelength is usually large in comparison to the fine structure of head and torso. Consequently, geometric details, such as the pinna or the nose, have no significant influence on the head-related transfer functions (HRTFs). This suggests that for low frequencies, binaural receivers can be modelled using a simplified geometry to reduce the number of mesh nodes (and therefore the computational complexity) without compromising the accuracy of the simulation results. In the course of this thesis, different simplified geometrical models for binaural receivers for low frequency range simulations will be discussed. In order to evaluate the performance of these models, the corresponding HRTFs will be simulated using the boundary element method (BEM) and compared to measured HRTFs. As an indicator of the computational complexity, the number of required mesh nodes will be evaluated for different frequencies.
  • Tracker-unterstützte Spracherkennung eines entfernten Sprechers mittels eines Mikrofonarrays in der aixCAVE

    Bachelorarbeit von Schöls, Tobias
    Forschungsgebiet: Akustische Virtuelle Realität / Elektroakustik
    Betreuer: Wefers, Frank / Stienen, Jonas

    Ziel dieser Arbeit ist die robuste Spracherkennung eines Sprechers in der aixCAVE zur Steuerung der virtuellen Umgebung. Als Eingangsdaten stehen hierfür ein in die Decke der aixCAVE integriertes Mikrofonarray, die genaue Position und die Blickrichtung des Sprechers zur Verfügung. Die Signale des Mikrofonarrays sollen mithilfe der Positionsdaten zu einem störgeräuscharmen Monosignal verarbeitet und mit einer Spracherkennungs-Software verbunden werden. Zur Spracherkennung wird eine externe Software ausgewählt, die eine einfache Anbindung an das bestehende Audiosystem erlaubt, parallelisierbar und echtzeitfähig ist und eine gute Erkennungsquote für wechselnde Sprecher ermöglicht.
  • Transferpfad-Modellierung der Schallabstrahlung von Hörgeräten

    Forschungsgebiet: Numerische Akustik / Transferpfadanalyse / -synthese
    Betreuer: Dreier, Christian

    Moderne Simulationstechnik kann in der numerischen Akustik zur Lösung komplexer messtechnischer Probleme eingesetzt werden: Beispielsweise ist bei der Entwicklung von Hörgeräten der Zukunft das Verhältnis des vom Hörgerät abgestrahlten Luftschalls und Körperschalls bisher noch ungeklärt. In der vorliegenden Masterarbeit soll zuerst ein CAD-Modell des Hörorgans anhand von MRT-Daten (Magnetresonanztomographie) erstellt werden. Davon ausgehend wird das im Innenohr resultierende Schallfeld mittels FEM-Simulationen analysiert, die Auswirkungen des am Ohrkanal angeregten Luft- und Körperschalls abgeschätzt und hinsichtlich ihrer jeweiligen Relevanz beurteilt.
  • Unsicherheiten von Raytracing-Ergebnissen in Abhängigkeit von Simulationsparametern

    Bachelorarbeit von Czaplinski, Marcel
    Betreuer: Witew, Ingo / Vorländer, Michael

    Raumakustische Simulationen werden dank steigender Effizienz in der akustischen Gestaltung in den Bereichen der Architektur angewendet, in denen hohe Ansprüche vorliegen und Nuancen von Bedeutung sind. Zusätzlich finden sie Anwendung in der akustischen virtuellen Realität, in der sie für die Nachbildung der Akustik einer Szene eingesetzt werden. Raytracing ist ein simpler, echtzeitfähiger und auralisierbarer Algorithmus, über dessen Unsicherheiten der Ergebnisse in Abhängigkeit der Simulationsparameter, wie die Anzahl der Teilchen oder den Streugrad, aller-dings wenig bekannt ist. Besonders im Bereich der Planung sind aufwändige Bauprojekte am Fehler und an den Unsicherheiten interessiert. In der virtuellen Realität müssen, aufgrund des Kompromisses von Schnelligkeit und Genauigkeit, die Unsicherheiten, die solch eine Simulation mit sich bringt, verstanden werden. Mithilfe des am Institut für Technische Akustik der RWTH Aachen entwickelten Raytracer, RAVEN, zielt die Arbeit auf die statistische Untersuchung des Einflusses der verschiedenen Pa-rameter von Raytracing auf die Ergebnisse und ermittelt damit die Unsicherheiten.
  • Unsicherheitsdiskusssion räumlicher Schallfeldänderung in Auditorien

    Masterarbeit von Kliesch, David
    Forschungsgebiet: Auditorische Szenenanalyse
    Betreuer: Witew, Ingo

    In the scope of this work it has been shown that it is possible to evaluate a model function which relates distances between microphone pairs to a chosen room acoustic metric. With the help of the framework defined by the Guide to the Expression of Uncertainty in Measurements the distances between measurement positions as well as the differences in the examined metric have been equipped with a determined uncertainty. A program has been written which uses large sets of room impulse responses which are affiliated with a known uncertainty as input. From each impulse response the underlying uncertain position is taken and a chosen uncertain room acoustic parameter evaluated. Calculations of the acoustic metrics are refined with a compensation energy to account for the lass of signa l energy for the late room impulse response in the noise floor while also taking the respective uncertaint y of the compens tion into consideration. By evaluating all possible distances of microphone positions and the corresponding differences in metrics while also accounting for the uncertainty of both parameters said model functions can be generated. With the use of these mode l functions it is possible to establish borders for the resolution of measurements in auditoria. Using the just noticeable difference found by Cox et al. [2] of ldB results in a measurement resolution of only a few centimetres to up to lm. The JND found by Höhne et al [3] of 3dB is only in very rare cases for low frequency bands surpassed. This result is in line with the fin ding from de Vries [1] where fluctuations over higher distances rarely pass the 3dB mark as well. Further on model functions have been generated for octave band filtered impulse responses as basis. The model functions can be separated in a strongly increasing and a more or less constant part if any only with a small slope. It has been shown that the crosspoint between the two parts of the new model functions is dependent on the respective center frequency when using octave band filtered impulse responses. Several sets of impulse responses have been generated in order to validate certain state ­ ments. In the first part of the result chapter the repeatability of measurements has been discussed with the conclusion that the examined model functions show only minor differences. In the second part the distance to the sound source has been analysed. For lower frequencies the model functions vary greatly but tend to move together as the frequencies get higher. Lastly in the third part the influence of the room properties absorption and reflection have been discussed. The more absorbent the walls of the studied room become the lower becomes the slope of the slowly rising part of the model function resulting in smaller differences in the clarity metric.
  • Unterschung thermischer und nichtlinearer Verzerrungen in Kleinstlautsprechern

    Masterarbeit von Mecking, Jens
    Forschungsgebiet: Elektroakustik
    Betreuer: Behler, Gottfried / Müller-Trapet, Markus

    Die Arbeit beschäftigt sich mit der Vermessung und Modellierung kleiner dynamischer Lautsprecher, die durch den Einsatz in mobilen Geräten zunehmend an Bedeutung gewinnen. Diese zeigen deut- liche Abweichungen vom idealisierten Modell eines linearen zeit-invarianten Systems, welches eine elektrische, mechanische und akustische Charakterisierung durch zeitunabhängige Übertragungsfunk- tionen ermöglicht. Obwohl die Ursachen dieser Abweichungen von großen Lautsprechern bekannt sind, ist die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf Kleinstlautsprecher auf Grund der veränderten physischen Randbedingungen (Struktur, Materialien und Größe des Geräts) noch nicht vollständig gelungen. Eine genauere Kenntnis der auftretenden Verzerrungen würde eine Kompensation er- möglichen und somit zu einer Erhöhung der Wiedergabequalität beitragen. Im Laufe der Betriebsdauer erhöht sich die Temperatur des Systems, was sich auf die elektrischen und mechanischen Eigenschaften und damit auf das lineare Übertragungsverhalten auswirkt. Eine unkontrollierte Erhitzung kann zu dauerhaften Schäden und sogar zur Zerstörung im System führen. Eine genaue Beschreibung des thermischen Verhaltens in Abhängigkeit des Eingangssignals ist daher notwendig, um den Einfluss der Temperatur zu kompensieren. Die Grundlage einer thermischen Untersuchung ist eine Kenntnis der Temperatur. Daher wurde in dieser Arbeit eine Methode zur Messung der Temperatur des Lautsprechers über den Gleichstromwiderstand der Spule im Hinblick auf ihre Genauigkeit und Reproduzierbarkeit validiert. Diese Methode wurde anschließend benutzt, um thermische Modelle zu charakterisieren, welche die Temperatur in Abhängigkeit der elektrischen Eingangsleistung voraussagen. Außerdem wurde die Temperaturabhängigkeit der Thiele-Small Parameter und damit der linearen Übertragungsfunktion untersucht. Zusätzlich zu thermischen Effekten treten in der Übertragungsfunktion Nichtlinearitäten auf, wenn der Lautsprecher hohen Eingangsamplituden ausgesetzt wird. Hier wurde die Harmonic-Balance Methode verwendet, um den Lautsprecher im Rahmen eines erweiterten nichtlinearen Modells zu charakterisieren. Dazu wurden verallgemeinerte Übertragungsfunktionen für höhere Ordnungen des Anregungssignals hergeleitet und an Messdaten angepasst. Ein besonderes Augenmerk wurde hierbei auf die Übertragung der linearen Lautsprecherparameter in das nichtlineare Modell gelegt.
  • Untersuchung und Entwicklung eines angepassten Mikrofon-Arrays für MIMO Anwendungen in der Raumakustik

    Masterarbeit von Berzborn, Marco
    Betreuer: Vorländer, Michael / Klein, Johannes

    Mikrofon- und Lautsprecher-Arrays können verwendet werden um die räumlichen Eigenschaften von Wellenfeldern in Räumen zu analysieren. Unter anderem kann durch die Verwendung von Mikrofon-Arrays die Einfallsrichtung eines Schallereignisses, wie die einer Reflektion in einem Raum, detektiert werden. Lautsprecher-Arrays können wiederum verwendet werden um einzelne Reflexionen in Raumen anzuregen. Die Kombination beider zu einem akustischen Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) System stellt somit ein sehr mächtiges Instrument zur räumlichen Analyse in der Raumakustik dar. In dieser Arbeit wurde zunächst ein analytisches Modell eines solchen MIMO Systems erstellt. Besonderes Augenmerk wurde dabei auf die Formulierung potentieller Fehlerquellen gelegt. Dabei wurden Fehler durch räumliches Aliasing und durch Modellabweichungen betrachtet. Basierend auf diesen Fehlerformulierungen wurde eine Simulationsroutine entwickelt, die es ermöglicht ein MIMO System mit einem möglichst geringen Fehler für ein gegebenes Lautsprecher Array zu ermitteln. Diese Arbeit schließt mit der Entwicklung eines sphärischen Mikrofon-Arrays basierend auf den durch die Simulation ermittelten Parametern.
  • Untersuchungen zur Kopfhörerwiedergabe mittels individueller und nicht-individueller HRTF´s

    Masterarbeit von Reffgen, Matthias
    Betreuer: Vorländer, Michael

    Aktuell ist der Einsatz der binauralen Geräuschsynthese zur Erzeugung von akustischen virtuellen Welten in vielfältigen Anwendungskontexten von besonderem Interesse. Dabei fokussieren diverse Studien auf die präzise Bestimmung von individuellen kopfbezogenen Übertragungsfunktionen (HRTF ) , die Ermittlung von anthropometrischen Daten sowie deren Einflüsse im Zeit- und Frequenzbereich. Alternativ nähern verschiedene Verfahren basierend auf vereinfachten geometrischen Modellen spezifische kopfbezogene Übertragungsfunktionen an, um den messtechnischen Aufwand zur Bestimmung individueller HRTFs zu reduzieren. Dies erscheint für eine kommerzielle Verbreitung von Techniken der Binauralsynthese elementar. Zur Beurteilung der Performanz verschiedener Individualisierungen wurden bekannte und neue Untersuchungsverfahren zur Durchführung mittels Head-MountedDisplays implementiert und im Rahmen mehrerer Hörversuche verwendet. Hierbei wurden neben individualiserenden Faktoren wie Kopfhörerentzerrung oder I T DAnpassung auch der Einfluss ergänzend präsentierter visueller Stimuli sowie die Einsatzmöglichkeiten von Head-Mounted-Displays zur Realisierung von Hörversuchen betrachtet. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sollen zur Beurteilung der Einsatzmöglichkeiten binauraler Techniken in nicht-wissenschaftlichen, multimedialen Kontexten verwendet werden.
  • Validierung und Vergleich von wellenbasierten raumakustischen Simulationen für verschiedene Referenz-Szenen

    Masterarbeit von Gu, Xinshuo
  • Verarbeitung von virtuellen Szenen für die Erzeugung von Schalldämmungsfiltern für bauakustische Auralisierungen

    Masterarbeit von Pengcheng, Zhao
    Forschungsgebiet: Akustische Virtuelle Realität / Raum- und Bauakustik
    Betreuer: Aspöck, Lukas / Imran, Muhammad

    For building acoustics auralization in virtual reality, the development and implementation of sound insulation models (i.e. airborne and structure borne transmission etc.) are required to be incorporated in virtual building structures. The sound insulation models describe the performance of the building elements from where we can evaluate the overall performance of the buildings in terms of noise and comfort. Once the sound insulation models are developed these models are implemented in graphic software such as SketchUp. In this master thesis, the focus is on handling the virtual building scenarios in the SketchUp and rendering the corresponding sound transmission filters to auralize the perception of the buildings under study. Furthermore, plugins will be developed to create an interface between the sound insulation auralization renderer and the virtual scenarios in order to design, analyse and auralize the buildings in interactive manners.
  • Vergleich von inversen Verfahren zur Absorptionsgradbestimmung mit traditioneller Hallraummessung

    Masterarbeit von Gomez, Lian
    Forschungsgebiet: Akustische Virtuelle Realität
    Betreuer: Aspöck, Lukas

    Die genaue Messung von Absorptionsgraden zur Nutzung als Eingabedaten für raumakustischen Simulationen stellt nach wie vor eine Herausforderung dar. Ein standardisiertes Verfahren bestimmt den Absorptionsgrad für beliebig verteilte Schalleinfallsrichtungen indem eine Materialprobe in einen Hallraum gelegt wird und eine akustische Messung durchgeführt wird. Diese wird dann mit einer weiteren Messung, des leeren Hallraumes, verglichen. Da diese Methodik Limitierungen aufweist, wurde ein neuer Ansatz entwickelt, welcher raumakustische Simulationen durchführt und dessen Eingabedaten solange anpasst, bis das Ergebnis dem einer entsprechenden akustischen Messung der gleichen Situation entspricht. In dieser Arbeiten sollten beide Verfahren für mindestens zwei Proben durchgeführt werden und deren Ergebnisse analysiert und vergleichen werden. Dabei sollen vor allem die Probleme von nicht-diffusen Schallfeldern und nicht-linearen Energieabklingkurven untersucht werden.
  • Vergleich von Verfahren zur Berechnung der Schallabstrahlung komplexer Körper

    Masterarbeit von Bechtel, Philipp

    Eine effiziente Simulation der akustischen Schallabstrahlung schwingender Körper ist häufig notwendig. Aktuell wird hierfür hauptsächlich das numerische Verfahren der akustischen Randelementmethode ( engl: boundary element method - BEM) verwendet. Dieses erzielt realitätsnahe Ergebnisse, ist jedoch sehr arbeits- und rechenzeitaufwendig. In dieser Arbeit werden drei analytische Verfahren, die auf einer Quellzerlegung basieren, mit der BEM an einem Referenzkörper verglichen. Hierbei werden einerseits berechnete Schallsignale an festen Betrachtungspunkten sowie andererseits dafür benötigte Rechenzeiten untersucht. Es kann gezeigt werden, dass mithilfe einer Multipol-Auralisierung ähnliche Schallsignale in deutlich verkürzter Rechenzeit prognostiziert werden können. Zur allgemeinen Bestimmung der Freiheitsgrade der Multipolzerlegung und Synthese werden ebenfalls Untersuchungen durchgeführt. Körperunabhängige Lösungsansätze werden zur Bestimmung des Regularisie­rungsparameters und der maximalen Eigenfunktionsordnung entwickelt. Zur Beurteilung der Ähnlichkeit werden die psychoakustischen Größen der Zeitvarianten Lautheit und Schärfe herangezogen. Des Weiteren kann aufgezeigt werden, dass eine separierte Auralisierung eines komplexen Körpers und die anschließende Superposition mit einer Monopol- sowie Multipol-Auralisierung möglich und sinnvoll ist.
  • Wahrnehmung von Quell-Richtcharakteristiken

    Bachelorarbeit von Wolf, Gregor
    Betreuer: Klein, Johannes / Berzborn, Marco

    Bei der Messung von raum-akustischen Parametern werden gemäß der internationalen Norm ISO 3382 mit omnidirektionalen Quellen, meist ein Dodekaeder, und omnidirektionalen Empfän-gern also Mikrofonen mit einer Kugelcharakteristik durchgeführt um ein möglichst standardisier-ten Ablauf zu garantieren. In den meisten realen Fällen handelt es sich jedoch nicht um omnidi-rektionale Quellen und diese Tatsache wird bei der genormten Messung nicht berücksichtigt. Um präzise über das Verhalten von üblichen Tonquellen in raumakustischen Betrachtungen und Au-ralisationen sprechen zu können, benötigen wir sehr genaue Informationen über deren Richtcha-rakteristik. Bei der Charakterisierung dieser Richtwirkungen ist die Auflösung der Richtcharakte-ristik von besonderer Bedeutung. Diese wird jedoch von verschiedenen Aspekten limitiert, da sehr viele einzelne Messungen benötigt werden. Es stellt sich nun die Frage der menschliche Wahrnehmungsfähigkeit bezüglich verschieden genauer Auflösungen von Quellrichtcharakteristi-ken. Bereits vorangegangene Studien haben gezeigt, dass es möglich ist stark gerichtete und ungerichtete Quellen voneinander zu unterscheiden. Das Ziel dieser Arbeit ist es die Genauigkeit der menschlichen Wahrnehmung von Unterschieden in der räumlichen Auflösung von Quell-richtcharakteristiken zu untersuchen. Dazu werden binaurale Simulation von Raumimpulsantwor-ten verschiedener Quellen in verschiedenen Räumen durchgeführt. Die Raumimpulsantworten sollen zunächst analysiert und dann zur Erstellung von Stimuli für einen Hörversuch genutzt werden. Zum Abschluss der Arbeit wird ein Hörversuch durchgeführt bei dem zunächst festge-stellt werden soll, ob mit den simulierten Szenen Unterschiede bei verschiedenen Auflösungen der Quelle festgestellt werden können. Darüber hinaus soll untersucht werden, ob eine Grenze der Hörbarkeit solcher Unterschiede im Bezug zur räumlichen Auflösung der einzelnen Quellen ermittelt werden kann.
  • Wie stark ändert sich das Schallfeld in Auditorien von einer Position zur anderen?

    Bachelorarbeit von Hasti, Henry
    Forschungsgebiet: Raum- und Bauakustik / Akustische Messtechnik
    Betreuer: Witew, Ingo

    Raumakustische Array-Messungen haben gezeigt, dass sich das Schallfeld in Räumen sehr stark von Position zu Position ändert. Daraus ergibt sich die Frage wie aussagekräftig akustische Messungen in Räumen sind. Das ist besonders dann relevant, wenn aus wenigen Einzelmessungen auf Schallfeldeigenschaften größerer Raumbereiche geschlossen werden soll. Am Institut für Technische Akustik wurde ein Messroboter gebaut, mit dem das Schallfeld in Räumen automatisiert über größere Raumbereiche (5.5 x 8.0 m) hochauflösend abgetastet werden kann. Mit diesen Messdaten kann untersucht werden wie stark sich das Schallfeld von Ort zu Ort unterscheidet. In dieser Abschlussarbeit sollen zunächst die Schallfelder in verschiedenen Auditorien (Hörsäle und Konzerträume) vermessen werden. Diese Daten bilden dann die Basis um die Änderung der akustischen Eigenschaften über den Messort zu beschreiben. Ziel ist es zwei wichtige Fragen zu beantworten: • Für welche Raumbereiche ist eine einzelne Raumakustische Messung aussagekräftig? • Wie genau muss ich den Messort dokumentieren, damit die Ergebnisse einer Messung reproduzierbar sind? Mit diesem Wissen können raumakustische Messungen effizienter durchgeführt werden.
  • Zweidimensionale Faltung für Echtzeit-Audioverarbeitung

    Bachelorarbeit von Schäfer, Phillipp Marco
    Betreuer: Vorländer, Michael / Wefers, Frank

    Diese Arbeit befasst sich mit einer Klasse von Algorithmen zur Faltung eines laufenden Eingangssignals mit einer finiten Impulsantwort (eng!. FIR) , bei dem beide Operanden (Signal und Filter ) in gleich große Blöcke unterteilt und im Frequenzbereich verarbeitet werden. Diese eindimensionale Faltung des kontinuierlichen Signals kann als eine zweidimensionale Faltung interpretiert werden, wobei üblicherweise nur eine der beiden Dimensionen eine schnelle Faltung darstellt. Auch die zweite Faltung kann durch die vVahl effizienter linearer Kurzfaltungsalgorithmen (wie z.B. dem Karatsuba-Verfahren) effizient berechnet und somit der Gesamtalgorithmus beschleunigt werden. Es werden zunächst verschiedene dieser Kurzfaltungsalgorithmen auf ihre Eigenschaften, insbesondere ihre Komplexität und Echtzeitfähigkeit, untersucht und miteinander verglichen. Im \Neiteren werden diese in verschiedenen FFT-Faltungsalgorithmen implementiert und dann die erreichte Leistung bestimmt. Abschließend wird das Potential dieses neuartigen Ansatzes anhand verschiedener Anwendungen und Parameter bewertet.