Modeling the radiation of modern sound reinforcement systems in high resolution

Feistel, Stefan; Vorländer, Michael (Thesis advisor)

Berlin / Logos-Verl. (2014) [Doktorarbeit]

Seite(n): V, 207 S. : Ill., graph. Darst.

Kurzfassung

Ausgehend von den theoretisch-physikalischen Grundlagen wird ein neuartiges, zeitgemäßes Rahmenwerk für die akustische Simulation der Schallabstrahlung von Lautsprechern und Beschallungssystemen entwickelt. Vielfältige eigene Messungen werden präsentiert, die im Rahmen praxisbezogener Anforderungen an die Genauigkeit sehr gut mit den Resultaten des Computermodells übereinstimmen. Zuerst werden Schallquellen betrachtet, die klein sind im Vergleich zum Empfängerabstand. Es werden die theoretischen Grundlagen für die genaue Abbildung eines Lautsprechers mit ggf. mehreren Wegen durch ein erweitertes Punktquellenmodell inklusive Phasendaten abgeleitet. Anschließend wird für dieses sogenannte CDPS-Modell die praktische Umsetzung nebst Messbedingungen vorgestellt und das hierfür entwickelte GLL-Datenformat beschrieben. Schließlich wird das neuartige Modell anhand verschiedener Messungen im Detail validiert. Danach werden die größeren Lautsprecher-Arrays analysiert, bei denen sich der Empfänger auch im Nahfeld befinden kann. Es wird gezeigt, dass sich theoretisch jede Linienquelle in kleinere Elementarquellen mit Richtwirkung zerlegen lässt. Mit Hilfe dieses Ansatzes kann das Verhalten eines Linienstrahlers in Nah- und Fernfeld genau nachgebildet werden, solange sich der Empfangspunkt im Fernfeld der Elementarquelle befindet. Der anschließende Vergleich des Modells mit Messungen von Line-Arrays weist gute Übereinstimmung auf und zeigt dessen Überlegenheit gegenüber bisherigen Simulationsmethoden. Am Ende wird anhand von theoretischen Betrachtungen und Messdaten erstmals nachgewiesen, dass der Einfluss der Produktionsstreuung typgleicher Lautsprecherboxen auf das Gesamtverhalten des Line-Arrays gering ist. Der letzte Teil der Arbeit beschäftigt sich mit den Auswirkungen von wechselhaften Umweltbedingungen wie Wind und Temperatur auf die kohärente Überlagerung der Signale mehrerer Schallquellen am Empfangsort. Diesbezüglich wird zuerst ein neuartiges theoretisches Modell entwickelt, das die mittlere Streuung der Schalllaufzeit in Abhängigkeit von Fluktuationen des Übertragungsmediums charakterisiert. Entsprechende Messungen von Luftparametern und Laufzeiten zeigen gute Übereinstimmung mit den vom Modell prognostizierten Werten. Abschließend werden die Konsequenzen dieses Zusammenhangs für den mittleren Gesamtschalldruckpegel einer Lautsprecheranordnung bzw. eines Line-Arrays dargestellt. Ein Teil der Arbeit wurde mit dem AES Publications Award 2010 ausgezeichnet. Teile des vorgeschlagenen Datenformats wurden im internationalen Standard AES56 umgesetzt.

Identifikationsnummern

  • URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-50596
  • REPORT NUMBER: RWTH-CONV-145171