Validation of room acoustic simulation models

Aspöck, Lukas; Vorländer, Michael (Thesis advisor); Weinzierl, Stefan (Thesis advisor)

Berlin : Logos Verlag GmbH (2020, 2021)
Buch, Doktorarbeit

In: Aachener Beiträge zur Akustik 35
Seite(n)/Artikel-Nr.: 1 Online-Ressource (VI, 180 Seiten) : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, RWTH Aachen University, 2020

Kurzfassung

Bereits in der Antike existierte das Ziel, geeignete Umgebungen zu gestalten, um akustische Signale von einer Quelle zu einem Publikum zu transportieren. Dazu müssen raumakustische Effekte verstanden werden und, im besten Fall, diese auch genau hervorgesagt werden. Simulationen, die auf den Konzepten der geometrischen Akustik basieren, werden seit mehr als 50 Jahren entwickelt und ausgiebig untersucht. Dennoch ist auch heutzutage über die Unsicherheit und die Validität der Resultate der Simulationen nicht ausreichend bekannt. Um Entwicklern und Forschern eine Möglichkeit zur Validierung ihrer Simulationen zu bieten, wurde eine Datenbank mit elf akustischen Szenen entwickelt, dokumentiert und veröffentlicht. Die Szenen decken sowohl einfache Umgebungen, in denen einzelne akustische Effekte wie Reflexion oder Beugung isoliert werden, als auch komplexe Räume wie einen Konzertsaal ab. Neben einer detaillierten Beschreibung und der Definition von Eingabedaten wurden für alle Szenen akustische Messungen durchgeführt, die als Referenz für die Simulationen dienen. Basierend auf diesen Daten wird eine erste Studie vorgestellt, die nach dem Vorbild der drei bisher durchgeführten Round Robins der raumakustischen Simulation konzipiert wurde. Dabei werden die Simulationsergebnisse von bis zu sechs Teilnehmern, denen im Vorfeld die Messergebnisse nicht bekannt waren, miteinander und mit den Messergebnissen verglichen. Die Auswertung der einfachen Szenen offenbarte Schwächen der Simulationssoftware, zeigte aber bei den komplexen Szenen akzeptable Ergebnisse im mittleren Frequenzbereich. In einer zweiten Studie wurde ermittelt, wie stark raumakustische Simulationen von Messungen abweichen, wenn die Messergebnisse im Vorfeld bereits bekannt sind und die Eingabedaten der Simulation manuell oder systematisch angepasst werden. Diese Arbeit demonstriert, welche Abweichungen von gemessenen Werten zu erwarten sind, wenn unbekannte oder bekannte Räume simuliert werden. Zudem dient sie als Grundlage für die Überarbeitung von Simulationssoftware und für eine verbesserte Bestimmung und Auswahl von korrekten Eingangsdaten.