Final Thesis

Automatische Geometrievereinfachung für Raumakustiksimulationen

Bachelor Thesis of Durand, Christopher

Raumakustiksimulationssoftware hat eine Vielzahl von Anwendungsbereichen. Sie wird in der Architektur bei der Planung von Gebäuden genutzt, deren akustische Eigenschaften von besonderer Bedeutung sind, wie zum Beispiel Konzerthäuser oder Hörsäle. Des Weiteren wird diese auch bei der Auslegung von Beschallungsanlagen oder in der virtuellen Realität zur Simulation akustischer Umgebungen verwendet. Die Algorithmen der Software basieren hauptsächlich auf Prinzipien der geometrischen Akustik. Hier wird das Schallfeld durch Strahlen angenähert, deren Richtung, Energie und Ausbreitungsdauer untersucht wird. Als Eingabe nutzen diese Algorithmen CAD-Modelle, die die akustischen Eigenschaften des Raums hinreichend genau nachbilden sollen. Da die geometrische Akustik keine Welleneffekte, wie zum Beispiel Interferenz, modelliert, sind diese Vereinfachungen nur physikalisch sinnvoll, wenn die Maße des simulierten Raumes groß gegenüber den Wellenlängen des Schalls sind. In den meisten Anwendungen existieren meist schon CAD-Modelle. Daher ist es naheliegend, diese zur akustischen Simulation zu nutzen. Jedoch sind diese zur visuellen Darstellung konzipierten Modelle oft sehr detailreich und enthalten viele kleine Strukturen, die im Allgemeinen keinen wahrnehmbaren akustischen Einfluss haben. Diese erhöhen nicht nur die Rechenzeit massiv, sondern verletzen auch die Grundannahmen der geometrischen Akustiksimulation. Daher ist es Ziel dieser Arbeit, eine Implementierung eines Algorithmus zu erarbeiten, die in der Lage ist, zur Visualisierung gedachte Raummodelle derart automatisch zu vereinfachen, dass mit dem Modell die Akustik des Raumes simuliert werden kann. Dabei ist es wichtig, dass akustisch relevante Eigenschaften, wie Raumvolumina und die Orientierung von Flächen, möglichst erhalten bleiben. Bei vielen aus der Computergrafik stammenden Algorithmen zur Vereinfachung von 3D-Modellen ist dies im Allgemeinen nicht der Fall. In dieser Arbeit sollen geeignet erscheinende Methoden implementiert und validiert werden. Die Eignung von Algorithmen soll an Hand von Vergleichen der simulierten akustischen Parameter mit tatsächlichen Messdaten der Räume bestimmt werden.