Abschlussarbeit

Schallstreuung an Straßenoberflächen

Steckbrief

Eckdaten

Professur:
TA
Status:
laufend
Art der Arbeit:
Bachelor

Betreuer

Bachelorarbeit von Lars Heinrichs

Mit zunehmender und zukünftiger Relevanz von Virtual Reality (VR) Umgebungen in Wirtschaft, Lehre und Forschung, wird die Auralisation dieser Umgebungen ebenso wichtig. Auralisation meint hierbei die korrekte Wiedergabe eines Schallfeldes am Standort eines Empfängers in der virtuellen Umgebung. Dazu müssen Quellposition, Übetragungspfade, Empfängerposition und Empfängerausrichtung einbezogen werden. Heutzutage werden bereits unterschiedlichste Experimente in VR umgesetzt. Währenddessen hat in den letzten Jahren die Erforschung der Einflüsse von Lärm auf die menschliche Gesundheit und Konzentration an Bedeutung gewonnen [4]. Lärm stellt neben anderen Umwelteinflüssen einen der größten Risikofaktoren für die menschliche Gesundheit dar [3]. Großen Anteil an der Lärmbelastung hat dabei der Straßenverkehr. Um zukünftige Untersuchungen über den Einfluss von Straßenlärm auf den Menschen in VR umsetzen zu können, ist eine möglichst präzise Auralisation für die Straße als virtuelle Umgebung nötig. Dafür ist eine genaue Kenntnis der Übertragungspfade erforderlich. Die Übertragungspfade einer akustischen Szene setzen sich aus der direkten Schallübertragung, reflektiertem Schall und dem diffusen Schallfeld zusammen. Diffuser Schall entsteht hauptsächlich durch die Streuung von Schallwellen an unebenen Oberflächen. Für Straßenlärm im Speziellen trägt die Streuung der Straßenoberfläche selbst einen zu beachtenden Beitrag am diffusen Schallfeld bei. Dementsprechend ist die Erforschung einer Beschreibung für die Schallstreuung von Straßenoberflächen notwendig. In dieser Bachelorarbeit soll eine solche Beschreibung gefunden werden. In der Auralisation von Schallfeldern wird bereits der sogenannte Streuungskoeffizient als Beschreibung der Streuung verwendet [5]. Daher werden in der vorliegenden Arbeit vorrangig die Streuungskoeffizienten von Straßenoberflächen erforscht. Die Streuungskoeffizienten beschreiben den Anteil der gestreuten Energie gegenüber dem direkt reflektierten Anteil der Energie des auftreffenden Schalls. Eine ausführliche Erklärung ist in Kapitel 3 gegeben. Zur Berechnung der Streuungskoeffizienten und gestreuten Schallfelder wird eine Simulation verwendet. In dieser wird das Modell einer Asphaltoberfläche einer Schallquelle ausgesetzt und die Daten des reflektierten Schalldrucks simuliert. Die Simulation wendet das numerische Verfahren der Randelementmethode (engl. Boundary Element Method (BEM)) an. Im Anschluss werden die simulierten Schalldruckdaten nach den Vorschriften von E. Mommertz zur Berechnung der Streuungskoeffizienten spezifischer Einfallswinkel verwendet [16]. Der allseitige Streuungskoeffizient wird aus den winkelspezifischen Streuungskoeffizienten mittels Paris’ Formel errechnet [17, 9, 21]. Die Berechnung der Streuungskoeffizienten wird in Matlab durchgeführt. Dazu wird die Toolbox des Instituts für Hörtechnik und Akustik (IHTA) der RWTH Aachen verwendet. Eine exakte Beschreibung der angewendeten Methodik ist in Kapitel 4 zu finden. Die angewendete Methodik wird in Kapitel 2 in Relation zu üblichen Bestimmungsverfahren für Streuungskoeffizienten gesetzt.