620.2 Raumakustik, Audiotechnik, technische Akustik
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Großraumbüros sind aufgrund ihrer hohen Wirtschaftlichkeit, den kurzen Kommunikationswegen und der daraus verbesserten Teamarbeit trotz den Herausforderungen der letzten Jahre weiterhin sehr beliebt. Durch die komplexen Grundrisse sowie einer Viel-zahl an Gegenständen ist eine raumakustische Prognose infolge von Simulationsmethoden basierend auf dem Ray-Tracing Algorithmus sehr fehleranfällig. Begründet wird dies mit fehlenden Welleneigenschaften, wie z.B. der Beugung. Diese Arbeit stellt daher eine hybride Simulationsmethode vor, welche die tieffrequente - durch FEM ermittelte - Impulsantwort mit der mittel- und hochfrequenten Impulsantwort – erzeugt durch Ray-Tracing – kombiniert.
Inhalt dieser Untersuchung ist die Erarbeitung prinzipieller Maßnahmen zur Umsetzung der Anforderungen an die raumakustische Qualität von typischen Ausbauformen von Büroflächen nach der deutschen Richtlinie zur Büroakustik VDI 2569. Dazu werden Berechnungsmethoden der geometrischen Akustik inklusive einiger wellenbasierter Erweiterungen angewandt.
Die mit einer Beschallungsanlage im Raum erreichbare akustische Verstärkung einer Beschallungsanlage wird durch die Rückwirkung des Lautsprechers auf das Mikrofon begrenzt. Der Untersuchungsgegenstand dieser Arbeit ist die Vorhersage des am Hörerort maximal erreichbaren Verstärkungsmaßes. Es werden bestehende Methoden erläutert und ein möglichst exaktes Vorhersagenverfahren elaboriert. Zur Synthese der dafür erforderlichen Raumimpulsantworten kommt sowohl die geometrische Schallfeldsimulation als auch die Finite-Elemente-Methode (FEM) zum Einsatz. In diesem Zusammenhang werden auch unterschiedliche Methoden zur Gewinnung der Randbedingungen thematisiert. In Abhängigkeit der Randbedingungen werden insbesondere mit der gute Approximationen der gemessenen Übertragungsfunktionen erreicht. Das Verfahren wird anhand konkreter Fallbeispiele durch Vergleich mit zwei der bestehenden deterministischen Methoden sowie mit erfassten Messwerten geprüft. Das angewendete Messverfahren wird detailliert beschrieben. Die Prädiktion wird ferner qualitativ anhand des Einflusses der Mikrofoncharakteristik, der Mikrofonposition sowie der äquivalenten Absorptionsfläche bewertet. Im Ergebnis liefert die Simulation realitätsnahe, jedoch nicht messgenaue Ergebnisse. Eine verlässliche Vorhersage normativ geforderter Verstärkungsmaße ist mit dem Verfahren nicht möglich. Dennoch übertrifft die numerische Simulation die rechnerisch deterministische Prädiktion in ihrer Detaillierung und damit der Interpretierbarkeit.
In Zeiten leistungsfähiger Computersimulation stellen raumakustische Modellmessungen noch immer einen wichtigen Bestandteil der akustischen Auslegung von Räumen dar. Einen besonderen Stellenwert hat die raumakustische Modellmessung hierbei bei der Beurteilung hochkomplexer Raumgeometrien, welche selbst modernste Simulationsprogramme an ihre Leistungsgrenze bringen können. Die Modellmessung bietet hierbei jedoch besondere Herausforderungen – zwar lassen sich die Messfrequenzen gemäß der Modellgesetze an den Modellmaßstab anpassen, der Einfluss der Luftabsorption hingegen lässt sich nicht einfach skalieren. Um auch im raumakustischen Modell verwertbare Messungen durchführen zu können, muss der zu hohe Anteil an Luftabsorption kompensiert werden. Im Rahmen dieser Arbeit wird dazu ein MATLAB-basiertes Digitalfilter zur Korrektur der Luftabsorption entwickelt. Die Arbeit geht dabei ebenso auf die physikalischen Grundlagen der Luftabsorption, wie auf die Eigenschaften der digitalen Signalverarbeitung, die zur Entwicklung des Digitalfilters nötig sind, ein. Bevor die Leistungsfähigkeit des Filters anhand einer Modellmessung bestätigt werden kann, wird eine Übersicht über die im Modell erfassbaren Parameter, sowie über die Modellmesstechnik im Allgemeinen und den Bau eines raumakustischen Modells im Besonderen, gegeben
Die Carl-Orff-Stiftung plant den Neubau einer Ausstellungshalle für das Carl-Orff-Museum. Die Ausstellungshalle soll zusätzlich zu seiner Hauptnutzung auch als Veranstaltungsstätte für Konzerte, interaktive musikalische Nutzungen bspw. Body-Percussion und Vorträge genutzt werden. Nutzungsabhängig bestehen verschiedene Anforderungsprofile an die Raumakustik. Für die Halle ist daher eine Planung flexibler Raumakustik Maßnahmen erforderlich. Des Weiteren bestehen Einschränkungen bei der Auswahl der möglichen raumakustischen Maßnahmen aus optischen Gründen. So soll die Optik der geplanten Tonnengewölbe erhalten bleiben und nicht durch eine Akustikdecke oder ähnliche Maßnahmen verdeckt werden. Daher werden zwei Möglichkeiten für die Deckenmaßnahmen untersucht, bei denen die Deckenform erhalten bleibt. Zusätzlich werden flexibel einsetzbare Wandmaßnahmen untersucht, um nutzungsabhängig verschiedene Anforderungen an die Raumakustik erfüllen zu können. Die Auslegung der raumakustischen Maßnahmen erfolgt nach einer Vordimensionierung mit statistischen Methoden anhand geometrisch-raumakustischer Simulationen mit dem Simulationsprogramm EASE 4.4 [9]. Die Bewertung der Simulationsergebnisse erfolgt anhand verschiedener raumakustischer Kenngrößen. Mit den vorgeschlagenen Maßnahmen können die in der Literatur genannten Zielbereiche der raumakustischen Kenngrößen weitgehend eingehalten werden. In Teilbereichen kommt es aus Gründen vorgenannter Einschränkungen zu Abweichungen der in der Literatur genannten Zielbereiche für die Kenngrößen. Insgesamt weisen die Ergebnisse auf einen guten Raumklang für musikalische Darbietungen und eine angemessene Sprachverständlichkeit hin.
Im Rahmen eines Projekts der Firma ABP Akustikbüro Becker & Partner und der vorliegenden Masterarbeit für den Studiengang Ingenieurakustik erfolgte die Auslegung und Umsetzung der Raumakustik für ein Tonstudio in München. Dieses hat sich auf elektronische Musik spezialisiert. Hierfür erfolgten raumakustische Berechnungen und Messungen. Die Akustikelemente wurden auf der Grundlage eines ausgearbeiteten Konzepts entwickelt, in Eigenregie gefertigt und an den entsprechenden Stellen in das Studio integriert. Abschließend erfolgte ein Wirksamkeitsnachweis mittels einer weiteren überprüfenden Messung der Nachhallzeit im fertigen Studio.
In der vorliegenden Masterarbeit geht es um die Optimierung der Raumakustik eines kleinen Kinos, das u.a. für die Abnahme von DCPs (Digital Cinema Package) durch Filmverleihe und Produktionsfirmen genutzt wird. Hierzu wurden zunächst umfangreiche akustische Messungen durchgeführt, um den Ist-Zustand zu ermitteln. Anhand von international gültigen Kriterien und Empfehlungen für die raumakustischen Parameter von Kinos und Tonregien wurden dann die Zielvorgaben festgelegt. Auf Grundlage dieser Vorgaben entstand dann ein raumakustisches Konzept.
Substrukturierungs- und Transferpfadanalysemethoden stellen in der Akustikentwicklung hervorragende Werkzeuge dar, um auf Basis von Komponentenmessungen schneller, effizienter und damit kostenoptimaler zu entwickeln. Diese Methoden bieten eine gute Schnittstelle zur Simulation und sie sind geeignet die virtuelle Entwicklung mit der hardwarebasierten Entwicklung im NVH-Bereich zu verknüpfen.
Diese Arbeit zeigt die Validierung einer neuartigen zustandsraummodellbasierten Transferpfadauswertungsmethode nach Emmert am Beispiel der Leerlaufakustik eines Verbrennungsmotors. Hierfür wurde ein Hardwareversuch an einem Antriebsstrangprüfstand durchgeführt. Die Verbindungselemente zwischen Prüfstand zu Antriebsstrang wurden speziell für diesen Versuch neu ausgelegt und gefertigt. Die Auswertung der Messdaten findet über eine programmbasierte Auswertungsroutine statt, um die neuartige zustandsraumbasierte Auswertungsmethode nach Emmert einer frequenzbasierten Referenzmethode gegenüberzustellen und zu validieren
In dieser Arbeit sollen auf Basis von gemessenen Referenzräumen geeignete Streugrade für die Raumbegrenzungsflächen ermittelt werden, mit denen die gemessenen Nachhallzeiten mit geringster Abweichung simuliert werden können. Um das Simulationsergebnis abhängig vom verwendeten Streugrad zu machen, werden alle Einflussfaktoren, die die Nachhallzeit ebenfalls verändern, möglichst genau ermittelt. Diese werden dann so berücksichtigt, dass ihr Einfluss auf die Ergebnisse minimal ist. Hierbei spielen die Berechnungseinstellungen, also Teilchenzahl und Laufzeit, genauso wie die Raumabmaße eine wichtige Rolle. Der Einfluss der verwendeten Absorptionsngrade als starker Einflussfaktor wird ebenfalls untersucht und berücksichtigt. Aufbauend auf diesen Daten erfolgt eine Parameteranalyse des Streugrads in Abhängigkeit der Absorption, der Oberflächenbeschaffenheit im Raum und des Modellierungsdetailgrads.
Immersive Audio im Theater
(2019)
In dieser Arbeit werden Wiedergabe- und Produktionstechniken von Immersive Audio verglichen. Es findet eine Analyse statt, welche Anforderungen Theater an Immersive-Audio-Beschallungssysteme stellt. Es werden erprobte Beschallungssysteme vorgestellt und anhand dieser Ergebnisse Schlüsse auf die Verwendung im Theater gezogen. Ausgangspunkt ist die Schallwahrnehmung des Menschen. Des Weiteren werden Wiedergabekonzepte vorgestellt, die für den Einsatz am Theater in Frage kommen.