Gekoppelte Volumen in der Raumakustik. Über die Aussagekraft von Parametern in Relation zur Raumgeometrie und zur Hörsamkeit
Creators: name: Thünemann, Johanna
Publisher: name: Zenodo
Year: 2021

description: Die Raumakustik beschreibt die Schallpropagation in geschlossenen Räumen mit raum- und situationsspezifischen Abklingvorgängen. Diese Vorgänge beschreiben die Klangqualität des Raumes im Hinblick auf die jeweilige Nutzung. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Raumakustik speziell bei gekoppelten Volumen, als mehrere, individuelle geometrische Körper, die durch Öffnungen miteinander verbunden sind. Durch diese komplexen Geometrien mit Haupt- und Nebenvolumen und einer je nach Öffnungsfläche eingeschränkten Verbindung zwischen diesen, werden nichtlineare Effekte, wie etwa Verzögerungen in den Abklingvorgängen erzeugt, die wiederum mess- und hörbar sind. Dabei werden Kopplungen in der Raumakustik bewusst eingesetzt, um diese Effekte zu erzeugen und die Akustik im Hauptvolumen zu verändern. Insgesamt handelt es sich dennoch um einen Ansatz, der wenig erforscht ist und gleichzeitig vielschichte Effekte produziert, weswegen eine zuverlässige Vorhersage schwierig ist. Die klassische Raumakustik widmet sich in der Regel Geometrien bestehend aus einem Volumen und verwendet für die Berechnung des Abklingvorganges und als Aussage über die quantitativen Eigenschaften der jeweiligen Akustik etablierte raumakustische Parameter. Wie zuverlässig die Parameter die Klangeigenschaften eines Raumes bei komplexen Geometrien wiedergeben, ist nicht bekannt, ebenso wenig, wie sensibel ein gekoppeltes System auf Veränderungen reagiert, vor allem aber auch, wie dezidiert diese vom Subjekt wahrgenommen werden. Katz et.al. publizierten eine Studie zu gekoppelten Volumen und ihrer subjektiven Erkennbarkeit, in der unter anderem die Distinktionsfähigkeit von akustischen Signalen mit dem zeitlichen Verlauf in Zusammenhang gebracht wird.1 Weitere Forschung befasst sich mit quantitativen Analysen oder den Simulationsmethoden bei gekoppelten Volumen.2 In Handbüchern über Raumakustik findet sich mehrfach eine angepasste Berechnung der Nachhallzeit, bei der die beiden unterschiedlichen Oberflächen und Volumen in Verbindung gebracht werden. Ein Vergleich der Formel mit gemessenen Nachhallzeiten wird jedoch nicht erwähnt.3 Die vorliegende Arbeit untersucht, wie Veränderungen der Geometrie bei gekoppelten Volumen einerseits in den quantitativen Parametern abgebildet werden und ob hier unter Umständen eindeutige Zusammenhänge herausgestellt werden können. Zusätzlich werden die Veränderungen der Parameter mit subjektiven Einschätzungen verglichen, die im Rahmen einer Umfrage gewonnen wurden, sowie mit den Geometrien selbst. Grundlage der Untersuchung ist die Annahme, dass die etablierten raumakustischen Parameter eine nur geringe Aussagekraft über die qualitative Raumakustik von gekoppelten Volumen haben, sowie das bei quantitative Veränderungen in den Parametern kein Rückschluss auf einen gehörten Unterschied möglich ist. Ebenfalls wird untersucht, ob die Annahme einer verzögerten Reflektion des Nachhalls in das Hauptvolumen zurück stattfindet. Durch die wegen größerer Oberflächen angenommene gestiegene Absorption wird ebenfalls die These aufgestellt, dass die spektrale Zusammensetzung des Nachhalls verändert wird. Im Rahmen dieser Arbeit soll folglich untersucht werden, wie sensibel der Abklingvorgang von gekoppelten Volumen auf Veränderungen in der Geometrie reagiert, wie und ob diese Veränderungen in den etablierten Parametern abgebildet werden und ob diese Unterschiede vom Subjekt hörbar sind. Dazu werden unterschiedliche Modelle erstellt, die mit Hilfe einer Raumakustik- Software simuliert werden. Die berechneten Parameter werden auf Zusammenhänge mit der Geometrie überprüft. Die dabei generierten Impulsantworten werden im Rahmen einer Umfrage von Probanden paarweise miteinander auf Unterschiede in der Nachhallzeit und des Spektrums verglichen und anschließend in Bezug zu den quantitativen Ergebnissen gesetzt. Die Arbeit strukturiert sich dabei in einen theoretischen und einen empirischen Teil. Der theoretische Teil befasst sich zunächst mit Schallpropagation in geschlossenen Räumen (Absatz 2.1), anschließend werden Grundlagen der Psychoakustik erläutert (Absatz 2.2) und im Anschluss in den Zusammenhang mit Raumakustik gebracht (Absatz 2.3). In Absatz 2.3 werden dabei ausführlich Aspekte der Raumakustik einschließlich Simulation und Parameter thematisiert. Der empirische Teil erläutert zunächst die aktuelle Forschung (Abschnitt 3.1.1) und beschreibt im Anschluss die Methode beider empirischer Teile, den Modellen und der Umfrage (Abschnitte 3.2.1 und 3.2.2). Daran anschließend werden die Ergebnisse dargestellt (Abschnitte 3.2.3 und 3.2.4), sowie diskutiert (Abschnitt 3.3) und mit einem Fazit zusammengefasst (Abschnitt 3.4).