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Virtual acoustics: synthesis of traffic sound sources
2025
Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2025
Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University
Genehmigende Fakultät
Fak06
Hauptberichter/Gutachter
;
Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2025-07-28
Online
DOI: 10.18154/RWTH-2025-06710
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/1016056/files/1016056.pdf
Einrichtungen
Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
source characterization (frei) ; traffic sound sources (frei) ; urban auralization (frei) ; virtual acoustics (frei)
Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 621.3
Kurzfassung
Die Wahrnehmung der Lebensqualität in städtischen Umgebungen ist eng mit akustischen Faktoren verbunden. Da Verkehrslärm der dominierende Beitrag von Umgebungslärm ist, bringen aktuelle Forschungsergebnisse die Belastung durch Verkehrslärm mit einer Vielzahl negativer Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und das Wohlbefinden in Verbindung. Die Beschreibung von Lärm anhand von äquivalenten Lärmpegeln, wie sie in der Lärmkartierung verwendet werden, reicht jedoch nicht aus, um die menschliche Reaktion auf Lärm vollständig zu charakterisieren, da die von der Bevölkerung berichteten Belästigungswerte komplexer sind und unter anderem auch von ihrer psychoakustischen Wahrnehmung abhängen. Über den Rahmen der Lärmkartierung hinaus ist die Auralisation eine geeignete Technik zur Bewertung von Umgebungslärm in der virtuellen Realität, indem aus numerischen oder analytischen Daten hörbare Geräusche erzeugt werden. Die Auralisationskette besteht aus physikalisch basierten Modellen für Schallquellen, Schallausbreitung und den Empfänger. Das Ziel dieser Arbeit ist es, Straßenverkehrs- und Flugverkehrsgeräusche zu charakterisieren, zu modellieren und zu implementieren, um eine ganzheitliche auditive Anpassung der städtischen Auralisationen an die reale Erfahrung zu erreichen. Die Charakterisierung beweglicher Schallquellen ist technisch anspruchsvoll, da neben dem Umfang der Schallquellenmodelle für die Lärmkartierung mittels adäquater Spektraldarstellung und Richtcharakteristiken auch die zeitlichen Eigenschaften von Schallquellen für die Verwendung in der virtuellen Akustik berücksichtigt und abhängig vom Betriebszustand einer Schallquelle dargestellt werden müssen. Diese Dissertation befasst sich mit Mess-, Modellierungs- und Synthesetechniken für Verkehrslärmquellen. Sie erfasst systematisch deren räumliche und spektro-temporalen Eigenschaften, stellt Methoden zur Signalextraktion vor und stellt algorithmische Details für die Umsetzung der Klangsynthese vor. Darüber hinaus diskutiert sie die kalibrierte Integration und Bewertung dieser Techniken innerhalb einer Echtzeit-Auralisierungsumgebung.Living quality perception in urban environments is closely linked to acoustical factors. With traffic being the most dominating source of environmental noise, current research associates exposure to traffic noise with a variety of negative effects on human health and well-being. However, the description of noise by means of equivalent noise levels, as used in noise mapping, is often not sufficient to completely characterize the human response to noise, since population-reported annoyance ratings are more complex and depend, among other factors, on their psychoacoustical perception too. Beyond the scope of noise mapping, auralization is a suitable technique to assess environmental noise in virtual reality by producing audible sound from numerical or analytical data. The auralization chain consists of physics-based models for sound sources, sound wave propagation and the receiver. The objective of this thesis is to characterize, model and implement road-traffic and air-traffic sound sources, striving to achieve a holistic auditory fit of urban auralizations with the real-world experience. The characterization of moving sound sources is technically challenging, since in addition to the scope of sound source models for noise mapping by means of adequate spectral representation and directivity patterns, sound sources for use in virtual acoustics must also take into account their temporal properties and represent the operating state of a sound source.This dissertation advances measurement, modeling and synthesis techniques of traffic sound sources. It systematically obtains their spatial and spectro-temporal characteristics, introduces methods for signal extraction, and provides algorithmic details for sound synthesis implementation. Additionally, it discusses the calibrated integration and evaluation of these techniques within a real-time auralization framework.
OpenAccess: 
PDF
(additional files)
Dokumenttyp
Dissertation / PhD Thesis
Format
online
Sprache
English
Externe Identnummern
HBZ: HT031241303
Interne Identnummern
RWTH-2025-06710
Datensatz-ID: 1016056
Beteiligte Länder
Germany
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