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Directional room impulse response measurement
2020
Dissertation, RWTH Aachen University, 2019
Auch veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University 2020
Genehmigende Fakultät
Fak06
Hauptberichter/Gutachter
;
Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2019-09-05
Online
DOI: 10.18154/RWTH-2020-07829
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/794700/files/794700.pdf
Einrichtungen
Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
acoustic measurement (frei) ; directivity (frei) ; loudspeaker (frei) ; room acoustics (frei) ; spherical harmonics (frei)
Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 621.3
Kurzfassung
Gemessene Raumimpulsantworten sind stets untrennbar mit der Richtcharakteristik der verwendeten Messquellen und -empfänger verknüpft. Für standardisierte Raumakustik-Messungen wird daher eine möglichst omni-direktionale Richtcharakteristik verlangt, um die Vergleichbarkeit der Ergebnisse zu gewährleisten. Dieser Ansatz führt allerdings zum Verlust der Informationen über einzelne Reflektionspfade, sowie der Möglichkeit die akustische Szene bezüglich anderer realer Quellen zu auralisieren. Ein Beispiel für den Einfluss einer Richtcharakteristik ist die wahrgenommene tonale Veränderung beim Umrunden einer Quelle mit starker Richtcharakteristik, z.B. einer Trompete. Dieser Effekt lässt sich als richtungsabhängiges Filter beschreiben. Folglich ist auch der Einfluss der Quell- und Empfänger-Richtcharakteristik auf die Anregung einzelner Reflexionspfade und eine raumakustische Analyse offensichtlich. Eine Richtcharakteristik lässt sich durch eine Zerlegung in sphärische harmonische Basisfunktionen als sphärisches Wellenspektrum darstellen. In dieser Domäne kann die Komplexität einer Richtcharakteristik gut spezifiziert und reguliert werden. Diese Eigenschaft wird in der vorliegenden Arbeit genutzt um die Empfindlichkeit von Raumimpulsantworten, raumakustischen Parametern und somit letztendlich auch des Hörempfindens auf einen sich verändernden Detailgrad einer Richtcharakteristik zu untersuchen. Die Messung von direktionalen Raumimpulsantworten als einen Satz von Messungen mit unterschiedlicher und eindeutiger Richtcharakteristik kann die richtungsbezogenen Informationen einer akustischen Szene im Messergebnis erhalten und eine Analyse bezüglich individueller Reflektionspfade oder einer spezifischen Richtcharakteristik ermöglichen. Idealer Weise kann eine solche Messung in einem Durchlauf erfolgen und erlaubt im Nachhinein die Auswahl einer Richtcharakteristik durch die Linearkombination verschiedener Messergebnisse. Die realistische Durchführung einer solchen Messung erfordert spezialisierte Arrays. Einschränkungen bei der Konstruktion und unvermeidliche Messfehler müssen bei der Auslegung der Messinstrumente und -prozeduren berücksichtigt werden. Die vorliegende Arbeit untersucht diese Einschränkungen im Speziellen für Quell-Arrays.Measured room impulse responses are inextricably linked with the distinct directivity patterns of the applied measurement sources and receivers. For the measurement of standardized room acoustic parameters these patterns are required to be omni-directional to ensure the comparability between measurements. This approach waives an abundance of information about single reflection paths, as well as the possibility to analyze and auralize the acoustic scene in relation to specific real-world sources and receivers. The impact of directivity patterns on the human perception of a signal is easily understood. The most intuitive example is the change in the perceived tone during a walk around a musician playing a highly directive instrument such as at rumpet. The effect can be described as a direction-dependent filter. It is straightforward to imagine the influence of the source and receiver directivity on reflection paths and a room acoustic analysis. Directivity patterns of any sort can be represented as spherical wave spectra by decomposing their angular functions into orthogonal spherical harmonics. In this domain, the complexity of such patterns can be regulated and uniquely specified. The sensitivity of room impulse responses, room acoustic parameters and subsequently of human listeners to a changing level of detail of a directivity is evaluated in this thesis. The measurement of directional room impulse responses as a set of measurements with unique directivity patterns can retain the directional information of an acoustic scene. Ideally, such a measurement consists of one session and allows for the flexibility of choosing the desired directivity patterns in post-processing by combining different impulse response sub-sets. Such a procedure requires specialized measurement arrays. The results can be used to analyze the room in relation to specific source and receiver directivity patterns or single reflection paths. Physical constraints and measurement artifacts hinder and feedback into the development of the instruments and methods. This thesis explores these limits, focusing primarily on the design of suitable sources allowing for directional room impulse response measurement procedures with variable directivity.
OpenAccess: 
PDF
(additional files)
Dokumenttyp
Dissertation / PhD Thesis/Book
Format
online, print
Sprache
English
Externe Identnummern
HBZ: HT020547982
Interne Identnummern
RWTH-2020-07829
Datensatz-ID: 794700
Beteiligte Länder
Germany
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