Validation of room acoustic simulation models

Aspöck, Lukas; Weinzierl, Stefan; Vorländer, Michael

doi:HT020672430

Validation of room acoustic simulation models

Aspöck, Lukas^RWTH*

2020 & 2021

VerantwortlichkeitsangabeLukas Aspöck

ImpressumBerlin : Logos Verlag GmbH 2020

Umfang1 Online-Ressource (VI, 180 Seiten) : Illustrationen, Diagramme

ISBN978-3-8325-5204-6

ReiheAachener Beiträge zur Akustik ; 35

Dissertation, RWTH Aachen University, 2020

Druckausgabe: 2020. - Auch veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University 2021

Genehmigende Fakultät
Fak06

Hauptberichter/Gutachter
Vorländer, Michael (Thesis advisor)^RWTH* ; Weinzierl, Stefan (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2020-07-10

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2020-12146
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/808553/files/808553.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl für Technische Akustik (613510)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
auralization (frei) ; binaural technology (frei) ; room acoustics (frei) ; simulation (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 621.3

Kurzfassung
Bereits in der Antike existierte das Ziel, geeignete Umgebungen zu gestalten, um akustische Signale von einer Quelle zu einem Publikum zu transportieren. Dazu müssen raumakustische Effekte verstanden werden und, im besten Fall, diese auch genau hervorgesagt werden. Simulationen, die auf den Konzepten der geometrischen Akustik basieren, werden seit mehr als 50 Jahren entwickelt und ausgiebig untersucht. Dennoch ist auch heutzutage über die Unsicherheit und die Validität der Resultate der Simulationen nicht ausreichend bekannt. Um Entwicklern und Forschern eine Möglichkeit zur Validierung ihrer Simulationen zu bieten, wurde eine Datenbank mit elf akustischen Szenen entwickelt, dokumentiert und veröffentlicht. Die Szenen decken sowohl einfache Umgebungen, in denen einzelne akustische Effekte wie Reflexion oder Beugung isoliert werden, als auch komplexe Räume wie einen Konzertsaal ab. Neben einer detaillierten Beschreibung und der Definition von Eingabedaten wurden für alle Szenen akustische Messungen durchgeführt, die als Referenz für die Simulationen dienen. Basierend auf diesen Daten wird eine erste Studie vorgestellt, die nach dem Vorbild der drei bisher durchgeführten Round Robins der raumakustischen Simulation konzipiert wurde. Dabei werden die Simulationsergebnisse von bis zu sechs Teilnehmern, denen im Vorfeld die Messergebnisse nicht bekannt waren, miteinander und mit den Messergebnissen verglichen. Die Auswertung der einfachen Szenen offenbarte Schwächen der Simulationssoftware, zeigte aber bei den komplexen Szenen akzeptable Ergebnisse im mittleren Frequenzbereich. In einer zweiten Studie wurde ermittelt, wie stark raumakustische Simulationen von Messungen abweichen, wenn die Messergebnisse im Vorfeld bereits bekannt sind und die Eingabedaten der Simulation manuell oder systematisch angepasst werden. Diese Arbeit demonstriert, welche Abweichungen von gemessenen Werten zu erwarten sind, wenn unbekannte oder bekannte Räume simuliert werden. Zudem dient sie als Grundlage für die Überarbeitung von Simulationssoftware und für eine verbesserte Bestimmung und Auswahl von korrekten Eingangsdaten.

Already in ancient times, the goal existed to design appropriate environments to transport acoustic signals from a sound source to an audience. Achieving this goal requires an understanding of room acoustic effects and, in the best case, the ability to accurately predict them. Simulations based on the concepts of geometrical acoustics have been developed and extensively investigated for more than 50 years. However, even today, there is still insufficient knowledge about the uncertainty and validity of the acoustical simulation results.In order to offer developers and researchers a possibility to comprehensively validate the results of their room acoustic simulation, a database with eleven acoustic scenes was developed, documented and published. The scenes cover both simple environments, where individual acoustic effects such as reflection or diffraction are isolated, and complex room situations such as a concert hall. In addition to a detailed description and the definition of input data, acoustic measurements were carried out for all scenes, which serve as a reference for simulations. Based on this data, a first study is presented which was designed following the concept of three previously conducted round robin experiments on room acoustic simulation. Here, the simulation results of up to six participants, who were not informed about measurement results in advance, are compared with each other and with the results of the corresponding measurements. The evaluation of the simple scenes revealed various weaknesses of the simulation software. In case of the complex scenes, acceptable results were observed in the mid-frequency range. In a second study it was determined how much room acoustic simulations deviate from measurements if the user knows the measured results beforehand and input data of the simulation is adjusted manually or systematically. This work demonstrates which deviations from actual, measured values can be expected when simulating either unknown or known rooms. It furthermore provides a basis for the revision of room acoustic simulation software and for the improvement of the determination and selection of correct input data.

OpenAccess:
PDF
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