Auditory perception of sound reflections and source localization in dynamic scenes
Final Report Abstract
Ziel dieses Vorhabens war die Untersuchung der auditiven Wahrnehmung von geometrischen Details in komplexen akustischen Szenen. Da die detailgetreue Nachbildung von Räumen und Konzertsälen enorm arbeits- und rechenintensiv ist, ist es erstrebenswert, die Wahrnehmbarkeitsschwellen für das menschliche Gehör für diese Detailgenauigkeit zu untersuchen. Infolgedessen können Details, welche unterhalb dieser Schwelle liegen, vernachlässigt werden und im Modell approximiert werden. Da der zu ermittelnde Schwellenwert möglichst für alle Räume anwendbar sein soll, wurde in zwei Vorexperimenten ein Experimentierraum bestimmt, der geeignet ist, um minimale Geometrieänderungen zu untersuchen. Es zeigte sich, dass bei einem Absorptionskoeffizienten größer als 0,7 und einer Größe von 15 𝑥 15 𝑥 3 m die Versuchsteilnehmer sensitiv auf Veränderungen der Wandreflexionen reagierten. Durch die Vereinfachung von Geometrien werden Wände gedreht, verschoben und zusammengelegt. Deshalb wurde in den Experimenten eine reflektierende Wand entweder gedreht oder verschoben. Es wird angenommen, dass das menschliche Gehör von der ersten Reflexion an der Wand profitiert. Im ersten Experiment wurde die Wand so gedreht, dass der Ausbreitungspfad der ersten Reflexion konstant blieb und sich somit nur der Einfallswinkel zum Hörer änderte. Die Ergebnisse zeigten, dass die Wahrnehmungsschwelle für unterschiedliche Positionen bei einem Median von 12° Wanddrehung liegt. Durch die Drehung der Wand mit konstanter Ausbreitungspfadlänge, ändert sich allerdings das Raumvolumen und somit auch die Nachhallzeit im Raum. Deshalb wurde in folgenden Experimenten die Wahrnehmungsschwellen bei konstanten Raumvolumen bestimmt, welche bei einem Median von 6° lag. Die Berücksichtigung von einer Bodenreflexion zeigt keine signifikante Reduktion der Wahrnehmungsschwelle. Zusätzlich zur Drehung, ergaben weitere Untersuchungen, in denen die Wand verschoben wurde, dass eine Verschiebung der Wand im Mittel ab 0,5 m wahrnehmbar wird. Abhängig von der Signalart (Rauschen, Sprache oder Musik) und Länge, konnten hier auch Schwellenwerte bis zu 0,15 m festgestellt werden. Die Bodenreflexion zeigte bei dieser Art von Experimenten ebenfalls keine signifikant abweichenden Ergebnisse. Allerdings war in allen Experimenten ein deutlicher Unterschied zwischen den Geschlechtern sichtbar. So schnitten Männer bei der Bestimmung des minimal geänderten Winkels im Schnitt 3° besser ab als die Frauen ab. Während die geschlechterbezogenen Ergebnisse für die Drehung signifikant waren, lies sich kein signifikanter Unterschied für die Verschiebung nachweisen. Im letzten Versuch wurden Modellapproximationen mit zwei Wänden unter Berücksichtigung von Experten und Laien untersucht. Hier ergab sich, dass die Experten signifikant besser abschnitten als die Laien und schon geringe Änderungen hörten.
Publications
- (2015): Hörbare Geometrieänderungen in virtuellen Räumen. 41. Jahrestagung für Akustik. Germany, Nürnberg, 16.03.2015-19.03.2015. Deutsche Gesellschaft für Akustik
Bomhardt, Ramona; Fels, Janina
