Signal Processing and Speech Communication Laboratory
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Untersuchung des Einflusses der Mikrofonpositionen in einem Hallraum (September 2014)

Status
Finished
Type
Master/Diploma Thesis
Seminar Type
- None -
Announcement date
01 Dec 2012
Student
Jakob Spötl
Mentors
Research Areas

Zusammenfassung

Diese Arbeit beschäftigte sich mit der Schallleistungsmessung in Hallräumen. Als ein konkretes Ziel galt es, anhand eines realen Hallraumes, herauszufinden, ob es optimale Mikrophonpositionen gibt, bei welchen dieser die Kriterien der Norm bestmöglich erfüllt. Diese stellt hohe Anforderungen an die räumliche und tonale Gleichverteilung der Schallleistung. Falls es möglich ist, derartige Positionen zu finden, welche in Kombination das beste Ergebnis liefern, könnte der Aufwand für die notwendigen raumakustischen Optimierungen minimiert werden.

Zu diesem Zweck musste zum einen ein Messlautsprecher gebaut werden, welcher für eine normgerechte Prüfung geeignet ist, zum anderen die passenden Messroutinen geschrieben werden. Dafür wurde als Messsoftware PAK 5.7 in Kombination mit dem Frontend PAK Mobile MKII verwendet. Für aufwendigere Berechnungen wurde auf Matlab zurückgegriffen, welches sich über eine Schnittstelle mit PAK verbinden lässt. Für diese Arbeit mussten drei Messungen implementiert werden: die Lautsprecherabnahmeprüfung, die Hallraumabnahmeprüfung und die Hallraumvermessung. Die ersten beiden richten sich nach den Vorschriften in der Norm und müssen bei jedem normgerecht geprüften Hallraum durchgeführt worden sein. Bei der Hallraumvermessung hingegen handelte es sich um ein beschleunigtes Verfahren, anhand dessen in relativ kurzer Zeit (Nettomesszeit und Berechnung ca. 30min) viele Mikrophonpositionen vermessen werden konnten. Die damit ermittelten Daten standen dann für weitere Auswertungen, z.B. das Finden von optimalen Positionen oder generelle Untersuchungen zur Verfügung.

Ein weiterer – rein theoretischer – Teil der Arbeit war die Herleitung der Schallleistungsberechnung im Hallraum. Dazu findet sich in der Norm eine Formel, welche möglichst allen Einflüssen Rechnung tragen soll. Innerhalb dieser Arbeit werden die dort berücksichtigten Effekte betrachtet, erklärt und hergeleitet.

Abstract

The topic of this thesis was the measurement of sound power in a reverberant chamber. One aim was to find out if microphone positions existed, where the requirements of the standards on reverberant chambers were met best. These specifications demand high quality in the energy distribution over space and tonality. If such a position combination exists the needed remaining adjustments would decrease, saving money and time.

For these study a testing loudspeaker had to be built according to standards, which was used for all measurements taken. The different procedure routines also had to be implemented on the measurement system (Hardware: PAK Mobile MKII, Software: PAK 5.7). For the complex calculations self-written programs (programmed with matlab) were integrated in the analysis stage of PAK 5.7. Three measurement procedures had to be implemented: the inspection of the loud-speaker, the inspection of the reverberant chamber and the measurement of the rever-berant chamber. The first two had to be written according to standards while the last one was a self-developed, quicker version of the examination procedure of the chamber. The original measurement routine took about 2.5 hours while the new version needs just a few minutes. With this improvement a detailed determination over an arbitrary number of microphone positions in relatively short time is possible (pure measurement and calculation time approx. 30 minutes for 30 positions). Afterwards the data can be used to find the optimal group of microphone positions on which the requirements of the standards are met the closest.

However, the first, purely theoretical part of this thesis was to derive the equation for the sound power level calculated from measured sound pressure levels in reverberant chambers. There already exists a formula given by the standards which tries to include all relevant effects. This equation will be derived from the basics and the different effects will be illustrated.

Full Text and additional Material

You can download the full version of the master thesis here.