Überlagerungen / Overlays

Zum Vergleich von Meßwerten ist sehr nützlich, mehrere Kurven in einer Anzeige gleichzeitig darzustellen. Hierfür können Sie einfach die aktuelle Kurve abspeichern und einer Überlagerung zuordnen.

Sie können ausserdem mehrere Messungen mitteln und zu einer Überlagerung zusammenfassen. Diese Funktion ist sehr nützlich um z.b. die Messwerte an verschiedenen Raumpositionen zu mitteln.

Überlagerungen können auch als Bezugspunkt verwendet werden. Alle folgenden Messungen werden von dieser Referenz abgezogen.

Sie können Überlagerungen aus externen Dateien laden oder in solche speichern. Überlagerungen können auch zwischen verschiedenen Fenstern des Programms kopiert werden.

Am einfachsten ezeugen Sie Überlagerungen mit den Knöpfen aus der Werkzeugleiste.

Wenn Sie einen dieser Knöpfe (O1 O2 O3 ...) drücken wird die aktuelle Messung als Überlagerung abgespeichert. Die Legende rechts oben in der Ecke wird automatisch aktualisiert mit einer neuen Kurve.

Wenn Sie den Überlegerungsknopf erneut drücken, wird die Überlagerung versteckt.

Drücken Sie den Knopf zum dritten Mal, haben Sie die Möglichkeit die aktuelle Überlagerung zu

  • Überschreiben
  • Addieren
  • Subtrahieren
  • Mitteln

Wenn Sie abbrechen wählen, wird die vorhandene Überlagerung, die zuvor versteckt war, wieder angezeigt.

Sie können die Überlagerung eauch aus dem Menu wählen.

Wählen Sie unter ‘Overlays->Set current curve as Overlay’.

Sie können für jede Kurve einen Namen vergeben und den Linienstil Ihren Wünschen anpassen.


Jede Kurve kann einzeln aktiviert werden, dies können Sie zum einen über den Menueintrag einstellen oder über obige Dialogbox.

Die Kurven werden beim Speichern mit gesichert, so dass diese beim Laden der Konfiguration wieder zur Verfügung steht. Sie können die Überlagerungen auch in Textdateien im- oder exportieren.

 Import von Textdateien

WinAudioMLS kann Textdateien einlesen und den Inhalt direkt als Überlagerungen darstellen. Diese Funktion eignet sich insbesondere, um Grenzwerte oder Referenzdaten darzustellen.

Die Textdateien enthalten Paare aus der Frequenz und dem wert der y-Achse. Dieser Wert kann als Dezibel, Prozent oder linear geladen werden. 

Eine Beispieldatei enthält die folgenden Daten:

 

20           6.3

112          6.3

114          2

500          2

12500        2

12500.01   100

20000      100

 

Die Daten sind durch Leerzeichen getrennt und enthalten ein Paar pro Zeile. Die Daten werden gemäß der folgenden Dialogbox importiert. Die Daten können dabei einem der 10 Überlagerungen zugewiesen werden.

 

 

Mit diesen Daten erhalten Sie das folgende Bild.

In einem anderen Beispiel werden die Daten als Dezibel importiert.

31.5   -65.2

90     -40.1

100    -30.1

112    -12

125     -5.1

10000   -5.0

12500  -20

14000  -40

16000  -43

18000  -48

20000 -50.2

 


Sie können auch mehrere Überlagerungen in einem Diagramm darstellen.

Mathematische Operationen

Sie können eine Überlagerungen aus zwei Kurven oder einer Kurve und einer Konstanten berechnen. Diese Funktion ist sehr nützlich um z.B. die Differenz zweier Messungen anzuzeigen oder eine Kurve um 12dB zu verschieben

WinAudioMLS unterstützt die folgenden Operationen

ADD

Addition

SUB

Subtraktion

MUL

Multiplikation

DIV

Division

MAX

Maximum

MIN

Minimum

ABS

Absolutwert

SQRT

Wurzel

LOG

Natürlicher Logarithmus

Beispiel:

Mit dieser Einstellung werden alle Messwerte unterhalb von –100dB auf –100dB gesetzt.

 

Hilfslinien

Für viele Messungen ist es sinnvoll, Hilfslinien darzustellen. Häufig werden z.B. Linien bei –3dB verwendet. Mit Hilfe der Überlagerungen können Sie solche Linien einfach zeichnen.

Verwenden Sie den Dialog “Set current curve as Overlay” und definieren Sie eine Konstante von –3dB

Es ist wichtig, dass mathematische Operationen deaktiviert sind (NONE) und “Use a constant” ausgewählt ist. Die Quellkurve spielt keine Rolle.

Für komplexere Kurven können Sie Überlagerungen auch aus einer Textdatei laden. Diese Datei enthält Paare von Frequenzen und Pegel.

Erstellen Sie einfach eine Textdatei mit folgendem Inhalt.

1        -3.0

100000   -3.0

 

Speichern Sie diese in eine Datei z.B. als minus3dB.txt und laden Sie diese als Überlagerung.

Dynamische Überlagerungen

WinAudioMLS kann die Überlagerungen in Abhängigkeit vom Eingangssignal verschieben. Diese Funktion wird „dynamisches Überlagerungen“ genannt, und erlaubt es relative Kurven in Abhängigkeit vom Eingangsspegel zu zeichnen.

Im folgenden Beispiel nimmt WinAudioMLS den Pegel von Kanal 1 bei 1000Hz als Bezugspunkt. Sie können auch einen Offset hinzufügen. Steigt der Eingangspegel um z.B. 3.2dB, so verschieben sich die Überlagerungen um den gleichen Betrag.

Im folgenden Beispiel verschiebt sich die –3dB Hilfslinie automatisch.

Parametrischer Equalizer

Die Software verfügt optional über ein Equalizer-Modul, mit dem der Frequenzgang in weiten Bereichen korrigiert werden kann. Der Equalizer funktioniert zum einen für die Echtzeitmessung, zum anderen kann er bei der Analyse von Wave-Dateien verwendet werden.

Der Equalizer besteht aus einer beliebigen Anzahl von parametrischen Filtern, die hintereinandergeschaltet werden können.

Jedes Filter ist ein sogenanntes „Peak“-Filter zweiter Ordnung. Sie können pro Filter die Mittenfrequenz, die Verstärkung (Gain) und die Güte (Q) einstellen. Die Verstärkung kann sowohl positiv als auch negativ sein.

Durch die variable Güte können Sie sowohl sehr breitbandige Filter als auch sehr schmalbandige Filter entwerfen. Sie können zum Beispiel mit schmalbandigen Filtern einzelne Frequenzen entfernen.

Eigenschaften

  • Einsatz im Echtzeit-Modul oder Offline für Datei-Analyse
  • Filterblock ist ein Peak-Filter mit einstellbarer Mittenfrequenz, Verstärkung und Güte
  • Beliebige Anzahl von Filterblöcken
  • Variable Güte, dadurch können sowohl schmalbandige als auch breitbandige Korrekturen durchgeführt werden.
  • Einstellungen unabhängig pro Kanal
  • Globale Verstärkung

Die Konfiguration erfolgt über Textdateien.

Pro Zeile können Sie ein Filter definieren. Eine Zeile enthält drei Werte. Der erste definiert die Mittenfrequenz, der zweite die Verstärkung in dB und der dritte optionale Parameter gibt die Güte an

Die Zeile

1000 4.4 2.0

definiert ein Filter mit der Mittenfrequenz 1000Hz, der Verstärkung 4.4dB und eine Güte von 2.0. Sie können die Güte auch weglassen, dann wird ein Wert von 1.41 angenommen.

Equalizer filter at 1kHz with Gain +3dB and -3dB

Dies folgende Bild zeigt eine Kette von verschiedenen Filter.

Die Konfiguration ist hierfür:

1000     3    10

1500     -1   10

400      10   20

6000     5    0.2

Equalizer filter chain measurment

Wenn Sie einen automatischen Bericht aus einer Wave-Datei erstellen, wird der Frequenzgang des verwendeten Equalizers automatisch mit in den Bericht aufgenommen. Dieser Frequnzgang in diesem Beispiel entspricht der obigen Konfiguration. Diese Kurve im Bericht wird aus dem Filter direkt berechnet und entspricht damit dem idealen theoretischen Verlauf. In dem Bild zuvor wurde dieser Frequenzgang jedoch mit unserem System direkt gemessen. Die beiden Kurven sind dann auch, wie es zu erwarten ist, identisch.  


Equalizer filter chain simulation


Die folgenden Bilder zeigen den Einfluss der Güte (Q) auf ein Filter der Mittenfrequenz 1000Hz.

Q=100

Q=20


Q=10

Q=5


Q=2

Q=1.41


Q=1.0

Q=0.5


Q=0.2


Die Verstärkung kann auch negativ sein, in diesem Fall wird der Frequenzbereich gedämpft.

Gain=-3dB Q=2

Kurzanleitung Messung der Sprachverständlichkeit STI-PA gemäß DIN60286-16

Das obige Bild zeigt ein vollständiges Meßsystem für STI-PA

 

Es besteht aus:

 

  • PC: hier ein kleines Netbook, das besonders für mobile Messungen geeignet ist.
  • Meßmikrofon (Das hier gezeigte Meßmikrofon wird über eine USB-Audio Schnittstelle an den PC angeschlossen)
  • Aktiver Testlautsprecher mit 10cm Membran
  • CD-Spieler zur Signalerzeugung
  • CD mit STI-PA Testsignal

 

Sinnvoll sind noch ein Handschallpegelmesser oder Kalibrator zur Messung absoluter Schallpegel.

 

Sofern ein hochwertiger IEC61672 Klasse 1 oder 2 Schallpegelmesser zur Verfügung steht, kann dieser über den AC-Ausgang anstelle des Messmikrofons verwendet werden.


 

Eigenschaften

  • Erfüllt IEC 60268-16:2003 und 2011 bzw. DIN EN 60268-16:2004 und 2012
  • STI, STIPA, RASTI
  • Die Benutzung ist sehr einfach. Führen Sie Ihre erste STIPA-Messung innerhalb von 2 Minuten durch.
  • Messung über moduliertes Rauschen (direkte Methode) und Raumimpulsantwort (indirekte Methode)
  • Berücksichtigung des Hintergrundgeräuschs über Oktavpegel oder direkt als .wav Datei. Es ist keine Nachberechnung mit einem Tabellenverarbeitungsprogramm erforderlich.
  • “Auditory masking” ist konform zu IEC 60268-16 ED 3.0 (2003) und ED 4.0 (2011) und ist optional abschaltbar.
  • Für jedes Band werden die Modulationsindizes angezeigt
  • Oktavanalysator konform zu IEC 1260-Klasse 0
  • Messung des Sprachpegels konform zu IEC 60268-16:2011 Annex J.2
  • Einfacher Export der Daten

 


Allgemeine Hinweise

 

Bitte beachten Sie, das für eine korrekte Messung der Sprachverständlichkeit gemäß DIN60268-16 folgende Bedingungen erfüllt sein müssen:

 

  • Keine Frequenzverschiebungen oder Frequenzmultiplikationen.
  • Keine Sprachcodecs (LPC, CELP, RELP etc.)
  • Das Hintergrundgeräusch darf keine hörbaren tonalen Komponenten enthalten.
  • Das Hintergrundgeräusch darf keine impulsartigen Komponenten enthalten.
  • Es dürfen keine Flatterechos auftreten, deren Periode ein Vielfaches der Modulationsfrequenzen ist.
  • Das Hintergrundgeräusch muss stationär sein. Es darf sich nicht während der Messdauer verändern.

 

Hinweise:

 

Das Meßsystem arbeitet mit einer Abtastrate von 44,1kHz und entspricht damit dem CD-Standard. Bei der Wiedergabe der Testsignale auf einem CD-Spieler kann die Abtastfrequenz geringfügig abweichen. Dies ist bedingt durch die Taktabweichungen der Oszillatoren. Diese Abweichungen sind typischerweise nicht hörbar und liegen in der Regel unterhalb von 100ppm. Allerdings können diese geringen Abweichungen die STI Messungen verfälschen, da die Filter sehr schmalbandig sind. Daher sollte die Frequenzabweichung mit einem 1kHz Ton gemessen werden und protokolliert werden.

 

 

 

 


Einführung

Sprachverständlichkeit ist der Schlüssel menschlicher Kommunikation. Für Notfallwarnsysteme, Telekomunikationssysteme, Durchsagesysteme ( z.B. in Bahnhöfen) oder allgemein Räume zur Sprachdarbietung (Schulungsräume) verringert eine ungünstige Sprachverständlichkeit nicht nur deren Funktion sondern ist auch sicherheitskritisch.

In vielen Ländern existieren daher gesetzliche Mindestanforderungen an die Sprachverständlichkeit. Für öffentliche Neubauten muss die Sprachverständlichkeit durch Messungen dokumentiert werden. In den meisten Fällen muss dabei die Norm IEC 60849 oder ISO 7240-16 berücksichtigt werden.

Die ersten Messungen der Sprachverständlichkeit basierten auf einer statistischen Analyse von Hörtests. Im Gegensatz hierzu sind die STI-Verfahren gemäß 60268-16 eine objektive Methode. Es werden spezielle Testsignale aus moduliertem Rauschen verwendet. Diese Signale simulieren die menschliche Sprache. Von besonderem Interesse ist die Verschlechterung des Signals durch den Übertragungskanal, der basierend auf den Testsignalen durch aufwendige Verfahren berechnet werden kann.

Die Sprachverständlichkeit eines Übertragungskanals wird beeinflusst von:

  • Pegel des Sprachsignals
  • Frequenzgang
  • Nicht-lineare Verzerrungen
  • Pegel des Hintergrundgeräuschs
  • Qualität des Wiedergabesystems
  • Echos (Reflektionen mit einer Verzögerung > 100ms)
  • Nachhall
  • psychoakustische Effekte (Maskierung)

 

Die STI-Methode verwendet 7 Oktavbänder im Bereich 125Hz bis 8kHz. Aus allen Bändern wird ein Einzahl-Wert berechnet. Dieser Wert kann zwischen 0 und 1.0 liegen. Ein Wert von 0 bedeutet das keine Sprachverständigung möglich ist. 1.0 bedeutet eine ideale Sprachverständlichkeit.


 

Installation

 

Führen Sie das Installationsprogramm „setup.exe“ auf der Programm-CD aus und folgen Sie den Anweisungen.

 

Einige Versionen werden mit einem USB-Kopierschutzstecker ausgeliefert. Dieser Dongle muss in einen USB Steckplatz eingesteckt werden. Das Programm startet nur, wenn dieser Dongle eingesteckt ist.

Zur Zeit verwenden wir ein System von Unikey.

Dieser Dongle wird von Windows automatisch erkannt und benötigt keine Treiber.

 


 

Erste STI-PA Messung

Legen Sie die Audio CD mit den STI-PA Testsignalen in einen Audio CD-Spieler und verbinden Sie diesen mit dem Aktiv-Lautsprecher.

Aus dem Lautsprecher sollte jetzt das rhythmische STI-PA Rauschen hörbar sein.

Halten Sie das Messmikrofon etwa 50cm vom Lautsprecher entfernt und stellen Sie einen Schallpegel von ca. 66dB(A) ein. Sie können den Pegel direkt am Lautsprecher oder am CD-Spieler anpassen.

Aktivieren Sie die STI-PA Messung

Nach etwa 10s wird die Anzeige grün und Sie können die Werte ablesen. Bei diesem einfachen Test, bei dem der Testlautsprecher direkt gemessen wird, sollte der STI-Wert über 0.9 liegen.

WinAudioMLS unterstützt gemäß der DIN60286-16 zwei Sprechertypen (Männlich ‚male’ und weiblich ‚female’). Auf der CD sind beide Testsignale enthalten.

Achten Sei darauf, dass das Programm entsprechend eingestellt ist. Sofern Sie keine genaueren Vorgaben haben, verwenden Sie den Typ männlich.

Eine reale Messung läuft wie folgt ab:

  1. 1)Positionieren Sie das Mikrofon
  2. 2)Starten Sie ein neue Messung mit Reset.
  3. 3)Warten Sie mind. 10-15s. Die Anzeige wird dann grün.
  4. 4)Die Messergebnisse können Sie entweder als ‚screenshot’ speichern oder die Meßdaten im Textformat weiterverarbeiten.

Meßdaten als Bildschirmfoto

Wenn Sie die Funktion „Copy to clipboard“ verwenden, werden die Messdaten in die Zwischenablage gespeichert, wo Sie diese leicht nach Excel etc. exportieren können.

STI: 0.96 CIS: 0.98 Rating:excellent

MTI:0.732 0.974 0.959 1.000 0.994 1.000

M1: 0.764 1.002 0.974 1.030 0.967 1.005

M2: 0.884 0.957 0.948 0.980 1.000 0.983

RMS: -59.3 -68.7 -68.4 -67.6 -71.6 -66.5

male

35s

Das Programm zeigt folgende Parameter:

Beschreibung

Parameter

Speech Transmission Index

STI

Common Intelligibility Scale

CIS

Pegel im Band

RMS

Modulation Transmission Index

MTI

Modulationsindices

M1 M2

Details zu insbesondere M1,M2, MTI finden Sie in der Norm DIN60268-16

Die beiden Verständlichkeitsmaße können auf einfache Weise umgerechnet werden:

CIS=1+log10(STI)

 

Der Sprachverständlichkeitsindex STI kann im Bereich von 0.0 (unverständlich) bis 1.0 (exzellent verständlich) liegen.

 

STI Index

Kommentar

0.0-0.3

unverständlich/bad

0.3-0.43

schwach/poor

0.43-0.6

angemessen/fair

0.6-0.75

gut/good

0.75-1.00

ausgezeichnet/excellent

 

 

Gemäß Norm DIN 60849 muß die Verständlichkeit auf der Allgemeinen Verständlichkeitsskala (CIS: Common Intelligibility Scale) größer oder gleich 0.7 sein. Dies entspricht einem STI (Speech Transmission Index) von 0.5.


Praktischer Meßaufbau

Der Meßaufbau ist sehr einfach. Das Testsignal, das aus speziellem modulierten Rauschen besteht, wird über einen Test-Lautsprecher über das Mikrofon der Notfallanlage eingespeist. An verschiedenen Stellen wird das Signal über ein Meßmikrofon aufgenommen und analysiert. Pro Messpunkt dauert die Messung etwa 15s.

Der Lautsprecher sollte einen Abstand von etwa 0.5m zum Mikrofon haben. Der Schallpegel des Testsignals sollte bei 66dB(A) liegen.

Auf der Produkt-CD befinden sich zwei Testsignale für STI-PA, einmal für eine männliche Stimme und die zweite für eine weibliche Stimme. Diese können Sie z.B. auf einen MP3-Spieler übertragen oder direkt von CD abspielen. Die Testsignale dürfen jedoch keinesfalls komprimiert werden sondern müssen direkt als .wav/PCM  oder Audio CD abgespielt werden. Dieses Testsignal wird kontinuierlich über die Notfallanlage abgespielt.

 

Die Messung erfolgt sinnvollerweise mit einem kleinen Laptop z.B. Netbook und einem Messmikrofon an den Meßpunkten. Zusätzlich empfehlen wir einen Kalibrator, um auch absolute Schallpegel zu erfassen.


 

Überprüfung des Meßaufbaus

 

unter http://www.dr-jordan-design.de/Download/STIPA_test.ZIP

 

finden Sie eine Reihe von Testdateien, die eine Fehleranalyse erleichtern. Jede dieser .wav Dateien ist 15s lang und enthält einen speziell verringerten Modulationsindex.

Wenn Sie diese Dateien mit der STIPA-Messung analysieren, sollten sich folgende Werte ergeben.

 

30%     STI-PA 0.38

40%     STI-PA 0.44

50%     STI-PA 0.50

60%     STI-PA 0.56

70%     STI-PA 0.62

 

Der verringerten Modulationsindex ist deutlich hörbar. Mit sinkendem Modulationsindex nimmt der Rauschcharakter zu.

 


Verbesserung der Sprachverständlichkeit

Die Sprachverständlichkeit kann durch verschiedene Massnahmen verbessert werden.

 

Pegel

In gewissem Rahmen kann die Sprachverständlichkeit durch einen höheren Pegel verbessert werden. Hier sollte aber vorher unbedingt der Signal-Störabstand bestimmt werden. Zu hohe Pegel verschlechtern wiederum die Sprachverständlichkeit. Ist die Raumakustik ungünstig, verbessern hohe Pegel nicht die Sprachverständlichkeit. Daher muss unbedingt vorher die Ursache der geringen Sprachverständlichkeit ermittelt werden.

 

Verringerung des Nachhalls

Hier sind verschiedene Massnahmen sinnvoll. Grundsätzlich ist die Sprachverständlichkeit im Hallradius eines Lautsprechers besser als ausserhalb. Daher sollten mehr kleine Lautsprecher als wenige große aufgestellt werden. Die Richtwirkung der Lautsprecher hat hier auch eine zentrale Bedeutung.

 

Durch Absorber kann die Nachhallzeit im sprachrelevanten Frequenzbereich verbessert werden.

 

Durch elektronische Entzerrung (Equalizer) können ausgeprägte Raumresonanzen verringert werden.


Pegelmessungen bei Sprache

Für reproduzierbare STI-Messungen müssen die verschiedenen Pegel sorgfältig gemessen und kalibriert werden.

Die aktuelle Norm 60268-16:2011 Annex J beschreibt eine Methode mit der der Pegel von Sprachsignalen gemessen werden kann. Bei Sprache ist es nicht ausreichend nur den A-bewerteten mittleren Schallpegel zu bestimmen. Diese Messung hängt in hohem Maße von den Sprachpausen ab. Mit dem standardisierten Messverfahren werden die Sprechpausen erkannt und aus der Berechnung entfernt.

Anzeige

Diese spezielle Messmethode können Sie direkt aus dem STIPA-Dialog ablesen.

In diesem Fenster wird der normale A-bewertete mittlere Schallpegel (RMS) angezeigt

Der rechte Wert zeigt den Sprachpegel gemäß 60268-16:2011 Annex J.2 an. Dieser Pegel ist immer größer als der reine RMS. Typischerweise liegt er etwa 3dB oberhalb des RMS. Sind die Sprechpausen größer, so ist auch der Pegelabstand zum RMS größer. Bei eienm kostanten signal ohne Pausen sind beide Pegel fast identisch.

Bei Sprache sollte mindestens über 40s gemittelt werden.

 

 


Test Signale

Das STIPA Testsignal enthält 7 bandbegrenzte modulierte Rauschsignale mit den Mittenfrequenzen 125Hz 250Hz 500Hz 1000Hz 2000HZ 4000Hz und 8000Hz.

 

 

Das Rauschsignal für jedes Band wird Amplituden-modululiert (AM). Das ideale Signal hat ein Modulationsindex von 1.0 und entspricht einem exzellenten STI-Wert. Rauschen, Nachhall, Echos, lineare und nicht-lineare Verzerrungen verringern den Modulationsindex und führen so zu einem schlechteren STI-Wert. Das Analyse-System bestimmt den Modulationsindex für jedes Band und berechnet daraus den STI-Wert als Einzahlwert.

 

 

 

Das obige Bild zeigt eine Spektralanalyse des STIPA-Signals (IEC 60268-16:2011). Man erkennt deutlich die 7 Oktavbänder. In jedem Band fällt der Pegel mit 3dB/Oktave ab da rosa Rauschen als Basissignal verwendet wurde.

 

 

Das folgende Bild zeigt den Frequenzgang unseres Band-Pass Filters für das 1000Hz Band

 

 

 

STIPA verwendet die folgenden Bänder mit Pegel:

 

Mittenfrequenz [Hz]

125

250

500

1000

2000

4000

8000

Pegel [dB]

2.9

2.9

-0.8

-6.8

-12.8

-18.8

-24.8

 

0dB ist der A-bewertete Pegel des STIPA-Signals. Nach einer Kalibrierung zeigt ein Oktav-Analysator z.B. –6.8dB für das 1000Hz Band an.

 

STIPA verwendet 2 Modulationsfrequenzen pro Band. Zusätzlich beträgt die Phasenverschiebung 180° zwischen den beiden Modulationsfrequenzen.

 

Mittenfrequenz [Hz]

125

250

500

1000

2000

4000

8000

Mod. Freq. 1 [Hz]

1.6

1

0.63

2

1.25

0.8

2.5

Mod. Freq. 2 [Hz]

8.0

5

3.15

10

6,25

4

12.5

Anleitungen

Die gesamte Dokumentation ist auf unserem Server als pdf Datei verfügbar. Wir fassen wichtige Eigenschaften hier ergänzend zusammen.

Bitte schauen Sie in die Hauptanleitung (ca. 400Seiten auf deutsch)

 

 

 

 

Raumakustische Messungen

Die Nachhallzeit ist der wichtigste raumakustische Parameter und wird in vielen Bereichen gefordert (DIN 18041 und VDE 2569). Die Messung ist durch internationale Normen (DIN 3382) standardisiert . Klassischerweise wird diese durch abgeschaltetes Rauschen gemessen. WinAudioMLS verwendet hingegen weiterentwickelte Verfahren mit SweptSine / Chirp (DIN 18233), die auch unter ungünstigen Bedingungen (große Hallen /Stadien) mit kleinen Lautsprechern zuverlässige Ergebnisse liefert.

Dieses Meßsystem liefert im Gegensatz zur Rauschmethode auch die Raumimpulsantwort, aus der weitergehende Parameter (Klarheit, Definition oder STI) bestimmt werden können.

Moderne Bautechniken mit hoher Schalldämmung können erst durch diese Techniken mit mobilen  Mess-Systemen erfasst werden.

Zur Messung der Nachhallzeit wird der Raum durch einen Lautsprecher mit speziellen Testsignalen angeregt. Das Schallfeld wird durch ein Messmikrofon erfasst und ausgewertet.

  • Einfache Messung mit einem „Assistenten“. Bereits nach kurzer Einarbeitungszeit können Sie zuverlässig und schnell auch aufwendige Räume messen. Fehlbedienungen werden automatisch minimiert.
  • Messergebnisse können in einem automatischen Bericht gespeichert werden. Dieser enthält die Messergebnisse als Grafik und als Tabelle. Die Messergebnisse können damit auf einfache Weise dokumentiert und archiviert werden.
  • Messung mit MLS und SweptSine zur optimalen Störunterdrückung
  • Breitbandige Berechnung der Nachhallzeit sowie mit 1/1 und 1/3 Oktavauflösung
  • Raumimpulsantworten können als .wav Datei importiert und exportiert werden. Damit können Sie auch später die Analyse verfeinern.
  • Graphische Darstellung der Energie-Zerfallskurve (Schroeder Plot) sowie der frequenzabhängigen Nachhallzeiten.
  • Durch die freie Konfigurierbarkeit können unter anderem RT60, RT30 sowie "Early Decay" Zeiten (EDT) ermittelt werden.
  • Messung von Klarheit und Definition nach DIN 3382
  • Messung der Sprachverständlichkeit STI+RASTI nach DIN 60286-16

 

Messverfahren für raumakustische Parameter

Im Bereich der Messung der Nachhallzeit haben sich vier Messverfahren etabliert:

  1. 1.Direkt mit Impulsanregung Knall/Explosion
  2. 2.Abgeschaltetes Rauschen
  3. 3.Korrelationsverfahren mit MLS
  4. 4.Korrelationsverfahren mit Chirp (Log-Sweep)

Jedes dieser Messverfahren besitzt spezifische Vor- und Nachteile. Unser Messsystem unterstützt alle Messverfahren. Daher können Sie je nach Aufgabenstellung das optimale Verfahren verwenden. Durch die Unterstützung von mehreren Messverfahren können Sie auch Fehler im Aufbau leicht erkennen, indem Sie einen Raum mit verschiedenen Verfahren vermessen.

Die Verfahren werden hier nur kurz zusammengefasst. Eine detailliertere Beschreibung finden Sie in späteren Abschnitten.

Wir empfehlen grundsätzlich die Messung mit Chirp-Signalen, da Sie hiermit die besten Ergebnisse erzielen.

Direkte Messung mit Impulsanregung durch Knall/Explosion

Als einziges Messverfahren wird hier kein Lautsprecher benötigt. Der Raum wird durch einen lauten Knall angeregt und die Antwort des Raumes wird direkt erfasst. In vielen Fällen kann bereits durch einfaches Klatschen der Raum im Rahmen einer Orientierungsmessung erfasst werden.

Messung mit abgeschaltetem Rauschen

Der Raum wird durch einen Lautsprecher mit einem Rauschsignal angeregt. Das Signal wird abgeschaltet und das Abklingverhalten wird analysiert. Dieses Verfahren wird von vielen Handschallpegelmessern verwendet, da die Auswertung nicht rechenintensiv ist. In gewissem Rahmen ist das Verfahren auch „anschaulich“, da aus dem Messsignal die Nachhallzeit zumindest grob optisch abgelesen werden kann. Als einziges Verfahren liefert dieses Verfahren jedoch keine Raumimpulsantwort, die für weitere Analysen erforderlich ist.

Messung mit MLS bzw. Chirp

Diese modernsten Verfahren sind in der DIN 18233 beschrieben. Hier wird der Raum durch ein sehr spezielles Signal über einen Lautsprecher angeregt. Aus der Antwort des Raumes wird durch aufwendige mathematische Verfahren die Raumimpulsantwort bestimmt. Diese ist der Schlüssel für alle weiteren Auswertungen nach DIN3382. Die Messverfahren kommen mit einem geringeren Signalpegel aus. Daher können auch große Räume mit kleinen Lautsprechern vermessen werden. Die Verfahren MLS und Chirp sind sich relativ ähnlich. Allerdings ist die klassische MLS-Methode mittlerweile überholt, so dass grundsätzlich das Chirpverfahren benutzt werden sollte.

1       Komponenten

Für eine Messung der Nachhallzeit benötigen Sie folgende Komponenten.

  • WinAudioMLS mit Nachhallzeit Plug-In
  • Audio-Schnittstelle mit Vorverstärker (Soundkarte)
  • Messmikrofon
  • Lautsprecher mit Verstärker
  • Mikrofonstativ
  • Optional Schallpegelkalibrator
  • Optional Schallpegelmesser

Zur Messung der Nachhallzeit ist eine Kalibrierung nicht unbedingt erforderlich. Allerdings hilft ein Bezugspegel, Störgeräusche leichter zu identifizieren. Außerdem kann die Messkette in einem Schritt leicht überprüft werden.

Am einfachsten erfolgt dies mit einem Schallpegelkalibrator. Dieser wird über das Messmikrofon gelegt und der Bezugspegel eingegeben.

Wir empfehlen zusätzlich einen kleinen Handschallpegelmesser zu verwenden. Damit können schnell die Pegelverhältnisse überwacht werden.


 

2       Installation

Sofern Sie das Programm auf CD erhalten haben starten Sie einfach setup.exe im Hauptverzeichnis der CD und folgen den Anweisungen.

Das Programm wird mit einem USB-Kopierschutzstecker ausgeliefert. Dieser Dongle muss in einen USB Steckplatz eingesteckt werden. Sie können das Programm auf mehreren Arbeitsplätzen installieren. Das Programm kann jedoch nur auf dem Rechner gestartet werden, in dem dieser Dongle eingesteckt ist.

Dieser Dongle wird von Windows automatisch erkannt und benötigt keine Treiber.

 

 

 


3       Anschluss der Soundkarte

Im allgemeinen liefern wir Komplettsysteme mit der USB-Soundkarten aus. Diese Soundkarte wird über USB an Ihrem Rechner angeschlossen und eignet sich damit auch für Notebooks.

Messmikrofone mit Phantomspeisung können an den eingebauten Vorverstärker direkt angeschlossen werden. Die Soundkarte benötigt weiterhin kein Netzteil. Dadurch wird die Verkabelung deutlich vereinfacht.

Diese Soundkarte kann direkt mit den Geräte-Treibern von Windows verwendet werden. Das Gerät wird automatisch erkannt. Sie benötigen nicht die mitgelieferte CD des Herstellers. Dadurch beschränkt sich die Installation auf den reinen Anschluss über USB.

Sie können grundsätzlich auch andere Soundkarten verwenden. Die Hinweise hier haben daher auch allgemeinen Charakter.

3.1      Vorderseite

3.2      Rückseite


4       Aufbau

Der Lautsprecher wird mit dem Verstärker an den Ausgang der Soundkarte angeschlossen. Das Mikrofon wird mit der Soundkarte verbunden.

  1. 1.Verbinden Sie die Soundkarte zum PC über das mitgelieferte USB-Kabel. Das Gerät wird automatisch erkannt. Sie benötigen nicht die mitgelieferte CD des Herstellers.
  2. 2.Schließen Sie das Mikrofon über das XLR-Kabel an Kanal 1
  3. 3.Verbinden Sie die Soundkarte mit einem 6,35mm Klinkenstecker mit dem Aktivlautsprecher
  4. 4.Die Phantomspannung sollte eingeschaltet sein und die blaue Kontroll-LED leuchtet

Bei der Messung der Nachhallzeit müssen die Mikrofonverstärkung an der Soundkarte und die Lautstärke des Aktivlautsprechers manuell eingestellt werden. Diese Einstellung ist unkritisch und hat keinen Einfluss auf die Messgenauigkeit. Es muß lediglich ein sinnvoller Bereich eingestellt werden.  Dieser Bereich wird durch die Software überprüft.

4.1.1       Mikrofonverstärkung:

Die Verstärkung muß so gewählt werden, daß ausreichend Signal anliegt, ohne daß es zu Übersteuererungen kommt. Wenn die Clip-LED leuchtet, ist der Signalpegel zu hoch und es kann zu Verzerrungen kommen.

In den meisten Fällen ist es sinnvoll, die Einstellung wie folgt zu wählen: Legen Sie ein Schallpegelkalibrator mit 94dB an das Messmikrofon. Drehen Sie die Verstärkung soweit auf, bis die Clip-LED leuchtet, denn reduzieren Sie die Verstärkung wieder etwas. Wir empfehlen die Aussteuerung bei 94dB Schallpegel auf etwa –10dB Aussteuerung der Soundkarte zu legen. Damit können Sie Schallpegel bis etwa 104dB messen. Dieser Wert ist für typische Messaufbauten mehr als ausreichend.

4.2      Lautstärke

Die Lautstärke sollte am Aktiv-Lautsprecher sollte so hoch wie möglich gewählt werden, um genügend Abstand zum Hintergrundgeräusch zu bekommen. Die Lautstärke wird durch den Lautstärker bzw. Verstärker begrenzt. Bei zu hohen Pegeln, die das System überlasten, kommt es zunächst zu Verzerrungen (THD), im Extremfall aber auch zur Zerstörung des Systems. Daher sollten Sie die Lautstärke mit Vorsicht einstellen.

Für eine sinnvolle Messung sind Schallpegel notwendig, die als „laut“ empfunden werden.

Wir empfehlen das Tragen von Gehörschutz.

4.2.1       Fehlerquellen

Achten Sie darauf, dass die Phantomspeisung eingeschaltet ist. Wenn Sie vorsichtig in das Mikrofon pfeifen, muss die Signal-LED leuchten. (Mikrofonverstärkung mittig)

In keinem Betriebszustand sollte die CLIP-LED leuchten.


5       Überprüfung der Installation

Mit den folgenden Schritten können Sie die Installation und Verkabelung überprüfen.

5.1.1       Mikrofonsignal

Die Soundkarte sollte eingeschaltet sein. Achten Sie darauf, dass die Phantomspeisung für das Meßmikrofon eingeschaltet ist.

Die Mikrofonverstärkung können Sie zunächst „mittig“ einstellen.

Verbinden Sie den Schallkalibrator mit dem Mikrofon. Üblicherweise wird ein Pegel von 94dB oder 114dB verwendet.

Die Signal-LED sollte leuchten. Sofern die „clip“-LED leuchtet ist die Verstärkung zu groß und Sie sollten die Verstärkung reduzieren (entgegen dem Uhrzeiger)

Starten Sie WinAudioMLS und starten Sie eine FFT-Analyse mit dem markierten Knopf.

Im oberen Teil sehen Sie das Spektrum. Im unteren Teil wird ein Pegel-Zeitverlauf angezeigt.

Im Spektrum sollte das Signal des Schallpegelkalibrators angezeigt werden. In diesem Bild ist die Frequenz von 1000Hz deutlich erkennbar.


5.1.2       Generator und Lautsprecher

Stellen Sie am Verstärker zunächst minimale Lautstärke ein. Überprüfen Sie die Verbindung zwischen Ausgang der Soundkarte, Verstärker sowie dem Lautsprecher.

Starten Sie zunächst den Signalgenerator und stellen Sie eine Frequenz von z.B. 1kHz ein. Stellen Sie sicher, daß Sie auch den Startknopf in der Werkzeugleiste gedrückt haben sowie ‚Mute’ aus ist.

Erhöhen Sie langsam die Lautstärke am Lautsprecher. Sie sollten deutlich den Ton mit der eingestellten Frequenz von 1kHz hören.

5.1.3       Überprüfen der abgeschalteten Monitorfunktion

Stellen Sie die Mikrofonvorverstärkung auf mittlere Position. Schalten Sie den Signalgenerator aus oder beenden Sie das Programm. Wenn Sie jetzt vorsichtig in das Mikrofon pusten, darf dieser Ton nicht direkt aus dem Lautsprecher hörbar sein. Manche Soundkarten unterstützen eine Monitorfunktion. Damit wird das Mikrofonsignal direkt wieder auf den Ausgang geschaltet. Ein solcher Signalweg kann zu einer Mitkopplung führen. Es kann zu pfeifähnlichen Tönen hoher Lautstärke kommen, die auch Ihren Lautsprecher schädigen können.

Diese Mithörfunktion muss unbedingt abgeschaltet werden. Sie finden im späteren Teil eine detaillierte Beschreibung, wie Sie diese Funktion abschalten können.

Wenn Sie diese Schritte durchgeführt haben ist Ihr System einsatzbereit und Sie können mit der Messung beginnen.

6       Kalibrierung

In diesem Abschnitt beschreiben wir die Kalibrierung mit einem Schallpegelkalibrator. Nach einer Kalibrierung können Sie absolute Schallpegel messen.

Verbinden Sie den Schallkalibrator mit dem Mikrofon. Üblicherweise wird ein Pegel von 94dB oder 114dB verwendet.

Starten Sie eine Messung mit dem Terzanalysator

Sie erreichen den Kalibratordialog auch über das Menu Vordefinierte Messung->Kalibrierung.

Wählen Sie OK.

Nach erfolgreicher Kalibrierung muss der angezeigte Pegel dem Kalibrierpegel entsprechen (hier 94db).


7       Die Oberfläche von WinAudioMLS

Das folgende Bild zeigt die typische Oberfläche von WinAudioMLS. Die verschiedenen Bedienelemente sind mit Großbuchstaben gekennzeichnet.

A Meßbereich

Er enthält eine oder mehrere Kurven oder Overlays. WinAudioMLS kann mehrere Meßfenster verwalten.

B Y-Achse

Enthält den y-Maßstab und die Einheit

C X-Achse

Enthält den x-Maßstab und die Einheit

D Meßdaten

Enthält die wichtigsten Meßdaten und Cursorfunktionen. Die Darstellung wird er jeweiligen Betriebsart angepasst.

E Legende

Die Legende hilft bei der Verwaltung mehrer Kurven. Die Namen können frei angepaßt werden.


F Parameter viewer

Mit diesem Werkzeug können Sie einzelne Messwerte übersichtlich beobachten. Die Größe kann für eine bessere Lesbarkeit frei angepasst werden. WinAudioMLS kann mehrere solcher Fenster verwalten.

 

G Statuszeile

Sie enthält wichtige Einstellungen wie Abtastrate, FFT-Größe, Fensterfunktion, Gewichtungsfunktionen.

H Werkzeugleiste

Mit dieser Werkzeugleiste können Sie WinAudioMLS schnell konfigurieren.

I Pegelmonitor

Diese Balkenanzeige liefert den aktuellen Effektivwert (RMS) des Eingangs. Zusätzlich wird der Spitzenwert angezeigt.

 

J Marker

Mit Hilfe der Marker können Sie das Signal an frei definierbaren Positionen auslesen.

K Cursor

An der Mausposition wird der aktuelle Meßwert numerisch angezeigt. Mit Hilfe der Legende können sie zwischen mehreren aktiven Kurven wählen.

 

L Zielkreuz (Crosshair)

Diese Hilfslinien vereinfachen das Auslesen der Kurve.

M Meßrechteck

Mit diesem grafischen Werkzeug können Sie rechteckige Bereich leicht auslesen. Die Beschriftung des Rechteckes erfolgt stets in physikalischen Größen z.B. Frequenz oder dB.


8       Automatische Messung

 

WinAudioMLS kann die Messung der Nachhallzeit weitestgehend automatisch durchführen. Dabei sind insbesondere keine Kenntnisse über FFT-Größe, Fensterfunktion etc. erforderlich.

Für eine Messung sind folgende Schritte notwendig:

1) Sinnvolle Aufstellung der Lautsprecher und Mikrofone

2) Optionale Kalibrierung um absolute Schallpegel zu erfassen

3) Programmgeführte Einstellung von Lautstärke und Eingangsempfindlichkeit

Alle anderen Einstellungen führt das Programm selbständig durch, so dass nur eine geringe Einarbeitungszeit notwendig ist.

Das Programm misst insbesondere den Ruhepegel und die optimale Lautstärke.

Die Meßergebnisse werden in einem übersichtlichen (HTML) Bericht geschrieben. Dieser enthält neben den reinen Meßergebnissen auch die gemessene Impulsantwort für spätere Analysen.

Für eine zuverlässige Messung sind folgende Punkte zu beachten:

  • Der Ruhelärm muss so gering wie möglich sein. Lärmquellen sind insbesondere offene Fenster, Lüftungsanlagen PCs etc. Sofern Sie selbst im Meßraum sind, verhalten Sie sich so ruhig wie möglich.
  • Die Lautsprecher müssen ausreichend dimensioniert sein, um den Raum mit genug Schallpegel anzuregen. Für Messungen im unteren Frequenzbereich 20Hz-100Hz sind in der Regel große Subwoofer notwendig.
  • Im Idealfall muss die Schallquelle punktförmig sein und in alle Richtungen gleichmäßig strahlen. Sehr gute Ergebnisse erreicht man hier mit Dodekaedern, man kann sich jedoch auch mit mehreren Lautsprechern behelfen. Bei tiefen Frequenzen ist dies jedoch unkritisch, da hier kaum Bündelung auftritt.
  • Es sollte nur der diffuse Nachhall gemessen werden daher sollte das Messmikrofon nicht den Direktschall der Lautsprecher erfassen Führen Sie Messungen an unterschiedlichen Raumpositionen durch.

8.1      Schritt für Schritt

8.1.1       Plazieren Sie den Lautsprecher und das Mikrofon

Für den Meßaufbau ist wichtig, daß das diffuse Schallfeld gemessen wird. Daher sollte die Schallquelle möglichst ungerichtet sein. Das Meßmikrofon sollte nicht den direkten Schall erfassen. Der Schallpegel muss weiterhin deutlich über dem Ruhepegel im Raum sein.

8.1.2       Starten Sie die Messung

Starten Sie die Messungen der Nachhallzeit mit „Easy Measurements->Reverberation“ aus der Menuleiste. Sie können diese Messung auch bequem aus den vordefinierten Messungen erreichen.

Das Programm zeigt noch einmal die allgemeinen Hinweise wie die Messung verläuft. Sie können auch die Hilfefunktion nutzen, um detailliertere Informationen zu erhalten.


8.1.3       Auswahl des Verzeichnisses

Wählen Sie das Verzeichnis, in dem die Ergebnisse (Bericht, Bilder sowie die Meßdaten) gespeichert werden.

8.1.4       Kalibrierung

Zur Messung der Nachhallzeit ist eine Kalibrierung nicht unbedingt erforderlich. Allerdings hilft ein Bezugspegel, Störgeräusche leichter zu identifizieren. Außerdem kann die Messkette in einem Schritt leicht überprüft werden.

Am einfachsten erfolgt dies mit einem Schallkalibrator. Dieser wird über das Messmikrofon gelegt und der Bezugspegel eingegeben.

Sie können die Nachhallzeit mit oder ohne Kalibrierung messen.

Verbinden Sie den Kalibrator mit dem Mikrofon und schalten Sie diesen ein.

In diesem Bild ist deutlich die Frequenz des Kalibrators (hier 1000Hz) zu erkennen. Es ist an dieser Stelle wichtig, daß Sie die Verstärkung des Mikrofonsignals korrekt einstellen. Ist die Verstärkung zu hoch, so ist die Meßkette übersteuert und es kommt zu einer Verfälschung der Meßergebnisse. Ist die Verstärkung zu niedrig, so steigt der Rauschpegel. Sinnvoll ist in der Regel ein Pegel von etwa –10dB. Sie können damit dann Schallpegel bis 104dB messen. Beabsichtigen Sie mit höheren Schallpegeln zu messen, so müssen Sie die Verstärkung reduzieren. Viele Kalibratoren bieten auch einen zweiten Bezugspegel bei 114dB an.

Nach der Kalibrierung dürfen Sie die Verstärkung des Mikronfons nicht mehr verändern, da sonst die Kalibrierung nicht mehr stimmt.


Der Pegel wird jetzt in absoluten Werten angezeigt.

Der Pegel des Kalibrators liegt jetzt bei 94dB.

8.1.5       Messung des Ruhepegels

Schalten Sie jetzt den Kalibrator und alle störenden Schallquellen ab. WinAudioMLS mißt den Ruhepegel und mittelt diesen über etwa 5s.

8.1.5.1.1      Einstellung der Lautstärke

Im letzten Schritt, müssen Sie die Lautstärke des Lautsprechers einstellen. Grundsätzlich sollte der Pegel so hoch wie möglich sein, um ausreichend Störabstand zu erreichen. WinAudioMLS benutzt dafür einen Testton bei 1kHz. Stellen Sie die Lautstärke am Verstärker so ein, das die Lautstärke maximal wird. Die Lautstärke wird durch den Lautsprecher selbst begrenzt. Allerdings sollten Sie sich auch nicht selbst während der Messung gefährden und Gehörschutz tragen.

Das Programm überwacht, daß das System nicht übersteuert ist und das der Pegel deutlich über dem Ruhepegel liegt.

Bitte verändern Sie nur die Lautstärke, da ansonsten die Kalibrierung und der Ruhepegel nicht mehr stimmt. Falls Sie die Mikrofonverstärkung ändern müssen, so müssen Sie mit der Messung neu beginnen.

WinAudioMLS zeigt zwei Parameterfenster an, die Ihnen den Störabstand (THD+N) und den Pegel (RMS) anzeigen. Ist der Pegel zu niedrig, ist der Störabstand zu niedrig. Sie müssen die Lautstärke erhöhen. Ist die Lautstärke zu hoch, kommt es zu Verzerrungen im Lautsprecher oder in der Meßkette, dann sollten Sie die Lautstärke verringern.

Weiterhin wird der Signalpegel (RMS) mit dem zuvor gemesseneren Ruhepegel verglichen.

Sobald beide Parameterfenster grün sind können Sie die eigentliche Messung starten. Diese dauert etwa 10s. Verhalten Sie sich während dieser Zeit möglichst ruhig.

Die Meßergebnisse werden jetzt alle in ein HTML-Datei geschrieben, die Sie mit einem Internetbrowser öffnen oder ausdrucken können. Sobald die Messung abgeschlossen ist, wird der Bericht automatisch angezeigt.

In dem Bericht wird auch die Impulsantwort als .wav Datei gespeichert. Sie haben dann später die Möglichkeit diese Messung erneut oder detaillierter zu analysieren. Aus der Impulsantwort können Sie auch später wieder einen Report generieren.

Der Bericht enthält

  • Nachhallzeit über der Frequenz in 1/1 und 1/3 Oktavauflösung
  • Klarheit und Deutlichkeit
  • Nachhallzeit in tabellarischer Form

In dem detaillierten Report finden Sie weitere Messergebnisse die auch zur Fehleranalyse sehr hilfreich sind.

Die folgenden Bildschirmfotos zeigen einen solchen automatischen Bericht.


 

8.2      Beispiel eines Messberichtes für die Nachhallzeit


Fortsetzung des Berichtes

Sie können diesen Report sehr leicht ausdrucken oder Teile davon in Ihre Dokumentation übernehmen.

Am Ende der Zusammenfassung finden Sie einen Link auf den detaillierten Bericht. Dieser längere Bericht enthält deutlich mehr Informationen, die auch für eine erfolgreiche Fehlersuche verwendet werden können. Sie finden im Bericht auch die vollständige Impulsantwort als .wav Datei.


8.2.1       Detaillierter Bericht

Dieser Bericht enthält

  • Impulsantwort als .wav Datei zur Archivierung
  • Frequenzgang
  • Ruhe-Rauschen
  • Klirranalyse
  • Schröder-Plot

Fortsetzung

 


9       Mittelung von mehreren Messungen

In einem Raum mit idealen diffusen Nachhall, ist das Schallfeld an allen Punkten im Raum identisch. Unter realen Bedingungen weichen die Ausbreitungsbedingung an unterschiedlichen Punkten jedoch deutlich von einander ab. Es ist daher sinnvoll bei der Charakterisierung eines Raumes, Messungen an unterschiedlichen Positionen durchzuführen.

WinAudioMLS kann dann später den Mittelwert dieser Messungen bestimmen.

Für diesen Zweck müssen die verschiedenen Messungen eines Raumes in einem Ordner abgespeichert werden. Sie müssen dann lediglich diesen Ordner angeben und WinAudioMLS erstellt einen Unterordner mit dem Namen “Average”, der den Mittelwert der Messungen enthält. Dieser Ordner enthält die gemittelte Raumimpulsantwort und einen automatisch erstellten Bericht.

Wählen Sie aus der Werkzeugleiste zur Impulsantwortanalyse “AVG”

Sie erreichen diese Funktion auch über das Menu Module->Messreihen->Mittelung.

Wählen Sie einen Ordner aus, der die Messungen enthält, die gemittelt werden sollen.

 

10         Auswertung von umfangreichen Meßreihen

Bei der Messung von großen Räumen, wie Hallen, Sportsäle, Stadien oder Konzerthallen können leicht eine Vielzahl von Messpunkten , teilweise Hunderte, entstehen.

Wir empfehlen pro Raum einen Ordner anzulegen, indem die Messergebnisse der automatischen Messung jeweils in einem Unterverzeichnis angelegt sind. Diese Ordner enthalten den Bericht und die gemessene Impulsantwort.

Wenn die Messreihen in dieser Form abgespeichert sind, kann WinAudioMLS diese Daten automatisch auswerten und zusammenfassen. Dabei werden die raumakustischen Parameter neu berechnet. Die Ergebnisse werden in einer neuen Datei zusammengefasst. Diese können dann sehr einfach nach Excel exportiert werden. Dabei können dann weiterreichendere Untersuchungen und Berechnungen durchgeführt werden.

In dieser Datei werden die folgenden Parameter zusammengefaßt:

  • Breitbandige Nachhallzeit RT60
  • C50/C80
  • D50/D80
  • STI+RASTI
  • Nachhallzeit in 1/3-Oktavbändern
  • Zusätzlich werden C50 und D80 mit 1/3-Oktavauflösung in getrennten Dateien gespeichert.

Die Parameter werden aus der Impulsantwort neu berechnet und nicht nur lediglich aus dem Report extrahiert. Dadurch können sehr einfach z.B. die Nachhallzeit aus einem anderen  Pegelbereich der Schröderkurve ausgewertet werden.

Wählen Sie aus dem Menu Plug-ins->Messreihen->Statistik

In dem folgenden Dialog wählen Sie das Verzeichnis aus, in dem die einzelnen Messergebnisse abgespeichert sind. Die Messreihen selbst werden nicht verändert.

Es werden lediglich die raumakustischen Parameter neu berechnet und in einer neuen Datei abgelegt.

Nach kurzer Zeit erscheint eine Hinweis, dass die Berechnung abgeschlossen ist.

Dabei wird eine neue Datei „statistic.csv“ angelegt. Es handelt sich hier um eine reine Textdatei. Die Ergebnisse können in einem Durchgang nach Excel kopiert werden und dort weiterverarbeitet werden.

Hier ein Ausschnitt der Textdatei

Messung  RT60 [ms] C50 [dB] D80 [%]  C80 [dB] D50 [%] 

601        2261,9  -2,1     52,3     0,4      38,0    

Hier ein Ausschnitt dieser Datei mit Excel importiert. Die einzelnen Elemente sind durch ein Semikolon getrennt. Im allgemeinen können Sie die CSV-Dateien direkt mit Excel öffnen.


11         Abspeichern von Meßdaten

Sie können Messdaten auf vielfältige Weise speichern

  1. 1)Als Bild mittels Screenshot (Die Bilder in dieser Dokumentation sind so entstanden)
  2. 2)Als Bild über die Zwischenablage (Copy aus dem Edit Menu)
  3. 3)Reine Meßdaten als Text
  4. 4)Speichern in ein Overlay zum Vergleich mit anderen Kurven.

1) Bildschirmfoto (Screenshot)

Durch ALT-DRUCK auf der Tastatur wird der Programminhalt in die Zwischenablage kopiert. Dabei werden die ganzen Menuleisten etc. mitkopiert. Diese Funktion gehört zum Standardumfang unter Windows und funktioniert so mit allen Programmen.

2) Zwischenablage

Hier wird nur die Grafik abgespeichert.

Exportieren von Grafiken

Alle Grafiken von WinAudioMLS können über die Zwischenablage in andere Windows Anwendungen kopiert werden. Auf diese Weise können die Messungen mit einer Textverarbeitung dokumentiert werden. WinAudioMLS unterstützt dabei zwei Formate. Zum einen können die Grafiken in einem Vektorformat zum anderen in einem Bitmap Format gespeichert werden. In einem Vektorformat werden Linien durch einen Start und Endpunkt definiert. Dieses Format kann ohne Qualitätsverlust vergrößert oder verkleinert werden. Manche Windowsprogramme verarbeiten dieses Format jedoch nicht korrekt. In solche Fällen wir das Bitmap-Format in dem eine Grafik aus einzelnen Punkten definiert wird. Dieses Format verbraucht mehr Speicher und kann kaum skaliert werden. Es entspricht aber exakt dem, was Sie bei WinAudioMLS messen.

Alternativ können Sie auch ein „Screenshot“ machen. Damit kopieren Sie das gesamte Fenster mit allen Status- und Meßinformationen in die Zwischenablage. Drücken Sie einfach Alt+Druck auf Ihrer Tastatur. Sie können das Bild dann z.B. in Word oder ein Grafikprogramm aus der Zwischenablage einfügen. Die meisten Bilder in dieser Dokumentation sind auf diese Weise entstanden. Diese Funktion ist Teil des Betriebssystems und funktioniert bei allen Programmen, die unter Windows laufen. Sie können diese Funktion auch nutzen, um Bilder der 3D Darstellung zu speichern.

Screenshots eignen sich auch sehr gut zur Dokumentation, wenn sie mit unserem Support in Verbindung treten.

3) Numerische Daten

Mit View->show results können Sie die Meßergebnisse direkt auslesen und in die Zwischenablage kopieren.

0.000000          -35.420284       

43.066406         -36.965042       

86.132813         -45.737709       

129.199219       -51.565979       

172.265625       -52.174908       

215.332031       -49.034374       

etc.

Sie können auch die Meßdaten mit File->export in eine Textdatei abspeichern

In diesem Beispiel wurden die Daten in die Datei data.txt geschrieben, die Sie mit Notepad etc. anzeigen können.

4) Overlays

Durch Overlays können Sie mehrere Kurven (auch abgespeicherte überlagern)

Wählen Sie „set current curve as Overlay“ aus dem Menü Overlays

Wir haben hier das Meßfenster verschoben damit die Legende sichtbar ist. Das Overlay wird schon angezeigt, da die Messung aber gestoppt wurde werden beide Kurven übereinander gezeichnet.

Wenn die Messung wieder gestartet wird erscheinen jetzt beide Kurven

Wenn Sie in der Legende auf die Kurve klicken, können Sie Namen vergeben und die Linienart etc. verstellen.


12         Impuls-Analyse

WinAudioMLS enthält ein Werkzeug zur direkten Analyse von Raum-Impulsantworten. Alle relevanten Systemparameter können aus ihr abgeleitet werden. Daher ist die Impulsantwort der Schlüssel für die meisten Systemanalysen.

Mit dem automatischen Verfahren zur Messung der Nachhallzeit wird die gemessene Impulsantwort automatisch als .wav Datei mit abgespeichert. Daher können Sie auch später an den Messungen weitergehende Analysen durchführen.

Mit dem Impulse-Viewer können Sie auch die Impulsantwort in mehreren Fenstern mit unterschiedlichen Darstellungen betrachten. Dies beinhaltet:

  • Frequenzgang
  • Phasengang
  • Gruppenlaufzeit
  • Sprungantwort
  • Energie über der Zeit
  • Wasserfall-Darstellung
  • Energiezerfallskurve (Schröder-Plot)
  • Nachhallzeit
  • STI/RASTI Analysen

Mit der Werkzeugleiste können Sie sehr einfach zwischen den verschiedenen Darstellungen wählen.


Die einzelnen Symbole haben dabei folgende Bedeutung:

  • IR        Impulsantwort
  • STP     Sprungantwort
  • FR       Frequenzgang
  • GD      Gruppenlaufzeit
  • PR       Phasengang
  • ETC    Signalenergie über der Zeit
  • RT       Nachhallzeit über der Frequenz in 1/3 Oktavbändern
  • EDC    Energiezerfallskurve (Schröder-Plot)

Sie können auch nur Teilbereiche der Impulsantwort untersuchen. Mit dieser Funktion können Sie z.B. den Frequenzgang nur von ausgewählten Teilen der Impulsantwort berechnen. Sobald Sie das Auswahlfenster verschieben, wird der Frequenzgang automatisch aktualisiert.

Sie können Impulsantworten mit MLS bzw. Chirp Techniken oder direkt mit dem Oszilloskop messen. Es ist auch möglich, eine Impulsantwort auch aus .wav Dateien zu laden. Impulsantworten können auf einfache Weise zwischen mehreren Fenstern kopiert werden. Sie können dies auch in .wav Dateien speichern oder nach Excel etc. kopieren.

Der Impuls-Viewer arbeitet völlig unabhängig von dem Echtzeitmodul. Bevor Sie die verschiedenen Analysefunktionen nutzen können, müssen Sie eine Impulsantwort in den internen Speicher laden. Eine solche Impulsantwort kann aus einer laufenden Messung oder aus einer Datei stammen.

Um eine laufende Messung zu übernehmen, wählen Sie plugins->impulse->use current measurement. Diese Funktion können Sie nur dann verwenden, wenn Sie in einer Meßart Impulsantwort (MLS oder Chirp) sind oder das Oszilloskop benutzen. Sie können auch den internen Speicher automatisch aus der laufenden Messung aktualisieren.


13          Grundlagen der Raumakustik

13.1Definition der Nachhallzeit

Die Nachhallzeit ist einer der wichtigsten Parameter in der Raumakustik. Dieser Wert gibt die Zeit an, nach der die Schallenergie nach Abschalten des Anregungssignals um einen bestimmten Betrag abgesunken ist. Sehr weit verbreitet ist der Wert RT60, der die Abklingzeit bis auf –60dB vom Ausgangswert beschreibt. Die Nachhallzeit ist abhängig von der Frequenz, da die verschiedenen Materialien in einem Raum den Schall bei den verschiedenen Frequenzen unterschiedlich stark absorbieren. Die Nachhallzeit wird bestimmt durch die Absorptionsfläche und das Raumvolumen.

13.2Grundlagen

Eine Schallwelle breitet sich von ihrer Quelle in alle Richtungen aus. Am Ort des Zuhörers trifft zunächst der direkte Schallanteil ein.

Sobald eine Welle eine Wand erreicht, wird diese reflektiert und ändert dabei ihren Pegel, Phase und Richtung.

Treffen die Schallwellen an eine Oberfläche, so wird ein Teil gemäß dem Reflektionsgesetz reflektiert, ein Teil wird diffus reflektiert, ein Teil regt die Wand zum Schwingen an (Körperschall), ein Teil wird auf der anderen Seite wieder abgestrahlt. Grundsätzlich geht dabei ein Teil der Schwingungsenergie in Wärme verloren.

Die Schallwellen breiten sich weiter aus und werden stets auf neue reflektiert. Die Anzahl der reflektierten Komponenten nimmt ständig zu, während der Pegel sich verringt. Schließlich bildet sich ein diffuses Schallfeld, in dem der Schall gleichmäßig aus allen Richtungen eintrifft.

Der Pegel nimmt exponentiell ab und ist daher in einer logarithmischen Darstellung linear. Die Zeitkonstante bezeichnet man als Nachhallzeit.

Reflektionen, die innerhalb von 50ms (dies entspricht 17m) beim Zuhörer eintreffen, werden nicht als Echo wahrgenommen. Diese Reflektionen verstärken vielmehr den gesamten wahrgenommen Schalleindruck. Bei kurzen Impulsen können einzelne Echos ab 100ms erkannt werden, bei komplexer Musik entsteht dieser Eindruck erst nach mehr als 1s.

Es ist typisch für den diffusen Nachhall, daß der Pegel bei einer logarithmischen Darstellung linear abfällt. Daher kann die Zeitkonstante direkt ermittelt werden. Für die Nachhallzeit wird nach DIN3382 im allgemeinen RT60 verwendet, also die Zeit um die der Pegel um 60dB abgefallen ist.

13.2.1  Grundrauschen

In typischen Räumen haben wir ein Ruhepegel von etwa 30dB bis 60dB. Dieser wird verursacht durch Lüftungen, Computer, Straßenlärm etc. Auch das Rauschen der Meßkette spielt vielfach eine wichtige Rolle.

Daher werden im allgemeinen sehr hohe Schallpegel benötigt (100dB bis 130dB), um den Abfall des Nachhalls um mehr als 60dB direkt zu messen

Daher wird vielfach der Pegelabfall für weniger als 60dB gemessen. Dieser Wert sollte deutlich oberhalb des Grundrauschens liegen. In dem obigen Bild wird der Abfall um 32dB gemessen und dann linear auf 60dB extrapoliert. Diese Extrapolation sollte bei den Messungen grundsätzlich dokumentiert werden.

13.2.2  Hallradius

Der Hallradius beschreibt die Entfernung zur Schallquelle, in der der Direktschall und der Nachhall gleich sind. In einem sehr halligen Raum ist diese Entfernung sehr kurz. In einem schalltoten Raum, in dem praktische keine Reflektionen auftreten, ist diese Entfernung sehr lang. Im Freien, bei ungestörter  Ausbreitung, ist der Hallradius unendlich.


13.2.3  Abschätzung der Nachhallzeit nach Sabine

Für viele Räume kann die Nachhallzeit T mit der berühmten Formel von Sabine abgeschätzt werden:

V ist das Raumvolumen und  A die effektive Absorptionsfläche.

Diese Gleichung gilt nur, wenn die Absorptionsfläche klein ist gegenüber der Gesamtfläche S. Dies kann man sich an einem einfachen Beispiel veranschaulichen. In dem Grenzfall eines schalltoten Raumes, in dem die Wände ideal absorbieren, ist die Nachhallzeit 0, da überhaupt keine Reflektionen auftreten. Für diesen Fall liefert die Formel von Sabine aber trotzdem einen Wert größer als Null, der offensichtlich ungültig ist.

13.2.4  Empfohlene Nachhallzeiten

Räume haben - je nach Einsatzzweck - unterschiedliche Anforderungen an die Nachhallzeit. Ein Schulungsraum sollte auf maximale Sprachverständlichkeit ausgelegt sein. Daher wird hier die Nachhallzeit möglichst gering sein und Reflektionen sollten den Sprecher unterstützten. In einer Konzerthalle ist eine Verwischung durch den Nachhall sogar erwünscht, da so erst der musikalische Gesamteindruck entsteht.

Aufnahmestudios

0.3s

Schulungsräume

0.6s-0.8s

Büroräume

0.35s-0.55s

Konzerthallen

~1s-3s

Zur raumakustischen Planung von Räumen steht seit Mai 2004 die überarbeitete Fassung der DIN 18041 "Hörsamkeit in kleinen bis mittelgroßen Räumen" zur Verfügung.

Diese Norm gibt Soll-Nachhallzeiten für bestimmte Raumarten wie Unterrichts- Musik, Tagungs- und Konferenzräume sowie Sport- und Schwimmhallen vor.


 

13.3Meßverfahren

Im Bereich der Nachhallzeit haben sich vier Messverfahren etabliert:

  1. 5.Direkt mit Impulsanregung Knall/Explosion
  2. 6.Abgeschaltetes Rauschen
  3. 7.Korrelationsverfahren mit MLS
  4. 8.Korrelationsverfahren mit Chirp (Log-Sweep)

13.3.1  Impulsanregung

Bei diesem Verfahren wird der Raum impulsförmig angeregt. Das Meßsignal am Mikrofon ist direkt die Impulsantwort des Raumes. Im Idealfall muss der Anregungsimpuls einen unendlich hohen Pegel und unendlich kurz sein (Dirac-Impuls). Dies lässt sich natürlich nur näherungsweise erreichen. Typischweise werden hier Funkenstrecken, Pistolen, kleine Sprengladungen oder mit Wasserstoff gefüllte Ballons verwendet. Das Ziel ist es den Raum mit möglichst hoher Energie zum Schwingen zu bringen. Mit Lautsprechern lässt sich dies nicht erreichen, da diese kurze Impulse nur mit geringer Energie abstrahlen können.

Dieses Verfahren ist vom Aufbau sehr einfach und gehört daher zu den ältesten Verfahren. Allerdings ist die Handhabung aufgrund der hohen Schallpegel nicht ganz ungefährlich und es werden hohe Anforderungen an die Pegelfestigkeit der Mikrofone gestellt.

Andererseits ist die Schallquelle hier nahezu punktförmig und strahlt gleichmäßig in alle Richtungen.

Das folgende Beispiel zeigt den zeitlichen Verlauf des Schallpegels nach Abschuss einer 6mm Pistole. Der Ruhepegel im Raum beträgt etwa 50-60dB. Durch den Knall erhält man hier einen maximalen Pegel von etwa 120dB. Die nutzbare Dynamik ist ca. 60dB. Innerhalb von 300ms fällt der Pegel um 60dB. Es handelt sich hierbei um einen sehr kleinen Raum mit hoher Dämpfung. Hier stellt sich nur näherungsweise ein diffuses Schallfeld ein.

13.3.2  Abgeschaltetes Rauschen

Bei diesem Verfahren wird der Raum mit Rauschsignalen von einem Lautsprecher angeregt und abrupt abgeschaltet. Sowohl ein Impuls als auch weißes Rauschen sind breitbandige Signal. Impulse sind jedoch für Lautsprecher ungeeignet, da hier die mechanische Auslenkung der Membran eine Begrenzung darstellt. Mit Rauschen lässt sich mit einem Lautsprecher wesentlich mehr Schallenergie abstrahlen.

Das folgende Bild zeigt den zeitlichen Verlauf des Schallpegels nach Ein und Abschalten des Rauschsignals. Sie können solche Burse-Signale mit dem Signalgenerator erzeugen.

Dieses Messverfahren ist vom Aufwand noch sehr einfach und wird daher in vielen Handgeräten verwendet. Der Nachteil ist, das Störsignale direkt in die Messung eingehen. Daher müssen hier hohe Schallpegel verwendet werden, die wiederum hohe Anforderungen an die Verstärker und Lautsprecher stellen. Mit diesem Verfahren kann auch nicht die Impulsantwort des Raumes gemessen werden, die die Grundlage für weitere Analysen darstellt.

13.3.3  Korrelationsverfahren mit MLS

Bei diesem Verfahren werden rauschähnliche (Pseudo-Noise) Signale verwendet. Diese Signale werden über Lautsprecher abgestrahlt. Durch die speziellen Eigenschaften können Störungen unterdrückt werden. Daher kann mit deutlich geringeren Pegeln gearbeitet werden. Lautsprecher und Verstärker können damit kleiner dimensioniert werden was besonders für mobile Anwendungen interessant ist. Durch mathematische Operationen wird zunächst die Raumimpulsantwort bestimmt. Aus der Raumimpulsantwort wird die Energiezerfallskurve berechnet. Diese Kurve, die auch als Schroeder-Kurve bezeichnet wird, erlaubt die Berechnung der Nachhallzeit.


Impulsantwort

 


Das folgende Bild zeigt die Schröderkurve mit Auswahlrechteck.

 

13.3.4  Korrelationsverfahren mit Chirps (Log-Sweep)

Die Messungen mit ML-Sequenzen hat mittlerweile eine große Verbreitung gefunden, da mit dieser Messungen schnell und effizient durchgeführt werden kann. Allerdings hat dieses Verfahren auch einige Nachteile, die verbesserte Verfahren erforderlich machten. Die wichtigsten Nachteile sind:

  • Hohe Empfindlichkeit gegenüber Verzerrungen
  • Hohe Empfindlichkeit gegenüber Frequenzverschiebungen
  • Gleichmäßige Energiedichte im Frequenzbereich.
  • Verzerrungen sind nicht sofort hörbar

Bei Messungen im Bereich der Raumakustik ist es wichtig einen ausreichenden Signalpegel über dem Grundrauschen zu erzielen. Daher werden Lautsprecher an Ihrer Leistungsgrenze betrieben, wo bereits deutliche Verzerrungen auftreten. Diese Verzerrungen treten bei MLS-Messungen in Form von Rauschen auf und verringern die nutzbare Dynamik. Daher werden große und leistungsfähige und damit leider auch unhandliche Lautsprecher benötigt.

Chirp Messungen sind wesentlich unempfindlicher gegenüber Verzerrungen. Die Lautsprecher können deshalb entsprechend kleiner ausgelegt werden, was insbesondere für mobile Messungen sehr nützlich ist.

MLS Signale haben aufgrund ihres Entwurfs eine konstante spektrale Leistungsdichte („weiß“). Dies ist für Messungen mit Lautsprechern eher ungünstig, da der überwiegende Signalanteil sich im Hochtonbereich befindet. Beträgt die Ausgangsleistung 100W im Bereich von 20Hz bis 20kHz, so liegen 50W im Bereich zwischen 10kHz und 20kHz, 47W im Bereich zwischen 500Hz und 10kHz und lediglich 3W im Tiefton Bereich zwischen 20Hz und 500Hz. Diese Aufteilung ist daher für typische Lautsprecher ungeeignet, da die höchste Belastbarkeit eher im Tiefton-Bereich liegt. Diese konstante Verteilung führt auch schnell zu Überlastungen der Hochtöner. Man kann zwar durch Filter das spektrale Verhalten bei MLS anpassen, allerdings ist diese Technik recht aufwendig.

Chirp Signal fallen mit 3dB pro Oktave im Spektralbereich ab. Diese Leistungsverteilung entspricht eher Rosa-Rauschen, obwohl beide Signale völlig unterschiedlich klingen. Der Großteil der Signalenergie liegt daher im tieffrequenten Bereich und passt daher ideal zu der typischen Belastbarkeit der Lautsprecher.

Weiterhin kann bei Chirp-Messungen eine obere und unter Grenzfrequenz definiert werden, die gesamte Signalenergie wird daher in diesem Frequenzbereich gebündelt. Daher wird ein Anregungssignal von vorn herein nur in dem Frequenzbereich erzeugt, wo es auch benötigt wird und muß nicht erst aufwendig gefiltert werden.

Aufgrund des rauschartigen Charakters werden bei MLS, Verzerrungen nur schwer gehört. Dieses Warnsignal, dass ein Lautsprecher an seiner Leistungsgrenze betrieben wird, fällt daher unter Umständen zu spät auf. Solche Verzerrungen fallen bei Chirp Signalen wesentlich stärker auf. Es ist allerdings auch mit Chirp Signalen problemlos möglich die Lautsprecher zu überlasten. Bei MLS tritt dies eher durch thermische Überbelastung im Hochtonbereich auf. Bei Chirp-Messungen durch mechanische Überbelastung bei tiefen Frequenzen. Daher ist grundsätzlich der Pegel vorsichtig anzupassen.

Chirp Sequenzen „klingen“ leider bei hohen Pegeln recht unangenehm und fallen deutlich stärker auf als das monotone Rauschen bei MLS.

Das grundsätzliche Meßverfahren ist identisch mit der MLS-Messung. Durch Korrelation wird zunächst die Raumimpulsantwort bestimmt.

13.3.5  Meßprinzip von WinAudioMLS

WinAudioMLS verwendet zur Messung nicht die direkte Definition der Nachhallzeit.

Stattdessen erfolgt die Messung mit einem hochentwickelteren Verfahren mit Hilfe von MLS bzw. Chirp. Diese Verfahren sind erheblich unempfindlicher gegenüber Störungen. WinAudioMLS bestimmt das Abklingen der Kurve in einem frei definierbaren Bereich z. B. zwischen –10dB und –25dB.  Hieraus wird die Zerfallsdauer bis –60dB extrapoliert. Dieser Parameter wird als RT60 bezeichnet. WinAudioMLS kann auch andere Parameter wie RT30 etc. berechnen.  Durch die freie Konfigurierbarkeit können auch Zerfallsdauern im frühen Bereich  („Early Decay“ EDT) durchgeführt werden. Die Nachhallzeit wird zusätzlich für Oktavbänder bzw. mit 1/3 Oktavauflösung bestimmt und graphisch dargestellt.

Alternativ zu der Messung mit MLS können Sie eine Raumimpulsantwort auch direkt aus einer *.wav Datei importieren. Diese Raumimpulsantwort kann dann für eine Berechnung der Nachhallzeit verwendet werden.

14         Konfiguration

Die Nachhallzeitmessung kann auf vielfältige Weise angepaßt werden. Die folgende Dialogbox zeigt die möglichen Einstellungen.

Sie können den Bereich der fallenden Flanke frei wählen, der für die Extrapolation genutzt werden soll. Der Bereich wird durch einen Startpegel und einen Stoppegel definiert. Zusätzlich können Sie die Anzahl der Meßwerte vorgeben, die für die Mittelung (lineare Regression) verwendet werden sollen.

Weiterhin können Sie den Zielpegel festlegen, auf den sich die Nachhallzeit beziehen soll.

In diesem Beispiel wird im Bereich zwischen –8dB und –25dB 10 Werte gemittelt und aus dem Mittelwert wird die Nachhallzeit auf –60dB berechnet.

Bitte beachten Sie, daß der Mittelungsbereich auch graphisch direkt an der Meßkurve festgelegt werden kann.

14.1Graphische Auswahl

Sie können den Mittelungsbereich auch direkt mit der Maus definieren. Grundlage hierfür bildet das Meßrechteck, das Sie durch Doppelklick in der Meßgraphik erzeugen  können.

Das folgende Beispiel zeigt eine Messung in dem der Bereich zwischen –10dB und –40dB für die Berechnung der Nachhallzeit verwendet wurde. Die Nachhallzeit wird automatisch für die neue Auswahl aktualisiert. Sie können das Meßrechteck mit der Maus verschieben oder in seiner Größe verändern. Die resultierende Nachhallzeit wird direkt angezeigt.

Aus dem Meßrechteck wird der Start- und Stoppegel definiert. Diese Werte werden auch in die Konfiguration übernommen.


15         Vorteile der Chirp-Messung gegenüber mit Messungen mit MLS

Die Messungen mit ML-Sequenzen hat mittlerweile eine große Verbreitung gefunden, da mit dieser Messungen schnell und effizient durchgeführt werden kann. Allerdings hat dieses Verfahren auch einige Nachteile, die verbesserte Verfahren erforderlich machten. Die wichtigsten Nachteile sind:

  • Hohe Empfindlichkeit gegenüber Verzerrungen
  • Hohe Empfindlichkeit gegenüber Frequenzverschiebungen
  • Gleichmäßige Energiedichte im Frequenzbereich.
  • Verzerrungen sind nicht sofort hörbar

Bei Messungen im Bereich der Raumakustik ist es wichtig einen ausreichenden Signalpegel über dem Grundrauschen zu erzielen. Daher werden Lautsprecher an Ihrer Leistungsgrenze betrieben, wo bereits deutliche Verzerrungen auftreten. Diese Verzerrungen treten bei MLS-Messungen in Form von Rauschen auf und verringern die nutzbare Dynamik. Daher werden große und leistungsfähige und damit leider auch unhandliche Lautsprecher benötigt.

Chirp Messungen sind wesentlich unempfindlicher gegenüber Verzerrungen. Die Lautsprecher können deshalb entsprechend kleiner ausgelegt werden, was insbesondere für mobile Messungen sehr nützlich ist.

Frequenzverschiebungen treten bei vielen Messungen auf. Dies sind zum Beispiel

  • Messungen an CD Spielern, da die Taktraten von CD-Spieler und Soundkarte nicht synchron sind
  • Messungen an Bandmaschinen, Kassettenrekordern
  • Im Bereich der Raumakustik bei großen Räumen und Luftbewegung bzw. Temperaturschwankungen.
  • Dies betrifft damit insbesondere Messungen an „Nur-Wiedergabegeräten“. Die Problem tritt aber auch auf wenn bei einer Soundkarte Ein- und Ausgang nicht synchron sind oder unterschiedliche Karten für Aufnahme und Wiedergabe verwendet wird.

Die Frequenzverschiebung macht sich bei MLS durch einen Höhenabfall bemerkbar. In der Regel wird daher eine Referenzmessung gemacht, die dies kompensiert. WinAudioMLS kann durch die eingebaute Abtastratenumsetzung auch beliebige Taktabweichungen korrigieren.

Bei Chirp Messungen ist dies nicht notwendig, da das Messverfahren selbst erheblich unempfindlicher ist.

MLS Signale haben aufgrund ihres Entwurfs eine konstante spektrale Leistungsdichte („weiß“). Dies ist für Messungen mit Lautsprechern eher ungünstig, da der überwiegende Signalanteil sich im Hochtonbereich befindet. Beträgt die Ausgangsleistung 100W im Bereich von 20Hz bis 20kHz, so liegen 50W im Bereich zwischen 10kHz und 20kHz, 47W im Bereich zwischen 500Hz und 10kHz und lediglich 3W im Tiefton Bereich zwischen 20Hz und 500Hz. Diese Aufteilung ist daher für typische Lautsprecher ungeeignet, da die höchste Belastbarkeit eher im Tiefton-Bereich liegt. Diese konstante Verteilung führt auch schnell zu Überlastungen der Hochtöner. Man kann zwar durch Filter das spektrale Verhalten bei MLS anpassen, allerdings ist diese Technik recht aufwendig.

Chirp Signal fallen mit 3dB pro Oktave im Spektralbereich ab. Diese Leistungsverteilung entspricht eher Rosa-Rauschen, obwohl beide Signale völlig unterschiedlich klingen. Der Großteil der Signalenergie liegt daher im tieffrequenten Bereich und passt daher ideal zu der typischen Belastbarkeit der Lautsprecher.

Weiterhin kann bei Chirp-Messungen eine obere und unter Grenzfrequenz definiert werden, die gesamte Signalenergie wird daher in diesem Frequenzbereich gebündelt. Daher wird ein Anregungssignal von vorn herein nur in dem Frequenzbereich erzeugt wo es auch benötigt wird und muß nicht erst aufwendig gefiltert werden.

Aufgrund des rauschartigen Charakters werden bei MLS, Verzerrungen nur schwer gehört. Dieses Warnsignal, dass ein Lautsprecher an seiner Leistungsgrenze betrieben wird, fällt daher unter Umständen zu spät auf. Solche Verzerrungen fallen bei Chirp Signalen wesentlich stärker auf. Es ist allerdings auch mit Chirp Signalen problemlos möglich die Lautsprecher zu überlasten. Bei MLS tritt dies eher durch thermische Überbelastung im Hochtonbereich auf. Bei Chirp-Messungen durch mechanische Überbelastung bei tiefen Frequenzen. Daher ist grundsätzlich der Pegel vorsichtig anzupassen.

Chirp Sequenzen „klingen“ leider bei hohen Pegeln recht unangenehm und fallen deutlich stärker auf als das monotone Rauschen bei MLS.

Chirp Messungen eignen sich insbesondere im Bereich

  • Raum und Baukaustik
  • Einmessen von PA-Anlagen
  • Messungen an CD-Spielern etc.

Beispiel eines Chirp-Signals im Zeitbereich


Chirp-Signal im Frequenzbereich 200Hz-20kHz

Es ist deutlich der lineare Abfall mit 3dB/Oktave zu erkennen.


16         Systemeinstellungen für die Soundkarte Mobile pre

ACHTUNG: Wenn Sie den Treiber von der CD für die Soundkarte verwenden, sind die Einstellungen abweichend.

In diesem Fall muss unbedingt der „Direct Monitor“ ausgeschaltet werden, da sonst das Mikrofonsignal direkt wieder an die Lautsprecher gegeben wird und es zu Rückkopplungen kommen kann.

In diesem Dokument werden sowohl die Einstellungen mit dem Windows Systemtreiber als auch die mit dem des Herstellers beschrieben.

16.1Verwendung der Windows Systemtreiber

Wählen Sie aus dem Windows Startmenu die Systemsteuerung

Wählen Sie „Sounds, Sprachein-/ausgabe und Audiogeräte“

Wählen Sie „Sounds und Audiogeräte“

Wählen Sie „Erweitert“

In der Statuszeile sollte unten „MobilePre“ stehen, sonst wird die Einstellung für eine andere Soundkarte verändert.

Die Gesamtlautstärke und das „Wave“-Gerät müssen angeschaltet sein. Alle anderen Geräte können mit „Ton aus“ abgeschaltet werden.

Aus dem Menu „Optionen->Eigenschaften“ stellen Sie jetzt die Einstellungen für Aufnahme ein.

Wählen sie hier zunächst „Aufnahme“

Der Pegelregler sollte auf ca. 75% stehen, der genaue Wert ist jedoch nicht kritisch. Wichtig ist das der Pegel in keinem Fall auf Null eingestellt ist oder der Ton ausgeschaltet ist.


16.2Verwendung der M-Audio Treiber

Wenn Sie den Treiber des Herstellers verwenden, stehen erweiterte Einstellmöglichkeiten zur Verfügung.

Achten Sie darauf das der „Direct Monitor“ ausgeschaltet ist.

Die Einstellungen für Aufnahme sind identisch zum Systemtreiber.


17         Fehlerquellen:

  • Sind Lautsprecher/Verstärker/Mikrofon richtig verkabelt?
  • Ist die Phantomspeisung für das Meßmikrofon eingeschaltet?
  • Beachten Sie die Mixereinstellungen für Ihre Soundkarte. Keine Komponente der Signalkette darf übersteuert sein.
  • Verändern Sie die Position von Lautsprecher und Mikrofon. Diese Messung der Nachhallzeit funktioniert nur für den diffusen Nachhall. Direkte Reflexionen können das Ergebnis verfälschen.
  • Das Mikrofon sollte frei im Raum möglichst weit von stark reflektierenden Flächen platziert werden.
  • Verwenden Sie einen omnidirektionaler Lautsprecher
  • Verwenden Sie ein omnidirektionales Mikrofon und kein Richtmikrofon
  • Die MLS und FFT Länge müssen größer als die zu erwartende Impulsantwort sein.