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Model for Audibility of Time-Varying Tonal Components (Gear Tones) in Complex Background Noise

Explore the audibility of gear tones in vehicles, addressing complexity in perceptual and acoustic analysis. The study delves into identification, level analysis, and perceptibility of spectral components in relation to nearby non-target sources. It evaluates perceived quality across different speed ranges through subjective scales. The research aims to improve sound design for engines and exhaust systems, aiming for inaudible transmission noise. Results are assessed through expert evaluations and specialized test designs. The study also analyzes tonal height, masking effects, and over-masking considerations. Enhancements focus on model expansion for phenomena like beating tones, better speed extraction, and refinement of subjective testing methods for further validation and real-time applications.

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Model for Audibility of Time-Varying Tonal Components (Gear Tones) in Complex Background Noise

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Presentation Transcript

  1. Modell der Hörbarkeit von zeitvarianten tonalen Komponenten (Getriebetöne) vor komplexem Hintergrundgeräusch Werner A. Deutsch1, Axel Mors2, Anton Noll1, Holger Waubke1 1Institut für Schallforschung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, A-1010 Wien Email: Werner.Deutsch@oeaw.ac.at 2 ZF Friedrichshafen AG, D-88038 Friedrichshafen Email: Axel.Mors@zf.com DAGA/2006 274 Braunschweig 20.-23.März 2006 Modell der Hörbarkeit von zeitvarianten tonalen Komponenten (Getriebetöne) vor komplexem Hintergrundgeräusch Werner A. Deutsch1, Axel Mors2, Anton Noll1, Holger Waubke1 1 Institut für Schallforschung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, A-1010 Wien, Email: Werner.Deutsch@oeaw.ac.at 2 ZF Friedrichshafen AG, D-88038 Friedrichshafen, Email: Axel.Mors@zf.com Modell der Hörbarkeit von zeitvarianten tonalen Komponenten (Getriebetöne) vor komplexem Hintergrundgeräusch Werner A. Deutsch1, Axel Mors2, Anton Noll1, Holger Waubke1 1 Institut für Schallforschung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, A-1010 Wien, Email: Werner.Deutsch@oeaw.ac.at 2 ZF Friedrichshafen AG, D-88038 Friedrichshafen, Email: Axel.Mors@zf.com

  2. Getriebetöne im Fahrzeuginneren Randbedingungen, akustisch und perzeptiv komplex • über einen großen Frequenzbereich auf Grund der Drehzahlabhängigkeit der Quellensignale und der Resonanzeigenschaften der mechanisch gekoppelten Struktur, • wegen der Vielzahl gleichzeitig vorhandener, kovarianter Quellen (Motor und andere), die das Innengeräusch bilden und schließlich, • in Folge der mehrfach und wechselseitig beteiligten psycho-akustischen Effekte, wie z.B. Verdeckung, Kontinuität und auditive Stream - Bildung, die selbst bei erfahrenen Experten zu großen Streuungen in der Qualitätsbeurteilung führen. Getriebe speziell: aktives Sound Design für Motor, Abgasanlage, usw. – Getriebe soll unhörbar sein! DAGA/2006 274 Braunschweig 20.-23.März 206

  3. Getriebetöne im Fahrzeuginneren 3 Stufen: • die akustische Identifikation und den Pegelverlauf relevanter Spektralkomponenten mittels einer Ordnungsanalyse, • die Prüfung der Hörbarkeit in Abhängigkeit benachbarter, nicht zur gesuchten Quelle gehöriger Spektralkomponenten, • die Abbildung der perzeptiv wirksamen Pegel innerhalb eng gestufter Drehzahlklassen auf einer subjektiven Qualitätsskala einschließlich Evaluation. DAGA/2006 274 Braunschweig 20.-23.März 206

  4. Ordnungsanalysen DAGA/2006 274 Braunschweig 20.-23.März 206

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  17. Hörbarkeit a) subjektive Beurteilung b) berechnet: • Spektraltonhöhe, • Maskierung, • Übermaskierung DAGA/2006 274 Braunschweig 20.-23.März

  18. Bewertung durch Spezialisten – Testdesign • Abhören segmentweise (7s) + Abhören des Gesamtsignals • Bewertung der Segmente + Plausibilitätskotrolle: Rangreihe DAGA/2006 274 Braunschweig 20.-23.März

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  22. Links oben: Einteilung des Drehzahlbereiches in Klassen (Abszisse Zeit in s); links Mitte: Ergebnis der automatischen Bewertung; darunter: subjektive Bewertung von 4 Experten. Rechts oben: Gesamtpegel des KFZ-Innengeräusches und zeitabhängiger Anteil von 4 Getriebeordnungen; darunter Summe des Anteils der Getriebeordnungen am Gesamtpegel. Die Graphik zeigt deutlich den Qualitätseinbruch bei Sekunde 20 des Testlaufes im Drehzahlbereich von ca. 2000 U/min. übereinstimmend mit den subjektiven Beurteilungen Gesamtpegel Drehzahlklassen Ordnungen Modell – Vorhersage Summe über3 Testordnungen DAGA/2006 274 Braunschweig 20.-23.März 4 Experten

  23. Zusammenfassung und Vorschau Bislang evaluiert an Getriebetönen – standardisierbares Verfahren? • Jedoch keine Beschränkung, ebenso anwendbar für alle Fälle aufgelöst wahrnehmbarer Töne vor komplexem Hintergrund, • Erweiterung des Modells speziell auf Schwebungsphänomene zwischen spektralen Komponenten von derselben Quelle oder von verschiedenen stammend, • Verbesserung der Extraktion der Drehzahl, insbesondere bei nicht vorhandener Drehzahlspur, • Verbesserung der subjektiven Tests: weitere Validierung und Möglichkeiten der Echtzeitverarbeitung – what you see is what you hear? Oder: do you really hear what you see? . DAGA/2006 274 Braunschweig 20.-23.März

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