Comparison of different scattering algorithms in the example of reverberat room and virtual concert hall

Louena Shtrepi

Comparison of different scattering algorithms in the example of reverberat room and virtual concert hall.

Rel. Arianna Astolfi, Monika Rychtáriková, Renzo Vitale, Livio Mazzarella. Politecnico di Torino, Corso di laurea specialistica in Architettura (Costruzione), 2011

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Abstract:	Il coefficiente di scattering appartiene all'insieme dei parametri di input più importanti per le simulazioni di carattere acustico in room acoustics ovvero dell'acustica degli ambienti chiusi. Il suo effetto è per lo più pronunciato nei modelli 3D semplificati in cui la forma stessa della stanza non contribuisce alla diffusione generale del suono. Questo contributo si occupa di uno studio basato sul confronto di tre algoritmi di predizione acustica, della convalida di un modello di simulazione e della valutazione del suono diffuso tramite una stima oggettiva e soggettiva utilizzando come modello una sala da concerto virtuale. In primo luogo, tre diversi algoritmi di simulazione, usati nei software ODEON, RAVEN e CATT-Acoustic, sono stati confrontati e successivamente è stata analizzata l'applicazione del coefficiente di scattering in ognuno di essi. In seguito,esperimenti relativi alla convalida dei metodi di simulazione sono stati eseguiti in un caso studio con condizioni al contorno controllate, ossia la camera riverberante presso The Institute of Technical Acoustics (ITA), Aachen. Quattro diverse alternative sono state indagate: (1) una stanza riverberante 'vuota', (2) una stanza riverberante con una parete acusticamente assorbente, (3) una stanza riverberante con una parete acusticamente assorbente e una diffondente geometricamente costituita da aste verticali in legno e (4) una stanza riverberante con una parete acusticamente assorbente e una di tipo diffondente con una maglia composta da una griglia di aste orizzontali e verticali. I risultati delle simulazioni come i tempi di riverberazione e le risposte all'impulso monaurali vengono discussi e confrontati. Una corrispondenza molto buona è stata trovata tra le simulazione e le misure effettuate per il modello della camera riverberante 'vuota', tuttavia notevoli differenze sono state individuate per gli altri modelli. L'ultima parte della ricerca riguarda la valutazione oggettiva e soggettiva del suono riflesso in modo diffuso nel caso di una sala da concerto virtuale. Sei diverse alternative sono state modellate e simulate. In ogni modello 6 differenti coefficienti di scattering sono stati applicati alle superfici interne del soffitto, delle pareti laterali e della parete posteriore. L'analisi è stata condotta confrontando i risultati dei parametri acustici oggettivi da un lato e da un'indagine sulla percezione soggettiva del suono diffuso tramite test d'ascolto, dall'altro. Test di ascolto, con il metodo 3AFC, sono stati eseguiti con stimoli presentati ai soggetti tramite cuffie usando segnali auralizati in uno dei software, Odeon. I risultati hanno mostrato diversi valori di JND-s per i tre motivi riprodotti e le due posizioni analizzate, rispecchiando cosi con coerenza il grado di difficoltà espresso dagli ascoltatori per ogni campione di segnali. In conclusione, siccome lo scattering è fortemente correlato alle caratteristiche geometriche delle superfici e degli oggetti all'interno degli ambienti, sembra essere il parametro che influenza più di ogni altro l'interior design degli spazi dedicati a diverse performance acustiche. Questo lo fa diventare un elemento interessante per gli architetti e i designer, e un mezzo di collaborazione multidisciplinare relativo a soluzioni ottimali riguardanti sia acustica che gli aspetti visivi del design. Abstract in italiano (PDF, 108kB - Creative Commons Attribution) Abstract in inglese (PDF, 106kB - Creative Commons Attribution)
Relatori:	Arianna Astolfi, Monika Rychtáriková, Renzo Vitale, Livio Mazzarella
Tipo di pubblicazione:	A stampa
Soggetti:	A Architettura > AF Edifici e attrezzature per il tempo libero, le attività sociali, lo sport S Scienze e Scienze Applicate > SA Acustica S Scienze e Scienze Applicate > SD Computer software
Corso di laurea:	Corso di laurea specialistica in Architettura (Costruzione)
Classe di laurea:	NON SPECIFICATO
Aziende collaboratrici:	Politecnico di Milano - Dipartimento di Energia, Katholieke Universiteit Leuven - Belgium and Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University - Deutschland, Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University - Deutschland
URI:	http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/2258
Capitoli:	Abstract 1 Introduction 2 Sound reflection: scattering 2.1 Introduction 2.2 Lambert's Law 3 Measurement methods 3.1 Introduction 3.2 ISO Method: scattering coefficient 3.2.1 Some limitations of the ISO 3.2.2 Other Methods: scattering coefficient 3.3 AES Method: diffusion coefficient 3.4 Contrasting scattering coefficient with diffusion coefficient 4 Diffusion and scattering in concert halls 4.1 Introduction 4.2 Diffusion as a rating scale for concert halls 4.3 Diffusers: state of the art 5 Room acoustic computer simulation 5.1 Introduction 5.2 Hybrid models for room acoustics simulations 5.3 Odeon 5.3.1 Odeon: simulation method 5.3.2 Odeon: Scattering coefficient implementation 5.4 Catt-Acoustics 5.4.1 CATT-Acoustic: simulation method 5.4.2 CATT-Acoustic: Scattering coefficient implementation 5.5 Raven 5.5.1 Raven: simulation method 5.5.2 Raven: Scattering coefficient implementation 5.6 Comparison of the three tools 6 Software validation 6.1 Introduction 6.2 Model: ITA Reverberation Chamber 6.2.1 Geometry 6.2.2 Materials properties 6.2.3 Experiment set-up 6.3 Simulations 6.4 Results 7 Objective evaluation of scattering coefficient 7.1 Introduction 7.2 Objective acoustical parameters 7.3 Model: Virtual Concert Hall 7.3.1 Geometry 7.3.2 Materials properties 7.3.3 Experiment set-up 7.4 Simulations 7.5 Results 8 Subjective assessment of scattering coefficient 8.1 Listening tests: 3AFC method and psychometric function 8.2 Stimulus preparation 8.3 Experiment arrangement 8.4 Results 9 Conclusion Bibliography Licenses and use permission
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