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TU Berlin

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Offene Abschlussarbeitsthemen

Das Forschungsgebiet der Psychoakustik bietet zahlreiche interessante Themen für Abschlussarbeiten. Hierbei können theoretische und experimentelle Grundlagenarbeiten ebenso wie praxisnahe Fragen in Bachelor- und Masterarbeiten adressiert werden. Im Folgenden finden Sie eine Auflistung aktueller Themen für Abschlussarbeiten. Darüber hinaus ist auch die Bearbeitung von eigenen Themenvorschlägen denkbar. 

Bewertung und Minderung von Freizeitlärm am Beispiel des Parks am Gleisdreieck

Freizeitlärm führt zunehmend zu Beeinträchtigungen, u.a. wegen der Zunahme von Veranstaltungen und Aktivitäten im öffentlichen Raum und der wachsenden Nähe von sensiblen Nutzungen und Emissionsorten im Rahmen der städtebaulich gewollten Innenentwicklung. Ein Beispiel für derartige Konflikte in Berlin sind die Geräuschimmissionen von Aktivitäten im Park am Gleisdreieck auf den Neubau-Komplex des Möckernkiezes, eine Wohnanlage, die wegen der Lage an der lauten Yorckstraße schallschutztechnisch besonders geplant worden ist.

Thema der Masterarbeit soll deshalb die Erfassung und Bewertung des Nutzungskonfliktes am Gleisdreieckpark und die Entwicklung von Lösungsvorschlägen sein. Dabei sollen die folgenden Punkte adressiert werden:

  • Erfassung der Beeinträchtigungen unter Berücksichtigung des konkreten städtebaulichen Umfelds durch akustische Messungen und Befragungen vor Ort
  • Bewertung der Schutzregeln für den Freizeitlärm am Beispiel des Untersuchungs­ortes

Ableitung von möglichen Maßnahmen (technisch, organisatorisch, kommunikativ, planerisch) zur Minderung des Konflikts

Ausschreibung [1]

Psychoakustische Evaluation datenbasierter reduzierter Zustandsraummodelle für die dynamische Binauralsynthese

Klassische Systemidentifikationsmethoden zur Erstellung von Zustandsraummodellen, wie beispielsweise der Eigensystem Realization Algorithm(ERA), können mit Hilfe neuartiger randomiserter Matrixapproximationsmethoden auf hochdimensionale Eingangsdaten angewendet werden. Vor allem bei der Simulation von MIMO-Systemen kann der Rechenaufwand durch den Einsatz von Zustandsraummodellen gegenüber klassischen faltungsbasierten Methoden deutlich verringert werden, was besonders im Hinblick auf die Echtzeitfähigkeit betreffender Modelle von großem Vorteil sein kann. Ferner bieten Zustandsraummodelle Zugang zu Methoden der Modellreduktion, die es erlauben, die Modellqualität an die zur Verfügung stehenden rechentechnischen Ressourcen anzupassen.

Im Bereich der dynamischen Binauralsynthese/Auralisierung, also bei der Modellierung von kopfbezogenen Übertragungsfunktionen oder Raumübertragungsfunktionen, sind diese Verfahren jedoch bisher kaum etabliert. Im Rahmen der Masterarbeit soll die Eignung datenbasierter Zustandsraummodelle für die Auralisierung unter psychoakustischen Gesichtspunkten untersucht und mit etablierten Auralisierungsmethoden verglichen werden. Darüber hinaus soll untersucht werden, ob die Modellqualität durch eine frequenz- und/oder zeitgewichtete Modellreduktion verbessert werden kann.

Der Fokus der Arbeit liegt auf der Konzeption, Durchführung und Analyse eines geeigneten Hörversuchs zur Bestimmung des Potenzials datenbasierter reduzierter Zustandsraummodelle für die dynamische Binauralsynthese. Dabei soll evaluiert werden, für welche Bewertungsgrößen diese Verfahren geeignet sind. Die für den Hörversuch verwendeten reduzierten Zustandsraummodelle sollten eigenständig erstellt werden. Die dazu benötigten Methoden werden zur Verfügung gestellt.

Ausschreibung [2]

Modellierung des Geräuschempfindens an Umformmaschinen zur objektiven Qualitätssicherung

Bearbeitungs- und Produktionsprozesse in der Industrie emittieren Geräusche, die Informationen über die Prozessqualität und den Maschinenstatus enthalten. Das menschliche Gehör eines erfahrenen Maschinenbedienenden kann daraus häufig die relevanten akustischen Informationen herausfiltern und zuverlässig interpretieren. Damit kann ein Maschinenbedienender durch dessen Wahrnehmung schnell Prozessanomalien erkennen und entsprechende Gegenmaßnahmen einleiten.

Ziel der Arbeit ist es, aus den Wahrnehmungen bzw. Bewertungen von Maschinenbedienenden relevante akustische Kenngrößen abzuleiten. Diese sollen es ermöglichen, die Qualität von Bearbeitungs- und Produktionsprozessen zu erfassen, instrumentell zu bewerten und unmittelbar Auffälligkeiten anzuzeigen.

Zu Beginn der Arbeit sind akustische Messungen an einer Umformmaschine am Fraunhofer IWU durchzuführen. Anschließend sind diese Daten mit geeigneten Methoden zu analysieren, um auffällige Signalmerkmale im Zeit- und Frequenzbereich zu detektieren. Parallel dazu sind mehrere Maschinenbedienende durch ein strukturiertes Interview zu befragen. Ziel der Befragung, die z.B. mit einem Hörversuch kombiniert werden kann, ist die Einschätzung der Qualität von unterschiedlichen akustischen Prozessdaten durch ein Probandenkollektiv.

Die perzeptiven Einschätzungen sollen anschließend den berechneten Signalmerkmalen zugeordnet und korreliert werden. Die Ergebnisse sind zu diskutieren, wobei abschließend Empfehlungen abgeleitet werden, auf Basis welcher Signalmerkmale Qualitätsurteile erfahrender Maschinenbedienender approximiert werden können.

Ausschreibung
[3]

Psychoakustische Untersuchungen zur Empfindung der Impulshaltigkeit

Impulshaltige Geräusche gelten als auffällig und besonders störend. Zur Berücksichtigung der erhöhten Störwirkung von impulshaltigen Geräuschen kann daher bei der Ermittlung eines Beurteilungspegels eine Pegelkorrektur vorgenommen werden. Die Pegelkorrektur bei vorliegender Impulshaltigkeit kann bis zu 6 dB betragen. Nach der TA Lärm basiert der störwirkungsäquivalente Zuschlag impulshaltiger Geräusche vereinfacht auf der Betrachtung der Differenz aus dem Taktmaximal-Mittelungspegel LAFTeq und dem Mittelungspegel LAeq. Ein Wissen zu den charakteristischen Einflussfaktoren (z.B. Wiederholfrequenz von Impulsen) auf die Auffälligkeit impulshaltiger Geräusche liegt nur im rudimentären Maße vor. Über die einfache Betrachtung der Impulshaltigkeit als Eigenschaft mit besonderer Störwirkung hinaus, wird dieses Hörphänomen gelegentlich auch als potentielle psychoakustische Empfindungsgröße diskutiert.

Ziel der Arbeit ist es, Abhängigkeiten zwischen spezifischen Signaleigenschaften und der Bewertung der Impulshaltigkeit systematisch zu ermitteln. Dazu sollen Signale synthetisch erzeugt und systematisch bezüglich ausgewählter Eigenschaften (z.B. Wiederholfrequenz, Periodizität, Schalldruckpegel) manipuliert werden. Die erzeugten Signale sollen in Hörversuchen hinsichtlich der Stärke der wahrgenommenen Impulshaltigkeit durch Probanden bewertet und die Urteile zur Ausprägung der empfundenen Impulshaltigkeit mit den Ergebnissen der konventionellen Ermittlung von störwirkungsäquivalenten Zuschlägen verglichen werden. Die ermittelten Abhängigkeiten der empfundenen Impulshaltigkeit von spezifischen Signaleigenschaften sollen abschließend mittels der Bewertung von natürlichen Geräuschen in einem Validierungsexperiment überprüft werden.

Ausschreibung [4]

Abgeschlossene Abschlussarbeiten

Bewertung der Sprachverständlichkeit von Atemschutzmasken unter Berücksichtigung ihrer morphologisch-materiellen Eigenschaften (M.Sc.)

Börner, D. (2022), TU Berlin / Fraunhofer IMWS

Seit dem Beginn der Covid-19-Pandemie ist das Tragen von Atemschutzmasken ein wesentlicher Bestandteil unseres Alltags geworden. Neben der haptischen Gewöhnung hat die Verwendung von Atemschutzmasken auch Auswirkungen auf die Sprachverständlichkeit und damit verbundene psychoakustische Effekte. Infolgedessen sind die morphologisch-materiellen Eigenschaften von Atemschutzmasken für die Produktentwicklung immer relevanter geworden.

Die Arbeit beschäftigt sich mit dem Zusammenhang zwischen den Materialeigenschaften von Atemschutzmasken und der Sprachverständlichkeit. Zu diesem Zweck wurde eine breite Auswahl von Atemschutzmasken hinsichtlich ihrer strukturellen Materialeigenschaften wie Porosität, Faser- und Schichtdicke analysiert. Drei raumakustische Messumgebungen wurden definiert und in Bezug auf ihre Hörsamkeit kategorisiert, eine Eigenschaft, die mit der spezifischen Nachhallzeit und der Raumgröße zusammenhängt. Eine angepasste Form der Speech Transmission Index (STI) Messung wurde verwendet, um die Sprachverständlichkeit von Atemschutzmasken in verschiedenen Entfernungen von der Quelle zur Empfängerposition sowie in unterschiedlichen Umgebungsbedingungen zu messen. Alle materialmorphologischen Parameter wurden dann mit den gemessenen STI-Werten der Atemschutzmasken korreliert und anhand eines Hörversuchs validiert. Die Ergebnisse legen nahe, dass einige morphologisch-materielle Aspekte einen signifikanteren Einfluss auf die Sprachverständlichkeit haben als andere.

Untersuchung der perzeptiven Auffälligkeit von Schallquellen durch Kartierung psychoakustischer Größen mit Mikrofonarrays (M.Sc.)

Schlenkermann, J. (2021), TU Berlin

Durch die Verwendung von Mikrofonarrays können mit Beamforming-Algorithmen akustische Karten erstellt werden, um Quellen im Raum isoliert zu analysieren. Zu diesem Zweck ist die Berechnung des Schalldruckpegels eine Möglichkeit, mit welcher Quellbeiträge räumlich aufgelöst abgebildet werden können. Psychoakustische Parameter wie Lautheit, Schärfe oder Rauigkeit quantifizieren wahrnehmbare Attribute einzelner Schallquellen. Durch die Implementierung psychoakustischer  Größen im für die Signalverarbeitung von Messungen mit Mikrofonarrays entwickeltem Softwarepaket Acoular, wurden in dieser Arbeit die psychoakustischen Größen Lautheit und Schärfe, sowie die Tonhaltigkeit und Perkussivität zur Analyse von Messungen mit Mikrofonarrays implementiert. Im Rahmen einer Machbarkeitsstudie wurden 16 Szenarien mit jeweils drei räumlich ausgelenkten Schallquellen betrachtet und alle Quellbeiträge der einzelnen Szenarien bezüglich ihrer jeweiligen Auffälligkeit von Probandinnen bewertet. Aus den psychoakustischen Karten jeder dieser 16 Szenarien sowie den Ergebnissen der Machbarkeitsstudie, wurde ein Maß für die Auffälligkeit auf Basis multipler Regression von Lautheit, Schärfe, Tonhaltigkeit und Perkussivität entwickelt. Als Ergebnis konnten exemplarisch erste psychoakustische Karten der Auffälligkeit berechnet werden.

Prognosewerkzeuge zur gesetzeskonformen Auslegung von AVAS (M.Sc.)

Schönfeld, N. (2021), TU Berlin

In der nahen Zukunft wird die Bedeutung akustischer Unterstützung zur Wahrnehmung von Fahrzeugen im Straßenverkehr durch die Zunahme an Elektrofahrzeugen höher. Aktuell wird das optimale Geräusch für jedes Fahrzeug durch wiederholte Klangabstimmung mit anschließender Messung am Fahrzeug erreicht. Um für die Vielfalt der Fahrzeuge und AVAS-Geräusche die Anzahl der Iterationsschritte und die Anzahl der Messungen zu reduzieren, ist eine Digitalisierung der Prognose für die Gesetzeskonformität der Fahrzeuge wünschenswert. In der Arbeit wurden Prognosewerkzeuge für die Entwicklung dieser Geräusche erarbeitet und analysiert. Auf Basis verschiedener Ansätze wurde festgestellt, dass eine Prognose der Geräusche für die Teststrecke möglich ist und unter Berücksichtigung spezifischer Einschränkungen gute Ergebnisse erzielt.

Entwicklung einer Messprozedur zur Bestimmung der Luftschallabstrahlung von Wänden bei definierter Anregung (M.Sc.)

Seydell, H. (2021), TU Berlin 

Angesichts der verbreiteten Nutzung von Wärmedämmverbundsystemen (WDVS) besteht ein Interesse an der Analyse der akustischen Wahrnehmung durch den Menschen bei Anregung durch Klopfen. Mitunter wird dabei der hohle Klang beim Klopfen beanstandet. Um eine systematische Bewertung dieser Signale durchzuführen, ist ein geeigneter Messaufbau erforderlich, mit dem die Luftschallabstrahlung zuverlässig und vergleichbar gemessen werden kann. Daher wurde im Rahmen der Arbeit eine Messprozedur untersucht, mit der Klopfgeräusche an WDVS, aber auch an weiteren Wandaufbauten reproduzierbar und zuverlässig generiert und aufgenommen werden können. Anhand mehrerer Anforderungskriterien wurde ein Pendelmechanismus entwickelt, um die Klopfgeräusche zu erzeugen. Hierfür fanden Vormessungen für die Entwicklung und Beurteilung des Fadenpendels statt. Weitere Messungen wurden, zum Vergleich des Anregungsmechanismus auch mit einem Impulshammer sowie mit einer händischen Anregung, an zwei WDVS im Prüfstand und an einem WDVS in situ durchgeführt. Hierbei hat sich gezeigt, dass das Pendel eine einfach und kostengünstige Option darstellt, mit dem reproduzierbare transiente Signale erzeugt werden können. Ergänzend wurden numerische Berechnungen mit der Software Actran durchgeführt, mit denen die Schallausbreitung in Abhängigkeit des Ortes einer definierten Kraftanregung berechnet wurde.

Public Soundtrack: Analyse von Beschallungsmaßnahmen zur Verbesserung der akustischen Umgebung im städtischen Raum (B.Sc.)

Schunn, G. (2020), TU Berlin

Der Einsatz von Musik in öffentlichen Räumen birgt Potenziale zur Verbesserung der akustischen Umgebung. Die Praxis der öffentlichen Musikbeschallung wirft allerdings kontroverse Meinungen auf. Es herrscht Uneinigkeit über den Mehrwert solcher Maßnahmen. Im Rahmen dieser Arbeit werden Handlungsempfehlungen herausgearbeitet, mit deren Hilfe sich eine Intervention durch Musikbeschallung im öffentlichen Raum umsetzen lässt. Nach einer Auseinandersetzung mit den musiktheoretischen Grundlagen zur Wirkung von Musik und den Erkenntnissen der Soundscape-Forschung werden ausgewählte Studien zur Durchführung von Beschallungsmaßnahmen mit Musik ausführlich analysiert. Außerdem werden ethische Fragestellungen, in Zusammenhang mit öffentlichen Beschallungen, beleuchtet und diskutiert. Aus den Erkenntnissen dieser Untersuchungen werden Schlussfolgerungen für die praktische Anwendung gezogen und Handlungsempfehlungen formuliert. Trotz komplexer Wirkungsmechanismen und hoher Kontextabhängigkeit der akustischen Wahrnehmung wird festgestellt, dass die Umsetzung eine Soundscape-Intervention mit Musik unter Beachtung der identifizierten Gestaltungsregeln gelingen kann.

Interaktionsmotivierte Tongestaltung von binauralen, audiovisuellen Stimuli (B.Sc.)

Tausch, M. (2020), Filmuniversität Potsdam

Audiovisuelle VR-Medien arbeiten immer häufiger mit binauraler Technologie. Deren Rezeption steht unter verschiedenen Einflüssen. Um etwaige Einflüsse zu untersuchen, wurde eine interaktive App entwickelt, um relevante Interaktionen und Beziehungen mit der visuellen Modalität zu untersuchen. Es stellt sich heraus, dass eine komplexe Beziehung zum Bildraum besteht, die durch eine geeignete Tongestaltung hinsichtlich Natürlichkeit, Lokalisation und Qualität des Gesamterlebnisses modifiziert werden kann. 

Untersuchung zur Wahrnehmung und objektiven Beschreibung des Innengeräuschcharakters schwerer Nutzfahrzeuge (M.Sc.)

Gibson, S. (2019), TU Berlin

Die Beurteilung der Produktqualität eines schweren Nutzfahrzeuges wird maßgeblich von dem Innengeräusch der Fahrzeugkabine mitbestimmt. Aus diesem Grund ist es wichtig in der Entwicklung des Fahrzeugs das Innengeräusch ausreichend beschreiben zu können. Für eine angemessene Beschreibung der Geräuschcharakteristik und somit der Qualität der Kabine, ist der Schalldruckpegel allein nicht ausreichend. Weitere wichtige Größen wie z.B. die Lautheit, Schärfe, Rauigkeit und Schwankungsstärke, sowie die Impulshaltigkeit, werden dem Gebiet der Psychoakustik zugeordnet und bieten die Möglichkeit die Geräuschcharakteristik genauer zu beschreiben und das tatsächliche Hörempfinden quantitativ greifbar zu machen. Gegenstand dieser Arbeit ist daher die Identifikation geeigneter psychoakustischer Parameter zur Beschreibung der Innengeräuschqualität schwerer Nutzfahrzeuge.

Mit Hilfe technisch-physikalischer Analysen werden typische Fahrzeuginnengeräusche hinsichtlich ihrer psychoakustischen Eigenschaften untersucht. Neben den technisch-physikalischen Analysen dienen Hörversuche der Evaluation der auditiven Wahrnehmung im Vorfeld festgelegter Merkmalsausprägungen. Dabei werden die allgemeinen Empfindungen der Innengeräusche mit Hilfe eines Semantischen Differenzials abgefragt. Einen wichtigen Aspekt hierbei stellt die subjektive Wahrnehmung veränderter Merkmale innerhalb dieser Geräusche dar. Die Ergebnisse bilden ein Polaritätsprofil mit dessen Hilfe, zusammen mit den Ergebnissen der objektiven Analysen, relevante psychoakustische Größen abgeleitet werden können. Die so ermittelten psychoakustischen Parameter bieten letztendlich eine Grundlage für zukünftige Zielwert- und Lastenheftdefinitionen.

Untersuchungen zur Lästigkeit von Güterzügen (M.Sc.)

Herold, M. (2019), TU Berlin

Die Belästigung durch Güterzugverkehrsgeräusche ist besonders an stark frequentierten Trassen wie der Strecke Rotterdam-Genua ein Problem, das sich in Zukunft noch verstärken wird. Besonders betroffen sind die AnwohnerInnen des Mittelrheintals, da hier mit verstärktem Zugaufkommen aufgrund des Ausbaus des Gotthardt-Basistunnels gerechnet wird. Aufgrund des steigenden Güterzugaufkommens sowie der Tatsache, dass viele Güterwaggons mit alten Bremssystemen sehr hohe Schalldruckpegelspitzen mit mehr als 100 dB(A) verursachen können, wurde in der vorliegenden Studie die Lästigkeit, die wahrgenommene Lautheit, der Störungsgrad und die Auffälligkeit von Güterzuggeräuschen in einem psychoakustischen Hörversuch untersucht. Als Stimuli wurden Geräuschaufnahmen von Güterzugdurchfahrten verwendet, die in zwei Nächten in Rüdesheim (Rhein) aufgenommen wurden. Im ersten Teil des Hörversuchs bewerteten die ProbandInnen die Lästigkeit von Güterzugvorbeifahrten, bei denen die Position eines lauten Waggons innerhalb einer Zugdurchfahrt variierte. Im zweiten Teil des Hörversuches wurde die Anzahl an aufeinanderfolgenden Einzelzugdurchfahrten verändert, und die TeilnehmerInnen bewerteten Störungsgrad, Auffälligkeit und Lautheit.

Aus den Ergebnissen geht hervor, dass weder die Position des lauten Waggons noch die Anzahl an Einzelzügen einen signifikanten Effekt auf die Beurteilung der Lästigkeit hatten. Jedoch wurde bei einigen der Stimuli die Variante mit lautem Waggon am Ende als lästiger bewertet, was einen leichten Recency-Effekt andeutet. Als signifikant lästiger, lauter, störender oder auffälliger wurden jedoch Stimuli mit erhöhtem LA,eq (A-bewerteter äquivalenter Dauerschalldruckpegel) bewertet: eine Pegelerhöhung um 4 dB(A) führte zu einer Erhöhung der Lästigkeit bzw. des Störungsgrades um eine Bewertungsstufe auf einer 9-stufigen Skala. Außerdem hatten die nicht-akustischen Faktoren „Lärmempfindlichkeit“, „Entfernung des Wohnortes zum nächsten Gleis“, „Häufigkeit der Bahnnutzung“ und „Beeinträchtigung durch Güterzuggeräusche zu Hause“ einen Einfluss auf die Bewertung der Lästigkeit.

Die Studie zeigt, dass die Schalldruckpegel von Güterzugdurchfahrten gesenkt werden müssen, um eine Entlastung der AnwohnerInnen zu erzielen. Durch eine bestimmte Waggonreihung ist kaum eine Reduktion der Lästigkeit zu erwarten, vielmehr sollten schnellstmöglich alle Waggons auf leisere Bremssysteme umgerüstet werden. Um weitere Auswirkungen von Güterzugverkehrsgeräuschen, z.B. bezüglich einer erhöhten Anzahl an Einzelzügen mit kürzeren zeitlichen Abständen näher zu untersuchen, müssen weitere Studien mit erhöhter externer Validität realisiert werden.

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