Was ist eine Klangqualitätsbewertung?

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Was ist psychologische Akustik?

3. Geschichte und Popularisierung der Bewertung der Klangqualität

4. Schallwahrnehmung (Hörempfindung) und Bewertungssystem für die Klangqualität

5. Konzept basierend auf der Loudness-Berechnung
5.1 Kurve mit gleicher Lautstärke (reiner Ton)
5.2 Spektrummaskierung
5.3 Spektrummaskierung und Lautstärke des Tons
5.4 Lautheitsberechnungsdiagramm
5.5 Kritische Bandbreite
5.6 Zeitliche Maskierung
5.7 Klangqualitätsbewertungssystem von Ono Sokki
5.8 Die Referenz der Lautheit

6. Konzept der Schärfeberechnung
6.1 Referenz der Schärfe

7. Konzept der Schwankungsstärkeberechnung
7.1 Referenz der Schwankungsstärke

8. Konzept der Rauheitsberechnung
8.1 Referenz der Rauheit

9. Schwankendes Gefühl und raues Gefühl

10. Analysebeispiele

11. Schlussbemerkungen und Referenzen

Lautheit und andere Bewertungsindikatoren für die Klangqualität werden heute häufig verwendet, um den Eindruck auf das menschliche Gehör in verschiedenen Bereichen zu quantifizieren. In den letzten Jahren gab es viele Themen der Klangfarbenbewertung aufgrund von Zeitfluktuationskomponenten oder der anormalen Tonerkennung. Die Rauhigkeit und die Schwankungsstärke sind allgemeine Indikatoren zum Erfassen anormaler Geräusche, aber in beiden Fällen werden nur spezifische Zeitschwankungskomponenten extrahiert. Da jedoch das von Industrieprodukten emittierte mechanische Schwankungsgeräusch verschiedene Schwankungsperioden umfasst, ist das Extrahieren nur spezifischer Zeitschwankungskomponenten manchmal unzureichend, um diese charakteristischen Beträge zu extrahieren.

1. Einleitung

Die Bewertung der Klangqualität ist die Technologie, die den Klang quantitativ nach dem Empfinden des Menschen unter Verwendung psychologischer Akustiktechnologie analysiert. Im Gegensatz zur herkömmlichen mechanischen Bewertung auf der Grundlage physikalischer Größen soll diese Technologie zur Bewertung der Klangqualität auf der Grundlage des menschlichen Gefühls der zukünftigen Lebensumgebung mehr Menschlichkeit verleihen. Die aktuelle Klimaanlage ist beispielsweise viel leiser geworden als zuvor, aber ihr Geräusch ist immer noch mechanisch. Die Klangqualität wird jedoch mithilfe der Klangqualitätsbewertungstechnologie analysiert, und wenn die Klangverbesserungstechnologie fortgeschritten ist, können sie den Klang zu einem angenehmen und weichen natürlichen Klang umarbeiten. Darüber hinaus wird erwartet, dass die Tonqualitätstechnologie in Zukunft in verschiedenen Bereichen angewendet wird,

2. Was ist psychologische Akustik?

Psychologische Akustiktechnologie, die die Grundlage für die Bewertung der Klangqualität bildet, ist die Technologie, die in verschiedenen Bereichen wie Ingenieurwesen, Medizin und Psychologie umfassend genutzt wird. Und man kann sagen, dass es sich um eine weiter wachsende Technologie handelt. Zum Beispiel gibt es viele Parameter der psychologischen akustischen Bewertung, und es ist notwendig, eine Technik zu haben, um sie richtig anzuwenden, indem sie entsprechend dem Zielklang kombiniert werden. Insbesondere in Bezug auf die Psychologie bleiben die weiteren Forschungsthemen noch bestehen; Beispielsweise ergibt sich die menschliche Sensibilität je nach Vorliebe oder sozialem Umfeld unterschiedlich. Diese werden jedoch in Zukunft gelöst und in die Praxis umgesetzt.

3. Geschichte und Popularisierung der Bewertung der Klangqualität

Die auf psychologischer Akustiktechnologie basierende Bewertung der Klangqualität wurde ursprünglich zur Bewertung des Innengeräuschs von Kraftfahrzeugen eingesetzt.

Lautheit, die Bewertungsgröße der Schalllautstärke, ist als ISO genormt. Die Quantität der psychologischen akustischen Bewertung gewinnt auch in anderen Industriebereichen als der Automobilindustrie an Aufmerksamkeit. 1998 wurde der Standard für die Anzeige von Geräuschen in der Haushaltselektrogeräteindustrie eingeführt. Es wird beschrieben, dass nicht nur der Geräuschpegel, sondern auch die Lautstärke angezeigt werden soll. Daneben findet Loudness auch in der Bürogeräteindustrie etc. Beachtung als quantitative Bewertungsgröße für Lärmschutzmaßnahmen. Psychologische Akustiktechnologie wurde ab den 1930er Jahren untersucht, wie in der folgenden chronologischen Tabelle gezeigt. Lautheit, eine der psychologischen akustischen Bewertungsgrößen, wurde, wie bereits erwähnt, in ISO (nur Dauerschall) standardisiert und wird weit verbreitet verwendet. Über diese Lautstärke haben sich die Studien verschiedener Leute angesammelt und die vorliegende Lautstärke wurde von Zwicker aus Deutschland gemacht. Andere Parameter psychologischer akustischer Bewertungsgrößen wurden erst vor relativ kurzer Zeit entwickelt. Viele von ihnen wurden von Forschern vorgeschlagen, die mit Zwicker oder dem Labor von Zwicker in Verbindung stehen. Derzeit werden mehrere Parameter untersucht, und es sind Technologien, die sich in Zukunft weiterentwickeln werden.

4. Klangwahrnehmung (Hörempfindung) und Bewertungssystem für die Klangqualität

Die Quantität der psychologischen akustischen Bewertung basiert auf den angesammelten Bemühungen durch das Studium der menschlichen Ohrstruktur und der Funktionsweise des Hörnervs sowie auf den Daten von Hörtests an vielen Menschen. Der Hörtest wird so durchgeführt, dass sie den Ton tatsächlich hören und fragen, wie sie sich fühlen, und die Antwort sehen. Die Reaktion auf Geräusche ist je nach Alter der Person, bisheriger Erfahrung, körperlicher Verfassung zu diesem Zeitpunkt, Umgebung wie Temperatur leicht unterschiedlich. Daher wurden zur Ableitung der psychologisch-akustischen Bewertungsgröße Tests viele Male an vielen Personen durchgeführt und sie wurden statistisch verarbeitet.

Warum ist dann die psychologische akustische Technologie notwendig?
Der von Maschinen erzeugte Schall wurde anhand physikalischer Größen (Schalldruckpegel, Geräuschpegel, Leistungspegel, 1/3-Oktav-Spektrum, FFT-Spektrum etc.) bewertet und Gegenmaßnahmen ergriffen. Es sind jedoch Menschen, die den Ton tatsächlich hören. Auch die Gegenmaßnahmen gegen Geräusche, die im Allgemeinen durch Verringerung der physikalischen Größe getroffen werden, sind begrenzt. Es ist nicht unmöglich, den gesamten Schall zu reduzieren, solange sehr teure, große und schwere Materialien verwendet werden, um das Ziel abzudecken. Aber es ist nicht realistisch. Und das Reduzieren von Geräuschen führt nicht unbedingt zu einer angenehmen Geräuschumgebung. Die Bewertungsgröße, die als psychologische akustische Bewertungsgröße bezeichnet wird, quantifiziert, wie sich Menschen fühlen, wenn sie den Ton hören, anstatt nur eine physikalische Größe wie den Schalldruck zu reduzieren. Da die psychologische akustische Bewertungsquantität mit der physikalischen Quantität assoziiert ist, ist es einfacher, Hinweise darauf zu erhalten, wie die Klangqualität aus der Klangqualitätsbewertungsquantität verbessert werden kann. Diese Methode der Rückkopplung auf das mechanische Design wird als akustisches Design bezeichnet.

Bewertungsgröße der psychologischen Akustik	Einheit	Beschreibung
Lautstärke	Sone	Lautstärke des Tons Stationärer Schall ist in ISO 532B standardisiert
Lautstärkepegel	Phon	Logarithmische Anzeige der Lautheit
Schärfe	Akum	Hoher Ton Gefühlt, wenn die Balance zwischen Low-Band und High-Band zu Low-Band und High-Band abweicht.
Rauheit	asper	Rauheit, Raspeln, Pochen Gefühlt, wenn die Lautstärke mit einem kurzen Zyklus schwankt.
Schwankungsstärke	vazil	Das Gegenteil von schwankendem Gefühl, glattes Gefühl Gefühlt, wenn die Lautstärke langsam mit einem langen Zyklus schwankt.
Tonalität	Tu	Gefühl von reinen Tönen Sie gibt an, wie viel Reintonanteil im Klang enthalten ist.
KI	%	Artikulation der Sprache Bewertungsgröße zur Bewertung der Artikulation von Sprache

Für ein tieferes Verständnis der Klangqualitätsbewertung führen wir das tatsächliche Analysebeispiel unten ein. Die folgende Grafik zeigt das Analysebeispiel für 6 mechanische Geräusche, die jeweils unterschiedliche Lautstärken haben.

Lautstärke 1-6 Arten von Parametern

Die obere grüne Linie, das mit der Bewertungsgröße „A-bewerteter Schalldruckpegel“ analysierte Ergebnis, zeigt gleiche Werte für alle 6 Geräusche. Andererseits zeigt die untere rosa Linie, das Ergebnis, das mit "Loudness" analysiert wurde, dass alle 6 Sounds unterschiedliche Werte haben. Wenn wir diese 6 Töne tatsächlich hören, erkennen wir, dass jeder Ton eine unterschiedliche Lautstärke hat, genau wie das Ergebnis von Loudness. Wie aus diesem Beispiel bekannt ist, kann die Schalllautstärke, die Menschen wirklich hören, nicht nur durch die Bewertungsgröße bewertet werden, die auf dem Schalldruck einschließlich des A-Bewertungs-Schalldruckpegels basiert.

Lautstärke 2-Vorbeifahrgeräusch eines Motorrads

Das nächste Beispiel ist das Geräusch, wenn zwei Fahrräder der Reihe nach vorbeifahren. Wie im vorherigen Beispiel wurde die Analyse mit zwei Parametern durchgeführt, mit A-gewichtetem Schalldruckpegel und Lautstärke. Die obere grüne Linie, das mit der Bewertungsgröße „A-bewerteter Schalldruckpegel“ analysierte Ergebnis, zeigt gleiche Werte für 2 Geräusche. Andererseits zeigt die untere rosa Linie, das mit „Loudness“ analysierte Ergebnis, dass der Wert des Fahrradsounds, der das zweite Fahrrad passiert, größer ist als der des ersten Fahrrads.

Lautstärke 3-Mechanisches Rauschen

Das dritte Beispiel ist das Analyseergebnis von zwei mechanischen Geräuschen. Beim tatsächlichen Hören klingt das zweite mechanische Geräusch größer als das erste. Der Wert des letzteren ist jedoch im Analyseergebnis mit A-bewertetem Schalldruckpegel kleiner. Dieses Beispiel zeigt, dass das mit A-bewertetem Schalldruckpegel bewertete Ergebnis vom tatsächlichen Hörgefühl abweicht. Warum entspricht dann der Wert des Schalldrucks nicht der tatsächlich gehörten Schalllautstärke?

5. Konzept basierend auf der Loudness-Berechnung

Die folgenden drei Phänomene sind Phänomene, die Einfluss darauf haben, wie Menschen die Lautstärke des Tons empfinden.

Diese drei Phänomene sollten bei der Berechnung der Lautheit berücksichtigt werden.

5.1 Kurve mit gleicher Lautstärke (reiner Ton)

Einer der Faktoren, der für die Lautheitsberechnung erforderlich ist, ist die Frequenzcharakteristik des Hörsinns. Das folgende Diagramm zeigt die Kurve gleicher Lautstärke in Bezug auf reine Töne. Sie können sehen, dass es Eigenschaften hat, dass die Empfindlichkeit im Frequenzbereich von 2 kHz bis 4 kHz hoch ist und die Empfindlichkeit im tiefen Ton niedrig ist. Diese Charakteristik unterscheidet sich je nach Schalldruck. Der Bereich mit hohem Schalldruck der oberen Datenmerkmale ist relativ flach, und der Bereich mit niedrigem Schalldruck in den unteren Daten hat die Eigenschaft, dass die Empfindlichkeit niedrig ist. Die Frequenzeigenschaften des menschlichen Hörsinns sind sehr kompliziert. Bei der Lautheitsberechnung werden solche komplizierten Eigenschaften berücksichtigt. Die A-Bewertungskurve verwendet einen Filter, der den Frequenzeigenschaften des Hörsinns ähnelt. Es verwendet jedoch einen Filter, der einer Kurve mit gleicher Lautstärke für einen mittleren Schalldruck von 40 Phon in der Zeichnung entspricht, so dass es sich von der Lautstärke des Tons unterscheiden kann, wenn Menschen ihn hören.

5.2 Spektrummaskierung

Der Einfluss der Spektrummaskierung ist auch ein wichtiger Faktor für die Lautstärke. Maskierung ist ein Phänomen, bei dem, wenn man einen anderen Ton hören lässt, während ein Ton gehört wird, der andere Ton durch den ersten Ton maskiert wird und verschwindet.

Beispielsweise hören Sie das Rauschen einer schmalbandigen Frequenz bei 1 kHz. Zu diesem Zeitpunkt wird der schattierte Bereich im obigen Diagramm durch das Rauschen einer schmalbandigen Frequenz bei 1 kHz maskiert. Auch wenn diesem Bereich ein weiterer Ton hinzugefügt wird, wird die Lautstärke nicht erhöht. Es ist möglicherweise überhaupt nicht zu hören, da der Ton je nach Klangeigenschaften durch den hinzugefügten Ton übertönt wird. Der Kurvenverlauf der Spektrumsmaskierung unterscheidet sich je nach Frequenz und Schalldruck. Es ist ein nichtlineares, kompliziertes Phänomen. Die maskierte Kurve zeichnet die Form wie ein Bandpassfilter. Der Bereich, der der Filterdurchgangsbandbreite entspricht, wird als kritisches Band (Einheit: Bark) bezeichnet. Der Grund, warum eine Spektrumsmaskierung auftritt, liegt im Ohrmechanismus. Das folgende Bild zeigt den Aufbau des Ohres. Der Schall geht durch das äußere Ohr, um das Trommelfell und die Gehörknöchelchen zu vibrieren, und erreicht die Cochlea. Die Cochlea ist ein Organ, das die Frequenz des Tons einfach zerlegt und eine Volute hat, die wie ein Schneckenhaus geformt ist.

Die folgende Zeichnung (schattierter Teil) zeigt die Querschnittsansicht des spiralförmigen Rohrs, das abgewickelt und begradigt ist.

Das Innere der Cochlea ist durch eine Membran, die Basalmembran genannt wird, in einen oberen und einen unteren Teil unterteilt. Die Vibration erreicht die Cochlea, während diese Membran vibriert, und geht durch die Cochlea vom Eingang zum Ausgang und erregt die Nervenzelle auf der Basalmembran. Der Grad und die Position, an der die Basalmembran stark vibriert, wird durch die Frequenz des einfallenden Schalls gekennzeichnet. Der Ton mit hoher Frequenz vibriert weitgehend um den Eingang herum, und der Ton mit niedriger Frequenz erzeugt eine große Amplitude hinten (Ausgang) der Cochlear. Wenn sich also die Frequenz des Tons unterscheidet, ist der Nerv anders erregt. Auf diese Weise spüren die Menschen den Unterschied zwischen Ton, hohem Ton und tiefem Ton.

5.3 Spektrummaskierung und Lautstärke des Ton

Um die Beziehung zwischen Spektrumsmaskierung und Lautstärke besser zu verstehen, lassen Sie uns dies anhand des vereinfachten Modells der Maskierungskurve erklären.

Das obere ist das Diagramm, wenn zwei Frequenztöne (A und B) auf der Frequenzachse getrennt werden. Der quadratische Teil stellt jeden Ton dar, und der schattierte Teil in heller Farbe stellt den maskierten Teil dar. Da die Lautstärke des Tons proportional zu diesen Bereichen ist, haben Sie das Gefühl, dass die Lautstärke des Tons etwa doppelt so hoch ist, wenn Ton B zu Ton A hinzugefügt wird, als wenn Ton A nur vorhanden ist. Andererseits ist der Graph niedriger, wenn die Frequenzen zweier Töne nahe beieinander liegen. Der maskierte Bereich von zwei Tönen hat sich teilweise überlappt. Als Ergebnis vergrößert sich die Fläche nicht so sehr im Vergleich zu dem Fall, dass nur Ton A vorhanden ist, obwohl Ton B hinzugefügt wird. Und nur die Lautstärke des Tons nimmt nur geringfügig zu. Durch Hinzufügen von Ton B zu Ton A wird die Schallenergie sowohl im oberen als auch im unteren Diagramm doppelt. Wenn man also die beiden Diagramme beim Schalldruckpegel vergleicht, haben beide den gleichen Wert.

5.4 Lautheitsberechnungsdiagramm

Um die Lautstärke des Schalls unter Berücksichtigung dieser Phänomene zu berechnen, wird die Lautstärke anhand der folgenden Tabelle in ISO 532B ermittelt.

Um eine Frequenzmaskierung zu simulieren, wird das Modell wie ein oberer Graph A verwendet. Die Frequenzmaskierungskurve mit sanfter Neigung zu höheren Frequenzen als der Schall selbst hat einen viel größeren Einfluss auf die Umgebung als die Frequenzkurve zu niedrigen Frequenzen. Es wird also nur die obere Kurve berücksichtigt. Um Loudness zu erhalten, führen Sie zuerst die 1/3-Oktav-Analyse durch und tragen Sie dann das Ergebnis in das angezeigte Diagramm ein. Berechnen Sie als nächstes den unteren Bereich der gezeichneten Kurve und lesen Sie den Loudness-Wert ab, der dem Bereich entspricht. Wählen Sie das geeignete Diagramm aus zehn Diagrammarten, die in ISO532B verfügbar sind, und erhalten Sie die Lautheit.

5.5 Kritische Bandbreite

In der Tabelle von 5.4 sind die beschriebenen Hörfrequenzcharakteristiken und die Spektrummaskierung berücksichtigt. Die Hörfrequenzauflösung entspricht fast der 1/3-Oktavbandbreite. (Dies geschieht, wenn über die Lautstärke des Tons diskutiert wird. Die Auflösung der Tonhöhe ist feiner.) Die Breite ist jedoch breiter als 1/3 Oktavband und die Auflösung wird im Tonbereich unter 500 Hz grob. Bei dem Verfahren von ISO532B wird zum Erweitern der Bandbreite gemäß der Auflösung der Hörauflösung ein Addieren durchgeführt. Aus diesem Grund wird im ISO-Diagramm der Abstand zwischen vertikalen Linien im niedrigen Bereich eng und drei oder vier Bänder werden zusammengezogen.

5.6 Zeitliche Maskierung

Ein weiterer wichtiger Faktor der Lautheit ist die zeitliche Maskierung. Dies ist die auf der Zeitachse aufgetretene Maskierung. Zum Beispiel ist zeitliche Maskierung das Phänomen, wenn Sie unmittelbar nach dem Stoppen eines bestimmten Tons kurz einen Ton machen, wird der später erzeugte Ton vom vorherigen Ton übertönt und kann nicht gehört werden. Dies liegt daran, dass die Vibration der Membran in den Ohren beim Hören des ersten Tons nicht plötzlich aufhört, sondern allmählich abnimmt. Und die Erregung des Nervs in der Nähe der Membran wird ebenfalls allmählich verringert. Der Einfluss dieser zeitlichen Maskierung wird bei der Lautheitsberechnungsmethode in ISO nicht berücksichtigt. Daher kann nur die Lautheit des Dauertons mit der Methode in ISO bewertet werden.

5.7 Klangqualitätsbewertungssystem von Ono Sokki

Das Klangqualitätsbewertungssystem von Ono Sokki berechnet die Lautheit basierend auf ISO532B. Allerdings kann das zeitlich schwankende Geräusch nicht mit der ISO-Methode bewertet werden. Das System von Ono Sokki wurde entwickelt, um zusätzlich zur ISO-Methode den Einfluss der zeitlichen Maskierung (Post-Masking) zu berücksichtigen. Das Ergebnis wird alle 2 ms berechnet.

5.8 Die Referenz der Lautheit

Der Referenzton von Loudness ist ein reiner Ton mit 40 dB Schalldruckpegel und 1 kHz Frequenz. Zu diesem Zeitpunkt wird es 1 Sone sein. (Lautheitspegel: 40 Phon) Der Ton, der genauso groß wie dieser Ton klingt, hat 1 Sone, und der Ton, der doppelt so groß klingt, hat 2 Sone.

6. Konzept der Schärfeberechnung

Die Schärfe wird durch die Balance von hohen Tönen und tiefen Tönen bestimmt. Die Schärfe wird basierend auf den Daten von Loudness berechnet.

1. Zeichnen Sie das Spektrum der Lautstärke
2. Berechnen Sie den Schwerpunkt des Spektrumbereichs
3. Die Schärfe wird höher, je weiter sie auf der Frequenzachse nach links (Seite der hohen Tonlage) geht.

Berechnen Sie zuerst die Lautstärke. Zeichnen Sie dann das Spektrum der berechneten Lautheit.

Ton A ist ein tiefer Ton und Ton B ist ein hoher Ton. Wenn es sich um reine Töne handelt, können Sie herausfinden, welcher Ton höher ist und wie viel Unterschied besteht, indem Sie beide Frequenzwerte vergleichen. Da die Frequenzkomponenten jedoch in einem weiten Bereich vorhanden sind, ist es nicht einfach, sie zu vergleichen. Daher wird die Schärfeberechnung verwendet, um anzuzeigen, welcher Ton höher ist.

Berechnen Sie zuerst den Schwerpunkt des Lautheitsspektrumbereichs (der Bereich unter der roten Kurve in der Abbildung). Ziehen Sie dann die Linie vom Schwerpunkt zur unteren Seite und berechnen Sie den Abstand vom ursprünglichen Punkt (0 Hz, 0 Bark) zu diesem Punkt. Je länger der Abstand zwischen ihnen ist, desto höher ist die Schärfe.

Bei der Berechnung der Schärfe wird die Länge des roten Pfeils am unteren Ende aller Daten berechnet. Doch mit der Schärfeberechnung allein reicht es dem menschlichen Hörsinn nicht. Für die Korrektur wird ein Gewichtungsfaktor verwendet. Die Lautstärke (Lautstärkedichte) für jedes kritische Band wird proportional zur kritischen Bandrate gewichtet. Und dann wie unten gezeigt mit dem Gewichtungskoeffizienten multiplizieren und den Schwerpunkt des Lautstärkespektrums berechnen.

6.1 Referenz der Schärfe

Die Schärfereferenz ist das schmalbandige Rauschen, das auf 1 kHz zentriert ist, und die Bandbreite ist 1 Bark. Zu diesem Zeitpunkt beträgt die Schärfe 1 Acun.

7. Konzept der Schwankungsstärkeberechnung

Der Mensch spürt eine Tonschwankung, wenn die Lautstärke des Tons geändert wird (großer Ton und kleiner Ton werden wiederholt) und wenn die Frequenz schwankt (wiederholt hoher Ton und niedriger Ton). Wenn der Zyklus dieser Fluktuation sehr langsam ist, spürt der Mensch die Fluktuation (das Gefühl des Wankens) wenig und fühlt die Fluktuation sehr stark, wenn der Fluktuationszyklus relativ schnell ist. Es wird gesagt, dass der Mensch das stärkste Schwankungsgefühl verspürt, wenn die Frequenz viermal in einer Sekunde schwankt (Modulationsfrequenz: 4 Hz). Bei der Berechnung der Schwankungsstärke zeigt es, wie viele Schwankungskomponenten im zeitlichen Verlauf der Lautstärke enthalten sind. Wenn die Lautstärke nahe der Modulationsfrequenz 4 Hz liegt, wird die Schwankungsstärke erhöht.

7.1 Referenz der Schwankungsstärke

Der Referenzton für die Schwankungsstärke ist ein Ton, der zu 100 % AM-moduliert ist, ausgehend von reinem 1 kHz mit einer Modulationsfrequenz von 4 Hz und einem Schalldruckpegel von 60 dB. Zu diesem Zeitpunkt beträgt die Schwankungsstärke 1 Vacil.

8. Konzept der Rauheitsberechnung

Rauheit ist auch zu spüren, wenn die Lautstärke oder Frequenz des Tons moduliert wird. Am rauesten empfinden Sie jedoch die Modulation bei höheren Frequenzen (Modulationsfrequenz bei 70 Hz).
Wenn der Mensch die Rauheit des Klangs spürt, erfasst sein/ihr Gehörsinn die Modulation des Klangs. Aber die modulierenden Klänge sind nicht separat zu hören. Da das Modulieren vieler Klänge zusammen als ein Klang gehört wird, wird es als rauer Klang empfunden, nicht als modulierender Klang.

Bei der Rauhigkeitsberechnung zeigt sie an, wie viel Schwankungsgehalt der zeitliche Verlauf der Lautheit beinhaltet. Die maximale Rauhigkeit findet sich um eine Modulationsfrequenz von 70 Hz herum.

8.1 Referenz der Rauheit

Der Referenzton für Rauhigkeit ist ein Ton, der zu 100 % AM-moduliert ist, ausgehend von reinem 1 kHz mit einer Modulationsfrequenz von 70 Hz und einem Schalldruckpegel von 60 dB. Zu diesem Zeitpunkt beträgt die Rauhigkeit 1 Asper.

9. Schwankendes Gefühl und raues Gefühl

Selbst bei gleichem moduliertem Klang, wenn die Modulationsfrequenz unterschiedlich ist, unterscheidet sich der gehörte Höreindruck. Manchmal kann es mit Schwankungsgefühl oder manchmal mit rauem Gefühl gehört werden.

Die obigen Diagramme sind Schalldruckwellenform und Lautstärke auf der Zeitachse des Schalls, der mit 100 % Amplitudenmodulation von 1 kHz ausgeführt wird. Wenn der Schwankungszyklus langsam ist (Modulationsfrequenz: 1 kHz), können der hohe Pegel und der niedrige Pegel unterschieden werden. Wenn die Modulationsfrequenz 4 Hz beträgt, können Hochpegel und Niedrigpegel unterschieden werden, aber die Pegeldifferenz wird aufgrund des Einflusses der zeitlichen Maskierung verringert. Bei 70 Hz Modulationsfrequenz wird die Differenz zwischen High-Pegel und Low-Pegel verringert. Die Fluktuation kann nicht klar unterschieden werden, aber es wird festgestellt, dass der Ton Fluktuationsinhalte enthält. Bei einer höheren Modulationsfrequenz von 200 Hz wird die Zeitwellenform der Lautstärke abgeflacht. Es klingt sanft im Hörsinn und es ist kein raues Gefühl zu spüren.

10. Analysebeispiele

Baggersound und Symphoniesound

Das folgende Analysebeispiel zeigt den Vergleich von Baggersound und Sinfonie (Der 4. Satz der 5. Sinfonie von Beethoven komponiert). Diese beiden klingen völlig unterschiedlich, aber nach einer 1/3-Oktavanalyse, die zur Klangbewertung verwendet wird, sind beide Spektren fast das gleiche Ergebnis.

Für die Klangqualität gibt es verschiedene Bewertungsparameter. In diesem Beispiel wird Rauhigkeit, der Parameter zum Zeigen von Klangrauhigkeit, verwendet, um die zwei Klänge zu vergleichen und zu bewerten. Die folgende Grafik zeigt das Spektrum der Rauheit. Je höher der Wert ist, desto größer ist die Rauhigkeit. Der klangliche Unterschied zwischen Symphonie und Bagger wird durch die Verwendung dieses Parameters deutlich gefunden.

Motorgeräusch des Fahrzeugs vor und nach dem Aufwärmen des Motors

Das folgende Beispiel zeigt die Klangqualitätsbewertung von Automotorgeräuschen. Die Klangqualität eines Fahrzeugmotors unterscheidet sich je nach Temperatur des Motors selbst, hoher oder niedriger Temperatur. Das schrille Geräusch ist deutlich vor dem Aufwärmen des Motors zu hören, und dann nimmt dieses betreffende Geräusch nach dem Aufwärmen des Motors ab. Bei der Analyse dieser Klänge mit dem herkömmlich verwendeten 1/3-Oktav-Spektrum können Sie feststellen, dass die Spektren vor und nach dem Aufwärmen fast gleich sind, wie unten gezeigt. Mit anderen Worten, dieses herkömmliche Verfahren kann nicht zur Analyse und Bewertung des Unterschieds in der Klangqualität vor und nach dem Aufwärmen verwendet werden.

Die horizontale Achse stellt die Frequenz dar, die vertikale Achse die Lautstärke. Die beiden oben gezeigten Loudness-Werte haben vor und nach dem Aufwärmen kaum einen Unterschied, man kann sagen, dass die Lautstärke ihrer Sounds fast gleich ist.

Die folgenden Daten zeigen das Analyseergebnis der Tonschwankungsstärke, die eine der Tonqualitätbewertungsgrößen ist. Die horizontale Achse repräsentiert die Frequenz, die vertikale Achse repräsentiert die Schwankungsstärke.

Die Schwankungsstärke ist der Bewertungswert, der die Tonschwankungsstärke so anzeigt, wie sie der Mensch empfunden hat. Sie können den großen Unterschied zwischen vor und nach dem Aufwärmen an dem in der Grafik rot eingekreisten Teil sehen, dessen Frequenz etwa bei 4 kHz liegt. Aus diesem Ergebnis können Sie erkennen, dass das hochfrequente und unangenehme Geräusch eines Motors vor dem Aufwärmen durch eine Komponentenschwankung bei 4 kHz verursacht wird. Durch Verwendung der Tonqualitätsbewertung können die verschiedenen Geräusche, einschließlich abnormaler Geräusche, effektiv analysiert werden.

11. Schlussbemerkungen und Referenzen

Um eine angenehmere Klangumgebung zu schaffen, ist die Klangbewertung, die der Bewertung durch Menschen näher kommt, effizient. Ono Sokki ist immer bereit, Sie bei der Gestaltung einer komfortablen Klangumgebung zu unterstützen.