Implementierung und Evaluation einer akustischen Raumsimulation für audiologische Testungen
Implementation and evaluation of acoustic room simulation for audiological testing
Anja Eichenauer, Uwe Baumann, Tobias Weißgerber
Audiologische Akustik, Klinik für HNO-Heilkunde, Universitätsklinikum Frankfurt am Main
Zusammenfassung: In alltäglichen Hörsituationen ist die akustische Kommunikation von verschiedenen, anspruchsvollen akustischen Umgebungen geprägt. In der Regel treten Nebengeräusche auf und zusätzlich wird der Schall in Räumen von Wänden und Gegenständen reflektiert. Reflexionen haben einen Einfluss auf die Diskrimination von Sprachinformationen, jedoch werden audiologische Routinemessungen weitgehend in Messkabinen mit geringer Nachhallzeit durchgeführt. Das Ziel dieser Arbeit war die Implementierung und Evaluation eines Raumsimulationssystems zur Untersuchung der Hörleistung in alltagsnahen Hörsituationen mit unterschiedlicher Raumakustik und Nachhall.
Mithilfe einer Raumsimulations-Software wurde die Schallausbreitung in Abhängigkeit der Raumgeometrie und der Raumakustik berechnet. Über ein Multikanal-Wiedergabesystem mit 128 Lautsprechern werden den Ergebnissen der Simulation folgend der Anteil des Direktschalls und der Raumreflexionen wiedergegeben. Somit können beliebige Räume unter realitätsnahen und kontrollierten akustischen Bedingungen im Labor rekonstruiert werden.
Das Verfahren wurde anhand eines Raummodells eines leeren Hörsaals für verschiedene Absorptionsgrade evaluiert. Technische Messungen der Nachhallzeit (RT) und des Deutlichkeitgrades (D50) zeigten gute Übereinstimmung mit den Modellvorgaben. Zusätzlich wurden interaurale Pegeldifferenzen (ILDs) aufgezeichnet und in Bezug zu Sprachverständlichkeitsschwellen gebracht. Es zeigte sich, dass die ILDs mit zunehmendem Nachhall um bis zu 10 dB abnehmen. Gleichzeitig ist im Vergleich zwischen Freifeld und Nachhallkondition eine Verschlechterung des spatial release from masking (SRM) um bis zu 5,5 dB SNR zu verzeichnen.
Die Untersuchung der Diskrimination von Sprache mittels des vorgestellten Raumsimulations-Systems erweist sich als sinnvolle Ergänzung zu etablierten audiologischen Messverfahren. Ein unter bestimmten raumakustischen Bedingungen erzieltes Sprachverstehen kann reproduzierbar und zuverlässig untersucht werden.
Stichwörter: Raumsimulation, Nachhall, Sprachverstehen, räumliche Entmaskierung, SRM, interaural level difference, ILD
Abstract: Communication in everyday life listening situations is characterized by a variety of challenging acoustic scenes. Usually, background noise sources are present and, additionally, direct sound in rooms is reflected from walls and surfaces. These reflections affect speech perception. However, audiological assessments are usually performed in audiometric booths with very short reverberation time. The present study aims at implementing and evaluating a room simulation system to examine hearing ability in everyday life listening situations with different acoustic properties and reverberation.
By means of a room simulation software sound propagation was calculated in relation to room geometry and acoustic room parameters. The direct sound and its reflections are presented according to their direction by using a multichannel playback system with 128 loudspeakers. The setup is able to simulate desired room characteristics in the laboratory under realistic and controllable acoustic conditions.
The room simulation procedure was evaluated using an empty auditorium with different degrees of absorption properties. Technical measurements of reverberation time (RT) and distinctness (D50) showed good agreement with the model data. Additionally, interaural level differences (ILDs) were recorded and correlated with speech reception thresholds. ILDs are reduced up to 10 dB with increasing reverberation. At the same time, spatial release from masking (SRM) compared to free field conditions decreased up to 5.5 dB SNR.
The determination of speech discrimination using the presented room simulation system is a useful complement to established audiological measurements. Hearing performance can be determined reproducibly and reliably under defined acoustic properties.
Keywords: Room simulation, reverberation, speech perception, spatial release from masking, SRM, interaural level difference, ILD