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Ist Verständlichkeit
        Glückssache ?
 Zur Beschallung akustisch
    komplizierter Räume
               Dr.-Ing. Axel Roy
             Akustik Bureau Dresden




                   Gliederung


P Sprachverständlichkeit - Anforderungen
P Erläuterung am Beispiel
P Überschlägige Berechnungsverfahren
P Einfluss des Raumes
P Beschallungslösungen
  < Verkürzung des Abstands
  < “Gezielter” Energieeinsatz
P Zusammenfassung




       VDE 0828 “Elektroakustische
          Notfallwarnsysteme”


P Andere Bezeichnung: DIN EN 60849
P Regelungen für “Voice Alarm - Systeme”
P Neben Anforderungen an Überwachung,
  Ersatzstromversorgung etc. Forderung nach
  Mindest-Sprachverständlichkeit
P CIS $0,7 (Allgemeine Verständlichkeitsskala)
100



               80




               60



               40



               20



                0
                     0   0,1    0,2    0,3   0,4    0,5   0,6    0,7   0,8    0,9   1,0
                                Allgemeine Verständlichkeitsskala (CIS)


                                 Artikulationsverlust für Konsonanten (100-(% Alcons))

                                Sprachübertragungsindex (100x STI)

                                Untergrenze nach EN 60849




              Zusammenhang zwischen
               Verständlichkeitsskalen


P Forderung CIS $ 0,7 bedeutet für andere Skalen:
  < Sprachübertragungsindex STI $ 50%
  < Artikulationsverlust für Konsonanten Alcons # 12%
  < Silbenverständlichkeit (1000 Silben) Vs $ 70%

P STI und ALcons sind objektiv messbar
P Umrechnung: STI = 0,9482 - 0,1845 ln (Alcons )
P VS ist durch subjektive Tests bestimmbar




       Prinzip der Messung der Raumimpulsantwort
 Empfänger
                                                                                 Lautsprecher
 (Mikrofon)




                                                     Signalaufbereitung
     Vorverstärker                                     (z.B. Equalizer) Leistungsverstärker

                               Steuerrechner
                               mit Mess-Software
Schalldruck-Zeit-Funktion




                                              STI = 100% (ohne Raumanteil)

                                                            4s




                                           STI = 55% (Raum mit wenig Absorption)




                                                   Nachhallzeit
                         3,00




                         2,00
Terz-Nachhallzeit in s




                         1,00




                         0,00
                                40   80     160    315        635      1250     2500   5000   10000
                                                    Terz-Mittenfrequenz in Hz
                                                  nach Umbau           vor Umbau




                                                                                       Impulsantwort


                                                                                        vor Umbau




                                                                                       nach Umbau
Schalldruck-Zeit-Funktion




                        STI = 55% (Raum vor Umbau)




                      STI = 70% (Raum nach Umbau)




 Näherungsweise Berechnung von ALcons

                                                  D2 T 2 ( N )
                        ALcons = 200                           %
                                                     VQ

      Mit: T:        Nachhallzeit in s
          D:         Abstand Lautsprecher - Hörer in m
                     Raumvolumen in m3
          V:
                     Bündelungsgrad (auch mit ( bezeichnet)
          Q:
          N:         Leistungsverhältnis Pak,ges/Pak,dir
     Nach: Davis, Don and Carolyn: Sound System Engineering, 2nd Edition, Indianapolis 1987, S.237



                           Ziel: ALcons #12% !




             Grenzwert der Nachhallzeit


P Bei Abständen größer als der Grenzabstand DL gilt:

 < Zur Erfüllung der Forderung ALcons # 12% bzw. STI $ 50%
   muss die mittlere Nachhallzeit T # 1,3 Sekunden bleiben !
Beschallungslösungen für höhere
                Verständlichkeit


                                      D2T 2 ( N )
                       ALcons = 200
Näherungsformel:                                  %
                                        VQ
           ALcons 9
Ziel:
Lösung 1: Nachhallzeit T 9 (Raumakustik !)
Lösung 2: Abstand D 9 (Dezentrale Beschallung)
Lösung 3: Bündelungsgrad Q 8
        * kontrollierte Schallabstrahlung (Punktstrahler)
        * Einsatz von Line-Arrays




            Dezentrale Beschallung
              Beispiel: Bahnsteighalle




         Kontrollierte Schallabstrahlung
        Beispiel: Asymmetrische Hornstahler




                      Q.4
Dezentrale kontrollierte Schallabstrahlung
    Beispiel: Asymmetrische Hornstahler




     Kontrollierte Schallabstrahlung
           Beispiel: Hornstahler




                Q . 25




     Kontrollierte Schallabstrahlung
      Beispiel: Einsatz von Line Arrays




                             Q . 20
Kontrollierte Schallabstrahlung
         Beispiel: DSP-Linienstrahler




                             Q . 40




          Simulierte Pegelverteilung
         Beispiel: 2 x DSP-Linienstrahler




              Schlussfolgerungen

P Erhöhung des Direktschallanteils entscheidend für
  gute Verständlichkeit in halligen Räumen
P Möglichkeiten:
  < Kurze Beschallungsentfernung durch dezentrale
    Lautsprecheranordnung, z.B. Deckeneinbau
  < Erhöhung der Lautsprecherbündelung (Q-Faktor)
  < Kontrollierte Schallabstrahlung durch angepasste
    Horngeometrie sowie optimale Anordnung/Ausrichtung
  < Erweiterte Gestaltungsmöglichkeiten durch DSP-
    gesteuerte Schallstrahler, z.B. variable Neigung der
    Hauptachse, Fokussierentfernung und Beamweite
P Entscheidend: Messtechnischer Abgleich

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Ist Verständlichkeit Glückssache?

  • 1. Ist Verständlichkeit Glückssache ? Zur Beschallung akustisch komplizierter Räume Dr.-Ing. Axel Roy Akustik Bureau Dresden Gliederung P Sprachverständlichkeit - Anforderungen P Erläuterung am Beispiel P Überschlägige Berechnungsverfahren P Einfluss des Raumes P Beschallungslösungen < Verkürzung des Abstands < “Gezielter” Energieeinsatz P Zusammenfassung VDE 0828 “Elektroakustische Notfallwarnsysteme” P Andere Bezeichnung: DIN EN 60849 P Regelungen für “Voice Alarm - Systeme” P Neben Anforderungen an Überwachung, Ersatzstromversorgung etc. Forderung nach Mindest-Sprachverständlichkeit P CIS $0,7 (Allgemeine Verständlichkeitsskala)
  • 2. 100 80 60 40 20 0 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Allgemeine Verständlichkeitsskala (CIS) Artikulationsverlust für Konsonanten (100-(% Alcons)) Sprachübertragungsindex (100x STI) Untergrenze nach EN 60849 Zusammenhang zwischen Verständlichkeitsskalen P Forderung CIS $ 0,7 bedeutet für andere Skalen: < Sprachübertragungsindex STI $ 50% < Artikulationsverlust für Konsonanten Alcons # 12% < Silbenverständlichkeit (1000 Silben) Vs $ 70% P STI und ALcons sind objektiv messbar P Umrechnung: STI = 0,9482 - 0,1845 ln (Alcons ) P VS ist durch subjektive Tests bestimmbar Prinzip der Messung der Raumimpulsantwort Empfänger Lautsprecher (Mikrofon) Signalaufbereitung Vorverstärker (z.B. Equalizer) Leistungsverstärker Steuerrechner mit Mess-Software
  • 3. Schalldruck-Zeit-Funktion STI = 100% (ohne Raumanteil) 4s STI = 55% (Raum mit wenig Absorption) Nachhallzeit 3,00 2,00 Terz-Nachhallzeit in s 1,00 0,00 40 80 160 315 635 1250 2500 5000 10000 Terz-Mittenfrequenz in Hz nach Umbau vor Umbau Impulsantwort vor Umbau nach Umbau
  • 4. Schalldruck-Zeit-Funktion STI = 55% (Raum vor Umbau) STI = 70% (Raum nach Umbau) Näherungsweise Berechnung von ALcons D2 T 2 ( N ) ALcons = 200 % VQ Mit: T: Nachhallzeit in s D: Abstand Lautsprecher - Hörer in m Raumvolumen in m3 V: Bündelungsgrad (auch mit ( bezeichnet) Q: N: Leistungsverhältnis Pak,ges/Pak,dir Nach: Davis, Don and Carolyn: Sound System Engineering, 2nd Edition, Indianapolis 1987, S.237 Ziel: ALcons #12% ! Grenzwert der Nachhallzeit P Bei Abständen größer als der Grenzabstand DL gilt: < Zur Erfüllung der Forderung ALcons # 12% bzw. STI $ 50% muss die mittlere Nachhallzeit T # 1,3 Sekunden bleiben !
  • 5. Beschallungslösungen für höhere Verständlichkeit D2T 2 ( N ) ALcons = 200 Näherungsformel: % VQ ALcons 9 Ziel: Lösung 1: Nachhallzeit T 9 (Raumakustik !) Lösung 2: Abstand D 9 (Dezentrale Beschallung) Lösung 3: Bündelungsgrad Q 8 * kontrollierte Schallabstrahlung (Punktstrahler) * Einsatz von Line-Arrays Dezentrale Beschallung Beispiel: Bahnsteighalle Kontrollierte Schallabstrahlung Beispiel: Asymmetrische Hornstahler Q.4
  • 6. Dezentrale kontrollierte Schallabstrahlung Beispiel: Asymmetrische Hornstahler Kontrollierte Schallabstrahlung Beispiel: Hornstahler Q . 25 Kontrollierte Schallabstrahlung Beispiel: Einsatz von Line Arrays Q . 20
  • 7. Kontrollierte Schallabstrahlung Beispiel: DSP-Linienstrahler Q . 40 Simulierte Pegelverteilung Beispiel: 2 x DSP-Linienstrahler Schlussfolgerungen P Erhöhung des Direktschallanteils entscheidend für gute Verständlichkeit in halligen Räumen P Möglichkeiten: < Kurze Beschallungsentfernung durch dezentrale Lautsprecheranordnung, z.B. Deckeneinbau < Erhöhung der Lautsprecherbündelung (Q-Faktor) < Kontrollierte Schallabstrahlung durch angepasste Horngeometrie sowie optimale Anordnung/Ausrichtung < Erweiterte Gestaltungsmöglichkeiten durch DSP- gesteuerte Schallstrahler, z.B. variable Neigung der Hauptachse, Fokussierentfernung und Beamweite P Entscheidend: Messtechnischer Abgleich