Σύγκριση των μεθόδων MLS και ESS για μετρήσεις αρχιτεκτονικής ακουστικής.

Abstract

Οι μέθοδοι Exponential Sine Sweep (ESS) και Maximum Length Sequence (MLS) συχνά εφαρμόζονται για μετρήσεις κρουστικής απόκρισης παρουσία διαφόρων τύπων θορύβου βάθους και ακουστικών στάθμεων. Σκοπός αυτής της μελέτης είναι η εκτίμηση της επίδρασης του θορύβου βάθους στις ακουστικές παραμέτρους για μετρήσεις με χρήση των παραπάνω μεθόδων. Στις μετρήσεις αξιοποιείται τεχνητός θόρυβος βάθους με χρήση εξωτερικής ηχητικής πηγής. Οι μετρήσεις κρουστικών αποκρίσεων πραγματοποιήθηκαν σε χώρο ακρόασης με χρήση δωδεκαεδρικού ηχείου για τις μεθόδους ESS και MLS για τις ίδιες θέσεις πηγής και μικροφώνου σύμφωνα με το πρότυπο ISO 3382-1:2009. Τα επίπεδα μεταβολής θορύβου βάθους εφαρμόστηκαν με βήμα 2 dB με χρήση της εξωτερικής πηγής ήχου. Οι διαφορετικοί τύποι θορύβου βάθους που χρησιμοποιήθηκαν ήταν λευκός θόρυβος, ακουστικοί τόνοι, στενές ζώνες θορύβου και κρουστικοί ήχοι. Δεν εφαρμόστηκαν μέθοδοι αντιστάθμισης θορύβου βάθους για τις μεθόδους ESS και MLS. Η επίδραση διαφορετικών επιπέδων θορύβου βάθους για ακουστικές μετρήσεις εκτιμήθηκε σε οκταβικές μπάντες για κάθε περίπτωση με υπολογισμό του μέσου απόλυτου σφάλματος σε σύγκριση με την μέτρηση χωρίς τεχνητό θόρυβο. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι στην περίπτωση του λευκού θορύβου και για χαμηλές στάθμες θορύβου, το μέσο απόλυτο σφάλμα και για τις δύο μεθόδους είναι παρόμοιο. Ωστόσο, για υψηλότερες στάθμες θορύβου, η μέθοδος ESS δίνει αποτελέσματα με μεγαλύτερο απόλυτο σφάλμα. Στην περίπτωση του τόνου, της στενής ζώνης συχνοτήτων και του κρουστικού θορύβου, υψηλότερο απόλυτο σφάλμα μετρήθηκε για το ESS σήμα ακόμη και σε χαμηλά επίπεδα θορύβου. Τα αποτελέσματα υποδηλώνουν την αναμενόμενη απόκλιση των ακουστικών παραμέτρων παρουσία θορύβου βάθους διαφορετικών τύπων και ακουστικών στάθμεων. Επιπλέον, η μελέτη υποδεικνύει την προτιμώμενη μέθοδο ακουστικών μετρήσεων σύμφωνα με την στάθμη του θορύβου που υπάρχει σε ακουστικές μετρήσεις καθώς επίσης και με το είδος του.

Impulse response measurements in Architectural Acoustics are mainly conducted using Exponential Sine Sweep (ESS) and Maximum Length Sequence (MLS) signals. However, the accuracy of the measurements using these excitation signals is influenced from the background noise. In this study, the room impulse responses are measured and analyzed based on the presence of different kinds of artificial background noises, utilizing an external sound source. Room impulse response measurements were performed according to ISO 3382-1:2009 with a dodecahedron speaker as a sound source. An omnidirectional microphone was used for the recording of the responses. The external sound source emitted the artificial background noises at increasing levels of 2dB. White noise, tonal, narrow band and impulsive noise have been used for the purposes of the study. By having captured the “pure” room impulse responses and the “influenced” ones, the mean absolute error (MAE) and standard deviation (SD) for each case were estimated. Having extracted and analyzed the results, both MLS and ESS methods achieved excellent results when white noise was used in low background noise levels. However, in higher background noise levels, MLS performed better than ESS, achieving a lower MAE. In the case of other background noises, MLS method performed even better compared to the ESS method. Based on the findings, this study hints the preferred method for acoustic measurements with respect to the type of the background noise and levels, pointing out the expected MAE and SD.