Aikatason differenssimenetelmä huoneakustiikan simuloinnissa - auralisaatio ja sovellukset

Jukka Saarelma

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Akustinen simulaatio on ollut yleinen käytännön työkalu tilasuunnittelussa jo vuosikymmeniä. Simulaatiomenetelmien sovellus reaaliaikaisissa järjestelmissä, kuten virtuaalitodellisuuden ja lisätyn todellisuuden sovelluksissa on yleistynyt laskennallisten menetelmien kehittymisen myötä. Myös laskentaan tarkoitettujen laitteiden tekninen kehitys on mahdollistanut aikaisemmin liian raskaiden menetelmien käytön koko kuuloalueen kattavassa simulaatiossa.  Aaltopohjaiset menetelmät, erityisesti aika-alueen menetelmät aaltoyhtälön numeeriseen ratkaisemiseen, ovat saaneet viime vuosina enemmän huomiota. Aikatason differenssimenetelmät ovat yksi menetelmätyyppiryhmä, jota on tutkittu akustiikan sovelluksissa sen skaalautuvuuden ja menetelmän eksplisiittisien muotojen rinnakkaistuvuuden takia. Menetelmän soveltamiseen vaikuttaa siihen liittyvä numeerinen virhe, joka ilmenee anisotrooppisena ja epälineaarisena dispersiosuhteena. Epälineaarinen dispersiosuhde johtaa dispersiiviseen äänen etenemiseen laskenta-avaruudessa. Tämä numeerinen virhe on hyvin tunnettu, mutta sen vaikutus auralisaatiosovelluksiin on osittain avoin kysymys.  Tässä väitöskirjassa tutkitaan aikatason differenssimenetelmään liittyvää numeerista virhettä auralisaation näkökulmasta. Dispersiovirheen absoluuttinen havaintokynnys mitataan eri differenssimenetelmätyypeille sekä tapauksille, joissa vaikuttavina tekijöinä ovat erilaiset akustiset ilmiöt. Lisäksi tutkitaan menetelmän soveltamista reaaliaikaiseen auralisaatioon ja aikatason moodianalyysiin huoneakustiikassa.  Tulokset osoittavat, että dispersiovirheen havaittavuus riippuu simulaatioetäisyydestä, joka määrittää ryhmäkulkuaikavirheen määrän simulointituloksessa. Ilman absorptio peittää dispersiovirheen kokonaan, kun menetelmän vaihenopeuden virhe on alle 0,28%. Aikaiset heijastukset peittävät dispersiovirheen osittain. Hajautettuun laskentaan liittyvät synkronointilatenssit rajoittavat menetelmän käyttöä reaaliaikaisissa virtuaalitodellisuuden sovelluksissa. Kehitetty aikatason moodianalyysimenetelmä mahdollistaa huonegeometrioissa ilmenevien interferenssi-ilmiöiden tutkimisen aikatasossa, mikä on ollut hyvin vaikeaa olemassa olevilla menetelmillä.
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Savioja, Lauri, Valvoja
  • Botts, Jonathan, Ohjaaja
  • Chobeau, Pierre, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-60-8656-9
Sähköinen ISBN978-952-60-8657-6
TilaJulkaistu - 2019
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

Tutkimusalat

  • aikatason differenssimenetelmä
  • auralisaatio
  • huoneakustiikka

Sormenjälki Sukella tutkimusaiheisiin 'Aikatason differenssimenetelmä huoneakustiikan simuloinnissa - auralisaatio ja sovellukset'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

  • Laitteet

  • Science-IT

    Mikko Hakala (Manager)

    Perustieteiden korkeakoulu

    Laitteistot/tilat: Facility

  • Siteeraa tätä