Perception and Quantification of Reverberation in Concert Venues

  • Reverberation is an important factor of the acoustics in a room. It influences the acoustic perception of the listener and the performer. Each concert venue has its specific acoustic properties. Numerous studies regarding these properties have been conducted, mostly in real world or fully synthesized environments. However, both acoustic quality and perception in concert spaces are still not satisfactorily explained. The present thesis contributes new findings in the field of reverberation (late energy) for concert spaces. Previous concepts are further refined and novel approaches suggested. Several experiments are conducted in semi-virtual acoustics, namely real rooms whose existing acoustics is altered by means of an electronic reverberation system with loudspeakers. Thus, the possibility of changing the acoustic situation at the push of a button is offered, while the listeners’ visual and tactile perception remains the one from the real world environment. A lecture hall and a medium-sized concert hall equipped with enhancement systems are the test environments. Three aspects of reverberation are studied using this technique among others: reverberation level, spatial distribution of reverberation and the connection between signal dynamics and acoustics. The related perceptual attributes reverberance, listener envelopment and perception of dynamics are investigated by means of listening experiments. Following a qualitative investigation on enhancement systems, it is observed that reverberance depends highly on reverberation level. The method of only assessing decay time is not suffcient. An energy parameter such as strength must be included to predict reverberance. A loudness-based reverberation analysis is further explored and found to perform well in principle, however the three loudness models investigated differ noticeably. The direction of late reverberation in concert halls and the influence on the feeling of envelopment is further specified. Several tests show that the current measure neglects late reverberation from behind and above which contribute to listener envelopment. Lastly, the connection between signal envelope or dynamics and room acoustics is investigated, specifically regarding reverberation. Studies are conducted using, for example, a constant virtual orchestra source or a large pool of audio recordings from concert halls and opera houses. It is observed that reverberation alters the signal dynamic considerably, which is vital both in the context of acoustics and performance practice.
  • Der Nachhall des Raumes ist ein wichtiger akustischer Faktor, der sowohl die akustische Wahrnehmung des Zuhörers, als auch die des Musikers beeinflusst. Jeder Aufführungsraum hat einzigartige akustische Eigenschaften. Zahlreiche Studien wurden hierzu durchgeführt, meist in realen oder vollständig synthetisierten Konzert- Umgebungen. Trotzdem sind die akustische Qualität von und Wahrnehmung in Konzerträumen nach wie vor nur unzureichend erklärt. Diese Arbeit liefert neue Erkenntnisse zum Themengebiet Nachhall (späte Energie) in Konzerträumen. Bestehende Konzepte werden entwickelt und neue Ansätze vorgeschlagen. So werden in dieser Arbeit Versuche in semi-virtueller Akustik durchgeführt, d. h. in realen Räumen, deren bestehende Akustik durch ein elektronisches Nachhallsystem mit Lausprechern verändert wird. So kann die akustische Situation auf Knopfdruck beeinflusst werden, während sich der Proband visuell und haptisch in der realen Konzertumgebung befindet. Ein Hörsaal und ein mittelgroßer Konzertsaal, ausgestattet mit elektronischem Nachhallsystem, dienen als Umgebung. Drei Teilaspekte des Nachhalls werden unter Benützung dieser und weiterer Techniken untersucht: Nachhallpegel, räumliche Verteilung von Nachhall und die Verbindung zwischen Signaldynamik und Akustik. Drei verwandte Wahrnehmungsattribute werden mittels Hörversuchen untersucht: Halligkeit, Umhüllung und wahrgenommene Dynamik. Ausgehend von einer qualitativen Untersuchung elektronischer Systeme wird beobachtet, dass die Halligkeit stark vom Nachhallpegel abhängt. Die alleinige Betrachtung der Nachhallzeit ist nicht ausreichend zur Beschreibung der Halligkeit, ein Energieparameter wie das Stärkemass muss berücksichtigt werden. Die lautheitsbasierte Nachhallanalyse wird weiter untersucht und scheint grundsätzlich anwendbar. Bei dem Vergleich dreier Lautheitsmodelle werden jedoch deutliche Unterschiede sichtbar. Der Einfluss der Richtung des Nachhalls auf das Gefühl der Klangumhüllung wird präzisiert. In mehreren Tests zeigt sich, dass die derzeitige Beschreibungsgröße späten Hall aus den Raumrichtungen hinten und oben vernachlässigt, die jedoch zur Umhüllung wesentlich beitragen können. Zuletzt wird die Verbindung zwischen Signaldynamik und raumakustischen Einflüssen untersucht, speziell für Nachhall. Versuche u. a. mit einer konstanten virtuellen Orchesterquelle oder einem Korpus an Audioaufnahmen von Konzertsälen und Opernhäusern werden durchgeführt. Hierbei zeigt sich, dass der Nachhall die Dynamik des Signals deutlich verändert, was sowohl für die Akustik als auch für die Aufführungspraxis wesentlich ist.

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Metadaten
Author:Winfried Lachenmayr
URN:urn:nbn:de:hbz:575-opus4-599
Referee:Malte Kob, Jens Blauert
Advisor:Malte Kob, Tapio Lokki
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Year of Completion:2016
Date of first Publication:2017/05/17
Publishing Institution:Hochschule für Musik Detmold
Granting Institution:Hochschule für Musik Detmold
Date of final exam:2017/03/14
Release Date:2017/05/17
Tag:Akustik; Nachhall; Wahrnehmung
Acoustics; Perception; Reverberation
Pagenumber:167
Institutes:Erich-Thienhaus-Instutitut (ETI)
Licence (German):License LogoKeine (es gilt das Urheberrecht)

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