A comparison of binaural recordings performed in six different room configurations

Abstract

Children in Swedish preschools are exposed to high noise levels that can cause hearing damage or voice related problems among both teachers and students, this since they have to raise their voice in order to make themselves heard in a noisy environment. Because of this it is of interest to be able to predict the sound environment in preschools. A way to do this is through convolving binaural recordings of typical preschool noise with simulated binaural impulse responses of a preschool’s premises. In order for this to work the binaural recordings has to be performed in an anechoic chamber. However, it is not always considered safe to perform binaural recordings of preschool children in an anechoic environment since the floor often consists of a net. A semi-anechoic environment, however, has a real floor and could possibly be created on a preschools own premises by applying sound absorbing elements on the walls. But will binaural recordings performed in a semi-anechoic environment give the same results as binaural recordings performed in an anechoic environment after convolution? It is assumed that if no difference is perceived between the binaural recordings performed in the two different environments there should not be a perceived difference between them after convolution as well. In order to investigate this, binaural recordings were performed in six different room configurations with different absorption, from fully reverberant to anechoic. The recordings were performed by using an artificial head. Room acoustic parameters, such as reverberation time, speech clarity and sound pressure level was measured in all room configurations at the same places as the artificial head and the loudspeaker had been placed. The results of the measurements showed that the reverberation time was the shortest in room configuration C, which represented a semi-anechoic chamber. In this room configuration there was no values for the speech clarity for frequencies above 1000 Hz, this suggests that there is a lack of late reflections. A listening test was then performed, all room configurations were compared to the anechoic recording in order to investigate if there was a perceived difference and how large that difference was in that case. The results of the listening test were then analyzed statistically through the method of t-test. Results showed that there was a significant difference between binaural recordings performed in all of the six room configurations and binaural recordings performed in an anechoic chamber. To characterize the absorption in each room an average absorption coefficient was calculated with the help of Eyring’s formula. The calculations showed that the value of the average absorption coefficient was largest for room configuration C where it had a value of approximately 0,7. In anechoic chambers the average absorption coefficient usually has a value around 1. The significant difference between how binaural recordings performed in room configuration C and binaural recordings performed in an anechoic chamber are perceived suggests that it is 4 the early reflections that are of importance for the perceived difference. This because there is a lack of late reflections in this room configuration for frequencies above 1000 Hz.

Popular Abstract (Swedish)

Barn i svenska förskolor utsätts för höga ljudnivåer som kan orsaka hörselskador och röstrelaterade problem bland både lärare och elever. Detta på grund av att de behöver höja rösten för att göra sig hörda i en bullrig miljö. På grund av detta är det av intresse att på något sätt kunna förutse ljudmiljön i just förskolor. Detta kan exempelvis göras genom att falta binaurala inspelningar av förskoleljud med simulerade binaurala impulssvar från en förskolas egna lokaler. För att detta ska kunna göras måste dock inspelningarna utföras i ett ekofritt rum. Det anses däremot inte alltid vara säkert att genomföra binaurala inspelningar av barn i ett sådant utrymme då golvet ofta består av ett nät. Ett semi-ekofritt rum har däremot ett riktigt golv samt att det finns möjlighet att skapa ett sådant i en förskolas egna lokaler genom att ljudabsorberande element appliceras på väggarna. Men kommer inspelningar utförda i ett semi-ekofritt rum att ge samma resultat som inspelningar utförda i ett ekofritt rum?


Det här arbetet syftar till att undersöka möjligheterna för att använda en semi-ekofri miljö istället för ett ekofritt rum för att utföra binaurala inspelningar i förskolemiljö.


Utförande av binaurala inspelningar i en av rumskonfigurationerna

Frågeställningen i arbetet:

- Hur stor behöver absorbtionskoefficienten vara i ett utrymme innan det inte upplevs någon skillnad mellan binaurala inspelningar utförda i utrymmet och binaurala inspelningar utförda i ett ekofritt rum.


För att kunna förutspå ljudmiljön i förskolor behövs binaurala inspelningar av förskoleljud utförda i ett ekofritt rum. Det är dock inte alltid möjligt att utföra binaurala inspelningar i ett ekofritt rum. Ekofria rum är ganska ovanliga samt att det inte alltid anses säkert att använda dem. Det anses till exempel inte vara säkert att utföra binaurala inspelningar av förskolebarn i ett ekofritt rum då golvet ofta består av ett nät samt att barnen kan uppleva det ekofria rummet som obehagligt. I detta fall finns en risk att barnen inte skulle agera naturligt och att inspelningarna då förmodligen inte skulle motsvara de ljud som uppstår i en verklig förskolemiljö. Genom att istället skapa en semi-ekofri miljö i en förskolas egna lokaler och utföra de binaurala inspelningarna där skulle barnen förmodligen känna sig säkrare och agera mer naturligt eftersom de då befinner sig i en miljö de är bekanta med och har tillgång till de leksaker de brukar leka med. Detta kan möjligtvis leda till mer exakta resultat.

Analyser: Binaurala inspelningar har utförts i sex olika rumskonfigurationer med olika absorptionskoefficient, detta gjordes genom att variera mängden absorbenter i ett utrymme från inga alls till väldigt många. I varje rumskonfiguration mättes rummets impulssvar, från vilket viktiga akustiska parametrar så som efterklangstid, taluppfattbarhet, mm. kunde bestämmas.
Ett lyssningstest utfördes där de binaurala inspelningarna utförda i de sex olika rumskonfigurationerna jämfördes med inspelningar utförda i ett ekofritt rum.
Deltagarna i lyssningstestet fick svara på en enkät. Svaren från lyssningstesten utvärderades sedan statistiskt för att se om det fanns en signifikant skillnad mellan inspelningar utförda i ett semi-ekofritt rum och inspelningar utförda i ett ekofritt rum.




Resultat: Det antas att om ingen skillnad kan uppfattas mellan binaurala inspelningar utförda i en semi-ekofri miljö och binaurala inspelningar utförda i ett ekofritt rum, ska det heller inte vara någon upplevd skillnad mellan dessa inspelningar efter att de faltats med identiska binaurala impulssvar. Resultatet av den statistiska analysen av svaren från lyssningstestet visar dock att det finns en signifikant skillnad i hur binaurala inspelningar utförda i semi-ekofri miljö och i ekofritt rum uppfattas. Att använda binaurala inspelningar utförda i en semi-ekofri miljö, för att förutse ljudniljön, i exempelvis förskolor, genom faltning med binaurala impulssvar är därför inte en rekommenderad metod eftersom resultatet inte kommer att motsvara den verkliga ljudmiljön.
Det semi-ekofria utrymmet i studien hade en medelabsorbtionskoefficient på 0,637, resultatet visar att detta ej är tillräckligt för att det inte ska finnas signifikant skillnad mellan inspelningar utförda i detta utrymme och inspelningar utförda i ett ekofritt rum. För att uppnå en högre medelabsorbtionskoefficient behövs en större mängd absorbenter i utrymmet, detta skulle göra det svårt att skapa denna typ av miljö i en förskolas lokaler.

Resultaten från impulssvaren visar att det inte finns några värden för taluppfattbarheten för frekvenser över 1000 Hz i det semi-ekofria utrymmet, detta tyder på att det finns en brist på sena reflektioner i rummet. Detta betyder att det är de tidiga reflektionerna som är viktiga för den upplevda skillnaden mellan binaurala inspelningar utförda i det semi-ekofria utrymmet och binaurala inspelningar utförda i det ekofria rummet. Detta tyder på att att det även kan finnas upplevda skillnader mellan binaurala inspelningar utförda i olika ekofria rum beroende på vilken inspelningsutrustning som använts.

• author: Perkhed, Denice
• supervisor: Erling Nilsson; Nikolas Vardaxis
• organization: Engineering Acoustics; Department of Construction Sciences
• course: VTAM01 20191
• year: 2021
• type: H3 - Professional qualifications (4 Years - )
• subject: Technology and Engineering
• keywords: Binaural recordings, absorbtion coefficient, reverberation time, anechoic chamber, listening test, Psychoacoustics
• publication/series: TVBA-5000
• report number: TVBA-5059
• ISSN: 0281-8477
• language: English
• id: 9042246
• alternative location: https://www.akustik.lth.se/utbildning/examensarbete-civiling/avslutade-arbeten/
• date added to LUP: 2021-03-26 09:14:48
• date last changed: 2021-03-26 09:14:48