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Freifeld- und Diffusfeld-Übertragungsmaße von natürlichen Köpfen und von Kunstköpfen

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Free-field and diffuse-field frequency responses of the human head were measured on 12 test subjects and on three commercially available head and torso simulators (HATS) for comparison. The examination of the frequency responses of the test persons was based on mathematical analysis of directional outer ear impulse responses. The frequency responses of the HATS were measured directly in free and diffuse sound fields. The free-field responses of the HATS essentially meet the requirements of the 1EC technical report 959. As expected, they differ to a greater or lesser degree from the individual responses of the test persons.

The difference between the free-field and the diffuse- field response was examined for the test persons and for the HATS. It can be used for the transformation of head-related sound levels (i.e. hearing thresholds) from one sound field situation into another. Significant deviations were shown when the results obtained with the test persons and those of the HATS were compared to the data of the ISO 226 standard, which are listed to enable transformation of hearing thresholds. These deviations could be a reason for the discrepancies of recently measured hearing thresholds compared with the “old” thresholds contained in ISO 226.

Finally, in a survey of further developments, possible improvements in the acoustical simulation of human heads are discussed.

Zusammenfassung

Das Freifeld- und das Diffusfeld-Übertragungsmaß des menschlichen Kopfes wurde an 12 Testpersonen und an drei handelsüblichen Kopf- und Rumpfsimulatoren (Kunstköpfen) gemessen und verglichen. Die Bestimmung der Übertragungsmaße der Testpersonen basierte auf rechnerischer Auswertung von richtungsabhängig gemessenen Außenohr-Stoßantworten. Die Übertragungsmaße der Kunstköpfe wurden im freien und im diffusen Schallfeld direkt gemessen. Die Freifeld-Übertragungsmaße der Kunstkopfe erfiillen im wesentlichen die Anforderungen des IEC-Reports 959, weichen aber erwartungsgemäß von den individuellen Übertragungsmaßen der Personen doch mehr oder weniger stark ab.

Weiterhin wurde die Differenz von Freifeld- und Diffusfeld- Übertragungsmaß für die Testpersonen und für die Kunstköpfe bestimmt. Sie kann zur Umrechnung von kopfbezogenen Schallpegeln (z. B. auch von Hörschwellen) von einer Schallfeldsituation in die andere benutzt werden. Hier zeigten sich signifikante Unterschiede sowohl bei den Ergebnissen für die Testpersonen als auch für die Kunstköpfe im Vergleich zu den Daten der Norm ISO 226, die dort zur Umrechnung von Hörschwellen angegeben sind. Teilweise könnten diese Unterschiede Ursache für die Abweichungen von Hörschwellen aus neueren Messungen im Vergleich zu den “alten” in der Norm ISO 226 aufgeführten Hörschwellen sein.

Schließlich werden in einem Ausblick über Weiterentwicklungen der Kunstkopftechnik mögliche Verbesserungen der akustischen Nachbildung des Menschen diskutiert.

Sommaire

On a mesuré les fonctions de transfert en champ libre et en champ diffus pour la tête humaine sur 12 sujets et pour la tête artificielle sur trois modèles déjà commercialisés, puis on les a comparées entre elles. La détermination des fonctions de transfert pour les sujets humains a été fondée sur une exploitation numérique des variations directionnelles des réponses impulsionnelles de leur oreille externe tandis que les fonctions de transfert des têtes artificielles s'obtenaient par mesurage direct, en champ libre comrae en champ diffus.

En champ libre, les fonctions de transfert des têtes artificielles satisfont en substance aux exigences du rapport 959 de l'TEC. Mais, bien sûr, elles s'écartent plus ou moins des fonctions de transfert individuelles des 12 personnes testées.

On a aussi déterminé les variations subies par les fonctions de transfert quand on passe du champ libre au champ diffus, aussi bien pour les sujets vivants que pour les têtes artificielles. On pourra s'en servir pour converter d'un type d'ambiance à l'autre les niveaux acoustiques qu'on mesure en les rapportant à la tête, comme par exemple les seuils d'audition. Sur ce point on trouve, aussi bien pour les sujets vivants que pour les têtes artificielles, des écarts significatifs avec les données de la norme ISO 226 dont l'objet est précisément la conversion des seuils auditifs. On s'expliquerait ainsi, au moins partiellement, les différences observées entre mesures récentes et mesures anciennes tenant compte de la norme ISO 226.

On conclut en discutant de développements futurs de la technique des têtes artificielles en vue de simuler l'audition humaine.
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Document Type: Research Article

Publication date: August 1, 1991

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  • Acta Acustica united with Acustica, published together with the European Acoustics Association (EAA), is an international, peer-reviewed journal on acoustics. It publishes original articles on all subjects in the field of acoustics, such as general linear acoustics, nonlinear acoustics, macrosonics, flow acoustics, atmospheric sound, underwater sound, ultrasonics, physical acoustics, structural acoustics, noise control, active control, environmental noise, building acoustics, room acoustics, acoustic materials, acoustic signal processing, computational and numerical acoustics, hearing, audiology and psychoacoustics, speech, musical acoustics, electroacoustics, auditory quality of systems. It reports on original scientific research in acoustics and on engineering applications. The journal considers scientific papers, technical and applied papers, book reviews, short communications, doctoral thesis abstracts, etc. In irregular intervals also special issues and review articles are published.
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