Perceptual studies in concert hall acoustics

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Lokki, Tapio, Assoc. Prof., Aalto University, Department of Computer Science, Finland
dc.contributor.author Haapaniemi, Aki
dc.date.accessioned 2018-11-06T10:03:18Z
dc.date.available 2018-11-06T10:03:18Z
dc.date.issued 2018
dc.identifier.isbn 978-952-60-8280-6 (electronic)
dc.identifier.isbn 978-952-60-8279-0 (printed)
dc.identifier.issn 1799-4942 (electronic)
dc.identifier.issn 1799-4934 (printed)
dc.identifier.issn 1799-4934 (ISSN-L)
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/34555
dc.description.abstract The studies that established the known perceptual dimensions of concert hall acoustics relied on questionnaire ratings at live concerts, limited by bias effects and impossibility of perceptual comparisons, and listening tests using basic auralization methods that had limited fidelity. With modern methods, the concert hall sound field can be captured and delivered to the laboratory with a much higher degree of realism. The work of this thesis aims to further understanding of perceptual aspects of concert hall sound fields using these methods. It was found that, given a similar listening position in various concert halls, the differences between halls are more salient in the early rather than late reflections. In a discrimination task with early or late response as variable, performance was worse when discrimination was based on a variable late response, and took more time. Timbre was often quoted as a differentiating factor, suggesting that timbre differences have an important role in characterizing concert halls. Results of participant-set optimal levels between the direct sound, early reflections, and late reflections show that the shoebox-shaped hall was already closer to optimal balance, while the vineyard-style hall clearly lacked early reflections. Results were essentially independent of musical stimulus, although two contrasting excerpts were used. The differences were largest between halls,and smaller between the different listening distances. The corresponding parameter changes suggest that the distant positions in both halls lacked clarity. Analysis points to timbre as a factor alongside clarity and source width for setting the balance between direct sound and early reflections. The seat-dip effect (SDE) has been assumed to degrade the bass response of halls. However, the results of discrimination and preference tests show that the initial SDE spectrum is inaudible when sufficient reflections are provided. This leaves more freedom in choosing a hall design that provides adequate low frequencies via reflections, rather than having to design a seating area that minimizes the SDE. A wide dip was found more easily detectable than a deeper but narrower dip, and preference for uncolored spectrum emerged only for the halls with a higher clarity index. Timbre was found as a discriminating factor between direct sound spectra, alongside the perceived amount of bass. The direct sound localization threshold was found to be affected by the hall and stimulus characteristics, and an interaction between them. The estimate for a localization threshold in halls was -2.7 to 1.7 dB direct-to-reverberant ratio in the 700-4000 Hz range. The threshold was notably lower for a hall with prominent early lateral reflections; a weighting that marginalized over lateral directions improved the fit between parameter values at threshold across halls, suggesting that lateral directions may be of less interference to localization than directions closer to the source.The difference between precise and imprecise thresholds was about 7 dB, suggesting that previous reports of a sudden change between imprecise and precise localization may be overstated. en
dc.description.abstract Konserttisaliakustiikan perinteinen havaintotutkimus on tehty kyselyillä, joiden rajoituksena on puolueettomien arvioiden ja salivertailujen mahdottomuus, sekä kuuntelukokeilla, joissa käytetyillä yksinkertaisilla auralisointimenetelmillä ei saavuteta realistista tulosta. Nykyaikaisilla menetelmillä konserttisalin äänikenttä pystytään taltioimaan ja toistamaan laboratoriossa aiempaa täsmällisemmin. Tämän väitöskirjatyön tarkoituksena on edistää konserttisalien akustiikan ymmärrystä hyödyntämällä näitä menetelmiä kuuntelukoetutkimuksissa. Tutkimuksessa selvisi, että salien erot ovat helpommin havaittavissa varhaisissa heijastuksissa kuin jälkikaiuntavasteessa, kun saleja kuunnellaan samalta etäisyydeltä. Salien tunnistustehtävässä, jossa oli vaihtelevat varhaiset heijastukset tai vaihteleva jälkikaiuntavaste, tunnistus oli heikompaa kun se perustui jälkikaiuntavasteen eroihin, ja vei enemmän aikaa. Erottelevista havaintotekijöistä sointiväri nousi usein esiin, mikä viittaa sen merkitykseen konserttisalien karakterisoinnissa. Suoran äänen, varhaisten heijastusten, ja jälkikaiunnan keskinäisten tasojen säätökokeen tulokset osoittavat, että kenkälaatikkosali oli lähtökohtaisesti lähellä optimaalista tasotasapainoa, kun taas viinitarhasalissa oli selvä puute varhaisista heijastuksista. Tulokset olivat käytännössä riippumattomia musiikkinäytteestä. Erot olivat suurimpia salien välillä, ja pienempiä eri kuunteluetäisyyksien välillä. Keskimääräisiä tasotuloksia vastaavat mittalukujen muutokset viittaavat myös siihen, että etäisemmät kuuntelupaikat olivat kirkkauden suhteen riittämättömiä. Analyysi viittaa kirkkauden ja äänilähteen havaitun leveyden ohella sointivärin rooliin suoran äänen ja varhaisten heijastusten välistä suhdetta määritettäessä. Katsomovaimennuksen on oletettu huonontavan merkittävästi konserttisalin bassovastetta. Tämän tutkimuksen tulokset osoittavat kuitenkin, että alkuvasteen katsomovaimennus jää kuulumattomiin, jos heijastunutta energiaa on riittävästi. Vaimennuksen minimoinnin sijaan riittää, että matalia taajuuksia sisältäviä heijastuksia on tarpeeksi, mikä jättää enemmän vapauksia konserttisalin suunnitteluun. Laajakaistainen vaimennus oli havaittavampi kuin syvä ja kapea notko, ja neutraalin spektrin preferenssi oli merkittävä vain saleille, joiden kirkkausindeksi oli korkea. Sointiväri oli basson määrän lisäksi merkittävä tekijä erojen havaitsemisessa. Tutkimuksessa todettiin myös, että äänilähteen paikannuskynnys on riippuvainen salista ja lähteen ominaisuuksista, sekä niiden välisestä vuorovaikutuksesta. Arvio paikannuskynnykselle oli välillä -2.7 ja 1.7 dB, esitettynä suoran äänen ja kaiunnan välisenä suhteena 700-4000 Hz taajuuskaistalla. Kynnys oli merkittävästi matalampi salille, jossa oli paljon sivuheijastuksia. Sivusuuntien merkitystä vähentävä suuntapainotus paransi tulosten yhteensopivuutta, mikä viittaa sivuheijastusten mahdollisesti vähäisempään vaikutukseen paikannuksessa. Tarkan ja epätarkan paikannuksen välinen ero oli n. 7 dB, mikä antaa syytä epäillä, että kertomukset yhtäkkisestä muutoksesta tarkan ja epätarkan paikannuksen välillä voivat olla liioiteltuja. fi
dc.format.extent 89 + app. 57
dc.format.mimetype application/pdf en
dc.language.iso en en
dc.publisher Aalto University en
dc.publisher Aalto-yliopisto fi
dc.relation.ispartofseries Aalto University publication series DOCTORAL DISSERTATIONS en
dc.relation.ispartofseries 218/2018
dc.relation.haspart [Publication 1]: A. Haapaniemi, T. Lokki. Identifying concert halls from source vs room presence. Journal of The Acoustical Society of America, 2014, Vol. 135 (6), EL311–EL317. Full Text in Acris/Aaltodoc: http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201808014205. DOI: 10.1121/1.4879671
dc.relation.haspart [Publication 2]: A. Haapaniemi, T. Lokki. The preferred level balance between direct, early, and late sound in concert halls. Psychomusicology: Music, Mind, and Brain, 2015, Vol. 25 (3), 306–316. Full Text in Acris/Aalto: http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201811025594.
dc.relation.haspart [Publication 3]: H. Tahvanainen, A. Haapaniemi, T. Lokki. Perceptual significance of seat-dip effect related direct sound coloration in concert halls. Journal of The Acoustical Society of America, 2017, Vol. 141 (3), 1560–1570. Full Text in Acris/Aalto: http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201808014251. DOI: 10.1121/1.4977188
dc.relation.haspart [Publication 4]: A. Haapaniemi, T. Lokki. Direct-to-reverberant ratio threshold for localization in concert halls. Accepted for publication in Acta Acustica united with Acustica, 2018, Vol. 104
dc.subject.other Acoustics en
dc.subject.other Computer science en
dc.title Perceptual studies in concert hall acoustics en
dc.title Konserttisaliakustiikan havaintotutkimuksia fi
dc.type G5 Artikkeliväitöskirja fi
dc.contributor.school Perustieteiden korkeakoulu fi
dc.contributor.school School of Science en
dc.contributor.department Tietotekniikan laitos fi
dc.contributor.department Department of Computer Science en
dc.subject.keyword room acoustics en
dc.subject.keyword concert halls en
dc.subject.keyword room impulse response en
dc.subject.keyword spatial audio en
dc.subject.keyword seat-dip effect en
dc.subject.keyword auditory localization en
dc.subject.keyword huoneakustiikka fi
dc.subject.keyword konserttisalit fi
dc.subject.keyword huoneimpulssivaste fi
dc.subject.keyword tilaääni fi
dc.subject.keyword katsomovaimennus fi
dc.subject.keyword suuntakuulo fi
dc.identifier.urn URN:ISBN:978-952-60-8280-6
dc.type.dcmitype text en
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (article-based) en
dc.type.ontasot Väitöskirja (artikkeli) fi
dc.contributor.supervisor Lokki, Tapio, Assoc. Prof., Aalto University, Department of Computer Science, Finland
dc.opn Vigeant, Michelle, Assoc. Prof., Pennsylvania State University, United States
dc.rev Yong, Jin, Prof., Jeon Hanyang University, Korea
dc.rev van de Par, Steven, Prof., University of Oldenburg, Germany
dc.date.defence 2018-10-21
local.aalto.acrisexportstatus checked 2019-04-18_0823


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account