Abschlussarbeiten

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Evaluierung eines Algorithmus zur objektiven Bewertung des tieffrequenten U¨ bertragungsverhaltens in Tonregier¨aumen
Florian Rohe

Bachelorarbeit im Studiengang Hörtechnik und Audiologie
Betreut durch Prof. Dr.-Ing. Matthias Blau und Dipl.-Ing. Markus Bertram
Eingereicht am 6. Juni 2016

Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit dem Evaluationsprozess eines Algorithmus zur objektiven Bewertung der akustischen Qualit¨at von Tonregieräumen, insbesondere des tieffrequenten Übertragungsverhaltens. Da die Beurteilung von raumakustischer Qualität heutzutage noch immer auf einer subjektiven Interpretation beruht, soll dieser Algorithmus einen auf gängigen Kriterien basierenden Bewertungs-Index schaffen. Die Bewertung der einzelnen Räume durch den Algorithmus soll mit Hilfe eines Hörtests validiert werden, der von den Teilnehmern in ihrem jeweiligen Regieraum durchgeführt wird. Dieser beinhaltet in 36 Durchgängen 9 Paare verschiedener Sinusfrequenzen, bei denen die Lautstärke des einen Tons an die vorgegebene Lautst¨arke des anderen Tons angepasst werden soll. Zusätzlich soll ein Fragebogen zum Einsatz kommen, welcher persönliche Daten über den Teilnehmer, als auch Informationen zu den geometrischen und technischen Gegebenheiten des Raumes erfasst. Ein Vergleich der Algorithmus-Bewertungen mit den jeweiligen vom Teilnehmer eingestellten Gesamtfehlersummen zeigte entgegen den Erwartungen keinen ersichtlichen Zusammenhang. In vielen schlecht bewerteten Räumen konnten geringe Fehlersummen erreicht werden, während die Fehlersummen in gut bewerteten Räumen oft ¨uberraschend hoch waren. Der Ausschluss verschiedener Stimuli-Konditionen zur Korrektur eventueller Ausreißer konnte ebenfalls nicht zu den erwünschten Ergebnissen führen. Weitere UÜberlegungen führten zu der Einsicht, dass die Anzahl der technischen und psychologischen Freiheitsgrade pro Teilnehmer während der Messungen und des Hörtests zu hoch war, um vergleichbare Ergebnisse erzielen zu können.

This Bachelor-Thesis deals with the evaluation-process of an algorithm for the objective rating of the acoustical quality of audio control rooms, especially the low frequency transmission behaviour. Since rating the quality of room acoustics is still based on subjective interpretation until today, this algorithm is supposed to create a rating-index that is based on commonly used criteria. The algorithms rating of the individual rooms is supposed to be validated by a hearing test, which is executed by the participants in their particular control room. That test includes 36 runs and 9 pairs of sinusoid-tones of different frequencies, where the volume of one tone is supposed to be adapted to the fixed volume of the other tone. Additionally, a questionnaire will be filled out by the participants in order to collect personal data about the participant, as well as information about the geometrical and technical conditions of the room. Contrary to expectations, a comparison between the algorithms ratings and the particular error amount, adjusted by the participants, showed no apparent correlation. In many poorly rated rooms, low error amounts could be reached while the error amounts in well rated rooms often were surprisingly high. The elimination of different stimuli-conditions in order to correct possible spikes, also did not lead to the desired results. Further considerations made clear, that there were just too many technical and psychological degrees of freedom for the participants during the measurements and the hearing test, than there should have been in order to achieve comparable results.

Bestimmung der elastischen Parameter poroelastischer Materialien und deren Einfluss auf die Schallabsorption
Max Blümer

Bachelorarbeit im Studiengang Hörtechnik und Audiologie
Betreut durch Prof. Dr.-Ing. Matthias Blau und Dr. rer. nat. Till Nowak
Eingereicht am 30. Mai 2016

In der Fahrzeugakustik ist der Einsatz poröser Absorptionsmaterialien aus Schaumstoffen geläufig. Sie dienen der nachträglichen akustischen Optimierung von Bauteilen im Sinne der Verhinderung der Schallausbreitung und Schallübertragung. Neben den materialspezifischen Absorptionseigenschaften sind den unterschiedlichen Schaummaterialien auch elastische Eigenschaften zuzuschreiben. Hierzu zählen neben der Elastiztität und der Querkontraktionszahl auch die innere Dämpfung. Die Bestimmung der Absorption geschieht meist mittels einer Impedanzrohrmessung. Für die Bestimmung der elastischen Parameter eignet sich die sogenannte quasistatische Messmethode. Zu einem vorhandenen quasistatischen Prüfstand wird ein Datenanalysetool entwickelt und programmiert, welches die automatisierte Auswertung und Bestimmung der elastischen Parameter ermöglicht. Anhand der somit ermittelten Parameter wird deren Einfluss auf die Schallabsorption mit Hilfe von akustischen Simulationen herausgestellt und mit Messungen unter realen Bedingungen verglichen.

The use of porous absorption materials in form of acoustical foams is a common approach to reduce noise in automotive engineering. Acoustic foams can be used e.g. for subsequent damping of critical components, to eliminate undesirable noise or for example to suppress the transmission of noise through seperated parts. Besides the specific acoustical properties of a material, there are also elastic properties. These are besides Poisson’s Ratio and Young’s Modulus also its internal damping properties. The determination of the absorption is usually done in a standing wave tube measurement. To determine the material’s elastic properties, the so called quasistatic method provides good results. To enable automatic analysis of measurements done with a quasi-static test rig, a data analysis tool will be developed. After the elastic properties are determined, their influence on sound absorption is going to be verified by performing acoustical simulations and comparing the results to real measurements.

Die Untersuchung der Techniknutzung älterer Personen unter Berücksichtigung von sensomotorischen und kognitiven Fähigkeiten
Annäus Wiltfang

Bachelorarbeit im Studiengang Assistive Technologien
Betreut durch Prof. Dr. Inga Holube und Prof. Dr. -Ing. Melina Frenken
Eingereicht am 2. Mai 2016

Das Ziel dieser Bachelorarbeit war es zu untersuchen, inwieweit die Techniknutzung mit sensorischen, motorischen und kognitiven Fähigkeiten von älteren Menschen zusammen-hängt. Zur Umsetzung dieser Aufgabe wurde eine Studie mit 28 Probanden durchgeführt. Es wurden Messungen zu den vermutlich technikrelevanten sensorischen, motorischen und kognitiven Fähigkeiten arrangiert. Dazu gehörten Messungen der Sehschärfe, des Hörvermögens, des Tastsinns, der Feinmotorik sowie der geteilten/fokussierten Auf-merksamkeit und des Arbeitsgedächtnisses. Weiterhin wurde die Techniknutzung der Probanden mithilfe eines selbst erstellten Fragebogens ermittelt, um diese mit den gemes-senen Fähigkeiten auf Zusammenhänge überprüfen zu können. Nachweisbare Zusam-menhänge konnten hauptsächlich zwischen der Techniknutzung und dem Arbeitsge-dächtnis sowie dem Visus belegt werden.

The aim of this thesis was to investigate the relationship between the technology usage and sensory, motor and cognitive abilities of elderly. 28 subjects participated in the study including measurements to presumably technology relevant sensory, motor and cognitive abilities. Measurements of visual acuity, hearing, sense of touch, fine motor skills, split/focused attention and working memory skills were conducted. Furthermore the use of technology of the subjects was determined by using a self-created questionnaire. Cor-relations between the answers in the questionnaire and the ability outcomes were calcu-lated. Significant correlations of the technology usage mainly occur with working memory skills and visual acuity.

Entwicklung und Evaluation eines Temperatursensorsystems für das Kochassistenzsystem CooCo.
Janis Kröger

Bachelorarbeit im Studiengang Assistive Technologien
Betreut durch Prof. Dr.-Ing. Frank Wallhoff und Dr.-Ing Insa Wolf
Eingereicht am 22. Februar 2016

In dieser Bachelorarbeit wird das Thema Infrarotmessung und die Entwicklung und Evaluation eines Temperatursensorsystems für den Kochassistenten CooCo mithilfe dieser Messtechnik bearbeitet. Dabei wird die Messtechnik Infrarot beschrieben und sowohl Vor- als auch Nachteile aufgeführt. Es werden alle benötigten Begriffe erklärt, die für das Verständis einer Infrarotmessung notwendig sind. Es werden sowohl gängige Systeme zur Temperaturbestimmung als auch bestehende Lösungen von Kochassistenten, die mithilfe von Temperaturbestimmung arbeiten, aufgezeigt. Des Weiteren wird das Konzept und eine eigene Lösung zur Umsetzung eines Temperatursensorsystems mit einem Infrarotsensor für den Kochassistenten CooCo vorgestellt. Dabei wird das Programm selbst als auch drei verschiedene Messvarianten erklärt. Die Ergebnisse der Messvarianten werden dargestellt und diskutiert. Das Temperatursensorsystem wird abschließend im jetzigen Zustand bezüglich der Anbindung an den Kochassistenten CooCo bewertet.

In this thesis, the topic infrared measurement and the development and evaluation of a temperature sensor system that is using this measurement technique, for the cook assistant Cooco worked out. The measurement technique infrared is described and listed both advantages and disadvantages. There are all required terms explained, which are necessary in order to comprehend an infrared measurement. It will presented existing systems for determining the temperature as well as existing solutions of cooking assistants, who determine the temperature. Furthermore will presended the concept and own solution of a temperature sensor system with an infrared sensor for the cook assistant Cooco. The program itself as well as three different measuring versions is explained. The results of measuring variants are presented and discussed. The temperature sensor system will finally in its current state evaluated with respect to the connection to the cooking assistant Cooco.

Bedarfsanalyse und prototypische Realisierung eines intelligenten Zahnputzbechers zur Identifikation von Routinehandlungen der Aktivitäten des täglichen Lebens.
Paolo Barre

Bachelorarbeit im Studiengang Assistive Technologien
Betreut durch Prof. Dr.-Ing. Frank Wallhoff und B.Eng. Simon Timmermanns
Eingereicht am 22. Februar 2016

Im Jahr 2015 wurde das Projekt „Perlen“ (Persönliche Lebensdokumentation für Menschen mit Demenz und Pflegepersonen) unter der Koordination der Johanniter-Unfall- Hilfe e.V. sowie fünf weiteren Projektpartnern gestartet. Bei dem Projekt wird unter anderem ein Dokumentationssystem entwickelt, welches den Alltag bzw. Routinehandlungen der Patienten erfasst, dokumentiert und die Informationen für die Betroffenen und das Pflegepersonal bedarfsgerecht aufbereitet. Aus diesem Projekt hat sich das Thema der vorliegenden Bachelorarbeit entwickelt. Das Ziel der Bachelorarbeit ist die Durchführung einer Bedarfsanalyse und die prototypische Realisierung eines intelligenten Zahnputzbechers zur Identifikation von Routinehandlungen der Aktivitäten des täglichen Lebens. Während der Bedarfsanalyse wurden verschiedene Einrichtungen besucht, das Projektvorhaben präsentiert und anschließend ein Fragebon ausgeteilt. Die Auswertung hat ergeben, dass das Projektvorhaben positive Kritik erhalten hat. Innerhalb der Praxisphase konnten zwei Versionen des Prototypen angefertigt werden. Der erste Prototyp vereint die Funktionen, die bei der Bedarfsanalyse für sinnvoll erachtet worden sind (Messen und Speichern der Wassertemperatur, der Benutzungsdauer, der Füllmenge und der Anzahl der Befüllungen sowie dem haptischen Feedback nach einer bestimmten Füllgrenze). Der zweite Prototyp besitzt neben den grundlegenden Funktionen beispielsweise eine Datenübertragung per Bluetooth und ein Gehäuse welches mit einem 3D-Drucker angefertigt wurde.

In 2015 the project „Perlen“ (Persönliche Lebensdokumentation für Menschen mit Demenz und Pflegepersonen) was started under the coordination of the Johanniter-Unfall- Hilfe e.V. together with five other project partners. A further objective of this project is to develop a documentation-system to gather information about the everyday life respectively the daily routine of a patient and to adequately edit this information for the patient and the care attendants. During the demand analysis different facilities were visited, the project plan presented and a questionnaire was distributed afterwards. The evaluation revealed that the project proposal received positive reviews. Two versions of the prototype were constructed within the practical phase. The first prototype combines the functions, which have been considered useful in the demand analysis (measuring and storing of the water temperature, operating life, filling quantity, number of refills and the haptic feedback concerning a particular filling limit). In addition to the basic functions, the second prototype also has a data transmission via Bluetooth as well as a case made with a 3D printer.

Design und Evaluation von Sprachdialogszenarien für das Kochassistenzsystem CooCo
Beatrice Coldewey

Bachelorarbeit im Studiengang Assistive Technologien
Betreut durch Prof. Dr.-Ing. Frank Wallhoff und Dr.-Ing. Karen Insa Wolf
Eingereicht am 15. Februar 2016

Die gesprochene Sprache ist für den Menschen ein natürliches und intuitives Kommunikationsmedium. Die technische Nachbildung der Sprache für die Mensch-Maschine- Interaktion ist aufgrund ihrer Komplexität schwierig und nur begrenzt möglich. Die vorliegende Bachelorarbeit beschreibt die Entwicklung eines Konzepts, die prototypische Implementierung sowie die Evaluation von Sprachdialogszenarien für das Kochassistenzsystem CooCo. Neben einer hohen Nutzerzufriedenheit liegt der Fokus auf einer technisch robusten und einfachen Realisierung aufgrund begrenzter Rechenleistung. Zusätzlich zur Literaturrecherche wurden durch Nutzerstudien die Ansprüche potenzieller Anwender an ein aufgabenorientiertes Dialogdesign im Kontext einer Kochassistenz ermittelt. Aufbauend auf den Erkenntnissen beschreibt das Konzept zwei Szenarien für einen Dialog, der auf einer einfachen Menüstruktur aufbaut. Ersteres ermöglicht unerfahrenen Nutzern durch eine höhere Systeminitiative einen einfachen Einstieg in die Bedienung des Systems. Für erfahrene Anwender beschränken sich beim Zweiten die Systemausgaben nur auf das Nötigste für eine hohe Nutzerinitiative sowie ein schnelles Erreichen des Dialogziels. Die Evaluation des implementierten Prototyps mit ausgewählten Testpersonen ergab bezüglich der Benutzerzufriedenheit und der Gebrauchstauglichkeit im Durchschnitt sehr positive Rückmeldungen sowie einige Verbesserungsvorschläge. Aufbauend auf dem Konzept werden Empfehlungen für die Weiterentwicklung gegeben.

Spoken language represents a natural and intuitive medium of communication. However, technical implementation in man-machine interaction is difficult because of the complexity of natural language. Such implementation is therefore subject to serious limitations. The subsequent elaboration describes the conceptual development, prototypical implementation, and evaluation of speech dialogue scenarios for the cooking assistance system CooCo. The main focus is on achieving high user satisfaction in a simple and robust implementation in light of limited hardware resources. In addition to the literature review, surveys are carried out to determine the needs and expectations of potential users. Based on these findings a concept is developed which describes two scenarios for a dialogue based on a simple menu structure. For inexperienced users the system is able to take over a large part of the initiative in its operation. For experienced users, the system provides the opportunity to restrict its output to a bare minimum, thus fostering a high degree of user initiative and rapid attainment of the given objectives. The evaluation of the implemented prototype by the participants has turned out to be very positive on average. Also, some helpful suggestions for improvement have been made. Summarizing, first recommendations for further development have been made.

Bandbreitenschätzer für reale Signale und Einfluss der Bandbreite auf die binaurale Lautheitssummation
Sven Herrmann

Bachelorarbeit im Studiengang Hörtechnik und Audiologie
Betreut durch Prof. Dr. Martin Hansen und Dipl.-Phys. Dirk Oetting
Eingereicht am 11. Februar 2016

Lautheitswahrnehmung spielt bei der Hörgeäteanpassung eine wichtige Rolle. Eine auf Grundlage von schmalbandigen Signalen berechnete Zielverstärkung führt häufig dazu, dass breitbandige Signale als zu laut empfunden werden. Um das Lautheitsempfinden für schmal- und breitbandige Signale wieder herzustellen, benötigt der Dynamikkompressor einen Bandbreitenschätzer um unterschiedliche Verstärkungswerte für schmalund breitbandige Signale anwenden zu können. In der vorliegenden Arbeit wird der Bandbreitenschätzer von Oetting et al (2016) verwendet und mit Messdaten eines Lautheitsvergleiches verschieden breitbandiger Signale gleichen Pegels verglichen. Bei dem Lautheitsvergleich werden zum einen künstlich generierte, zum anderen reale Signale aus dem Alltag eingesetzt, um zu überprüfen, ob die Erkenntnisse mit psychoakustischen Rauschen auf reale Signale übertragen werden können. Die Messung wurde mit Normal- und Schwerhörenden durchgeführt. Bei dem Vergleich des Bandbreitenschätzers mit den künstlich generierten Signalen zeigt sich eine hohe Korrelation zwischen der geschätzten Bandbreite und dem gemessenem Lautheitsempfinden. Die binaurale Lautheitssummation steigt mit der Bandbreite des Signals an. Schwerhörende zeigten zusätzlich eine höhere binaurale Lautheitssummation für breitbandige Signale im Vergleich zu Normalhörenden. Bei dem Vergleich des Bandbreitenschätzers mit den Ergebnissen für realen Signale zeigte sich nur eine geringe Korrelation in beiden Gruppen zwischen der geschätzten Bandbreite und dem gemessenen Lautheitsempfinden. Die vorliegenden Messdaten lassen sich deshalb nicht allein mit spektraler und binauraler Lautheitssummation erklären. Weitere Faktoren wie Frequenzabh ängigkeit und Modulation des Signals könnten eine wesentliche Rolle für das Lautheitsempfinden realer Signale spielen. Auf Grund der gewonnenen Erkenntnisse wurde der Bandbreitenschätzer optimiert. Den Aufwand für die Berechnung der Bandbreite konnte dabei deutlich reduziert werden, was ein wesentlicher Aspekt bei der Echtzeitverarbeitung bedeutet. Nach der Optimierung wurde eine geringe Verbesserung der Korrelation zwischen der vorhergesagten Bandbreite und den Messergebnissen erzielt.

Loudness perception plays an important role during hearing aid fitting. Calculated target gains based on narrowband signals often lead to too loud perception for broadband signals. To apply the correct gains for loudness compensation for narrow and broadband signals, the dynamic compressor of a hearing aid requires a bandwidth estimator to apply different gains for narrow- and broadband signals. In the current work the bandwidth estimator of Oetting et al. (2016) is used and compared with measured data of loudness comparison of different broadband signals at constant signal level. Loudness comparison were made using artificial stationary signals and and different real-world signals, to verify if conclusions from the psychoacoustic signals could be transferred to real-life signals. The measurement was performed with normal- and hearing-impaired listeners. A high correlation was found between the estimated bandwidth and the loudness perception of the artificial generated signals. The binaural loudness summation increases with bandwidth. Hearing-impaired listeners additionally showed higher binaural loudness summation than normal-hearing listeners for broadband signals. Only low correlations were found between the results of the bandwidth estimation and the loudness comparison results of the real-life signals for both groups. The current data can not be explained solely by spectral and binaural loudness summation: further as frequency-dependency or modulationmight play an important role for real-life signals. factors plays a role. Based on the current data the bandwidth estimator was optimized. The performance to calculate the bandwidth was reduced, which is a crucial aspect for real-time application. After the optimization the correlations between the estimated bandwidth and the measurements results slightly improved.

Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Sprachverständlichkeit und Höranstrengung bei hochgradig Schwerhörenden bezüglich der Bewertungskategorie „mühelos“.
Jennifer Korte

Bachelorarbeit im Studiengang Hörtechnik und Audiologie
Betreut durch Prof. Dr. Inga Holube und Dr. Michael Schulte
Eingereicht am 10. Februar 2016

In der heutigen Zeit spielt die lautsprachliche Kommunikation eine wichtige Rolle in der Gesellschaft. Umso wichtiger ist das Verstehen auch in komplexen Hörsituationen, wie beispielsweise bei einem Restaurantbesuch. Neben dem Verstehen ist auch die Anstrengung, die zum Verstehen aufgebracht werden muss, ein wichtiger Faktor, um diese komplexe Hörsituation zu beschreiben. Diese Anstrengung wird auch Höranstrengung genannt und wurde in der vorliegenden Arbeit bei Schwerhörenden untersucht. Auch der Zusammenhang zwischen Höranstrengung und Verständlichkeit ist Teil dieser Arbeit. Die Höranstrengung kann indirekt, z.B. über den Hautleitwert oder die Pupillengröße, oder direkt beispielsweise über eine Skala bewertet werden. Krüger (2015) entwickelte ein adaptives Verfahren zur Messung der Höranstrengung. Ihre normalhörenden bis moderat schwerhörenden Probanden bewerteten auf einer 14-stufigen Skala ihre Höranstrengung (direkte Messung der Höranstrengung). Es zeigte sich, dass das Verfahren für diese Probandengruppen geeignet ist. Ein Ziel dieser Arbeit war, dieses Verfahren unabhängig vom Hörverlust, also auch mit hochgradig Schwerhörenden durchführen zu können. Dazu wurde die Auswertung angepasst. Bei der Auswertung der Höranstrengung wurde unter anderem der Benefit des Hörgerätes betrachtet. Es zeigte sich, dass das Hörgerät bei fast allen Probanden eine Verbesserung der Höranstrengung erzielte. Lediglich ein Proband bewertete in einer Kategorie der Messung mit Hörgerät seine Höranstrengung als geringer als ohne Hörgerät. Neben der Höranstrengung wurde auch die Sprachverständlichkeit im Bereich „müheloser“ Höranstrengung untersucht. Eine Sprachverständlichkeit von 100 % zeigte sich dabei nicht unbedingt in einer Bewertung der Höranstrengung mit „mühelos“. Ebenfalls führte eine Bewertung der Höranstrengung von „mühelos“ nicht zwangsläufig zu einem Sprachverstehen von 100 %. Abstract

In our society spoken language is an important part for social acceptance. Beside the intelligibility the listening effort plays a central role. Listening effort describes the effort which is needed to understand speech. Especially for complex hearing situations, for example visiting a restaurant, listening effort is a good dimension to describe this situation. This thesis examined the listening effort for people with severe hearing loss and the interaction between intelligibility and listening effort. Listening effort can be measured directly with a scale, or indirectly. For the indirect measurement one possibility is to use skin conductance or pupillometry. Krüger (2015) developed a direct, adaptive procedure to measure the listening effort. This procedure is also used in this study. The aim of this thesis is to show that this procedure can be used for all people, independent of their hearing loss. To achieve this objective the analysis had to be adapted. Regarding the benefit from the hearing aid it was in evidence that the hearing aid had for almost all people a positive effect. Only one person rates its listening effort with hearing aid as more exhausting in one category. The speech intelligibility for the category “effortless” was measured, too. An intelligibility of 100% reveals not always a listening effort of “effortless”. On the other hand a rating of “effortless” is not always accompanied by an intelligibility of 100%.

Analyse akustischer Emissionen und Profile ziviler Drohnen
Jonas Klug

Bachelorarbeit im Studiengang Hörtechnik und Audiologie
Betreut durch Prof. Dr. Jörg Bitzer und Dipl.-Ing Danilo Hollosi
Eingereicht am 10. Februar 2016

Die Einsatzmöglichkeiten ziviler Drohnen (Quadrokopter) sind sehr vielfältig. Bisher wurde wenig über die speziellen akustischen Charakteristika publiziert. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurden die akustischen Emissionsprofile von drei unterschiedlichen Drohnen-Modellen gemessen und mit Schwerpunkt auf die Richtcharakteristik analysiert. Dafür wurde ein geeignetes Messsystem entwickelt, welches die Quadrokopoter ansteuert und die Schallemissionen richtungsabhängig aufzeichnet. Ein Vergleich zwischen den Modellen zeigt ein ähnliches Verhalten der Betragsspektren für verschiedene Propeller-Drehzahlen. Besonders im Spektralbereich sind die Harmonischen der Propellerdrehzahl. Für verschiedene Drehgeschwindigkeiten und Frequenzbereiche werden Richtcharakteristiken präsentiert.

The spread of civilian drones (quadrocopter) is very high. So far little has been published about specific acoustic characteristics of drones. As part of this thesis, the acoustic emission profiles of three different drone models were measured and analyzed with a focus on the directivity. A suitable measuring system was developed, which controlled the Quadrocopter and records directional noise emissions. A comparison between the models shows a similar behavior of the frequency spectrum for different propeller speeds. Particularly in the spectral range are the harmonics of the propeller speed. For different rotational speeds and frequency ranges directional characteristics are presented.

Einfluss einer binauralen Störgeräuschreduktion auf die Bewegungswahrnehmung von Normal- und Schwerhörenden in komplexen Hörumgebungen
Laura Hartog

Bachelorarbeit im Studiengang Hörtechnik und Audiologie
Betreut durch Prof. Dr. Inga Holube und Dr. Tobias Neher (Carl von Ossietzky Universität, Oldenburg)
Eingereicht am 10. Februar 2016

In einer Studie von Lundbeck et al. (2015) zur Detektierbarkeit radial zurück bewegter Schallquellen wurden für schwerhörende Probanden im Vergleich zu normalhörenden Probanden erhöhte Schwellen gefunden. Außerdem erhöhte die Hinzunahme von Nachhall sowie Störschallquellen die Detektionsschwellen beider Probandengruppen, insbesondere die der schwerhörenden Probanden. In der vorliegenden Studie wurde daher der Einfluss eines binauralen Algorithmus zur Störquellen- und Nachhallunterdrückung auf die Wahrnehmung radial vor und zurück bewegter Schallquellen untersucht. Neun normalhörende und zehn schwerhörende Probanden nahmen daran teil. Mittels eines Ambisonics-basierten Systems wurden hallige Hörumgebungen simuliert und deren Komplexität durch die Hinzunahme von stationären Störschallquellen variiert. Dabei wurden als Stimuli natürliche Umgebungsgeräusche verwendet. In einem virtuellen Hörgerät wurden drei Abstufungen (aus, moderat, stark) eines binauralen Kohärenzfilters, welches diffuse Schallanteile unterdrückt, simuliert. Weiterhin kam für die schwerhörenden Probanden eine zusätzliche lineare Verstärkung zum Einsatz. Die Analyse der Daten zeigte keinen signifikanten Unterschied zwischen den Detektionsschwellen der beiden Gruppen, tendenziell war jedoch ein Unterschied festzustellen. Es zeigte sich außerdem kein signifikanter Einfluss des Kohärenzfilters auf die Detektionsschwellen der normalhörenden Probanden. Des Weiteren verschlechterten sich die Detektionsschwellen der schwerhörenden Probanden durch die Hinzunahme von Störschallquellen. In eben diesen Konditionen verbesserte das starke Kohärenzfilter die Detektionsschwellen der schwerhörenden Probanden signifikant.

In a study of Lundbeck et al. (2015) hearing-impaired listeners were found to be less sensitive to radial source movements (near-far) than normal-hearing listeners. Furthermore the addition of reverberation and stationary maskers resulted in higher thresholds, especially for the hearing-impaired listeners. Therefore, the present study investigated the influence of a binaural algorithm designed to suppress background noises and reverberation on movement perception (near-far, far-near) under reverberant conditions. The participants were nine normal-hearing and ten hearing-impaired listeners. Virtual listening environments were simulated with the help of an Ambisonics-based software, and the acoustic complexity was varied by adding stationary sound sources. The stimuli were natural environmental sounds. A virtual hearing aid was used to simulate three levels (inactive, moderat, strong) of a binaural coherence-based algorithm, which supresses diffuse sound components for both groups together with a linear amplification for the hearing-impaired listeners. The data analyses showed tendential but no significant difference between the two groups. Neither was there an influence of the binaural coherence algorithm on movement perception for the normal-hearing listeners. For the hearing-impaired listeners, an increase in the number of sound sources resulted in higher detection thresholds. In the most complex conditions the strong algorithm setting lowered the detection thresholds of the hearing-impaired listerners significantly.

Implementierung und Verifikation eines superdirektiven Beamformers auf einem digitalen Signalprozessor mit Anbindung an einem Rechner
Thomas Künzel

Bachelorarbeit im Studiengang Hörtechnik und Audiologie
Betreut durch Prof. Dr. Jörg Bitzer und Dipl.-Ing. Jan Wellmann
Eingereicht am 4. Februar 2016

Evaluation von Ansätzen zur Garbage-Modellierung für Keyword Spotting und phonembasierte Spracherkennung
Hauke Heinje

Bachelorarbeit im Studiengang Assistive Technologien
Betreut durch Prof. Dr. Frank Wallhoff und M.Sc. M. Ruhland
Eingereicht am 16. November 2015

In dieser Bachelorarbeit werden zwei verschiedene Ansätze zur Garbage Modellierung in jeweils unterschiedlichen Sprachkorpora getestet. Der erste Ansatz bildet ein Garbage Modell aus vertauschten Merkmalsvektoren des ursprünglichen Trainingsmaterials. Der zweite Ansatz formt Garbage Modelle aus einzelnen Phonemen In einem dritten Versuch werden beide Ansätze im gleichen Sprachkorpus getestet und die Ergebnisse miteinander verglichen.

This Bachelor Thesis tests two different approaches for garbage modeling each in seperate speech corpora. The first approach is a garbage model derived from interchanged feature vectors of the initial training material. The second approach forms garbage models from singular phonems. In a third test, both approaches are tested with the same speech corpus and the results are compared.

Entwicklung und Evaluation einer adaptiven Skalierungsmethode zur Ermittlung der subjektiven Höranstrengung
Melanie Krüger

Masterarbeit im Studiengang Hörtechnik und Audiologie
Betreut durch Prof. Dr. Inga Holube und Dr. Michael Schulte (Hörzentrum Oldenburg GmbH)
Eingereicht am 17. August 2015

In unserer Kommunikationsgesellschaft ist das Verstehen der Mitmenschen ein wichtiger Bestandteil. Vor allem sollte der Prozess des Verstehens mit vorzugsweise wenig Anstrengung möglich sein. Jedoch berichten vor allem hörgeschädigte Menschen häufig, dass sie sich in geräuschvollen Hörsituationen vermehrt anstrengen müssen, um Sprache zu verstehen, was als ermüdend wahrgenommen wird. Diese Höranstrengung kann u.a. mittels Skalen und Fragebogen erfasst werden. Dabei werden die unterschiedlich anstrengenden Hörsituationen durch feste Signal-Rausch-Abstande (SNR) erzeugt, bei denen eine Bewertung der Höranstrengung durchgeführt werden sollte. Im Rahmen dieser Untersuchung wurde eine adaptive Skalierungsmethode zur Ermittlung der subjektiven Höranstrengung entwickelt und evaluiert. Die adaptive Skalierungsmethode basiert auf der kategorialen Lautheitsskalierung von Brand und Hohmann (2002), wobei der Sprachdarbietungspegel in dB adaptiv, basierend auf einer vorherigen subjektiven Bewertung, variiert wird. Für die Evaluierung wurden insgesamt 30 junge normalhörende Versuchspersonen sowie 15 ältere schwerhörige Versuchspersonen eingeladen. Bei den Schwerhörigen handelte es sich um erfahrene Hörgeräteträger, die mit Hörgeräten versorgt waren. Für die Skalierung der Höranstrengung wurde eine 14-stufige Skala, beginnend mit „mühelos“ und endend mit „nur Störgeräusch“ verwendet. Als Hintergrundgeräusch wurde jeweils einer von vier Maskierern präsentiert. Die Aufgabe der Versuchspersonen bestand darin, sich das Testmaterial anzuhören und anschließend ihre wahrgenommene Höranstrengung mit Hilfe der Skala zu bewerten. Zusätzlich zu den Höranstrengungsmessungen wurden Sprachverständlichkeitsmessungen im Störgeräusch durchgeführt. Die Evaluation der adaptiven Höranstrengungsskalierung zeigte, dass Unterschiede bei der wahrgenommenen Höranstrengung zwischen den Maskierern erfasst werden konnten, vor allem in dem Bereich, indem Sprachverständlichkeitstest an ihre Grenze stoßen. Mit besser werdendem SNR sinkt die wahrgenommene Höranstrengung weiter, wohingegen das Sprachverstehen unveränderlich bei 100% bleibt. Dieses Ergebnis konnte für die jungen Normalhörenden als auch für die älteren Schwerhörigen beobachtet werden. Die Evaluation zeigte, dass die adaptive Höranstrengungsskalierung durch die individuelle Wählbarkeit des Testmaterials und der Maskierer vielseitig einsetzbar ist. Die Messungen sind schnell und leicht durchzuführen und sowohl für Laborstudien als auch in Hörgeräteanpassungen verwendbar.

Understanding among humans is an important component of our communications-based society. Above all, the process of understanding with preferably little effort should be possible. However, nearly all hearing impaired people often report that they have to work hard to understand language in noisy environments, which is perceived as tiresome. This listening effort can be recorded with scales and questionnaires. By measuring hearing situations with different effort levels generated by fixed signal-to-noise ratios (SNR), a rating of listening effort may then be realized. In this study, an adaptive scaling method for the determination of subjective listening effort will be developed and evaluated. The adaptive scaling method is based on the categorical loudness scaling of Brand and Hohmann (2002), in which the speech presentation level in dB is changed adaptively based on a previous subjective evaluation. For the evaluation 30 young normal hearing subjects and 15 elderly hearing-impaired subjects were invited. The hearing-impaired subjects were experienced hearing aid wearers, who were provided with hearing aids. A 14-point scale, beginning with "effortless" and ending with "only noise" was used for the scaling of listening effort. As background noise, one of four maskers was presented. The task of the subjects consisted of listening to the test material and then rating their perceived listening effort using the scale. In addition to the listening effort measurements, speech intelligibility measurements in noise were performed. The evaluation of the adaptive listening effort scaling showed that differences in the perceived listening effort between the maskers could be measured, especially in the SNR range in which speech intelligibility tests reach their limit. With increasing SNR the perceived listening effort continues to decrease, whereas the speech intelligibility remains at 100%. This result was observed for the young normal hearing subjects as well as for the older hearing impaired subjects. The evaluation showed that adaptive listening effort scaling is flexible with regard to both different test material and different maskers. The measurements are quick and easy to perform and suitable for laboratory studies and hearing aid adjustments.

Untersuchung der Hörgerätenutzung unter Einbeziehung von Feinmotorik, Tastsinn, Sehvermögen und Technikbereitschaft
Natalie Zimmermann

Bachelorarbeit im Studiengang Hörtechnik und Audiologie
Betreut durch Prof. Dr. Inga Holube und Dr. Markus Meis (Hörzentrum Oldenburg GmbH)
Eingereicht am 13. August 2015

Ziel dieser Masterarbeit war es zu untersuchen, inwieweit die Hörgerätenutzung mit den Faktoren Feinmotorik, Tastsinn, Sehvermögen, sowie Technikbereitschaft der älteren Probanden zusammenhängt. Die Bauformen der modernen Hörsysteme sind häufig klein. Dies kann ihre Handhabung besonders für ältere Menschen erschweren. Deshalb ist für die erfolgreiche Nutzung die Bedienbarkeit der Hörgeräte wichtig. Vermutlich wird diese durch das Sehvermögen, den Tastsinn und die Feinmotorik, sowie die Technikbereitschaft der Nutzer bestimmt. An der Studie nahmen 50 ältere Probanden mit und ohne Hörgeräteversorgung, sowie mit hoher und geringer Technikbereitschaft teil. Ihr Sehvermögen wurde mit einem standardisierten Sehtestgerät bestehend aus der Untersuchung der Sehschärfe, des Kontrast- und des Farbsehens geprüft. Zudem wurde mit der Testbatterie zur Aufmerksamkeitsprüfung (TAP; Zimmermann und Fimm, 2013) das Gesichtsfeld der Probanden gemessen. Um die Handunruhe, die Zielgerichtetheit der Bewegung sowie die Präzision von Arm- und Handbewegungen der Probanden standardisiert zu erfassen, wurde die motorische Leistungsserie des Wiener Testsystems durchgeführt. Dazu mussten die Probanden z.B. kleine Stifte in Löchern positionieren. Der Tastsinn an der Fingerkuppe wurde mit JVP-Domes untersucht. Dabei handelt es sich um Stempel mit einer Riffelung in unterschiedlichem Abstand. Nach dem Aufsetzten der Domes mussten die Probanden die Richtung der Riffelung angeben. Zusätzlich wurden der Trail-Making-Test Teil-A und -B, sowie der Zahlen-Symbol-Test durchgeführt. Das Hörvermögen wurde mit einem Tonaudiogramm überprüft und ein Sprachtest durchgeführt. Das Satzmaterial bestand aus Sätzen des Göttinger Satztests. Als Störgeräusch dienten ein kontinuierliches sprachsimulierendes Rauschen (Gönoise) und ein mehrsprachiges unverständliches Sprachsignal weiblicher Sprecherinnen (IFFM-Signal, www.ehima.com). Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen bei der Untersuchung der Sehschärfe signifikante Unterschiede zwischen der Probandengruppe mit Hörgeräten (HG) im Vergleich zu der Probandengruppe ohne HG. Die Probanden ohne HG wiesen einen schlechteren Visus auf als diejenigen mit HG. Die Ergebnisse des Farb- sowie des Kontrasttests konnten keine eindeutigen Tendenzen aufzeigen. Die Untersuchung der Feinmotorik der Probanden zeigte bei den Tests „lange Stifte einstecken“, „Liniennachfahren“ und „Steadiness“ positive Tendenzen. Die Probanden mit HG haben im Median etwas bessere Ergebnisse erzielt als die Probanden ohne HG. Ebenso konnte bei der Untersuchung des Tastsinns eine positive Tendenz erkannt werden. Zusätzlich wurde bei der Gesichtsfeldmessung von den Probanden mit HG im Vergleich zu den Probanden ohne HG weniger Fehler gemacht. Dagegen zeigen die Ergebnisse der Sprachmessung einen signifikant besseren SRT bei der Probandengruppe ohne HG im Vergleich zu der Gruppe mit HG für die Darbietung der Sprache mit Gönoise und IFFM.

In the scope of the current Master thesis, the correlations between hearing aid usage and factors like fine motor skills, tactile sense, ability to see, and the readiness to use technology were investigated. Modern hearing instruments are designed to be unremarkable and small. Therefore, especially elderly people have trouble with the usability of the hearing aids. For a successful usage of the hearing instrument, an easy handling is important. One hypothesis is that the motor skills, tactile sense, ability to see, and the readiness to use technology determine the handling. Fifty elderly test subjects participated in the current study. The group of participants can be divided into two cohorts, one consisting of subjects who are provided with a hearing aid and the other being participants who do not wear a hearing device. The ability to see of all the participants was tested with help of a standardized eyesight test, consisting of a visual acuity test, a color vision and a contrast vision test. Additionally, the field of vision was tested using a test battery regarding the alertness of a test subject (Testbatterie zur Aufmerksamkeitsprüfung (TAP; Zimmermann und Fimm, 2013)). In order to investigate the tremor of the subject’s hands as well as the precision of movements of arms and hands, a test on motor skills was conducted. In this test, the test subjects were for example asked to induce pins into small holes. The tactile sense was examined at the fingertip with help of JVP domes. These domes are stamps with diverse spaced riffles. After putting the domes into the fingertip, the test subjects had to detect the orientation of the riffles. Furthermore, the trail making test parts A and B, as well as a digits-symbol-test were conducted. The hearing ability was tested in an audiometry and the speech intelligibility was measured with the Göttinger sentence test. A continuous, speech simulating noise (Gönoise) and a multilingual, unintelligible speech signal with female voices (IFFM signal, www.ehima.com) were used as background noises. The results of the conducted visual acuity tests show significant differences between the cohort of test subjects with hearing instrument (HI) and the cohort without HI. The test subjects who are aided with an HI show a limited visual acuity. However, the results of the color and contrast vision tests do not show significant outcomes. In the field of vision measurement the subjects with HI supply made less errors than the non-aided test subjects. The analysis of the fine motor skills of the test subjects show correlative tendencies related to hearing aid usage. The subjects with experience in hearing aid usage achieved better results in the test in which they had to insert long pins into holes, the “line-retracing” test and a test on “Steadiness”. In addition, the hearing aid users show a better tactile sense. In the speech intelligibility test the SRT is significantly higher in the non-aided cohort in both noise conditions.

Online-Überwachung eines CFK-Ablegeprozesses zur adaptiven Bahnkorrektur eines initialen NC-Programms
Timo Werner

Bachelorarbeit im Studiengang Assistive Technologien
Betreut durch Prof. Dr. Melina Frenken und Dipl.-Ing. Lars Windels
Eingereicht am 3. August 2015