Väitös tietotekniikan alalta, DI Jukka Saarelma

Diplomi-insinööri Jukka Saarelma väittelee perjantaina 16.8.2019 klo 12 Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulussa. Väitöskirjassa "Finite-difference time-domain method for room acoustic simulation - auralization and applications" tutkittiin aikatason differenssimenetelmän käyttöä auralisaatiosovelluksissa sekä huoneakustiikan analyysissä.

Akustinen simulaatio on ollut yleinen käytännön työkalu tilasuunnittelussa jo vuosikymmeniä. Simulaatiomenetelmien sovellus reaaliaikaisissa järjestelmissä, kuten virtuaalitodellisuuden ja lisätyn todellisuuden sovelluksissa on yleistynyt laskennallisten menetelmien kehittymisen myötä. Myös laskentaan tarkoitettujen laitteiden tekninen kehitys on mahdollistanut aikaisemmin liian raskaiden menetelmien käytön koko kuuloalueen kattavassa simulaatiossa.

Tässä väitöskirjassa tutkitaan aikatason differenssimenetelmään liittyvää numeerista virhettä auralisaation näkökulmasta. Dispersiovirheen absoluuttinen havaintokynnys mitataan eri differenssimenetelmätyypeille sekä tapauksille, joissa vaikuttavina tekijöinä ovat erilaiset akustiset ilmiöt. Lisäksi tutkitaan menetelmän soveltamista reaaliaikaiseen auralisaatioon ja aikatason moodianalyysiin huoneakustiikassa.

Väitöskirjan tärkeimpiä tuloksia oli osoittaa, että dispersiovirheen havaittavuus riippuu simulaatioetäisyydestä, joka määrittää ryhmäkulkuaikavirheen määrän simulointituloksessa. Ilman absorptio peittää dispersiovirheen kokonaan, kun menetelmän vaihenopeuden virhe on alle 0.28%. Aikaiset heijastukset peittävät dispersiovirheen osittain. Hajautettuun laskentaan liittyvät synkronointilatenssit rajoittavat menetelmän käyttöä reaaliaikaisissa virtuaalitodellisuuden sovelluksissa. Kehitetty aikatason moodianalyysimenetelmä mahdollistaa huonegeometrioissa ilmenevien interferenssi-ilmiöiden tutkimisen aikatasossa, mikä on ollut hyvin vaikeaa olemassa olevilla menetelmillä.

Vastaväittäjä: professori, Dr.rer.nat. Michael Vorländer, RWTH Aachen, Saksa

Kustos: professori Lauri Savioja, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu, tietotekniikan laitos