Untersuchung und Evaluierung neuer Methoden der Filterberechnung bei der dynamischen Übersprechkompensation
Research area: Acoustic Virtual Reality Status: open
 

Binaurale Methoden zur räumlichen Klangwiedergabe erfordern es, an jedem Ohr eines Hörers ein individuelles Signal zu reproduzieren. Kopfhörer stellen dies in natürlicher Weise sicher, da sie die Ohren umschließen. Eine Wiedergabe mittels Lautsprechern geht immer mit Übersprechen einher. Trotzdem ist sie für die Anwendung in der virtuellen Realität angestrebt, da man bewusst zusätzliche Hardware am Körper des Benutzers vermeiden möchte, wie z.B. Kopfhörer. Um das Übersprechen zu unterdrücken und damit die binaurale Klangwiedergabe zu ermöglichen, setzt man die Technik der Übersprechkompensation (cross talk cancellation, CTC) ein. Dies ist ein Verfahren welches Übersprechanteile durch entsprechend gegenphasige Auslöschsignale entfernt. Somit erlaubt es, individuelle Signale an den Ohren des Hörers mittels Lautsprechern zu reproduzieren.

In den vergangenen Jahren wurde am Institut für Technische Akustik ein virtueller Kopfhörer (VirKopf) entwickelt. Dieses System realisiert mittels vier Lautsprechern eine dynamische Übersprechkompensation unter Zuhilfenahme eines Motion Trackers. Kompensationssignale werden hier in Echtzeit für die aktuelle Kopfposition des Hörer bestimmt, was die freie Bewegung des Hörers im Raum erlaubt.

Kernaspekte des Verfahrens sind die Berechnung der Übersprechfilter (cancellation filters) und die Verteilung der Kompensation auf mehrere Lautsprecher. Grundsätzlich müssen die Übersprechfilter stabil sein und sollen möglichst wenig zusätzliche Kompensationsenergie in das akustische System einbringen. Die geometrische Anordnung des Hörers zu den Lautsprechern ist diesbezüglich von zentralem Einfluss. Darüber hinaus muss die Filterberechnung in Echtzeit zu bewältigen sein. Momentan geschieht die Filterberechnung durch Approximation einer Potenzreihenentwicklung. Ein neues Verfahren berechnet die Übersprechfilter band-bezogen mittels einer Singular Value Decomposition (SVD). Dies bietet aus theoretischer Sicht den Vorteil, band-weise die optimale Lautsprecherkonfiguration zu nutzen und damit die Kompensationsenergie zu senken. Es wurde bisher noch nicht untersucht, ob diese band-weise Verarbeitung auch in der Praxis, vorallem unter Aspekten der Wahrnehmung, zweckmäßig ist.

Im Rahmen dieser Diplomarbeit soll dieser neue Ansatz mit der bisherigen Stand der Technik verglichen werden. Dies beinhaltet zunächst eine theoretische Betrachtung des Verfahrens. Anschließend sollen dieses in das bestehende Echtzeitsystem integriert werden. Im Verlauf der Arbeit sollen Aspekte, wie Qualität und Leistung, durch Messungen evaluiert werden. Wichtiger Bestandteil der Arbeit ist hier der Aufbau und die exakte Einrichtung einer geeigneten Messumgebung.

 
Profile
- Gute bis sehr gute Grundlagen in digitaler Signalverarbeitung
- Gute bis sehr gute Kenntnisse in der Programmierung mit C++
Projekte
Der virtuelle Kopfhörer


© ITA, Created 26.02.2009 by Last update: 16.04.2012.
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