Binaural technology for virtual reality

Lentz, Tobias; Vorländer, Michael (Thesis advisor)

Berlin / Logos-Verl. (2008) [Doktorarbeit]

Seite(n): VI, 156 S. : Ill., graph. Darst.

Kurzfassung

Die Erzeugung und Nutzung künstlicher virtueller Umgebungen gewinnt immer mehr an Bedeutung und wird vor allem in Bereichen wie dem Produktdesign, der Prototypen-Evaluierung und in der Forschung zur Veranschaulichung komplexer Datensätze eingesetzt. In der Vergangenheit lag der Schwerpunkt auf der visuellen Darstellung um beliebige Geometrien dreidimensional anzuzeigen (stereoskopische Darstellung). Da sich die Wahrnehmung jedoch aus einer Vielzahl verschiedener Sinneseindrücke zusammensetzt, ist es wünschenswert, auch die Repräsentation der virtuellen Szenen multimodal und interaktiv zu gestalten. Im Rahmen dieser Arbeit werden zunächst Techniken beschrieben und evaluiert, mit denen eine Erweiterung der Darstellung um die akustische Komponente möglich ist. Des Weiteren wird die Implementierung eines Softwaresystems beschrieben, welches die vorgestellten Techniken nutzt, um komplexe akustische Szenen mit räumlich verteilten Schallquellen möglichst authentisch in Echtzeit zu realisieren. Das vorgestellte System verwendet die Binauraltechnik (binaural: "beidohrig") mit dem Ziel, an den Ohren des Benutzers das Schallsignal zu reproduzieren, das auch im Original-Umfeld dort herrschen würde. Um eine möglichst authentische Simulation zu gewährleisten, ist es erforderlich, alle beteiligten Komponenten, die das Schallfeld beeinflussen, mit einer höchstmöglichen Genauigkeit nachzubilden. Dazu gehört die Beschreibung der Quelle mit ihrem charakteristischen winkel-, abstands- und zeitabhängigen Abstrahlverhalten, die Schallausbreitung in der virtuellen Szene (Raumakustik), die gehörbezogene Berücksichtigung (binaural) aller Schallfeldanteile und letztendlich die exakte Reproduktion dieses künstlichen Schallsignals an den Ohren des Benutzers. Ein besonderer Schwerpunkt wird in dieser Arbeit auf die Reproduktionstechnik gelegt. Es wird eine dynamische Übersprechkompensation vorgestellt, die eine Wiedergabe über Lautsprecher ermöglicht. Um die benötigte Kanaltrennung für eine korrekte binaurale Wiedergabe auch im dynamischen Fall zu garantieren, werden die benötigten Filter zur Laufzeit entsprechend den Positionsinformationen mit gemessenen Außenohrübertragungsfunktionen berechnet. Schließlich wird die Integration dieses Audiosystems in das am Rechen- und Kommunikationszentrum vorhandene fünfseitige VR-Displaysystem beschrieben und evaluiert.

Identifikationsnummern

  • ISBN: 978-3-8325-1935-3
  • URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-24662
  • REPORT NUMBER: RWTH-CONV-113605