Abschlussarbeit

Raumgeometrieschätzung basierend auf Raumimpulsantworten

Bachelorarbeit von Maintz, Thomas

Innerhalb einer virtuellen Welt wird versucht, für einen Beobachter den Eindruck entstehen zu lassen, dass er sich in dieser befindet und mit ihr interagieren kann. Dazu ist neben der virtuellen Wahrnehmung auch die Akustik wichtig. Mit der Auralisierung sollen Szenen hörbar werden, um sie mit dem visuellen Eindruck in Einklang zu bringen. Für dieses Vorgehen werden simulierte Raumimpulsantworten benötigt, die den akustischen Raum beschreiben. Raumimpulsantworten enthalten innerhalb der ersten 50 ms frühe Reflexionen des Schalls an begrenzenden Oberflachen, welche als Peaks erkennbar sind. Diese Anteile der Impulsantwort können durch das Modell der Spiegelschallquellen approximiert werden, welches auf den Prinzipien der geometrischen Akustik beruht. Um die Reflexion innerhalb der Raumimpulsantwort in eine Oberfläche zu überführen, wurde ein Lösungsalgorithmus entwickelt. Dieser setzt neben der Kenntnis einer Empfängeranordnung und der Schallgeschwindigkeit kein a priori Wissen liber den zu schätzenden Raum voraus. Da die Identifikation von Spiegelschallquellen höherer Ordnungen nicht trivial ist, wurden hauptsächlich konvexe Raumgeometrien untersucht. In diesen sind unabhängig von Position der Quelle und der Empfänger alle Spiegelschallquellen erster Ordnung hörbar. Die gefundenen Peaks der Raumimpulsantwort werden in äquivalente Laufstrecken überführt. Mithilfe von Methoden del' Euklidischen Distanzmatrix sowie del' Multidimensionalen Skalierung wird die Position der Quelle geschützt. Ausgehend von den geschützten Positionen der Original- als auch der Spiegelschallquellen werden reflektierende Oberflächen errechnet. Um das Ergebnis der Schatzung zu validieren, wurde ein Fehlermall unter Berücksichtigung akustischer und geometrischer Eigenschaften erstellt.