Implementierung der interaktiven Lagekarte für Training im Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe. - 90 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Extreme Wetterphänomene, bedingt durch den voranschreitenden Klimawandel, und terroristische Anschläge stellen nur zwei aus einer Vielzahl von Situationen dar, die ein hohes Gefährdungspotential für die Menschheit mit sich bringen. Kommt es zu einem Katastrophenfall, so ist die Lage oft unübersichtlich und erfordert enorme technische und organisatorische Einsatzmaßnahmen, um die Gefahr einzudämmen. Für diese Aufgabe muss bei den Verantwortlichen der Katastrophenabwehr fundiertes Wissen über die Maßnahmen und Werkzeuge des Krisenmanagements vorhanden sein. Die Ausbildung der Führungskräfte für den Einsatz übernimmt in Deutschland das BBK (Bundesamt für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe). Bei den Lehrgängen hat sich gezeigt, dass das vermittelte theoretische Wissen durch das Fehlen von realitätsnahen praktischen Übungsmöglichkeiten nur teilweise angewendet werden kann. Um die Qualität der Lehrgänge zu verbessern, soll auf Basis der Webble-Technologie eine interaktive Lernumgebung entwickelt werden, die sich auf die Vermittlung der Grundlagen der Lagedarstellung konzentriert. Dafür werden in der vorliegenden Arbeit sowohl ein Konzept als auch ein Design und das User Interface für dieses System nach den Grundsätzen der Usability (deutsch: Gebrauchstauglichkeit) entwickelt. Ziel dabei ist die Implementierung eines funktionsfähigen Prototyps, welcher das entwickelte Konzept veranschaulicht.
Untersuchung zu Bewertungsunterschieden im Zusammenhang von Musik und Emotionen in Abhängigkeit von der Wahl des Antwortformates. - 60 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Der Begriff "Emotion" ist gemäß dem derzeitigen Forschungsstand nicht exakt definierbar, weshalb es eine Vielzahl an unterschiedlichen Erklärungsversuchen und Emotionsmodellen gibt. Besonders im Bereich Musik gestalten sich die Klassifizierungsversuche bisher schwierig. Ein Anliegen dieser Arbeit ist es daher einen möglichst umfangreichen und differenzierten Einblick in das Feld der musikinduzierten Emotionen zu geben. Mit den, aus dem Bereich der Psychologie bereitgestellten, Self-Report Methoden können zunehmend klar verwertbare Resultate bezüglich der individuellen Bewertungen eines Menschen gewonnen werden. In der vorliegenden Arbeit soll der Fokus daher besonders auf verschiedene Arten dieser subjektiven Befragungsmethoden gelegt werden, sowie deren Auswirkungen auf die Beurteilungen in einer Testsituation. Auf Grundlage der Daten einer Studie bezüglich der Verwendung des Free-Choice Profiling und des Self-Assessment Manikin, soll in einem neu konzipierten Test mittels paarweisen Vergleichs geklärt werden, inwieweit sich die bereits erhaltenen Ergebnisse reproduzieren lassen. Die Auswahl geeigneter Teststimuli ist dabei ebenso Gegenstand der Arbeit, wie die umfassende Erläuterung der Testkonzeption, -durchführung und -auswertung. Eine abschließende Gegenüberstellung der drei Verfahren soll deren Vor- und Nachteile zutage fördern und Anhaltspunkte liefern, inwiefern die Bewertungen von Testteilnehmern durch die Eigenarten der einzelnen Methoden beeinflusst oder verzerrt werden können. Darüber hinaus werden bestehende Emotionsmodelle und Self-Report Methoden kritisch hinterfragt und Versuche unternommen neue Ansätze zu liefern, um zukünftige Bearbeitungen besser dem Bereich der Musik-Emotionsforschung anpassen zu können.
Vibroakustische Untersuchungen eines elektrodynamischen Wandlers in geschlossenen Gehäusen unterschiedlicher Geometrien. - 79 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Die Arbeit befasst sich mit dem Einfluss der Gehäusegeometrie auf das Schwingungsverhalten und die akustischen Übertragungseigenschaften geschlossener Lautsprecher. Bei sehr flachen und gleichzeitig langen Gehäuseformen treten Effekte auf, die durch die klassischen Berechnungsvorschriften geschlossener Lautsprecher nicht erklärt werden können. Im Detail ist dies ein Absinken der Resonanzfrequenz sobald die Gehäusetiefe bei konstantem Volumen reduziert wird. Dieser Effekt wird verstärkt, wenn zudem eine zweite Dimension verkleinert wird, so dass ein langes, flaches Lautsprechergehäuse entsteht. Der Einfluss der Gehäusegeometrie auf das Schwingungsverhalten wurde in vorangegangenen Arbeiten aufgezeigt und lässt sich durch die Oszillationseigenschaften der Luft im Gehäuseinneren sowie durch Grenzschichteffekte erklären. In dieser Arbeit werden die akustischen Auswirkungen der tieferen Resonanzfrequenz untersucht sowie weitere Parametervariationen durchgeführt. Neben einer Variation der Wandlerposition und der Membranmasse wird der Effekt an einem zweiten Wandler überprüft. Die Messergebnisse zeigen einen geringfügig höheren Schalldruckpegel unterhalb der Resonanzfrequenz, sobald die Gehäusetiefe bei konstantem Volumen reduziert wird. Verstärkt wird dieser Trend, wenn eine zweite Dimension des Lautsprechers minimiert und die Wandlerposition Richtung Rand verschoben wird. Eine interessante Beobachtung ergibt der Verlauf nichtlinearer harmonischer Verzerrung unterhalb der Resonanzfrequenz, der trotz größerer Membranauslenkung geringere Werte aufweist. Dies könnte ein Vorteil flacher, langer Gehäuse gegenüber konventionellen Gehäuseformen sein. Gleichzeitig steigt mit der Variation der Gehäusegeometrie aber auch der Einfluss von Stehwellen im Lautsprechergehäuse, der zu lokalen Minima und Maxima im Frequenzgang führt. Die Messungen an einem zweiten Wandler zeigen, dass der Einfluss der Gehäusegeometrie von verschiedenen Parametern, insbesondere der Membranmasse sowie der Steifigkeit der Aufhängung abhängt und dementsprechend unterschiedlich stark auftritt.
Untersuchung zur raumakustischen Entzerrung von Multikanallautsprechersystemen. - 118 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Bisherige Bemühungen zur raumakustischen Entzerrung von 3D-Audio-Applikationen sind in ihrer Komplexität oftmals praxisfern und deshalb in ihren Ergebnissen unzureichend. Die Equalisierung spielt jedoch bei der Anwendung von Multikanallautsprechersystemen eine entscheidende Rolle, da die erfolgreiche Synthetisierung des Zielschallfelds innerhalb einer Hörfläche von ihr abhängig ist. Diese Bachelorarbeit analysiert deshalb, mittels Messungen von Raumimpulsantworten, die Auswirkung von Reflexionen unterschiedlicher Lautsprecherpositionen auf verschiedene Punkte einer definierten Fläche. Auf dieser Grundlage wird anschließend ein Ansatz zu deren digitalen Entzerrung präsentiert, der ein Mittelungsschema über Raumimpulsantworten ausgewählter Messpositionen, inklusive einer ausreichenden spektralen Auflösung für das Filterdesign, umfasst. Durch die Berücksichtigung raumakustischer Grundlagen wird die Komplexität der Entzerrung reduziert und eine Praxistauglichkeit hergestellt, die eine Equalisierung von Hörflächen unterschiedlicher Räume ermöglichen soll. In einer Entzerrung mittels programmierter FIR-Filter wird dies, bezüglich spektraler Linearisierung der Hörfläche eines stark reflektiven Raumes, bestätigt. Weiterhin besitzt der Ansatz eine Gültigkeit für verschiedene Höhen dieses Bereichs. Die Grenzen des dabei verwendeten Filterdesigns verhindern allerdings bessere Ergebnisse. Mit diesem Ansatz findet eine tendenzielle Verringerung der Nachhallzeit, aber nur eine geringfügige Auswirkung auf Reflexionen innerhalb der Hörfläche statt, womit die Frage nach der erfolgreichen Equalisierung von 3D-Audio-Anwendungen offen bleibt. Die Übertragbarkeit auf beliebige Räume kann ebenfalls nicht geklärt werden.
Anwendung von Methoden zur Bandbreitenerweiterung zur Optimierung von Kugelarrayauralisationen. - 80 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Mikrofonarrays mit kugelförmig angeordneten Mikrofonen erlauben eine dreidimensionale Abtastung räumlicher Schallfelder. Die so aufgezeichneten Messdaten können auf beliebigen Wiedergabesystemen, wie z.B. mithilfe der Wellenfeldsynthese (WFS) oder für die binaurale Wiedergabe über Kopfhörer auralisiert, also hörbar gemacht werden. Somit soll einem Hörer der Eindruck vermittelt werden, sich in dem gemessenen Raum zu befinden. Der Frequenzbereich, der fehlerfrei durch ein Mikrofonarray aufgezeichnet werden kann, ist stark von der verwendeten Array-Konfiguration abhängig. Auch Messfehler, wie räumliches Aliasing oder Mikrofonrauschen schränken die verwendbare Bandbreite des Arrays bei hohen bzw. niedrigen Frequenzen ein. Mithilfe von Verfahren zur psychoakustischen Bandbreitenerweiterung soll der Frequenzbereich bei der binauralen Auralisation von Kugelarraydaten erweitert werden. Basierend auf dem Prinzip der "missing fundamental" (deutsch: fehlender Grundton) kann dem Menschen auch beim Fehlen niedriger Frequenzen ein Tieftoneindruck vermittelt werden. Die Qualität der Tieftonwiedergabe wurde in einem subjektiven Hörtest untersucht und bewertet. Dabei wurde gezeigt, dass eine Bandbreitenerweiterung die Qualität der Wiedergabe bandbegrenzter räumlicher Schallfelder verbessern kann.
Erweiterung eines Verfahrens zur Bestimmung der Phasenkohärenz von komplexen Signalen. - 88 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Die Phasenkohärenz von komplexen Signalen ist ein neuer, vielversprechender Ansatz zur Beschreibung von raumakustischen Phänomenen. Es wird angenommen, dass sie unter anderem in Verbindung mit der Entfernung einer Schallquelle zum Hörer steht. Mit ihrer Hilfe soll sich weiterhin beschreiben lassen, wie stark ein Hörer an einem bestimmten Ort im Raum seine meist unbewusste Aufmerksamkeit auf eine akustische Darbietung fokussiert. In der Literatur wird eine Verringerung der Phasenkohärenz auf eine steigende Veränderung des Signals durch gleichzeitig beim Hörer eintreffende Reflexionen zurückgeführt. In dieser Arbeit wird ein bereits bestehendes Modell zur Bestimmung der Phasenkohärenz verbessert und um ein komplexes Gehörmodell erweitert. Das Gehörmodell bildet dabei die einzelnen Verarbeitungstufen des Gehörs vom Außenohr bis zu den ersten Synapsen am Ende des Innenohrs nach. Dadurch soll sowohl der Einfluss des Gehörs auf die resultierende Phasenkohärenz, als auch die Art und Weise wie sie durch das menschliche Gehör ausgewertet werden könnte, simuliert werden. Des Weiteren wurde das anschließende Verfahren zur Bestimmung der Phasenkohärenz überarbeitet und die Leistungsfähigkeit seiner einzelnen Verarbeitungsstufen gesteigert. Ziel der Arbeit ist die Überprüfung des vermuteten Zusammenhangs zwischen der Entfernung eines Schallereignisses und der Phasenkohärenz. Es wird weiterhin der Frage nachgegangen, in wie weit auch die Position des Hörers / der Schallquelle im Raum und bei binauralem Hören die Einfallsrichtung des Schalls neben der Entfernung eine Rolle spielen. Aus den Ergebnissen geht hervor, dass neben der Entfernung auch der jeweilige Raum, das dargebotene Signal und der Schalleinfallsrichtung gewisse Einflüsse auf die Phasenkohärenz haben. Es wurde festgestellt, dass die Mediane aller für eine Entfernung ermittelten Phasenkohärenzen mit zunehmender Distanz abnehmen, die Breite der Verteilung der Werte dagegen zunimmt und das der Quelle zugewandte Ohr in der Regel höhere Phasenkohärenzen aufweist, als das der Quelle abgewandte Ohr. Vereinzelt wurden jedoch auch Abweichungen von diesen Eigenschaften festgestellt.
Design und Verifikation von Soundbeispielen zur Beschreibung der Emotionsdimensionen "Valence" und "Arousal". - 38 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Diese Bachelorarbeit beschreibt den Vorgang des Designs und der anschließenden Verifikation von Soundbeispielen, um diese in einem zweidimensionalen Modell mit den Achsen Valenz und Erregung abzubilden. Ziel der Arbeit ist es, 18 geeignete Beispiele zu erstellen, welche anhand der fünf Basisemotionen Freude, Angst, Wut, Ekel bzw. Ablehnung und Trauer, definiert nach Charles Darwin, klassifiziert werden können. Diese sollen danach in einem eigenen Hörtest geprüft werden. Anhand der zwei Dimensionen Valenz, Erregung, sowie der zusätzlichen dritten Dimension Dominanz, besteht die weitere Aufgabe in der grafischen Abbildung dieser Beispiele. Weiterführend soll untersucht werden, inwiefern die Manipulation dieser Sounds durch das Hinzufügen einer wahrnehmbaren Distanz eine Rolle für die emotionale Bewertung spielt und somit auch für die Abbildung im Valenz-Erregungs-Modell. Die Arbeit gliedert sich in vier Teile. Der erste behandelt die theoretischen Grundlagen und zeigt mögliche Messmethoden und Verfahren zur Evaluierung von Emotionen. Anhand dieser wird im zweiten Abschnitt die Planung, Erstellung und Durchführung des eigenen Hörtests erläutert. Den Abschluss bildet die Auswertung der ermittelten Daten sowie die anschließende Diskussion über die Ergebnisse. Es wird dargelegt, dass sich die erstellten Soundbeispiele zu weiten Teilen in den Bereichen des Valenz-Erregungs-Modells wiederfinden, die sich auch in anderen Studien ergaben. Weiterhin zeigen die Eintragungen, dass die überwiegende Mehrheit der manipulierten Sounds signifikante Änderungen bei der Bewertung von Erregung sowie Dominanz aufweisen und sich somit eine Abhängigkeit der dimensionalen Bewertung des Hörers bzgl. der wahrgenommenen Distanz ergibt.
Psychoakustisch motivierte Schallfeldzerlegung bei der Auralisation von Kugelarraydaten. - 80 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Kugelmikrofonarrays erlauben eine räumliche Analyse von Schallfeldern. Die daraus gewonnen Daten können anschließend weiterverarbeitet und wiedergegeben werden, um dem Hörer den Eindruck zu vermitteln er befinde sich im gemessenen Raum. Dieser Prozess wird als Auralisation bezeichnet. Die Verarbeitung der gemessenen Daten erfolgt über rechenaufwändige Algorithmen. In diesem Zusammenhang werden alle Schritte der Arraysignalverarbeitung für die Auralisation vorgestellt. Diese Bachelorarbeit beschäftigt mit der Analyse der Raumdaten in Bezug auf psychoakustische Effekte. Basierend auf den Ergebnissen der Analyse werden mögliche Optimierungsansätze der Datenverarbeitung vorgestellt. Der Fokus liegt hierbei auf einer Optimierung im Zeitbereich, wobei das Schallfeld in einen frühen und späten Anteil zerlegt wird. Der frühe Anteil wird mit einer höheren Genauigkeit berechnet als der späte Anteil. Eine Optimierung im Frequenzbereich wird konzeptionell dargestellt. Zur Evaluierung der Optimierungsansätze werden diese mittels eines Hörtest analysiert und ausgewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass mit dem präsentierten Ansatz eine deutliche Beschleunigung der Datenverarbeitung und Reduzierung des Speicherbedarfs erreicht werden kann.
Investigation of support vector machines for rhythm pattern classification. - 129 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurde untersucht, in wie weit eine Software zur Klassifikation von Musik nach ihren rhythmischen Eigenschaften durch die Nutzung von Support Vektor Maschinen ausgebaut werden kann. Dabei kam in der Referenzimplementierung ein k-Nearest-Neighbour Verfahren zum Einsatz, wobei eine Vorselektion relevanter Pattern über andere Audiomerkmale vorgenommen wurde. Für die Beschreibung der rhythmischen Eigenschaften wurden die Log-Lag-AKF sowie eine Darstellung im Zeitbereich genutzt. Zum Abgleich der Pattern kamen mehrere Ähnlichkeitsmaße auf Basis der Kreuzkorrelation zum Einsatz. Dabei wurde die Nutzung weicher Maxima eruiert, über die durch eine Summierung aller Überlagerungen eine mathematisch valide Kernfunktion definiert werden kann. Weiterhin wurde eine Kernfunktion entwickelt, die eine Begrenzung auf wenige Verschiebungen ermöglicht. Außerdem wurde untersucht, inwieweit sich über einfache synthetisierte Referenzpattern eine ausreichende Abbildung der Pattern entwickeln lässt. Die einzelnen Verfahren wurden bei Tests an zwei verschiedenen Datensätzen hinsichtlich ihrer Klassifikationsgüte sowie ihres Rechenaufwands geprüft. Dabei hat sich gezeigt, dass keines der Verfahren die Referenzimplementierung in beiden Aspekten übertreffen kann. Die Gründe hierfür werden untersucht und dargestellt.
Untersuchung drahtloser Musikübertragungstechniken und Integration in einen Flachlautsprecher. - 99 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Die Arbeit befasst sich mit der Untersuchung drahtloser Musikübertragungstechniken und deren prototypischer Integration in ein Flachlautsprechersystem des Fraunhofer IDMT. Es werden technische Grundlagen zu den Verfahren Bluetooth, UPnP/DLNA und AirPlay erläutert, genutzte Protokolle analysiert und verwendete Codecs betrachtet. Im Anschluss erfolgt die Entwicklung eines Demonstrator-Systems, mit dem die untersuchten Verfahren in die Schaltungselektronik des Flachlautsprechersystems integriert werden können. Die Standardschnittstelle IS, zur Übertragung digitaler Audiodaten zwischen integrierten Schaltkreisen, wird vorgestellt und zur Anbindung des Demonstrators an den Signalprozessor des Flachlautsprechers implementiert. Ein MUSHRA-Hörtest und Messungen anhand des Demonstrators liefern Aufschluss darüber, inwiefern sich die drahtlosen Musikübertragungstechniken hinsichtlich ihrer Audioqualität am Flachlautsprecher unterscheiden. Gleichzeitig wird der Vergleich zur kabelgebundenen Zuspielung angestellt. Unter Berücksichtigung weiterer, für den Einsatz im Flachlautsprecher relevanter, Faktoren wird schließlich die Empfehlung für eine der Technologien ausgesprochen. Hinwiese zur schaltungstechnischen Integration eines marktüblichen drahtlosen Audiomoduls in die Flachlautsprecherelektronik schließen die Arbeit ab.