Evaluierung einer binauralen Simulation einer zweikanaligen Stereo-Lautsprecherwiedergabe. - 60 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Die binaurale Wiedergabe von Audiosignalen über Kopfhörer ermöglicht die gehörrichtige Abbildung auditiver Umgebungen. Diese Arbeit umfasst eine Untersuchung der gehörrichtigen Kopfhörerwiedergabe unbearbeiteter zweikanaliger Stereo-Signale durch die binaurale Simulation einer optimal positionierten zweikanaligen Lautsprecherwiedergabe für zwei auditive Umgebungen. Anhand der Messung von individuellen Raumimpulsantworten wird die binaurale Simulation über ein zweikanaliges Shaping- und Panning-Verfahren erstellt. Die halbautomatisierten MATLAB-Verfahren ermöglichen eine individuelle Anpassung. Die Evaluierung erfolgt über einen dreiteiligen Hörtest der Grundgesamtheit von 28 Nicht-Experten Hörern. Diese Arbeit untersucht Ursachen und Zusammenhänge der Distanzwahrnehmung, der Richtungswahrnehmung sowie der subjektiv wahrgenommenen Klangqualität für zweikanalige Stereo-Signale. Die Ergebnisse des Hörtests zeigen, dass über die vorgestellten Verfahren eine gezielte Veränderung des auditiven Distanzeindruckes möglich ist ohne die Lokalisationsgenauigkeit zu verringern. Die Klangqualität der zweikanaligen Stereo-Audiosignale ist hierdurch beeinträchtigt. Die binaurale gehörrichtige Simulation einer zweikanaligen Stereo-Lautsprecherwiedergabe ist mit Einschränkungen dazu geeignet, die subjektive Wahrnehmung einer auditiven Umgebung gezielt zu verändern.
Untersuchungen zum Einfluss der Abtastfrequenz auf die binaurale Auralisation. - 60 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Interaurale Laufzeitunterschiede (ITDs) spielen in der Schallquellenlokalisation eine große Rolle. Höhere Abtastraten bewirken eine bessere Zeitauflösung bei binauralen Aufnahmen. Da diese Zeitauflösung bei den ITDs eine Rolle spielt, könnte dadurch auch die Schallquellenlokalisation verbessert werden. Anhand eines Hörversuches wurden Veränderungen in der Wahrnehmung der Winkelauflösung und in der Bewegungswahrnehmung von Schallquellen in der Horizontalebene untersucht. Die Ergebnisse zeigen eine leichte Tendenz für die Verbesserung der Winkelauflösung im frontalen Bereich. Eindeutige, signifikante Ergebnisse, die für die Vorteilhaftigkeit von höheren Abastraten in der Binauraltechnik sprechen, konnten anhand der Untersuchungen jedoch nicht gefunden werden.
Entwicklung eines echtzeitfähigen Verfahrens zur automatischen Saitenerkennung in monophonen und polyphonen Gitarrenaufnahmen. - 59 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Diese Arbeit befasst sich damit, ein Verfahren zu entwickeln, dass die Saitenerkennung auf Basis von monophonen und polyphonen Gitarrenaufnahmen in Echtzeit ermöglicht. Das hier vorgestellte Gesamtsystem behandelt zwei Teilprobleme der Gitarrentranskription: die reine Transkription, bestehend aus Onset- und Tonhöhenerkennung, die in diesem Fall Mehrstimmigkeit unterstützen muss, und die Zuordnung der Töne zu den entsprechenden Saiten. Die polyphone Tonhöhenerkennung wird durch das Einbetten einer dem Stand der Technik entsprechenden Methode in ein Teilsystem zur Extraktion von Tonkandidaten aus dem Signal realisiert. Aufbauend auf den Ergebnissen dieses ersten Teilschritts werden die spektralen Positionen und Amplituden der Harmonischen der Tonkandidaten abgeleitet, die zur frameweisen Feature-Extraktion und anschließenden Klassikation mittels einer Support Vector Machine (SVM) genutzt werden. Der Klassikationsprozess beruht auf einem maschinellen Lernverfahren und wird durch die Aggregation der Klassikationsergebnisse der einzelnen Frames und einen Plausibilitätslter erweitert. Das System wurde in MATLAB implementiert und zur Umsetzung mit Echtzeitfähigkeit nach C++ portiert. Die Evaluation der Leistungsfähigkeit des präsentierten Verfahrens erfolgt in einer Reihe von Experimenten mit unterschiedlichem Fokus anhand eines manuell annotierten Datensatzes bestehend aus Aufnahmen unterschiedlicher E-Gitarren.
Untersuchung des Einflusses der Geometrie eines Lautsprechergehäuses auf das Schwingungsverhalten eines elektrodynamischen Wandlers. - 91 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
In der Dissertation "Untersuchungen zum Einsatz von Flachlautsprechern an schallreflektierenden Grenzflächen" von Daniel Beer wurden drei Lautsprecher mit gleichem Innenvolumen, aber unterschiedlicher Innentiefe dieses Volumens vermessen. Entgegen der klassischen theoretischen Betrachtung von Lautsprechern, wurde dabei ein Einfluss der Form des Gehäuses auf die Resonanzfrequenz der Lautsprecher beobachtet. Je geringer die Gehäusetiefe bei dieser Untersuchung war, desto tiefer lag die Resonanzfrequenz. Anhand der Messergebnisse wurden naheliegende Vermutungen innerhalb dieser Dissertation angestellt, wie sich diese Beobachtung erklären lässt. Es konnte allerdings keine abschließende Klärung dieses Effektes vollzogen werden. Das Ziel dieser Arbeit bestand in der weiteren Untersuchung dieses beobachteten Effektes. Es sollte dabei die Abhängigkeit der Form des Lautsprechergehäuses auf das Verhalten des Lautsprechers untersucht werden. Dazu wurde die Dimensionierung des benötigten Luftvolumens über die Thiele- & Small-Parameter analysiert. Hierbei findet keine Berücksichtigung der Form des Luftvolumens statt. Es wurde vermutet, dass es in wandnahen Bereichen des Lautsprechergehäuses zu einer Herausbildung einer akustischen Grenzschicht kommt und durch diese die Herabsenkung der Resonanzfrequenz zu erklären ist. Die Berechnungen an geschlossenen Lautsprechersystemen berücksichtigen, in Folge der Vernachlässigung von Viskosität und Wärmeleitfähigkeit der Luft, keine Effekte in der akustischen Grenzschicht. Durch die Simulation von Lautsprechermodellen konnte das Entstehen einer akustischen Grenzschicht nachgewiesen werden. Auch deren Einfluss auf die Verschiebung der Resonanzfrequenz wurde herausgestellt. Die Simulation zeigte allerdings, dass bereits mit der mathematischen Beschreibung der Modelle unter Vernachlässigung von Viskosität und Wärmeleitung der Luft, eine Verschiebung der Resonanzfrequenz zu erklären ist. Hierzu wurde unter anderem eine Eigenfrequenzanalyse eines Modells durchgeführt. Es lässt sich ein Zusammenhang zwischen der Schallschnelle im Gehäuse und der Resonanzfrequenz des Systems erschließen. Da bei einer Kugelschallwelle die Schnelle einen Blindanteil besitzt und dieser die mitschwingende Mediumsmasse charakterisiert, legt dies den Verdacht nahe, dass die Verschiebung der Resonanzfrequenz im Zusammenhang mit dieser Masse steht. Durch diese Relation kann die Verschiebung der Resonanzfrequenz bei den unterschiedlichen Lautsprechergehäusen mit unterschiedlicher Form, aber gleichem Volumen erklärt werden. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass sich bei einer zusätzlichen Variation des Lautsprechergehäuses eine weitere Herabsenkung der Resonanzfrequenz vollzieht. Ist das Luftvolumen nicht nur besonders flach, sondern zusätzlich auch besonders lang, wurde nahezu eine Halbierung der Resonanzfrequenz in der Simulationssoftware festgestellt. Diese weitere Verschiebung konnte mit einer realen Messung an einem gebauten Lautsprecher nachgewiesen werden.
Distanzabbildung in Binauralsystemen. - 47 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Realistisch wirkende virtuelle Umgebungen werden sowohl in der Industrie, als auch in der Forschung immer wichtiger, um verschiedenste Szenarien visuell als auch akustisch naturgetreu simulieren zu können. Um die akustische räumliche Wahrnehmung zu realisieren, bietet sich dafür die binaurale Kopfhörerwiedergabe an. Für eine virtuelle räumliche Darstellung scheint die genaue Wahrnehmung der Schallquellendistanz von Bedeutung zu sein. Dahingehend wird in dieser Arbeit eine Kunstkopfmessung durchgeführt, in der die Ü bertragungsfunktionen von 0 bis 180 in fein abgestuften Distanzen im Nahfeld gemessen werden, um entstandene binaurale Raumimpulsantworten hinsichtlich verschiedener Distanzmerkmale genauer zu untersuchen. Als Ergebnis zeigt sich, dass insbesondere im Nahfeld die verschiedenen Distanzmerkmale unterschiedlich stark ausgeprägt sind. Eine präzise Parametrisierung von Distanzeigenschaften könnte somit eine wichtige Rolle für das menschliche Entfernungshören spielen, da kleine Distanzänderungen von wenigen Zentimetern die Übertragungsfunktionen, aufgrund von Abschattungs- und Beugungseffekten an Torso, Kopf und Ohrmuschel, stark beeinflussen.
Vergleich unterschiedlicher Fokussierungsverfahren mit Lautsprecheranordnungen im Mittel-/Hochtonbereich. - 69 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Räumliche Audiowiedergabeverfahren wie die Wellenfeldsynthese oder das Beamforming ermöglichen die Erzeugung von fokussierten Schallquellen zwischen Lautsprecheranordnung und Hörer. Da das erzeugte Schallfeld dem einer realen Schallquelle sehr ähnlich ist, kann akustische Nähe mit fokussierten Schallquellen erreicht werden. Die verwendeten Wiedergabeverfahren sind aber zumeist mit einer großen Lautsprecheranzahl und dementsprechenden Abmessungen verbunden. Es gilt zu untersuchen, ob Aufwand (Qualität und Anzahl der Lautsprecher) und Abmessungen (Größe und Abstand der Lautsprecher) der Wiedergabeverfahren reduziert werden können, wenn diese ausschließlich fokussierte Schallquellen für eine einzelne Person erzeugen sollen. Es wird ein Versuchsaufbau vorgestellt, der es gestattet, die Auswirkung der Reduzierung fokussierender Verfahren auf die menschliche Wahrnehmung von akustischer Nähe zu untersuchen. Der Versuchsaufbau besteht aus einem modularen Lautsprecherarray und einer Algorithmenberechnung in Matlab und erlaubt die Variierung von Anzahl und Abstand der Lautsprecher sowie der Berechnung der Ansteuerungsfunktionen. In einem Hörtest werden der akustische Näheeindruck dieser Faktoren von 17 Probanden relativ zu einer realen Schallquelle auf Lautsprecherebene bewertet. Die Ergebnisse werden durch Messungen der interauralen Pegeldifferenz mithilfe eines Kunstkopfes ergänzt und mit ähnlichen Untersuchungen aus der Literatur verglichen.
Erstellung und psychoakustische Bewertung verschiedener Presets für ein räumliches Klangeffektgerät. - 42 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Der Einsatz von Effekten für die Stereo-Soundwiedergabe von Audiosignalen ist bereits gängige Praxis geworden. Diese Arbeit beschreibt Voruntersuchungen, die als Basis für die Entwicklung eines 3D-Klangeffektgerätes dienen. Eine Anwendung ist für verschiedene Wiedergabeverfahren denkbar. Hier werden Untersuchungen für die Wellenfeldsynthese und das SpatialSound Wave des Fraunhofer IDMT durchgeführt. Beide Methoden ermöglichen die akustische Darstellung von Audiosignalen als virtuelle Schallquellen mit real wirkender Raumakustik und mit kreativ erzeugten Effekten. Mithilfe psychoakustischer Bewertungen neuer Effekte, mit denen das Potenzial eines 3D-Klangeffektgerätes analysiert werden kann, wird eine erste Konzeptidee eines 3D-Klangeffektgerätes erarbeitet, und wichtige Eigenschaften vorgestellt.
Interaktives Audio-Display: theoretische und praktische Aspekte. - 52 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012
Die Möglichkeit Informationen akustisch über ein auditives Display darzustellen ist ein vielseitiges Mittel der Informationsdarstellung und -verarbeitung. Klängen wird eine festgelegte Bedeutung oder Funktion zugeordnet und kann die visuelle Informationsverarbeitung ergänzen oder ersetzen. Die Interaktion mit Klängen bietet die Möglichkeit Informationen zu manipulieren und dessen Verständnis zu steigern. Werden Klänge oder Geräusche in einem räumlichen Umfeld wiedergegeben, sind zusätzliche Aspekte der Lokalisation von Bedeutung. Die Bestimmung der Herkunftsrichtung akustischer Ereignisse ist hauptsächlich von den Klangeigenschaften abhängig. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Beispielimplementierung in der Form eines räumlichen auditiven Spiels erstellt um, die Interaktion mit unterschiedlichen Klängen zu untersuchen. Da das Spiel für eine große Lautsprecherwand entwickelt wurde, spielen weiterhin die Unterscheidung, sowie die vertikale und horizontale Lokalisation mehrerer zeitgleicher Schallquellen eine wichtige Rolle. Die Auswahl geeigneter Klänge und Verbesserung der Spieleigenschaften wurde mithilfe eines Probandentests durchgeführt.
Vergleich von Hörtestmethodiken zur Beurteilung der räumlichen Wahrnehmung bei binauraler Kopfhörerwiedergabe. - 70 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012
In dieser Arbeit werden drei Hörtestmethoden auf ihre Eignung zur Untersuchung der räumlichen Wahrnehmung bei binauraler Wiedergabe untersucht. Als quantitative Methoden werden dabei eine Zeiger- und die Herstellungsmethode, als qualitative Methode die Repertory - Grid - Methode verwendet. Eine besondere Analyse und Protokollierung findet dabei über die Anwendung letzterer statt. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse sollen als Anwendungs- und Hilfestellungsrichtlinien für weitere Untersuchungen dienen. Neben dem Vergleich der Hörtestmethoden findet eine Zusammenstellung von Parametern und deren Einfluss auf die räumliche Wiedergabe statt. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass die quantitativen Methoden schnell und vergleichsweise präzise messen, wohingegen die qualitative Methode die umfangreichsten Ergebnisse liefert. Ein weiteres Ergebnis ist, dass die wichtigsten Parameter für die räumliche Wahrnehmung bei binauraler Wiedergabe die Externalität, Natürlichkeit und das Zusammenspiel von Content und Klanggestaltung sind.
Entwicklung eines Videoanalyseverfahrens zur automatischen Erkennung der Handposition der Greifhand in Gitarrenaufnahmen. - 110 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012
Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit der Detektion der Greifhandposition aus einzelnen Videoframes in Gitarrenaufnahmen. Neben den Ergebnissen einer Grundlagenrecherche und der Beleuchtung verwandter Forschungsarbeiten aus dem Bereich der multimodalen Musiktranskription wird ein neuer Ansatz vorgestellt, der über ein mehrstufiges Videoanalyseverfahen die Bundlage berechnet. Diese wird nach beendeter Analyse über den Zeitverlauf des Musikstücks ausgegeben. Der ermittelte Parameter kann als Vektor gelesen und im Rahmen des Information Retrievals weiter verwertet werden. Darüber hinaus liegt der Arbeit eine Sammlung von Teststücken unterschiedlicher Spieltechniken, Stilistiken und Genres, sowie entsprechende Videoaufnahmen bei, welche eigens zu Evaluationszwecken erstellt wurden. Alle Noten stehen in verschiedenen, zum Teil offenen Formaten zur Verfügung. Das hier entwickelte Verfahren erreichte in praktischen Tests eine je nach Analysematerial schwankend hohe Erkennungsrate größer 70%. Anhand der gewonnenen Ergebnisse kann der Einsatz visueller Analyse zu Zwecken der Fehlerkorrektur und der Eliminierung von musikalischen Mehrdeutigkeiten in der automatischen Musiktranskription empfohlen werden.