Bachelor of Science in Media Technology

Die Probandenauswahl spielt im Rahmen von auditiven Qualitätsuntersuchungen eine wesentliche Rolle, um Testergebnisse zu erhalten, mit welchen Aussagen über die zu analysierende Zielstellung getroffen werden können. Die für diese Thematik notwendigen Grundlagen und Definitionen zur Schallwahrnehmung sowie eine Analyse der bereits bekannten Methoden zu Lokalisationsuntersuchungen werden erläutert und gegeneinander abgewägt. Weiterhin wird der Aufbau des konzipierten Probandenauswahlverfahrens beschrieben und dessen Wirksamkeit anhand der Durchführung getestet. Da bei bisherigen auditiven Untersuchungen meist nur einfache Hörtests zur Untersuchung der Eignung der Probanden stattfinden ist das Ziel im Rahmen dieser Arbeit mittels einer Kombination aus webbasiertem Fragebogen, Audiogramm und Lokalisationstest auf Basis der Plantechnik eine geeignete Auswahl an Testpersonen zu erhalten, die der definierten Zielstellung entsprechen. Dabei sollen vor allem die auditiven Fähigkeiten der Versuchspersonen im Zusammenhang mit der Lokalisation des akustischen Schallereignisses und Externalisierung bei der binauralen Kopfhörerwiedergabe überprüft werden. Als Resultat werden Vorschläge bzw. Empfehlungen für die Anwendung der ausgewählten Auswahlverfahren für Studien zur auditiven Qualitätswahrnehmung aufgestellt.

Die Gruppe Semantische Musik Technologien am Fraunhofer Institut für Digitale Medientechnologie beschäftigt sich mit Methoden zur automatischen Analyse von Musik. In der Vergangenheit wurden unter anderem Verfahren zur Bestimmung von Ähnlichkeiten zwischen Musikstücken und Algorithmen zur Transkription der Hauptmelodie und Rhythmusspur entwickelt. Ziel der Arbeit ist es, zwei gegebene Musikausschnitte auf den Verdacht des Plagiarismus zu untersuchen. Dabei sollen Ähnlichkeiten im Rhythmus, sowohl Wiederverwendung von Originalaufnahmen (Sampling) erkannt werden. Rhythmusplagiate beinhalten sowohl Ähnlichkeiten im Zeitverlauf der Rhythmuskomponenten als auch Klangfarbenähnlichkeiten. In der Tonhöhe oder Geschwindigkeit manipulierte Rhythmusinstrumente und Samples werden ebenfalls identifiziert. Für die Bestimmung rhythmischer Ähnlichkeit werden die Musikausschnitte mittels Nicht-negativer Matrix-Faktorisierung (NMF) in rhythmische Basisvektoren zerlegt. Zeitlich korrelierende Vektoren werden dabei gruppiert und zu Instrumenten rekonstruiert. Die separierten Quellen werden über Korrelationsansätze miteinander verglichen. Für die Samplingdetektion werden die Segmente ebenfalls mittels NMF zerlegt und das Auftreten ähnlicher Klänge verglichen. Die Algorithmen werden in ein bereits existierendes Framework integriert und visuell dargestellt.

In Rundfunk- und Archivsystemen fallen täglich dutzende Stunden Audio- und Videomaterial an. Diese Daten durchlaufen grundsätzlich von der Produktion über Ingest, Schnitt, Postproduktion und Distribution zahlreiche Verarbeitungsstufen, welche in der Regel durch Transfer- und Transkodierprozesse miteinander verknüpft sind. Jeder dieser Bearbeitungsschritte führt dabei neue potentielle Fehlerquellen ein. Es besteht daher im Allgemeinen die Notwendigkeit, Material einer technischen Abnahme zu unterziehen, um etwaige Probleme möglichst frühzeitig in der Kette erkennen und beheben zu können. In der Praxis werden diese Tätigkeiten derzeit noch zu einem großen Teil von menschlichen Gutachtern ausgeführt, was jedoch zeitaufwändig und fehleranfällig ist. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit werden die Anforderungen an automatisierte Systeme zur Qualitätsüberwachung im Broadcastbereich analysiert und der aktuelle Stand der Technik dargestellt. Basierend auf dem am IDMT entwickelten Signalanalyse-Framework "Broadcast Error Monitoring" wird im weiteren Verlauf schwerpunktmäßig die Möglichkeit der Performanceverbesserung hin zu Echtzeitfähigkeit untersucht. Hierfür werden die Detektionsmodule Blocking-, Blur- und Ringing-Detection mithilfe der CUDA-Technologie implementiert und über ein Interface angebunden. Anschließend werden die erzielten Verbesserungen evaluiert.

Assessment wird in heutigen E-Learning-Systemen immer gefragter. Des Weiteren steht Personalisierung an oberster Stelle, wenn es um Weiterentwicklungen im E-Learning-Bereich geht. Beide Konzepte werden am Fraunhofer IDMT im adaptiven Assessment-System askme! vereint und miteinander kombiniert. Das entwickelte System strebt neben der Personalisierung des Assessment-Prozesses auch die Möglichkeit der Integration von simulativen Werkzeugen an. Simulationen haben gegenüber anderen multimedialen Applikationen, wie Animationen und Grafiken, den Vorteil, dass sie die kognitiven Lernziele höherer Ordnung nach der Bloom'schen Taxonomie ansprechen können. Die Taxonomie teilt die Lernziele in die Bereiche Wissen, Verständnis, Anwendung, Analyse, Synthese und Evaluation ein. Simulationen können diese Ziele vor allem deshalb erfüllen, weil mit ihnen die Hypothesenbildung und deren Test besonders einfach sind. Diese Bachelorarbeit beschäftigt sich daher mit der konzeptionellen Integration einer Simulation in das adaptive Assessment-System askme!. Diese Simulation ist die Demonstrationssoftware PATTI, die am Institut für Medientechnik der TU Ilmenau entstand und Effekte der Psychoakustik zeigt. Zur Konzeption werden die Potenziale beider Programme bei der gemeinsamen Anwendung im Assessment vorgestellt und in Verbindung zueinander gebracht. Daraus entwickelt sich ein Szenario, das eine Möglichkeit aufzeigt, wie die Integration in der Praxis umgesetzt werden kann. Dieses Szenario beinhaltet die Erstellung eines vereinfachten Domänen- und Lerner-Modells sowie die Erarbeitung von Beispielfragen für das durchzuführende Assessment. Darauf aufbauend wurde ein Konzept entworfen, das die auszutauschenden Informationen vorstellt und Empfehlungen zur Integrationsumsetzung bietet. Dieses Konzept bildet dann die Grundlage für die spätere Implementierung.

Mittels binauralen Wiedergabesystemen ist es möglich, naturgetreue Richtungseindrücke von Schallereignissen beim Zuhörer hervorzurufen, obwohl dieser nur über zwei Schallquellen für die Wiedergabe verfügt. Die meisten binauralen Wiedergabesysteme wurden in der Vergangenheit über Kopfhörer realisiert, da bei diesen die Kanaltrennung bis zum Empfänger, dem menschlichen Ohr, problemlos aufrecht zu erhalten ist. Grenzen dieser Technik werden jedoch durch Phänomene wie die Im-Kopf-Lokalisation oder die Vorne-Hinten-Vertauschung deutlich. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine binaurale Wiedergabe mittels zwei Lautsprechern in Stereoanordnung untersucht. Bei der normalen Stereowiedergabe sprechen Signalanteile vom linken Lautsprecher auf das rechte Ohr über und umgekehrt. Bei der binauralen Wiedergabe über Lautsprecher in Stereoanordnung ist dieses Übersprechen jedoch unerwünscht und muss durch einen Algorithmus kompensiert werden, da ansonsten der räumliche Höreindruck verloren geht. Analysiert wurde ein implementiertes Verfahren zur Übersprechkompensation, zusätzlich wurden Einflüsse des Mess- und Abhörraums kompensiert. Ziel der Untersuchungen dieser Arbeit war es, die unmittelbare Umgebung der Ohren des Zuhörers in Bezug auf die Übersprechkompensation zu analysieren. Für die Simulation eines Zuhörers wurde ein Kunstkopf im erzeugten Schallfeld platziert. Weiterhin wurde dabei von einem statischen System ausgegangen, d.h. Stereoanordnung, Hörerposition sowie Ausrichtung des Zuhörers blieben während der Messungen konstant. Einen Großteil der vorbereitenden Maßnahmen der Untersuchungen stellte dabei die Entwicklung einer geeigneten Messvorrichtung dar. Diese ermöglichte es, Messpunkte in der Umgebung der Ohren des Kunstkopfes präzise, stabil und rekonstruierbar anzufahren. Die Messungen selbst sowie deren Analyse stellte den zweiten großen und wichtigen Teil dieser Arbeit dar. Auch die computergestützte Simulation des Anwendungsfalles wurde eingehend beleuchtet.