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Prof. Heidi Krömker

Institutsleiterin

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INHALTE

Themen für Abschluss- und Projektarbeiten

Diplomarbeit, Masterarbeit

Fachgebiet(e): EMT

Thema Nr.: 2019/13, erstellt am: 26.02.2019

Untersuchung zur Latenz der Audioübertragung im Umfeld einer auditorisch augmentierten Realität [Investigation of the audio transmission latency in the environment of an auditory augmented reality]

[english description below]

Mit Hilfe einer positions-dynamischen Binauralsynthese ist es möglich eine reale akustische Umgebung mit zusätzlichen virtuellen auditorischen Objekten anzureichern (auditory augmented reality). Der Hörer kann sich dabei frei im realen Raum bewegen. Das Ziel ist es dem Hörer einen Höreindruck zu verschaffen, bei dem er die virtuellen Audioobjekte als plausibel in der realen Umgebung wahrnimmt. Mit Hilfe dieser Technik lassen sich nahezu beliebige Schallquellpositionen und Räume physikalisch korrekt simulieren.

In der Regel werden für eine derartige Audiowiedergabe Kopfhörer verwendet. Die Signalzuführung kann dabei über Kabel oder über Funkstrecken erfolgen. Je nach verwendetem System sind unterschiedlich hohe Latenzen zu erwarten. Der für die räumliche Audiowiedergabe benötigte Binauralrenderer erzeugt selbst eine Signalverzögerung, welche u.a. durch Faltungsoperationen verursacht wird. Eine verzögerungsarme Audioübertragung ist hierbei eine wichtige technische Qualitätseigenschaft des Gesamtsystems. Hohe Latenzen führen zu einer zeitlich verzögerten Darbietung und somit zu einer falschen Abbildung der Audioobjekte im Raum. Es werden Latenzen von kleiner 50 ms für die gesamte Übertragungskette angestrebt.

Das Ziel dieser Masterarbeit ist die Untersuchung der Signalverzögerung des Gesamtsystems bestehend aus Binauralrenderer und Audiostrecke zum Kopfhörer. Hierfür sollen verschiedene Einstellungen des Renderers sowie verschiedene kabelgebundene und funkbasierte Audiostrecken untersucht werden. Die Evaluierung soll zum einen analytisch durch technische Messung der Latenz und zum anderen perzeptiv hinsichtlich Lokalisierung der Audiobjekte geschehen.

Zur Umsetzung dieses Themas sind folgende Teilaufgaben zu bearbeiten:

  • Einarbeitung in die vorhandene positions-dynamischen Binauralsynthese,
  • Messbarmachung der Latenz vom Eingang des Binauralrenderers bis zum Kopfhörer,
  • Planung und Durchführung eines Hörtests zur Lokalisierung von Hörereignissen,
  • Bewertung der ermittelten Latenzen für unterschiedliche Anwendungsszenarien der Audio-AR.

Räumlichkeiten, Wiedergabesysteme, Verfahren zur Binauralsynthese sowie Möglichkeiten der Signalmessung stehen am Institut für Medientechnik der TU Ilmenau bereit.

Voraussetzungen für die Bearbeitung des Themas sind:

  • Interesse an Audiosignalverarbeitung,
  • Eigenständige Arbeitsweise und Einbringen von eigenen Idee und Ansätzen,
  • Multidisziplinäres Denken und Arbeiten,
  • Sicherer Umgang mit MATLAB.

Das Ergebnis der Arbeit ist die Messung und Bewertung der Signalverzögerung in einem vorhandenen positions-dynamischen Binauralsynthesesystems.

+++ english +++

With the help of a position-dynamic binaural synthesis it is possible to enrich a real acoustic environment with additional virtual auditory objects (auditory augmented reality). The listener can move freely in real space. The aim is to give the listener an auditory impression by perceiving the virtual audio objects as plausible in the real environment. With the help of this technology, almost any sound source position and room can be simulated physically correct.

Usually headphones are used for audio playback. The signal can be fed in via cable or via radio links. Depending on the system in use, different latencies can be expected. The binaural renderer required for spatial audio reproduction generates a signal delay itself, which is caused by folding operations, among other things. Low-delay audio transmission is an important technical quality feature of the overall system. High latencies lead to a delayed audio presentation and thus to an incorrect representation of the audio objects in the room. Latencies of less than 50 ms are targeted for the entire transmission chain.

The aim of this master thesis is to investigate the signal delay of the overall system consisting of binaural renderer and audio path to the headphone. For this purpose, different settings of the renderer as well as different wired and radio-based audio links shall be investigated. The evaluation will be done analytically by technical measurement of latency and perceptively by localization of the audio objects.

In order to implement this topic, the following subtasks have to be processed:

  • Introduction to the existing position-dynamic binaural synthesis,
  • Measurement of the latency from the input of the binaural renderer to the headphones,
  • Planning and execution of a hearing test to localize auditory events,
  • Evaluation of the measured latencies for different application scenarios of audio AR.

Facilities, playback systems, methods for binaural synthesis and signal measurement are available at the Institute of Media Technology at the TU Ilmenau.

Prerequisites for working on the topic are:

  • Interest in audio signal processing,
  • Independent working and contribution of own ideas and approaches,
  • Multidisciplinary thinking and working,
  • Safe handling of MATLAB.

The result of the work is the measurement and evaluation of the signal delay in an existing position-dynamic binaural synthesis system.

verantwortlicher Hochschullehrer:

Karlheinz Brandenburg

Kontakt:

Stephan Werner

Betreuer:

Stephan Werner
Florian Klein

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