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Abschlussarbeiten

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Erstellt: Mon, 11 Nov 2019 23:02:12 +0100 in 0.0430 sec


Nasrollahnejad, Afrooz;
Evaluating plausibility of interactive virtual acoustic environments for headphone reproduction - Ilmenau - 141 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

IIn der vorliegenden Arbeit wird ein neuartiges Verfahren vorgeschlagen, um die Plausibilität einer interaktiven virtuellen akustischen Umgebung für die Wiedergabe von Kopfhörern auszuwerten. Die bestehenden Verfahren in der Literatur berücksichtigen oft nicht die Erwartungen des Hörenden und ihre früheren Erfahrungen. Diejenigen, die dies tun, unterliegen Nachteile, wie Mehrdeutigkeit, Unklarheit und Fehlinterpretation. Dies kann das Ergebnis der Verwendung von Vokabeln sein, die im Wesentlichen nicht was mit Plausibilität gemeint ist. Außerdem scheint entweder die Verwendung von vordefinierten akustischen Eigenschaften oder ja/nein-Paradigmen, nicht vielversprechende Methoden zu sein. In dieser Arbeit wird ein Hörtest durchgeführt, bei dem die Erwartungen des Hörenden erfasst werden, bevor der Test beginnt. Alle Szenen und Testversuche werden dann von den Zuhörern beurteilt und auf Grund ihrer initial aufgezeichneten Erwartungen bewertet. Inzwischen wird die Dauerhaftigkeit der Erwartungen während des Tests beobachtet. Die Ergebnisse zeigen, dass das Lenken der Aufmerksamkeit der Teilnehmer auf ihre Erwartungen und inneren Referenzen auch für dieselben Szenarien zu einer gleichgültigen Plausibilitätsbeurteilung fuhren kann. Des Weiteren wird es beobachtet, dass Menschen trotz ihrer fehlerhaften Erwartungen, ihre Erwartungen festhalten wollen. Schließlich kann man sagen, dass diese Studie nachweisen kann, warum Ja / Nein-Test oder ein vordefinierter Merkmalstest keine geeigneten Verfahren zur Bewertung Plausibilität sind. Darüber hinaus kann diese Arbeit ein Sprung als die geeigneten Methoden zur Beurteilung der Plausibilität sein.



Stolz, Georg;
Untersuchung zu den meteorologischen Einflüssen auf die Schallmesstechnik - Ilmenau - 54 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Die Bekämpfung von Lärm ist ein wichtiger Teil des Umweltschutzes. Um Lärm effektiv zu mindern, ist es wichtig zu wissen, wo er entsteht und wie er sich durch die Luft ausbreitet. Im ersten Teil dieser Arbeit werden daher die meteorologischen Einflüsse auf die Schallausbreitung wie Wind, Temperatur und Luftfeuchte erörtert und Verfahren zur qualitativen und quantitativen Bestimmung dieser Einflüsse vorgestellt. Um den Schallpegel in Abhängigkeit von der Schalleinfallsrichtung zu ermitteln wird außerdem ein Beamforming-Algorithmus für drei in einem gleichseitigen Dreieck angeordnete Mikrofone ausgearbeitet. Basierend auf diesen Grundlagen werden Programme zur Berechnung des Absorptionskoeffizienten der Luft und zur Bestimmung der qualitativen Bedingungen für die Schallausbreitung unter der Einbeziehung meteorologischer Daten entwickelt. Der Beamformer wird ebenfalls implementiert und getestet.



Götz, Georg;
Simplified image-source modelling for dynamic rendering of virtual acoustics - Ilmenau - 101 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Mit Hilfe von Computersimulationen ist es möglich, die Akustik von Räumen zu simulieren und darin befindliche Schallquellen in Virtual Reality Szenarien über Kopfhörer oder Lautsprechersysteme hörbar zu machen. Das Spiegelschallquellenverfahren ist dabei eine Herangehensweise zur Simulation von gerichteten Reflexionen, weshalb sich die Methode besonders zur Modellierung von frühen Reflexionen eignet. In einem Raumsimulationssystem kann man daher mit dem Spiegelschallquellenverfahren einzelne akustische Pfade beschreiben. Mit geeigneten Filtern kann dabei zusätzlich die Richtcharakteristik der Schallquelle und die Schallabsorption an den jeweiligen Raumoberflächen reproduziert werden. Besonders für komplexe Szenen und Raumgeometrien sowie für die Beschreibung von akustischen Pfaden mit einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Reflexionen über verschiedene Oberflächen steigt die Anzahl der für die Auralisation benötigten Filteroperationen beträchtlich. Dies stellt eine kritische Hürde für die Echtzeitfähigkeit eines solchen Raumsimulations- und Auralisationssystems dar. Diese Arbeit untersucht deshalb das Einsparungspotential an benötigter Rechenleistung bei einer Auralisation mit dem Spiegelschallquellenverfahren und stellt dabei zwei Vereinfachungsmöglichkeiten vor, die eine erhebliche Reduktion der benötigten Filteroperationen ermöglichen. Zum einen kann dies durch eine Abtastung der Schallquellenrichtcharakteristik an wenigen, dünn besetzen Stützpunkten mit anschließender Interpolation erreicht werden. Zum anderen, können akustische Pfade für mehrere Hörpositionen zusammengefasst werden um Absorptionsfilter einzusparen. Beide Vereinfachungen werden in dieser Arbeit anhand von technischen Kriterien evaluiert. Die Untersuchungen legen nahe, dass die Anzahl der benötigten Filteroperationen beträchtlich reduziert werden kann ohne dabei erhebliche technische Fehler im Vergleich zu der traditionellen Auralisation einzuführen. Ein Hörtest untersucht weiterhin die perzeptiven Auswirkungen einer der beiden vorgestellten Vereinfachungen. Die Ergebnisse des Hörtests zeigen, dass eine Vereinfachung der Schallquellenrichtcharakteristik die Plausibilität der Auralisation nur geringfügig verschlechtert.



Möller, Fabian;
Design eines Ohrhörer-Gehäuses für MEMS-Lautsprecher - Ilmenau - 66 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Simulation von miniaturisierten Schallführungen mit Hilfe von elektroakustischen Ersatzschaltbildern. Ziel der Simulationen ist es einen In-Ear-Kopfhörer-Gehäuseentwurf für einen piezoelektrischen MEMSLautsprecher zu entwickeln, der die Resonanzfrequenz desMEMS-Lautsprechers dämpft und somit den notwendigen Einsatz digitaler Filter reduziert. Dafür werden verschiedene miniaturisierte Schallführungskonzepte einzeln betrachtet und analysiert und auf Basis dieser Erkenntnisse ein In-Ear-Kopfhörer-Modell erstellt. Dieses Modell wird den Anforderungen der Problemstellung gerecht und bietet dabei noch die Möglichkeit von kompakten Gehäuseabmessungen. Abschließend wurde eine Evaluierung durchgeführt um darauf aufbauend einen Ausblick auf weitere Schallführungskonzepte und eine höhere Simulationsgenauigkeit geben zu können.



Zerlik, Anna Maria;
Untersuchung der Authentizität von Binaural Walk-Throughs - Ilmenau - 57 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Die positions-dynamische Binauralsynthese ermöglicht eine 3D-Audio Wiedergabe mittels Orientierungs- und Positionstracking über Kopfhörer. Bei einigen Anwendungen der positions-dynamischen Binauralsynthese ist es von Interesse einen auditiven Eindruck zu erzielen, der von der realen Szene nicht zu unterscheiden ist. In diesem Fall gilt die Wiedergabe als authentisch. In dieser Arbeit wird untersucht, ob der aktuelle Stand des Binauralsynthese-Systems für positions-dynamische Wiedergabe als authentisch wahrgenommen wird. Zur Überprüfung der Authentizität wird die Wiedergabe über einen realen Lautsprecher mit der simulierten, virtuellen Wiedergabe im exakt gleichen Hörerkontext verglichen. Bei den ersten Voruntersuchungen wurde die Binauralwiedergabe über Kopfhörer und die Wiedergabe über Lautsprecher im direkten Vergleich angehört. Es fielen bei der Simualtion vordergründig Klangunterschiede, eine erhöhte Halligkeit sowie eine Instabilität der Quelle auf. Die Unterschiede wurden als zu deutlich empfunden um einen typischen ABX-Test, wie er für gewöhnlich zur Prüfung der Authentizität verwendet wird, durchzuführen. Stattdessen wurde die Plausibilität des binauralen Walk-Throughs, bei der der Hörer das Hörereignis mit seiner eigenen Vorstellung von einem äquivalenten realen Hörereignisses vergleicht, mit der Anwesenheit einer realen Quelle in einem zwei geteilten Hörversuch überprüft. Die Probanden sollten nach dem Erkunden der Audioszene entscheiden, ob es sich um die reale oder um die simulierte Präsentation handelte. Im ersten Teil wurden den Probanden ohne es zu wissen nur simulierte Szenen präsentiert, wohingegen im zweiten Teil des Hörversuchs auch die reale Präsentation hinzukam. Am Ende des Hörversuchs sollten die Probanden berichten, anhand welcher Kriterien sie sich für die Simulation entschieden haben. Die Ergebnisse zeigen, dass alle Probanden ohne die Anwesenheit der realen Präsentation die Binauralwiedergabe als grundsätzlich plausibel wahrnehmen. Bei Anwesenheit des realen Lautsprechers veränderte sich jedoch die innere Referenz des Probanden. Insbesondere die Experten konnten die simulierte von der realen Präsentation überwiegend unterscheiden, wohingegen von den naiven Hörern nur wenigen eine korrekte Zuordnung möglich war. Im Allgemeinen wurde die Simulation aufgrund eines als unnatürlich wahrgenommenen Eindrucks bei Kopfdrehungen, einer verringerten Externalisierung im ersten Augenblick, geringerer Distanzwahrnehmung und weniger starker Veränderung der Lautstärke bei der Translation als solche identifiziert.



Seipel, Marius;
Entwicklung und Evaluierung von Messmethoden zur In-Situ Bestimmung der Raumakustik und der Gewinnung von binauralen Raumimpulsantworten - Ilmenau - 71 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Das Ziel der auditiven Augmented Reality ist es, eine hochgradig immersive und auditorisch plausible Illusion zu schaffen, die virtuelle Audioobjekte und Szenarien mit der realen akustischen Umgebung kombiniert. Für diesen Anwendungsfall ist es notwendig, die Akustik des aktuellen Raumes zu schätzen. Eine Diskrepanz zwischen realer und simulierter Akustik wird vom Hörer leicht erkannt und führt wahrscheinlich zu einer Im-Kopf-Lokalisation oder einer unrealistischen akustischen Umhüllung der virtuellen Schallquellen. Diese Arbeit untersucht State-of-the-Art-Algorithmen zur blinden Nachhallzeitschätzung, die häufig für Sprachverbesserungsalgorithmen oder in Enthallungsanwendungen verwendet werden, und wendet sie auf binaurale Ohrsignale an. Das Ergebnis dieser Algorithmen kann verwendet werden, um den am besten geeigneten Raum aus einer Raumdatenbank auszuwählen. Eine Raumdatenbank könnte beispielsweise gemessne oder simulierte binaurale Raumimpulsantworten beinhalten, die direkt zur Realisierung einer binauralen Reproduktion verwendet werden können. Erste Auswertungen zeigen vielversprechende Ergebnisse bei geringem Rechenaufwand. Weitere Strategien zur Verbesserung der verwendeten Methode werden vorgeschlagen, um eine genauere Nachhallzeitschätzung zu ermöglichen.



Seyfferth, Constantin;
Untersuchung zur Verwendung von Lautsprechern als Mikrofon - Ilmenau - 62 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung eines piezoelektrischen MEMS-Lautsprechers hinsichtlich seiner Eignung als Mikrofon. Um die Eigenschaften des Wandlers anhand gängiger Mikrofonkriterien zu charakterisieren wurde eine Messschaltung konzipiert, sowie akustische Messungen durchgeführt. Die Messergebnisse wurden evaluiert und mittels digitalen Signalverarbeitungsprozessen entzerrt. Es konnte gezeigt werden, dass die Verwendung des Lautsprechers als Mikrofon möglich ist und aufgrund zufriedenstellender akustischer Eigenschaften Flexibilität im Bereich der Verstärkung und Signalverarbeitung bietet. Abschließend wurde ein Ansatz zur gleichzeitigen Verwendung als Lautsprecher und Mikrofon vorgestellt.



Zapf, Dominik;
Entwicklung einer Methode zur Messung, Darstellung und Auswertung von Verhalten in einer positions-dynamischen Binauralsyntheseanwendung - Ilmenau - 89 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Durch den Einzug von räumlicher Klangwiedergabe in viele Bereiche, wie Entertainment oder Produktvirtualisierung, steigt das Interesse nach dem Verständnis über das Verhalten der Anwender solcher Systeme, in dieser Arbeit im Speziellen von der Anwendung in positions-dynamischer Binauralsynthese. Die Analyse des Verhaltens bietet die Möglichkeit, Binauralsyntheseanwendungen auf den Menschen anzupassen, z.B. für Performancesteigerungen oder zum Anpassen auf menschliche Wahrnehmungsgrenzen. In dieser Arbeit wurden nun zunächst die verwandten Themengebiete eingeführt, hierbei insbesondere die Verhaltensanalyse im verwandten Bereich der Virtual Reality, deren Methoden auf Anwendbarkeit auf diese Arbeit untersucht werden sollen. Als nächstes wurden mit Hilfe des Qualisys Motion Tracking Systems Probandentests durchgeführt, bei denen die drei Positions- und drei Rotationsdaten des Kopfes erfasst wurden. Nach einem kurzen Training zur Eingewöhnung in das Binauralsynthesesystem wurden insgesamt die Daten von 23 Personen in 5 verschiedenen Versuchsszenarien zwischen 2-3 Minuten aufgenommen, wovon die ersten vier Szenarien jeweils eine unterschiedliche konkrete Aufgabe enthielten, in denen sie eine vorgegebene Stimme finden sollten. Das letzte Szenario bestand aus einem Musikstück, in dem sich die Probanden frei bewegen konnten. Der Testbereich lag in einem Bereich von 4x4m, während das Raster der Filter zur Binauralsynthese in 0,25m Schritten im Raum, und 5 in der Kopfdrehung vorlag. Nach einer kurzen Betrachtung der Trackingaussetzer, die gehäuft in einer Ecke des Rasters vorkamen, wurden die einzelnen Szenarien näher analysiert. Hierbei wurden die zeitlichen Verläufe, die Geschwindigkeiten, die Fläche, in der sich die Personen bewegten, den Weg, den sie zurücklegten, und die Zeit bis zum Stillstand betrachtet.Es zeigte sich, dass die meisten Personen sich vor allem in einfacheren Szenarien ähnlich verhielten. Weiter stellte sich heraus, dass die Probanden Probleme hatten, die Schallquellen zu orten, sobald mehrere Stimmen gleichzeitig erklingen. Die angewendeten Methoden und Metriken zeigten sich als geeignet zur Auswertung des Verhaltens, jedoch wären für konkretere Aussagen noch weitreichendere Untersuchungen notwendig.



Mauder, Danny;
Erstellung eines Modells zur Prädiktion des von elektrodynamischen Ohrhörern erzeugten Schalldrucks - Ilmenau - 61 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung eines generalisierten Modells zur präzisen Vorhersage des von elektrodynamischen In-Ear-Kopfhörern erzeugten Schalldrucks. Dazu wurde ein auf maschinellem Lernen basierendes Modell mit Daten aus elektroakustischen Messungen von In-Ear-Kopfhörern trainiert. Verschiedene Ansätze zur Entwicklung dieses Modells wurden verfolgt, beschrieben und evaluiert. Anschließend wurden etwaige Einschränkungen diskutiert und mögliche Verbesserungsansätze beschrieben. Es konnte gezeigt werden, dass die Entwicklung eines generalisierten Modells mithilfe von Methoden des maschinellen Lernens prinzipiell möglich erscheint, wenngleich die Prädiktionsgenauigkeit des Modells Optimierungspotential aufweist.



Akustische Zustandskontrolle zur Überwachung stationärer und transienter Vorgänge in Kraftwerken - Ilmenau - 66 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Die Implementierung einer exemplarischen akustischen Zustandsüberwachung durch Luftschallanalyse eines Anwendungsfalls eines konkreten Pumpspeicherkraftwerks ist Gegenstand dieser Forschungsarbeit. In Kooperation mit Experten vor Ort wurden sechs mögliche Anwendungsfälle identifiziert. Der konkrete Anwendungsfall der Detektion eines fehlerhaften Verschlusses eines Kugelschiebers, wurde durch systematische Bewertung verschiedener Expertengruppen gewählt und mittels Luftschallanalyse untersucht. Während der durchgängigen, fast 30-tägigen Messung, kam es nicht zum gesuchten Fehlerfall. Durch Auszüge des bestehenden Leitwartensystems konnten die Aufzeichnungen mit verschiedenen stationären Zuständen und transienten Vorgängen des Kugelschiebers sowie weiterer Prozesse verknüpfter Anlagen annotiert werden. Die anschließenden Tests der Klassifizierung mittels convolutional neural network (CNN) sowie deep neural network (DNN) erzielen gute Ergebnisse in der Trennung dieser und verdeutlichen das Potential der verwendeten Methodiken als Teil eines condition based monitoring (CBM) Ansatzes. Probleme während der Durchführung verdeutlichen die Wichtigkeit einer ausgiebigen Annotations- und Datenerhebungsphase und zeigen mögliche Problemstellungen für anknüpfende Forschung auf.