Forschung

TU Ilmenau erforscht authentische Raumakustik in virtuellen Räumen

In einer Forschungskooperation mit dem US-Technologieunternehmen Meta untersucht die Technische Universität Ilmenau akustische Eigenschaften von Räumen. Die Wissenschaftler erforschen im Projekt „Isoperare - Isoperzeptive Bereiche in der Raumakustik“, wie virtuelle Klangelemente in reale Räume integriert werden können, ohne dass ein signifikanter Unterschied zu Menschen und realen Objekten vor Ort hörbar ist. Mit dieser Grundlagenforschung leistet die TU Ilmenau einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung zukunftsweisender Anwendungen für das Metaverse, wie beispielsweise neuartige Telekonferenzsysteme oder virtuelle Klassenzimmer.

TU Ilmenau
Im Hörlabor der TU Ilmenau erforschen Dr. Florian Klein und Dr. Stephan Werner authentischen Raumklang.

Ob im Teleunterricht, auf Video-Konferenzen oder in der sozialen Interaktion – in unserem digitalen Alltag gewinnen Kommunikationstechnologien zunehmend an Bedeutung. Schon heute können virtuelle Elemente in Form von Avataren mittels Virtual Reality und Mixed Reality (VR und MR) in den realen Raum projiziert werden, um die Kommunikation zwischen Menschen an verschiedenen Orten zu vereinfachen. Damit die Nutzerinnen und Nutzer diese Interaktionen nicht nur visuell, sondern auch akustisch möglichst lebensecht erleben, kommen moderne Audiotechnologien zum Einsatz, die am Fachgebiet Elektronische Medientechnik erforscht und entwickelt werden. Weltweit ist das Know-how der Ilmenauer Wissenschaftler sehr gefragt, denn nur wenige Forschungseinrichtungen beschäftigen sich mit dem Schwerpunkt des Fachgebiets: der räumlichen Audioaufnahme und Audiowiedergabe zum Einsatz in VR und MR. Im Fokus der Untersuchungen steht die räumliche Hörwahrnehmung zur Erzeugung so genannter hochplausibler auditorischer Illusionen im realen Raum – also einer lebensnahen Wiedergabe des räumlichen Klangs über Kopfhörer.

Hörtests mit Probanden

Mit einer gemeinsamen Forschungskooperation zwischen der TU Ilmenau und Meta (ehemals Facebook) möchten die Wissenschaftler Dr. Stephan Werner, kommissarischer Leiter des Fachgebiets Elektronische Medientechnik und Dr. Florian Klein, wissenschaftlicher Mitarbeiter am gleichen Fachgebiet, herausfinden, wie sich die Eigenschaften eines Raums auf die Klangqualität eines Audioobjekts in Bezug auf dessen Authentizität auswirken. Dabei untersuchen sie zunächst im Hörlabor am Institut für Medientechnik die Charakteristik von Räumen. Mithilfe eines Roboters werden hierfür umfangreiche Messungen an verschiedenen Stellen des Hörlabors vorgenommen. Zusätzlich führen die Forschenden Hörtests mit Probanden durch. Über Kopfhörer werden dabei dreidimensionaler Schallfelder erzeugt, die eine Raumakustik nachbilden. Die Probanden können auf diese Weise bewerten, wie authentisch sich eine Audioquelle bei veränderten Parametern anhört, wie beispielsweise unterschiedlichen Entfernungen vom Hörer zum Objekt. Auf Basis dieser Daten können die Wissenschaftler Rückschlüsse ziehen, wie Audioobjekte in Räumen optimal positioniert werden sollen und wie das menschliche Gehirn Akustik im Raum aufnimmt und verarbeitet. Die Forschungsergebnisse bilden die Grundlage für eine Vielfalt an Anwendungen im VR- und MR-Bereich. Im Schulunterricht können sie beispielsweise zur Etablierung von virtuellen Klassenräumen genutzt werden. Die Forschung leistet zudem grundlegende Beiträge zur akustischen Realisierung und Weiterentwicklung des sogenannten Metaverse, einer Mixed Reality-Umgebung für soziale Interaktionen.

Das Fachgebiet Elektronische Medientechnik hat sich mit dem Isoperare-Projekt das Ziel gesetzt, Audioelemente in virtuellen Räumen so authentisch und lebensnah wie möglich widergeben zu können, wie Dr. Stephan Werner erklärt:

Unser Ziel ist es, so genannte iso-perzeptive Bereiche, also akustische Bereiche in einem Raum, die eine vergleichbare Hörwahrnehmung hervorrufen, zu identifizieren. Diese Bereiche sollen für die Vorhersage der Hörbarkeit von raumakustischen Veränderungen genutzt werden, um Effekte zu minimieren, die ein virtuelles akustisches Objekt als virtuell entlarven können.

Forschung am I3TC

Neben dem Isoperare-Projekt forschen derzeit auch Wissenschaftler unterschiedlicher Fachgebiete der TU Ilmenauan technischen Lösungen, die in der digitalen Kommunikation zum Einsatz kommen sollen. Im Projekt Co-HUMANICS arbeiten Forscher aus fünf Fachgebieten interdisziplinär zusammen, um älteren Menschen den Kontakt mit ortsfernen vertrauten Personen in ihrer häuslichen Umgebung zu ermöglichen. Die soziale Co-Präsenz kann durch Techniken der Augmented und Mixed Reality (AR/MR) und Roboter-basierten Telepräsenz realisiert werden, bei der räumlich entfernte Personen virtuell in der realen Umgebung einer Person anwesend sind. Das fünf Jahre Projekt wird von der Carl-Zeiss-Stiftung gefördert.

In dem Projekt „Audiovisuelle Plausibilität und Erleben in Mixed Reality mit mehreren Teilnehmern“ (APlausE-MR) untersuchen Forscher der TU Ilmenau und der Bauhaus Universität Weimar die menschliche Wahrnehmung, Kognition und soziale Interaktion in verteilten Mixed-Reality-Kommunikationsszenarien mit mehreren teilnehmenden Parteien. Ziel des Projektes ist es, tiefergehende Einblicke in die Faktoren zu gewinnen, die Plausibilität und Qualität während des gemeinsamen Erlebens realistischer interaktiver virtueller Umgebungen (IVE) beeinflussen.

Gebündelt werde diese und weiter Arbeiten und Projekte in dem neu gegründeten „Ilmenau Interactive Immersive Technologies Center“ (I3TC).

https://www.tu-ilmenau.de/forschung/forschungsaktivitaeten/institute-und-technologische-zentren/i3tc-ilmenau-interactive-immersive-technologies-center

 

Eckdaten

Laufzeit: 1. Juni 2021 bis 30. Februar 2024

Gefördert im Rahmen einer Forschungskooperation mit Meta Reality Labs

Projektpartner: Elektronische Medientechnik, Meta

Projektmitarbeiter: Dr. Stephan Werner, Dr. Florian Klein

Kontakt

Dr. Stephan Werner

Kommissarischer Fachgebietsleiter Elektronische Medientechnik