Evaluation von Methoden zur automatischen Erkennung von Fehlern in Audio-Metadaten. - 89 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Die vorliegende Arbeit untersucht Fehler in Metadaten von Musikstücken. Sie wird durch das Bedürfnis motiviert, qualitative Informationssysteme ohne Duplikate mit geringem manuellen Aufwand zu realisieren. Fehler werden dabei als Ursache dieser Duplikate betrachtet. Ziel der Arbeit ist es, grundlegende Techniken zur Identifikation von Audio-Metadaten-Dubletten zu beschreiben und anschließend ihre Eignung durch reale Testdaten zu überprüfen. Die vier Phasen, die für eine erfolgreiche Duplikaterekennung notwendig sind, werden vorgestellt. Besonders Distanzmaße zur Messung der Ähnlichkeit zweier Zeichenketten und Klassifikationsmethoden werden im Detail beschrieben.
Bestimmung der Häufigkeitsverteilung von Quadrantenfehlern bei der Lokalisation von Hörereignissen unter Verwendung einer binauralen Kopfhörerwiedergabe. - 70 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Das auditive System des Menschen ermöglicht durch die Verarbeitung von akustischen Eigenschaften des Schallsignals eine dreidimensionale Klangwahrnehmung. Werden diese Merkmale gestört oder nicht eindeutig verarbeitet, können Lokalisationsfehler auftreten. In der Binauralsynthese, bei der die Filterwirkung der Ohrmuschel durch Kopfbezogene Übertragungsfunktionen (HRTF's) simuliert wird, sind Anomalien in der Richtungswahrnemung häufig präsent. Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit dem sogenannten Quadrantenfehler. Untersucht wird dessen Häufigkeitsverteilung in der Horizontalebene. Dazu wird ein Hörtest unter der Verwendung einer binauralen Kopfhörerwiedergabe konzipiert. Im ersten Teil der Arbeit erfolgt die Planung und Durchführung von Raumimpulsantwortmessungen. Die Ergebnisse werden analysiert und für die mit MATLAB durchgeführte Binauralsynthese vorbereitet. Aufbauend auf den Resultaten des Algorithmus, wird der Hörtest konzipiert und realisiert. Weitere Überlegungen während des Bearbeitungsprozesses wie die Auswahl der Messpositionen, Wahl der Signale oder räumlicher Aufbau des Hörtests werden ausführlich erklärt. Die Bewertungen der Probanden ergaben häufig vorkommende Quadrantenfehler im Bereich der direkten Richtungen vorn und hinten. Mit steigender lateraler Auslenkung treten diese immer seltener auf. Für die linke und rechte Seite zeigt sich ein nahezu identisches Verhalten. Im hinteren Halbkreis sind im Gegensatz zum vorderen Teil leicht verbesserte Resultate zu erkennen. Weiterhin hat sich die Notwendigkeit der monauralen Signalverarbeitung zur Vermeidung des Quadrantenfehlers erwiesen. Zusätzlich wird die Abhängigkeit binauraler Signalmerkmale in Bezug auf die Verteilung des vorliegenden Problems untersucht. Mit Hilfe der Hörtestergebnisse erfolgt außerdem eine Auswertung der Externalisation des Signals in Abhängigkeit von der Wiedergabeposition.
Entwicklung eines Verfahrens zur Verbesserung von Mikrofonklassifizierung basierend auf der Analyse von Umwelteinflüssen. - 58 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Die Anzahl täglich erstellter Audioaufnahmen ist vor allem durch die zunehmende Verbreitung von mobilen Aufnahmegeräten in den letzten Jahren enorm gestiegen. Allerdings ist durch vielfältige Bearbeitungsmöglichkeiten nicht immer gewährleistet, dass der Inhalt einer Datei auch dem der originalen Aufnahme entspricht. Um mögliche Bearbeitungen zu entdecken, wurden in den letzten Jahren verschiedene Ansätze entwickelt. Einer dieser Ansätze basiert darauf, dass für die Aufnahme verwendete Mikrofon zu identifizieren und damit zu gewährleisten, dass die gesamte Aufzeichnung mit dem selben Gerät durchgeführt wurde. Ziel dieser Arbeit ist es, ein solches Verfahren zur Mikrofonklassifizierung durch die Analyse und Verarbeitung von Umgebungseinflüßen zu erweitern und so die Genauigkeit der Ergebnisse zu verbessern um eine höhere Zuverlässigkeit zu erreichen.
Raumakustische Parameter von Räumen. - 59 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Das Ziel akustischer Aufnahme- und Wiedergabesysteme ist es, beim Rezipienten eine perfekte auditive Illusion zu erzeugen. Aus diesem Grund beschäftigen sich verschiedene Einrichtungen mit der Weiterentwicklung von Audiosystemen wie der binauralen Kopfhörerwiedergabe, der Wellenfeldsynthese oder Ambisonics. Im Rahmen eines Forschungsprojekts an der Technischen Universität Ilmenau sollen Untersuchungen durchgeführt werden, die unverstandene Faktoren bezüglich der Aufnahme und Wiedergabe dieser Verfahren klären sollen. Beispielhafte Aspekte der Untersuchung sind die Divergenz zwischen Aufnahme- und Wiedergaberaum oder die Komplexität der Szene. Um dieses Projekt zu unterstützen wird in dieser Arbeit anhand raumakustischer Messungen eine Auswahl raumakustischer Parameter untersucht. Basierend auf Messungen von Raumimpulsantworten werden Räume mit unterschiedlichen akustischen Eigenschaften akustisch gemessen und ausgewertet. Das Ziel der Auswertung ist es, den Räumen eine akustische Charakteristik zuzuschreiben.
Raumakustische Messungen und akustische Bewertung von Seminarräumen an der TU Ilmenau. - 48 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Diese Bachelorarbeit befasst sich mit der Messung und Auswertung raumakustischer Parameter von Seminarräumen an der Technischen Universität Ilmenau hinsichtlich der Sprachverständlichkeit. Hierzu wird im ersten Schritt der Messvorgang erläutert. Im Fokus der Betrachtung befinden sich die Nachhallzeit, die frühe Abklingzeit, das Deutlichkeitsmaß, der Deutlichkeitsgrad und der Schalldruckpegel. Die Parameter werden für fünf Räume unterschiedlichen Charakters erhoben und anschließend verglichen.
Vorverarbeitung für die Extraktion von visuellen Merkmalsdeskriptoren in Nachrichtenvideos. - 66 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich mit dem Thema der Vorverarbeitung für die Extraktion von visuellen Merkmalsdeskriptoren in Nachrichtenvideos. Dazu werden Overlay-Grafiken detektiert. Zu den hier behandelten Grafiken zählen Picture-in-Pictures, Logos, Untertitel und Bauchbinden. Es werden Algorithmen zur Detektion der Grafiken vorgestellt, implementiert und evaluiert. Neben einem umfangreichen Grundlagenteil, der für diese Arbeit wichtige Verfahren erläutert, werden aktuelle Forschungsergebnisse im Bereich der Detektion dieser Grafiken gezeigt. Abschließend werden die Ergebnisse der Algorithmen anhand eines Datensatzes ausgewertet. Dabei wird eine Genauigkeit von bis zu 75 % erzielt.
Storyboard-Patterns in digitalen Spielen. - 52 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Identifizierung und Beschreibung von Strukturen, sogenannten Patterns, in Anwendungen des Game-Based Learnings, welche die Lernprozess von Nutzern unterstützen. Als Grundlage für deren Beschreibung dient das Storyboarding, welches gleichzeitig auch in der Spielentwicklung als Element eines Spieles angewendet werden kann. Für die Herausarbeitung dieser Storyboard-Patterns muss eingangs auf das Storyboarding selbst als Werkzeug eingegangen werden. Im weiteren Verlauf werden Patterns und Instanzen durch Hinzunahme dieser Storyboards erläutert und abgegrenzt, um auf diese Weise eine Grundlage für die weitere Arbeit mit pädagogischen Patterns zu erhalten. Ziel dieser Arbeit ist die konkrete Identifizierung von pädagogischen Patterns in den Lernspielen "1961", "TraSt" und "GERA", anhand der zuvor festgelegten Eigenschaften. Zusätzlich soll im Rahmen dieser Arbeit eine Anwendung entstehen, die den Einsatz eines digitalen Storyboards zeigt.
Untersuchung zur Berechnung von Lautsprechersignalen bei wellenfeldsynthese-basierter Tonwiedergabe mit reduzierter Lautsprecheranzahl. - 62 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Die Wellenfeldsynthese ist ein räumliches Audiowiedergabeverfahren, bei dem das Schallfeld einer virtuellen Schallquelle für einen definierten Hörbereich synthetisiert wird. Hierzu wird für jeden Lautsprecher mit Hilfe von Verzögerungs- und Verstärkungskoeffizienten ein individuelles Signal berechnet, so dass durch die Überlagerung der Einzelsignale das Schallfeld der virtuellen Quelle entsteht. Dafür wird eine sehr hohe Anzahl an Lautsprechern benötigt, deren Anschaffungskosten und Raumanspruch vor allem für kleine Einrichtungen und Privatpersonen eine große Hürde darstellen. Das Fraunhofer Institut für Digitale Medientechnologie IDMT in Ilmenau forscht seit einigen Jahren an einer Technologie, die wellenfeldsynthese-basierte Audiowiedergabe auch mit reduzierter Lautsprecheranzahl ermöglichen soll. Bei der Darstellung bewegter virtueller Quellen können jedoch hörbare Klangartefakte entstehen. Diese sind vermutlich auf die Überlagerung der unterschiedlich verzögerten Signale zurückzuführen. In dieser Bachelorarbeit wird der Algorithmus, der die zur Synthese benötigten Koeffizienten berechnet, analysiert und ein Ansatz zur Optimierung gesucht. Aufbauend auf Beschreibungen der Funktionsweise des Algorithmus und vorangegangenen Untersuchungen zu Frequenzverschiebungen bei Wellenfeldsynthese werden zwei Parameter des Algorithmus näher betrachtet. Ihre Auswirkung auf die Wiedergabequalität und den Bewegungsfluss der Quelle wird in einem Hörtest evaluiert. Die Auswertung der erhobenen Daten bestätigt die Abhängigkeit der Artefakte von der Verwendung von Verzögerungskoeffizienten. Ein Einfluss der Parameter auf den wahrgenommenen Bewegungsfluss ist kaum zu erkennen. Auf Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse werden Anwendungsempfehlungen für die zukünftige Arbeit mit dem Algorithmus gegeben.
Untersuchung zur Umsetzung einer interaktiven Raumsimulation zur Distanzdarstellung virtueller Schallquellen. - 69 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Im Bereich der Virtuellen Realität gibt es stets neue technologische Fortschritte, um den akustischen Eindruck so realitätsnah wie möglich zu gestalten. Eine wirklichkeitsgetreue Simulation von audiovisuellen Inhalten erfordert neben der Richtungswahrnehmung zusätzlich die Darstellung räumlicher Tiefe. Insbesondere mit der Entwicklung von mobilen Virtual-Reality-Brillen steigt das Interesse an personengebundenen Wiedergabesystemen zur dreidimensionalen Klangabbildung. Die binaurale Kopfhörerwiedergabe eignet sich dafür im besonderen Maße. Das Ziel der Arbeit ist die Entwicklung eines Raumsimulationskonzeptes zur Distanzdarstellung von virtuellen Schallquellen unter Verwendung der Binauralsynthese. Als Grundlage dient die objektbasierte Wiedergabe virtueller Klangszenen, die eine getrennte Betrachtung von Schallquellen unabhängig vom Wiedergabesystem ermöglicht. Die Arbeit analysiert zwei bisherige Ansätze der objektbasierten Raumsimulation und vergleicht diese hinsichtlich ihrer Vor- und Nachteile zur akustischen Realitätstreue sowie zur Signalverarbeitung. Auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse gibt die Arbeit einen Vorschlag zur Vereinigung der Algorithmen in einem einzigen Konzept. Unter Berücksichtigung der Mechanismen des menschlichen Entfernungshörens erfolgt die detaillierte Vorstellung der entworfenen Algorithmen. Diese werden zudem in einem Software-Prototypen implementiert und evaluiert. Die Ergebnisse der objektiven Vergleiche zwischen gemessenen und simulierten Raumimpulsantworten zeigen eine realitätsnahe Abbildung der Initialzeitlücken auf. Auch hinsichtlich anderer Distanzmerkmale, wie das Verhältnis von Direktschallenergie zu Nachhallenergie sind grundsätzliche Ähnlichkeiten erkennbar. Da die Wahrnehmungsqualität von den Eigenschaften des zu simulierenden Raumes und der verwendeten Kopfübertragungsfunktionen abhängt, muss der Parametersatz für die Simulation besonders sorgsam ermittelt werden. Insgesamt gibt das entworfene Rendering-Konzept einen Vorschlag zur Erweiterung der binauralsynthesebasierten Raumsimulation, um den Eindruck räumlicher Entfernung virtueller Schallquellen zu vermitteln. Aus den informellen Hörtests ist zu entnehmen, dass die Integration entfernungsabhängiger Eigenschaften unter Einschränkungen zu einem gewünschten relativen Entfernungseindruck führt.
Automatische Detektion und Klassifikation von Tieren in Videos. - 109 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Die heutige Artenforschung nutzt zunehmend technische Möglichkeiten, um das Verhalten verschiedener Spezies zu untersuchen. Dabei steht sie vor der Herausforderung, die enorme Datenmenge, die Videofallen produzieren, zu verarbeiten. In dieser Arbeit sollen automatisierte Algorithmen vorgestellt werden, die das lineare Sichten dieses Materials nicht nur unterstützen, sondern ganz ersetzen. Zunächst wird auf vorrangegangene Forschungen eingegangen. Innerhalb des Forschungsprojektes SAISEBCO des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie, des Fraunhofer Instituts für Digitale Medientechnologie und des Fraunhofer Institut für Integrierte Schaltungen werden hierbei Algorithmen zur Detektion und Klassifikation verschiedener Menschenaffenarten entwickelt. Ausgangspunkt für den entwickelten Algorithmus sind Videoaufnahmen, aus denen in regelmäßigen Abständen Einzelbilder extrahiert wurden. Als Detektionsalgorithmus zur Bestimmung der "region of intrest" wird ein auf einem Hintergrund basierender Selektionsalgorithmus (GoDec) verwendet, dessen Kernfunktionalität durch eine Abwandlung der "Principal Component Analysis" (PCA) realisiert wird. Als Ergänzung zu den so gewonnenen ROIs werden die Ergebnisse mit einem den optischen Fluß definierenden Algorithmus verifiziert. Eine anschließende Evaluation dieses Detektionsblocks erbrachte zufriedenstellende Ergebnisse. Für die Klassifikation der Tierart wurde die klassische Pipeline "Vorverarbeitung", "Merkmalsextraktion" und "Klassifikation" verwendet. Während sich die Vorverarbeitung auf das Anpassen der Beleuchtungssituation beschränkte, wurden als Merkmalsdeskriptoren GABOR, "Diskrete Cosinus-Transformation" (DCT), "Weber Local Descriptor" (WLD), "Local Binary Pattern" (LBP), "Local Tenary Pattern" (LTP), PIXEL und "Histogram of Oriented Gradients" (HOG) verwendet. Als Klassifikatoren werden "Support Vector Machine" (SVM), "K-Nearest Neighbor" (KNN) und "Sparse Representation Classification" (SRC) mit den Merkmalsraumtransformationen "Principal Component Analysis" (PCA) und "Linear Preserving Projection" (LPP) kombiniert und untereinander verglichen. Am erfolgversprechendsten erwies sich "K-Nearest Neighbor" mit dem Merkmalsdeskriptor LTP und der Merkmalsraumtransformation LPP.