Masterarbeit - Details

Quellenlokalisierung anhand binauraler und monauraler Merkmale

Betreuer:  Sebastian Nagel

Themengebiet: Signalverarbeitung, Binaurale Telefonie, Virtuelle Realität

Kategorie: Masterarbeit

Status: offen

Tools: MATLAB

Aufgabenstellung:

Ein binaurales Aufnahmesystem, z.B. ein Kunstkopf, kann in einer akustischen Umgebung Schallsignale so aufzeichnen, wie sie auch an den Ohren einer Person ankommen würden. Diese sog. Binauralsignale enthalten durch den akustischen Einfluss von Ohrmuschel, Kopf und Torso spezifische, von der Schalleinfallsrichtung abhängige Merkmale. Durch diese Merkmale erhält der Zuhörer bei Wiedergabe über Kopfhörer einen räumlichen Eindruck.

Wie ein menschlicher Zuhörer können auch Algorithmen die in den Signalen enthaltenen Merkmale zur Bestimmung der Schalleinfallsrichtung auswerten. Vergleichsweise einfach ist die Auswertung sogenannter Binaural Cues, die auf Unterschieden zwischen dem rechten und linken Ohrsignal beruhen. So verursacht beispielsweise ein von rechts einfallendes Quellsignal am rechten Ohr einen höheren Pegel als am linken Ohr. Allein anhand von Binaural Cues ist allerdings lediglich die Eingrenzung möglicher Quellpositionen auf einen sog. Cone of Confusion möglich. Zur genaueren Unterscheidung verschiedener Positionen auf demselben Cone of Confusion nutzen Menschen u.a. spektrale Färbungen, die auch als Monaural Cues bezeichnet werden. Im Rahmen dieser Aufgabenstellung werden unter Monaural Cues richtungsabhängige spektrale Färbungen des Quellsignals verstanden, die auf beiden Ohrsignalen gleichermaßen wirken und somit keine Unterschiede zwischen rechtem und linkem Ohrsignal hervorrufen.

Ziel der Masterarbeit ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Bestimmung der Schalleinfallsrichtung durch kombinierte Auswertung von Binaural und Monaural Cues. Zunächst sind nur Monaural Cues auf einem Cone of Confusion zu betrachten. Die Schwierigkeit besteht darin, dass Monaural Cues nicht isoliert beobachtet werden können, sondern nur in Kombination mit einem unbekannten Quellsignal.  Bei der Identifikation der Monaural Cues muss unterschieden werden, ob die beobachteten spektralen Färbungen auf den Einfluss der Schalleinfallsrichtung zurückgehen oder bereits Bestandteil des Quellsignals sind. Entsprechende Ansätze sollen aus Forschungsgebieten übernommen werden, in denen sich eine ähnliche Problemstellung findet, z.B. der blinden Quellentrennung oder der einkanaligen Störgeräuschreduktion. Dabei können Annahmen über die Eigenschaften der Signalbestandteile getroffen werden, z.B. durch Modellierung der Quellsignale als Sprachsignale und Nutzung von gemessenen Übertragungsfunktionen des Kunstkopfs. Im nächsten Schritt soll dann die Auswertung von Monaural Cues mit der Auswertung von Binaural Cues kombiniert werden.

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