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Bachelor-Vortrag: Verfahren zur iterativen Bestimmung von kopfbezogenen Impulsantworten bei Anregung mit perfekten Sweeps

Julian Heyll
22. Juli 2011
10:30 Uhr
Hörsaal 4G IKS

Die sogenannte Head-Related Impulse Response (HRIR) beschreibt für einen bestimmen Schalleinfallswinkel die Schallübertragung aus dem Freifeld bis zum Innenohr. Mit der Aufzeichnung von HRIRs für unterschiedliche Einfallswinkel lassen sich binaurale Signale generieren, die bei der Wiedergabe über Kopfhörer einen Raumeindruck vermitteln. So lässt sich beispielsweise ein virtueller Raum synthetisieren.  

Im Rahmen vorangegangener Studienarbeiten ist ein neuartiges Verfahren zur Messung von HRIRs mit quasikontinuierlicher Winkelauflösung untersucht worden, das auf dem Normalized-Least Mean Square (NLMS) Algorithmus basiert. Mit Hilfe dieses Verfahrens können auch individuelle HRIRs mit minimalem Messaufwand bestimmt werden. Durch den Einsatz von alternativen Messsignalen ist das bestehende Verfahren weiterentwickelt und verbessert worden.  

In Rahmen dieser Arbeit wird sowohl die Datenbasis vorangegangener Studienarbeiten als Grundlage verwendet, als auch eine neue Messreihe am Institut für Kommunikationsakustik der Ruhr-Universität Bochum aufgezeichnet und analysiert. Die Messungen werden mit Hilfe eines Kunstkopfes für die Anregungssignale "weißes Rauschen", "perfekte Sequenz" und "perfekter Sweep" durchgeführt, die in der anschließenden Analyse miteinander verglichen werden. Der Kunstkopf dreht sich dabei während der Messung um die eigene horizontale Achse und wird von einem feststehenden Lautsprecher beschallt. Die wesentliche Fragestellung dieser Arbeit liegt im Vergleich der unterschiedlichen Anregungssignale für dieses Verfahren.  

Die Wahl des richtigen Anregungssignals ist für den Erfolg der Messung entscheidend. Es muss nicht nur gute akustische Eigenschaften mitbringen, um entsprechend vom Lautsprecher in ein akustisches Signal gewandelt zu werden, sondern auch für den NLMS-Algorithmus optimal geeignet sein, damit während der Drehung für jeden Azimutwinkel hinreichend schnell adaptiert werden kann. Der perfekte Sweep erfüllt mit seinem kontinuierlichen Verlauf und der perfekt periodischen Autokorrelationsfunktion alle diese Eigenschaften und ist somit im Vergleich deutlich weniger anfällig für nichtlineare Effekte der Übertragungsstrecke, was sich insbesondere bei der Variation der analogen Aussteuerung des Lautsprechers zeigt. Bei der Beurteilung der verschiedenen Anregungssignale wurden sowohl dynamische Messungen als auch stationäre Messungen durchgeführt. Durch die Auswertung zahlreicher Messdaten konnte im Rahmen dieser Arbeit gezeigt werden, dass in allen Fällen der perfekte Sweep die besten Ergebnisse liefert, was auf die günstigeren Abstrahleigenschaften im Lautsprecher zurückzuführen ist.

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