Master Theses - Details

Binaural Recording with Compensation of Head Movements

Betreuer:  Sebastian Nagel

Themengebiet: Signalverarbeitung, Binaural Audio, Virtuelle Realität

Kategorie: Masterarbeit(MA)

Status: Laufende Arbeit

Tools: MATLAB

Aufgabenstellung:

Ein binaurales Aufnahmesystem zeichnet in einer akustischen Szene Signale auf, die einem Zuhörer bei Wiedergabe über Kopfhörer einen realistischen räumlichen Eindruck vermitteln. Zumeist werden als binaurale Aufnahmesysteme unbeweglich platzierte Kunstköpfe oder Kugelmikrofone verwendet. Aber auch an den Ohren einer Person getragene Mikrofone können binaurale Signale aufzeichnen. Wenn in diesem Fall jedoch während der Aufnahme der Träger der Mikrofone seinen Kopf bewegt, wirkt sich das bei der Wiedergabe auf die wahrgenommenen Positionen der Schallquellen aus. In der tatsächlichen Szene unbewegte Schallquellen scheinen sich in der Aufnahme zu bewegen, was die Plausibilität der  wiedergegebenen Szene beeinträchtigen kann.

Im Rahmen der Masterarbeit soll ein Verfahren entwickelt werden, das den Einfluss von Kopfbewegungen eines Mikrofonträgers in den aufgenommenen Signalen kompensiert. Dazu ist in einem ersten Schritt das am Institut entwickelte Binaural Cue Adaptation (BCA)-Verfahren auf diese Anwendung anzupassen. Das Verfahren schätzt anhand binauraler Merkmale die Richtungen der Schallquellen in den aufgezeichneten Signalen und adaptiert ein Filter, das diese Richtungen im Ausgangssignal modifizierten kann. Hier soll die Modifikation derart erfolgen, dass die durch Kopfbewegungen des Mikrofonträgers im Signal entstandenen Bewegungen der Schallquellen entfernt werden. Eine erste Evaluation des Verfahrens soll anhand einer Simulation geeigneter Testszenarien erfolgen.

Um Mehrdeutigkeiten bei der Richtungsschätzung zu vermeiden, kann zunächst angenommen werden, dass sich alle Schallquellen in der vorderen Hälfte der Horizontalebene bezogen auf eine Referenzorientierung des Trägers befinden. Jedoch kann eine Verletzung dieser Annahme im angepassten Signal voraussichtlich zu hörbaren Richtungsfehlern in Form einer verstärkten Bewegungen der Schallquellen führen. Daher ist im nächsten Schritt eine Erweiterung auf zusätzliche Raumbereiche zu untersuchen. Beispielsweise könnten die während der Aufnahme gemessenen Kopfbewegungen in Kombination mit den Änderungen der geschätzten Quellpositionen ausgewertet werden, um eine genauere Richtungsschätzung zu erreichen. Dabei kann zunächst angenommen werden, dass in der Szene nur eine einzige Schallquelle aktiv ist und nur geringer Nachhall auftritt. Je nach Fortschritt der  Arbeit kann das entwickelte Verfahren anschließend hinsichtlich komplexerer Szenen mit stärkerem Nachhall oder mehreren Quellen erweitert werden.

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