Abschlussarbeit

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Modeling Sound Localization in Sagittal Planes for Human Listeners

AutorInnen Baumgartner, R.
Jahr 2015
Art der Arbeit Dissertation
Themenfeld Psychoakustik
Abstract Schallquellenlokalisation in Sagittalebenen inkludiert sowohl die Schätzung der vertikalen Position einer Quelle als auch die Unterscheidung zwischen Vorne und Hinten, und basiert auf der Auswertung von monauralen spektralen Merkmalen. Diese Merkmale werden verursacht von der richtungsabhängigen, akustischen Filterwirkung der Hörermorphologie (eng.: head-related transfer functions, HRTFs). Um den stark hörerspezifischen Lokalisationsprozess besser verstehen zu lernen und die Notwendigkeit aufwändiger psychoakustischer Lokalisationsexperimente zu reduzieren, zielt dieses Dissertationsprojekt darauf ab, ein funktionales Modell für Lokalisation in Sagittalebenen zu entwickeln. Im Modell werden die spektralen Richtungsmerkmale des einfallenden Schallsignals mit intern gespeicherten Merkmalmuster verglichen, um die Richtungsantwort eines Hörers und dessen Lokalisationsleistung probabilistisch vorher zu sagen. Das Modell extrahiert steigende spektrale Flanken aus dem einfallenden Signalspektrum und verwendet diese als Richtungsmerkmale. Im Merkmalsvergleich wird zudem die hörerspezifische Sensitivität, d.h. die Fähigkeit spektrale Merkmale zu verarbeiten, berücksichtigt. Nach einer umfangreichen Evaluierung des Modells, Effekte von Modifikationen der HRTFs oder des Quellsignals auf die Lokalisationsleistung vorhersagen zu können, folgten hypothesengetriebene Analysen einzelner Modellkomponenten. Modellanalysen wurden durchgeführt um zu klären, ob die starke Variabilität der Lokalisationsleistung zwischen Hörern eher auf die hörerspezifischen HRTFs, einem rein akustischen Faktor, oder auf die hörerspezifischen Sensitivitäten, einem rein nicht-akustischen Faktor, zurück zu führen sind. Die Ergebnisse einer systematischen Faktorenpermutation weisen darauf hin, dass der nicht-akustische Faktor wesentlich mehr Einfluss auf die hörerspezifische Lokalisationsleistung hat als der akustische Faktor. Um die Auswirkung der spektralen Flankenextraktion zur Gewinnung von Richtungsmerkmalen zu untersuchen, wurden Modellvorhersagen mit und ohne Extraktionsstufe verglichen. Vorhersagen mit Extraktionsstufe zeigten dabei deutlich bessere Übereinstimmung mit experimentellen Ergebnissen als ohne. Diese Modellierungsergebnisse weisen darauf hin, dass die Flankenextraktion die Robustheit spektraler Richtungsmerkmale gegenüber makroskopischen Veränderungen des Signalspektrums erhöht. Weiters wurde das Potential des Lokalisationsmodells hinsichtlich technischer Anwendungen aufgezeigt. Konkret wurde die Mikrofonposition bei Hörhilfen sowie die Lautsprecherpositionierung in Raumklangsystemen basierend auf vektororientierter Amplitudengewichtung (eng.: vector-based amplitude panning, VBAP) untersucht. Um die Anwendung des Modells zu vereinfachen und die Reproduzierbarkeit der Modellierungsergebnisse zu gewährleisten, wurden alle Implementierungen in der Auditory Modeling Toolbox veröffentlicht.
URL http://phaidra.kug.ac.at/o:17408
BetreuerInnen Höldrich, R., Eckel, G., Majdak, P., van de Par, S.