Abschlussarbeit

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Numerical calculation of individual head-related transfer functions of human listeners

AutorInnen Ziegelwanger, H.
Jahr 2017
Art der Arbeit Dissertation
Themenfeld Audiosignalverarbeitung
Abstract Außenohrübertragungsfunktionen (engl. head-related transfer functions, HRTFs) beschreiben die richtungsabhängige Filterung des einfallenden Schalls in den Ohrkanälen. Die spektralen und temporalen Merkmale von HRTFs sind bestimmt durch die individuellen geometrischen Details des Kopfes, des Torsos und vor allem der Außenohren. Deshalb sind hörerspezifische HRTFs unumgänglich für eine akkurate Schallquellenlokalisation in binauralen 3D-Audio-Systemen. Anders als in der üblichen akustischen Messung, in welcher kleine Mikrofone in den Ohrkanälen platziert werden, können HRTFs auch für ein diskretisiertes geometrisches Modell des Hörers, welches durch dreidimensionale Vermessungsverfahren wie Laser-Scanning oder photogrammetrische Rekonstruktion bestimmt werden kann, numerisch berechnet werden. Während akustisch gemessene HRTFs zu einer Lokalisationsleistung ähnlich wie beim Hören im Freifeld führen können, hängt die Lokalisationsleistung bei numerisch berechneten HRTFs stark von der Qualität des zugrundeliegenden geometrischen und akustischen Modell des Hörers ab. Abgesehen von den unklaren Anforderungen an die Geometrie ist der Rechenaufwand dieser Methode enorm und die Berechnung dauert mehrere Stunden. Das Ziel dieser Doktorarbeit ist die Klärung offener Fragen in der numerischen Berechnung von HRTFs unter psychoakustischen Qualitätskriterien und das Finden von Methoden zur Reduzierung der Rechenaufwandes im Prozess der numerischen HRTF-Berechnung. Der Effekt des Mikrofonmodells, die Auswirkung der Diskretisierung der Geometrie und die Anwendbarkeit existierender Algorithmen zur Optimierung von Gitternetzen zur Reduzierung des Rechenaufwandes in der BEM wurden untersucht. Ergebnisse wurden mit einem Lokalisationsmodell für Schallquellen in Sagittalebenen, mit einem Modell der Signallaufzeiten und in Lokalisationsexperimenten evaluiert. Als Motivation für weiterführende Untersuchungen in Bereich der Binauraltechnik wurde der BEM-Code als Mesh2HRTF und das Modell der Signallaufzeiten in der Auditory Modeling Toolbox quelloffen veröffentlicht.
URL http://phaidra.kug.ac.at/o:34867
BetreuerInnen Höldrich, R.