Abschlussarbeit

Zurück zur Liste

Binaural Sound Reproduction via Distributed Loudspeaker Systems

AutorInnen Teschl, M.
Jahr 2000
Art der Arbeit Diplomarbeit
Themenfeld Spatial Audio
Schlagwörter Wiedergabetechnik
Abstract Das Grundprinzip binauraler Schallwiedergabetechnik ist, denselben Schalldruck am Trommelfell eines Hörers zu rekonstruieren, der dort von einer realen Schallquelle verursacht werden würde. Als Folge kann der Hörer nicht mehr zwischen der realen und der simulierten, virtuellen Schallquelle unterscheiden. Bei der Verwendung von zwei Lautsprechern, müssen die Übertragungsfunktionen zwischen den beiden Lautsprechern und den beiden Ohren invertiert werden, um die entsprechenden Signale korrekt an die Ohren des Hörers zu liefern. Dieser Vorgang, der allgemein als Übersprechkompensation bezeichnet wird, kann als eine Inversion einer [2 × 2] Matrix von Übertragungsfunktionen betrachtet werden. Frühere Arbeiten auf diesem Gebiet haben sich auf die Verwendung eines konventionellen Stereo Systems konzentriert, wo die beiden Lautsprecher einen Winkel von 60° aufspannen. Im Vergleich dazu hat sich eine Anordnung der beiden Lautsprecher sehr nahe aneinander als robuster in Bezug auf Kopfbewegung des Hörers bzw. auf ungenaue Positionierung herausgestellt. Ein Nachteil dieser Methode ist jedoch, dass die Übersprechkompensation sehr hohe Lautsprechersignale im Niederfrequenzbereich erfordert. Inverse Probleme dieser Art werden in der Matrixalgebra als eine „schlecht gestellte Aufgabe“ bezeichnet, oder man sagt, die Aufgabe ist „schlecht konditioniert“. Anhand eines Freifeldmodells des Kompensationsproblems kann gezeigt werden, dass schlechte Konditionierung neben der Frequenz auch von der Geometrie der Lautsprecheranordnung (vom aufgespannten Winkel) abhängig ist. So ist die Systeminversion mit kleineren Winkeln im Niederfrequenzbereich schlecht konditioniert, wohingegen größere Aufspannwinkel schlechtere Konditionierung für hohe Frequenzen ergeben. Dieser Zusammenhang hat zur Idee geführt, den Aufspannwinkel abhängig von der Frequenz zu variieren um so die bestmögliche Konditionierung über den gesamten Frequenzbereich zu sichern. Eine praktische Lösung dafür ist die Verwendung mehrerer Lautsprecherpaare für verschiedene Frequenzbereiche, die jeweils unter entsprechenden Winkeln angeordnet werden um letztlich den gesamten hörbaren Frequenzbereich abzudecken. Diese Diplomarbeit diskutiert die generelle Machbarkeit und Möglichkeiten einer derartigen Methode. Die zugrundeliegende Theorie, die praktische Umsetzung sowie die Erprobung solcher Systeme wird im Detail beschrieben. Resultate von umfassenden Schallokalisierungsexperimenten zeigen eindeutig signifikante Verbesserung, im speziellen hinsichtlich der Azimutlokalisierung für stark seitlich präsentierte virtuelle Schallquellen.
URL http://phaidra.kug.ac.at/o:11034
BetreuerInnen Höldrich, R., Takeuchi, T., Nelson, P.