Abschlussarbeit

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Wechselwirkung von Lautsprecher-Mikrofon Anordnungen in Fahrzeugen

AutorInnen Noisternig, M.
Jahr 2017
Art der Arbeit Dissertation
Themenfeld Audiosignalverarbeitung
Abstract Das primäre Ziel der breitbandigen Signalaufbereitung liegt in der weitgehenden Unterdrückung von Störgeräuschen und Interferenzsignalen, bei möglichst geringer Verzerrung des Nutzsignals. Hierbei kann prinzipiell zwischen einkanaligen und mehrkanaligen Geräuschreduktionsverfahren unterschieden werden. Eine optimale Lösung des Problems lässt sich dadurch erreichen, dass die residualen Störgeräusche am Ausgang eines Mikrofonarrays durch Nachschalten eines einkanaligen Geräuschreduktionsfilters unterdrückt werden. In echtzeitfähigen Systemen darf dabei die Systemlatenz einen gewissen Grenzwert nicht überschreiten. Die spektrale Subtraktion gehört zu den am weitesten verbreiteten Methoden in einkanaligen Mikrofonanwendungen. Die in dieser Arbeit vorgeschlagene Variante erlaubt eine flexible Handhabung der Unterdrückung des Musical Noise und ein schnelles Ansprechverhalten zur Reduktion der Verzerrungen transienter Klänge. Eine weitere Möglichkeit den Höreindruck zu verbessern besteht darin, die zeitlichen und spektralen Maskierungseffekte des menschlichen Gehörs zu nutzen, um Störungen nur dort zu unterdrücken, wo sie auch tatsächlich wahrnehmbar sind. Aus diesem Grund wird hier die Spektraltransformation mit einer eigens für diesen Zweck entwickelten recheneffizienten Gammaton-Filterbank mit kurzer Systemlatenz durchgeführt. Sind Nutz- und Störquellen räumlich voneinander getrennt, kann mit mehrkanaligen Geräuschreduktionsverfahren das Signal-Stör-Verhältnis wesentlich verbessert werden. Mit dem in dieser Arbeit entworfenen robusten adaptiven Beamformer ist auch bei kleinen Mikrofonarrays und einer geringen Anzahl an Sensoren eine hohe und breitbandige richtungsabhängige Verstärkung möglich. Die adaptiven Prozesse gewährleisten eine hohe Robustheit gegenüber Bauteiltoleranzen, Fehlpositionierungen und reflexionsbehaftete Schallwellenausbreitung. Modale Beamformer ermöglichen eine Signalaufbereitung mit möglichst hoher zeitlicher und räumlicher Bandbreite. Die räumlichen Abtastgitter haben dabei einen wesentlichen Einfluss auf die Fehlertoleranz des Systems. Es wird gezeigt, wie sich mit einigen wenigen Abtastpunkten im Inneren eines Arrays, die Interpolation des Schallfeldes stabilisieren lässt. Der Ansatz zur Berechnung der optimalen Abtastpunkte wird in Folge dahingehend erweitert, dass Rahmenbedingungen (wie z. B. vorgegebene Bauformen) berücksichtigt werden können. Dadurch wird eine einfache Implementierung der optimalen Abtastgitter gewährleistet. Simulationen unterschiedlicher Arraygeometrien zeigen, dass mit der vorgestellten Methode ein minimaler Interpolationsfehler über einen großen Wellenzahlbereich erzielt werden kann.
URL http://phaidra.kug.ac.at/o:66172
BetreuerInnen Höldrich, R.