Toningenieur-Projekte

Untersuchung von Richtcharakteristiken von SängerInnen

Im Zuge dieses Projekts sollen mittels dem DCMA (Double Circle Microphone Array) von verschiedenen SängerInnen die Abstrahlmuster gemessen und untersucht werden. Dazu ist die Messroutine zu erarbeiten, sowie die Messsoftware (die größtenteils vorhanden ist) zu erweitern.
In der Analyse soll dann ein Vergleich von unterschiedlichen Personen
angestellt werden und etwaige Unterschiede in der Abstrahlung von verschiedenen Phoneme (z.B: Vokale vs. Frikative) untersucht werden. Dazu wird es notwendig sein objektive Parameter zu bestimmen, welche
sich besser für komplexere Abstrahlmuster eignen als der bekannte Richtfaktor.

Mehr Informationen zu den vorhandenen Tools finden Sie unter:
opendata.iem.at/projects/dirpat/
oder auch
www.aes.org/e-lib/browse.cfm


Erfahrung mit Matlab/Octave und puredata sind von Vorteil.

Anmeldungen und Informationsanfragen an Manuel Brandner, brandner(at).iem.at.

Berechnung glottaler Parameter in Echtzeit

Die Berechnung von glottalen Parametern erlaubt es eine Einschätzung über Stimmqualitäten abzugeben. Durch Anwendung von Linearer Prädiktion (Linear Prediction Coding - LPC) wird der Vokaltraktfilter geschätzt und dann durch Inverser Filterung das Anregungssignal (Quellsignal an den Stimmbändern, Trennung Quelle – Filter) berechnet. Anhand des Anregungssignals kann man die Verschluss- und Öffnungszeiten der Stimmbänder bestimmen. Durch das Verhältnis beider Zeiten und des Amplitudenverlaufs des Anregungssignals sollen dann drei Stimmqualitäten: modal, behaucht und gedrückt attestiert werden.

Im Zuge des Projekts soll zuerst die Implementierungen in Matlab/Octave evaluiert werden. Danach soll ein VST-Plugin zur Anwendung in einer DAW implementiert werden.

Das TI-Projekt soll die Machbarkeit der Echtzeit-Implementierung untersuchen, sowie deren Limitierungen.

Erfahrung mit Matlab/Octave, JUCE und C++ (z.B: durch Teilnahme an einem VST Workshop am IEM) sind von Vorteil.

InteressentInnen melden sich bitte bei Manuel Brandner (brandner(at)iem.at) oder Alois Sontacchi (sontacchi(at)iem.at).

Ambisonischer Multibandcompressor

In Rahmen dieses Toningenieur-Projektes soll ein Ambisonischer Multibandcompressor als VST Plug-in entwickelt werden, welcher anschließend in die IEM Plug-in Suite (https://plugins.iem.at) aufgenommen wird. Dabei soll das Signal in bis zu vier Frequenzbänder unterteilt werden und deren Dynamik unabhängig von einander komprimiert werden.

Das Thema umfasst mehrere interessante Punkte:
- VST Plug-in Programmierung mit Hilfe des JUCE Frameworks
- Design einer (perfekt) rekonstruierenden Filterbank (z.B. mit Linkwitz-Riley-Filter)
- SIMD Optimierung der Filterung
- Compression der Ambisonics Signale in den einzelnen Frequenzbändern

Voraussetzungen:
- Erfahrung mit JUCE und C++ (z.B: durch Teilnahme an einem VST Workshop am IEM)

InteressentInnen melden sich bei Daniel Rudrich rudrich@iem.at

Entwicklung und Bau einer Experimentierplattform zur elektronischen Klangveränderung eines Tischs in Echtzeit

Ein Glastisch klingt anders als ein Holztisch - z.B. wenn man darauf schreibt, klopft, oder Gegenstände ablegt. Auf die Verwendbarkeit als Tisch hat das Material aber kaum einen Einfluss. Wie wäre es also, wenn ein Tisch physikalisch plausibel seinen Klang veränderte, um damit unaufdringlich Informationen zu vermitteln? Ein Beispiel: Während der Arbeitszeit klingt der Schreibtisch nach Holz, nach Feierabend klingt er nach Glas. Oder: Je höher der Aktienkurs, desto größer der Schreibtisch (--> tiefere Tonhöhe). Der Tisch wird somit zum akustischen Display zur Sonifikation beliebiger Daten. Wird zusätzlich die Position der Anregung lokalisiert, so ist es zudem möglich, unterschiedliche Regionen der Tischplatte individuell zu "augmentieren", um z.B. zweidimensionale Formen akustisch darzustellen. In einem anderen Kontext wird der Tisch zum Musikinstrument, ähnlich dem Hang oder der Steeldrum.

Für mehrere solcher Anwendungsgebiete wurden am IEM bereits Prototypen entwickelt: ein augmentiertes Grafiktablett, eine Klanginstallation zum "Malen nach Klang", sowie verschiedene Studien zur Sonifikation von Stromverbrauchsdaten (Videos und Literatur: [1]).

Im Rahmen dieser Arbeit soll nun auf Basis der bisherigen Prototypen eine neue Experimentierplattform entwickelt und gebaut werden, die alle bisher gewonnenen Erkenntnisse und Algorithmen in sich vereint. Neben künstlerischen Anwendungen zielt das System vor allem auf Hörversuche ab: Von besonderem Interesse sind dabei Unterscheidbarkeits-Schwellen (ab wann ist eine bestimmte Klangveränderung hörbar), sowie die Kanalkapazität (wie viel Information kann mit dieser Methode vermittelt werden).

Die Implementierung erfolgt in Pd oder SuperCollider, die Evaluierung einzelner Algorithmen erfolgt in Matlab/Octave.

InteressentInnen melden sich bitte bei Robert Höldrich (hoeldrich(at)iem.at) oder Marian Weger (weger(at)iem.at).

[1] Weitere Informationen, sowie Literatur und Videos: http://iem.at/~weger/ausschreibung

iemAO - IEM Embedded Multichannel Audio Outs

The overall target is a study on configurable good quality multichannel audio interfaces for embedded devices.

For various project e.g.: Ethernet driven panel-speaker, stomp-boxes, sound Installations, good quality multichannel audio interfaces are needed. Since used for prototypes or installation low-cost and open hardware is essential for use with  embedded linux boards, mostly based on ARM Microcomputer. As
Inteface to the embedded boards, the internal Bus like I2S can be used to directly connect AD- and/or DA-Chips.

For Microphone Arrays up to 16 channels a small card was developped as part of the project AAMA [1].

Existing multichannel audio out interfaces should be explored, a common set of measurement procedures using should be developped to allow an comparision in quality and from this experiences a affordable open source hardware multichannel DA-board should be prototyped und evaluated.

This multichannel interface should be used in good quality audio systems for high quality playback, including good headphone amplifiers, for measurements and speaker arrays, as also on Stage and as mobile device. Therefore DA-Converter should provide optional  post-amplifier with optional headphone amplifier, symmetric outputs for a good signal to noise ratio and dynamics. An issue is also the powering strategy from single voltage sources such as accumulators and embedded computer.

[1] git.iem.at/cm/AAMA

:contact: winfried ritsch - ritsch@iem.at

Erweiterung eines bestehenden Gitarren-Looper-Frameworks

Aufbauend auf die Masterarbeit von Daniel Rudrich „Timing-improved Guitar Loop Pedal based on Beat Tracking“ (http://iem.kug.ac.at/projects/workspace/2015/timing-improved-guitar-loop-pedal-based-on-beat-tracking.html) soll eine Erweiterung des Looper-Algorithmus entwickelt werden.

Das Echtzeit-Beattracking samt Quantisierung der Start- und Stop-Zeitpunkte, als auch die automatische Wiedergabe einer einfachen Schlagzeugbegleitung zur eingespielten Phrase sind bereits implementiert. Die Erweiterungen betreffen folgende Punkte:

Individueller Schlagzeugrhythmus: Durch Klassifikation eines angedeuteten Rhythmus auf der Gitarre soll dieses Signal in Bassdrum und Snare-Komponenten zerlegt werden und die Schlagzeugbegleitung dementsprechend angepasst werden.

Bassbegleitung: Die Analyse der Harmonien und vorkommenden Grundtöne soll die Basis für eine automatische, Kontext-bezogene Bassbegleitung bilden. Durch Einbezug der Tempo- und Rhythmusinformationen soll diese anschließend realisiert werden.

InteressentInnen, vorzugsweise mit Kenntnissen in Music Information Retrieval und Klassifikation, melden sich bei Daniel Rudrich rudrich(at)iem.at

DSP Effektgerät - universitätsübergreifendes Gemeinschaftsprojekt

In einer universitätsübergreifenden Kollaboration zwischen dem Institut für Innovation und Industriemanagement (IIM, TUG), dem Institut für Elektronik (IfE, TUG) und dem Institut für Elektronische Musik und Akustik (IEM, KUG) wird zusammen an einem leistungsfähigen Effektgerät für den Live-Einsatz auf der Bühne gearbeitet. Dabei arbeiten die einzelnen Institute in ihrer Kerndisziplin: das IfE ist zuständig für die elektronische Hardware und elektromagnetische Verträglichkeit und das IIM kümmert sich um ein ansprechendes Produktdesign mit Fertigung eines Gehäuses, welches dem Bühneneinsatz standhält.

Die Aufgabe im Rahmen eines Toningenieur-Projekts am IEM ist es, die Kommunikation der einzelnen Hardwarekomponenten/-funktionen herzustellen und grundlegende Funktionen zu implementieren. Des Weiteren soll messtechnisch die Audioqualität (SNR, THD, etc.) untersucht werden. Abschließend sollen auf dem leistungsfähigen DSP (ADSP-SC589) grundlegende Audioeffekte (Chorus, Flanger, etc.) implementiert werden. Gearbeitet wird dabei in enger Zusammenarbeit mit den beiden anderen Instituten.

InteressentInnen mit Erfahrungen in DSP-Programmierung melden sich bei Daniel Rudrich - rudrich(at)iem.at

Schallschutzspezifikation im Musikbereich

In der Bauakustik wird als Spezifikation für den baulichen Schallschutz oft die bewertete Standardschallpegeldifferenz DnT,w

 

als Einzahlwert angegeben. In sensiblen Nutzungsszenarien im Bereich der Musik – wie zB im universitären Kontext - zeigt sich jedoch, dass selbst sehr hohe DnT,w–Werte

 

eine allseits zufriedenstellende Schallschutzsituation nicht sicherstellen können. Dies liegt einerseits an der Tatsache des Einzahlwertes und seiner Ermittlung. Andererseits bleiben auch die spektralen und zeitlichen Charakteristika der konkreten Schallemissionen, die je nach Aktivität (Einzelunterricht versus Ensembleprobe), Instrumentengattung, Ensemblezusammensetzung und Genre variieren, ebenfalls unberücksichtigt.

Ziel dieser Projektarbeit ist es eine Grundlage für eine verbesserte Spezifikation von Schallschutzanforderungen im Musikbereich zu erarbeiten. Dafür sollen einerseits in typischen Nutzungssituationen der Schallpegel und das Schallsignal aufgezeichnet werden, um daraus eine nutzungsspezifische Verteilung von spektraler Charakteristik und Pegel ableiten zu können. Als zweiten Schritt soll ein Verfahren zur Schallschutzspezifikation  vorgeschlagen werden, das zwar auf den gängigen Normen ausbaut und gegebenenfalls die Festlegung ergänzender Forderungen vorsieht.

Da die Schallmessungen und -aufnahmen im Kontext von künstlerischen Lehrveranstaltungen der KUG durchgeführt werden sollen, ist dies während der Sommerferien nicht möglich.

 

InteressentInnen melden sich bitte am IEM bei Prof. Höldrich - robert.hoeldrich(at)kug.ac.at

Phantomschallquellenrichtung bei paarweisem Surround-Panning

In den 1960-er Jahren haben einige Forscher die wahrgenommene Phantomschallquellenrichtung genau untersucht, sogar in Terzbändern, zumeist aber nur für ein frontales Lautsprecherpaar. In den 1970-ern sind dann Untersuchungen für Quadrophonie und Lautsprecherpaare an nichtfrontalen Richtungen dazu gekommen. Eines ist jedoch bemerkenswert: offenbar passen die Versuchsergebnisse oft nicht so recht zusammen. Noch viel weniger scheinen die verfügbaren Modelle der Phantomschallquellenrichtung mit den Versuchsergebnissen zusammenzupassen. (Hat sich die Qualität der technischen Versuchsdurchführung so stark unterschieden?). Wie dem auch sei, lassen sich ein paar grundlegende Zusammenhänge erkennen: - Bei nicht frontaler Lautsprecheraufstellung sind kleine Pegeldifferenzen nötig, um die Phantomschallquelle aus der Lautsprechermitte zu hören. - Bei gleichbleibender Pegeldifferenz werden Phantomschallquellen schmalbandiger Klänge bei hohen Frequenzen weiter aus der Lautsprechermitte ausgelenkt. - Bei seitlichen Phantomschallquellen ist die Mittenauslenkung pro Pegeldifferenz zumeist wesentlich größer. Am IEM gibt es seit kurzem ein Modell, dass durch die Angabe von a) Pegeldifferenz für eine Phantomschallquelle aus der Lautsprechermitte, b) Mittenauslenkung pro Pegeldifferenz, auf Versuchsergebnisse eingestellt werden kann. Die Projektarbeit versucht mit einer möglichst geringen Anzahl von Versuchen die Basis für das Modell zu legen. In Experimenten sollen Pegeldifferenzen für die Mittenphantomschallquelle und ihre Mittenauslenkung pro Pegeldifferenz gefunden werden.

InteressentInnen melden sich bitte bei: Matthias Frank - frank(at)iem.at oder Franz Zotter - zotter(at)iem.at

Synchrone Surround-Aufnahme von Bild und Ton mit dynamischer Wiedergabe

Für Bild und Ton existieren diverse technische Ansätze und Umsetzungen für eine Panorama und Surround-Aufnahme. Im Rahmen des Projektes sollten ausgewählte, geeignete Verfahren zur Bild- und Tonaufnahme zu einem 3D-Produktionstool zusammengeführt werden. Zusätzlich zur gewünschten Synchronisierung der beiden Medien soll durch Hinzunahme eines Trackingsystems die interaktive Steuerung richtungsbezogener Inhalte realisiert werden. Für die 3D-Tonaufnahme kommt das Eigenmike (mhacoustics) [1] zur Anwendung. Zur Bildaufnahme kommt die von Peter Venus entwickelte 3D-Kamera zum Einsatz [2]. Bestehende Softwarelösungen für Bild [2] und Ton [4] sind vorhanden und sollten im Rahmen des Projektes zusammengeführt werden, wodurch die besagte Interaktivität bereichert wird.

[1] www.mhacoustics.com/products

[2] http://extendedview.mur.at/

[3] www.matthiaskronlachner.com/ 

InteressentInnen melden sich bitte bei: Alois Sontacchi - sontacchi(at)iem.at

Klangcharakterisierung zur Unterscheidung von Fahrzeugklassen und deren Binnendifferenzierung

In der Literatur findet man zum Begriff Klangfarbe eine Vielzahl an Definitionen. Diese Begriffserklärungsversuche und Definitionen belegen in Summe aber die Komplexität und Schwierigkeit, eine klar abgegrenzte und eindeutige Eigenschaft zu beschreiben.  Zur Beschreibung der Klangtextur (= wahrgenommene Klangzusammensetzung) wird eine Vielzahl an Indikatoren und Klangbeschreibungsgrößen untersucht, die spektrale und temporale Signaleigenschaften zu einer näheren Klangcharakterisierung zusammenführen, wobei sich das untersuchte Klanguniversum auf Fahrzeuginnen- und -außengeräusche von Verbrennungsmotoren konzentriert. Die gesuchten Indikatoren der Klangcharakterisierung ermöglichen die klangliche Unterscheidung von Fahrzeugklassen und innerhalb deren eine Binnendifferenzierung.

Zusätzlich zu etablierten Beschreibungsgrößen aus dem Automobilbereich werden neue Indikatoren untersucht: die energetische Verteilung auf deterministische und stochastische Signalkomponenten, Intervalle und Akkordstrukturen, sowie die tonale Zuordnung (pitch salience), die globale und drehzahlabhängige Lage von Formanten u. A.

InteressentInnen melden sich bitte bei: Alois Sontacchi - sontacchi(at)iem.at

Analyse und Resynthese von Wind- und Rollgeräuschen bei Fahrzeugen

Der Entwurf und die Evaluierung von Motorklängen für Fahrzeuge mit Verbrennungs- oder Elektromotor setzt eine möglichst realistische Geräuschkulisse voraus. Diese besteht dem dem Motorklang selbst hauptsächlich aus Wind- und Rollgeräuschen. Ziel dieser Arbeit ist einerseits die Analyse von vorhandenen Innengeräuschaufnahmen, wobei der Beitrag des Motorklanges entfernt werden soll (Analyse und Resynthese bereits vorhanden). Andererseits sollen die Wind- und Rollgeräusche effizient und parametrisierbar resynthetisiert werden. Eine einfache Resynthese für Windgeräusche wäre beispielsweise ein Rauschen, das quadratisch mit der Geschwindigkeit ansteigt.

InteressentInnen bitte melden bei: Matthias Frank

Einfluss des Wiedergaberaumes auf räumliche Wiedergabeverfahren

Die Evaluierung räumlicher Wiedergabeverfahren erfolgt meist unter reflexionsarmen Bedingungen, die eine größtmögliche Kontrolle des wiedergegebenen Schallfeldes erlauben. Jedoch erfolgt die Bearbeitung und Wiedergabe räumlicher Aufnahmen meist in Studios und Wohnzimmern, die nicht reflexionsarm sind. In der Theorie tragen reflexionsarme Wiedergaberäume zu einer genauen Lokalisation bei, während Reflexionen zu einer ausgewogeneren Klangfarbe führen. In dieser Arbeit soll der Einfluss von Nachhallzeit und Hallradius des Wiedergaberaumes auf Lokalisation, Klangfarbe und Quellbreite experimentell untersucht werden. Für das Experiment können Lautsprecheraufstellungen mit unterschiedlichen Radien und eine Echtzeitverhallung im IEM CUBE verwendet werden.

InteressentInnen bitte melden bei: Matthias Frank

Lokalisation von horizontalen Phantomschallquellen an dezentralen Hörpositionen

Die Hörereignisrichtung ist einer der wichtigsten räumlichen Parameter bei räumlichen Wiedergabeverfahren. Bisherige Untersuchungen zur Lokalisation von Phantomschallquellen haben sich hauptsächlich mit der Lokalisation in der zentralen Hörposition beschäftigt. Für diesen Fall gibt es mehrere Modelle zur Vorhersage der Hörereignisrichtung, darunter ein sehr einfaches geometrisches Modell. Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der Lokalisation an dezentralen Hörpositionen und die Erweiterung der Vorhersagemodelle, insbesondere des geometrischen Modells. Als Grundlage dazu dienen Versuchsergebnisse aus der Literatur und dem IEM. Für die Verfeinerung der Modelle sind gegebenenfalls eigene Hörversuche notwendig.

InteressentInnen bitte melden bei Matthias Frank frank(at)iem.at

Charakterisierung von Diffusfeldern anhand gemessener Richtungshistogramme

Schallereignisse in Räumen werden mit zunehmendem Abstand diffuser. Weit
außerhalb des Hallradius, erwarten wir theoretisch eine statistisch gleichförmige Richtungsverteilung des eintreffenden Schalls. Wie gut stimmt diese Erklärung eigentlich? Was finden wir tatsächlich in echten Räumen an einem Ort vor, wenn wir Messungen mit gut auflösender Richtungsabbildung machen? Ist eintreffender Diffusschall wirklich gleichmäßig über alle Richtungen verteilt? - Interessanter Weise ist hier unsere Kenntnis relativ ungenau, weil die Theorie unter "statistisch" nur ein ungenau definiertes Mittel über benachbarte Frequenzen, Zeitpunkte und Richtungen vorgibt.
Durch Messungen mit dem 32-kanaligen Kugelmikrofonarray des IEM in unterschiedlichen Räumen soll festgestellt werden, ob ein Diffusfeld bei verschiedenen Zeit- und Frequenzzerlegungen doch eine Richtungsausprägung hat, und ob diese als Merkmal eines Raumes geeignet ist.

In der Raumsimulation wurden bereits Energiehistogramme eingeführt, die dieses Merkmal abbilden, und erlauben, eine diffusen Raumantworten aus einem Ergebnis der Strahlverfolgung begrenzter Strahlenanzahl zu schätzen.

Mit den neuen Kugelmikrofonanordnungen können solche Richtungshistogramme praktisch ohne Simulation gemessen werden.

Die Darstellung und Auswertung erfolgt in MATLAB.

InteressentInnen melden sich bitte bei Franz Zotter zotter(at)iem.at

Neues Multi-Touch Spielinstrument mit visuellem Feedback

Typischer Weise sind in der Computermusik, bzw. bei der Verwendung freier Tonskalen zur Erzeugung von Musikstücken die gängigen Musikinstrumente nur beschränkt einsetzbar. Es auch schwer möglich, bei der Verwendung des theoretisch kontinuierlichen Vorrates an Grundtonfrequenzen, musiktheoretische Grundlagen anzuwenden. In dieser Arbeit soll ein Spielinstrument entwickelt werden, das während des Spielens mit quasi-kontinuierlichen Grundtönen aufschlussreiche optische Hinweise auf denkbare Griffkombinationen gibt.

Vorkenntnisse: MATLAB / PD

InteressentInnen bitte melden bei: Franz Zotter