direkt zum Inhalt springen

direkt zum Hauptnavigationsmenü

Sie sind hier

TU Berlin

Inhalt des Dokuments

Dynamische Binauralsynthese



Projektbeschreibung

Dynamische Binauralsynthese

Das Verfahren der Binauralsynthese ermöglicht die realitätsnahe Wiedergabe dreidimensionaler Schallfelder über Kopfhörer. Vergleichbar mit dem visuellen Eindruck, der im 3D-Kino hervorgerufen wird, kann der Höreindruck von Schallquellen an beliebigen Positionen in realen oder künstlichen Räumen erzeugt werden. Das heißt im Besonderen, daß Schallquellen wie Musikinstrumente oder Sprecher auch außerhalb des Kopfes eines Hörers wahrgenommen werden können, obwohl für die Wiedergabe binauraler Signale nur Kopfhörer benötigt werden.

Zu diesem Zweck müssen sogenannte binaurale Raumimpulsantworten - sozusagen die akustischen Fingerabdrücke von Schallquellen in Räumen- mittels eines künstlichen Kopfes, der über Mikrofone anstelle der Trommelfelle verfügt, vermessen oder per raumakustischr Software simuliert werden. Diese Impulsantworten kann man dann später zur Filterung beliebiger akustischer Signale benutzen. Beim Anhören des Ergebnisses über Kopfhörer entsteht dann der Eindruck, daß die Schallquelle das ausgewählte Signal in diesem Raum wiedergibt.

Für Forschungszwecke aber auch für die raumakustische Planung ist es dabei besonders interessant, daß man verschiedene Räume oder verschiedene Entwurfszustände mit beliebigen akustischen Signale nahezu gleichzeitig auditiv beurteilen kann. 

Ein besonders hoher Grad an Realismus der Simulation wird dadurch erreicht, daß sie korrekt auf Kopfbewegungen des Hörers reagiert. Zu diesem Zwecke wird die Kopfhaltung des Hörers kontinuierlich und in Echtzeit bestimmt. Diese Positionsdaten werden von der Simulationssoftware ausgewertet und die verwendeten Filter - die binauralen Impulsantworten - unhörbar schnell angepasst. Ein Hörer kann daher seinen Kopf nach links drehen während eine z.B. von vorn und außerhalb des Kopfes wahrgenommene Schallquelle scheinbar ihre korrekte Position beibehält, anstatt sich, wie von normaler Kopfhörerwiedergabe bekannt, mit dem Hörer mitzudrehen. In diesem Fall spricht man auch von der dynamischen Binauralsynthese [1].

Das Simulationssystem des Fachgebiets Audiokommunikation

Zur Durchführung von Hörversuchen und für Demonstrationen wurde am Fachgebiet Audiokommunikation ein System zur Wiedergabe dynamischer binauraler Simulationen geschaffen, das mit dem Video auf dieser Webseite etwas näher veranschaulicht werden soll. Das Video stellt dazu detailliert die verschiedenen Elemente vor, aus denen das Simulationssystem besteht.

Zunächst können Hörer die gewünschte oder zu testenden Hörsituationen über eine netzwerkfähige grafische Oberfläche [2] auswählen und sich so per Mausklick beispielsweise in unterschiedliche Räume versetzen. Wird ein Hörversuch durchgeführt, werden darüber hinaus die Antworten der Versuchspersonen automatisiert erfasst.

Um zwischen verschiedenen Räumen umschalten zu können, werden nachhallfrei aufgenommene Audiosignale [3] mit vorher in den entsprechenden Räumen gemessenen oder simulierten binauralen Raumimpulsantworten gefiltert [4]. Dies geschieht mit Hilfe einer mathematischen Vorschrift - der sogenannten schnellen zeitvarianten Faltung - für die das am Fachgebiet Audiokommunkation entworfene Programm "fWonder" verwendet wird [1].

Die binaurale Simulation berücksichtigt neben den Kopfbewegungen der Hörer auch deren Kopfgröße, weil diese maßgeblich - über den individuellen Ohrabstand und die daraus resultierende sogenannte interaurale Laufzeitdifferenz - die Ortung einer Schallquelle beeinflusst [5]. Durch ständige in Echtzeit vorgenommene individuelle Anpassungen wird sichergestellt, dass sich die Lokalisation einer Schallquelle - vor allem bei Kopfbewegungen des Hörers - nicht fälschlich verändert.

Des weiteren ist es für eine realitätsnahe Simulation wichtig, verfälschende klangliche Einflüsse der Wiedergabekopfhörer zu entfernen. Dazu dient das eigens entwickelte 'P.R.E.C.I.S.E.'-Verfahren zur individuellen oder generischen Kompensation von mit Insertmicrophonen gemessenen Kopfhörerübertragungsfunktionen [6].

Zur Wiedergabe wird das  speziell für die Binauralsynthese am Fachgebiet Audiokommunikation entwickelte BK211 Kopfhörersystem verwendet [7]. Der dazugehörige Verstärker ist extrem rauscharm ausgelegt. Die enthaltenen Signalverarbeitungsprozessoren liefern - außer einer grundlegenden Klangfarbenkorrektur - auch passende Frequenzweichenfilter für eine kombinierte Wiedergabe mit einem Subwoofer oder die für eine konventionelle Hi-Fi-Wiedergabe übliche Diffusfeldentzerrung.

Zusatzinformationen / Extras

Direktzugang

Schnellnavigation zur Seite über Nummerneingabe