| 15:00 |
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Kann man die Form eines Konzertsaales hören? Ein audiovisueller Test in simulierten 3D-Umgebungen
Jakob Greif, David Ackermann, Omid Kokabi, Stefan Weinzierl
[Abstract]
Den klassischen architektonischen Typen musikalischer Aufführungsräume wird traditionell auch ein charakteristischer Klang zugeschrieben, der durch die Raumform und damit der zeitlichen und räumlichen Verteilung früher Reflexionen bedingt sei. Wie leicht aber sind ein ”Weinberg”, ein ”Fächer”, ein ”Hufeisen” oder eine ”Schuhschachtel” tatsächlich akustisch unterscheidbar, wenn das Raumvolumen, die Nachhallzeit und der Streugrad jeweils identisch sind? Um dies zu ermitteln, wurde in der vorliegenden Arbeit untersucht, ob Menschen die Form von Konzertsälen anhand ihrer Akustik identifizieren können. In einem Experiment konnten die Teilnehmer den optischen Eindruck verschiedener virtueller Räume durch ein stereoskopisches Display und den akustischen Eindruck durch dynamische Binauralsynthese erleben und waren aufgefordert, den Klangeindruck der Raumform korrekt zuzuordnen. Gleichzeitig wurde untersucht, welchen Einfluss das Raumvolumen, die Nachhallzeit und der Streugrad der Wände auf die Erkennbarkeit der Formen haben. Die Untersuchung konnte zeigen, dass es, auch mit einer vorangehenden Trainingsphase, überraschend schwerfällt, die Form der Säle verlässlich zu erkennen, wobei insbesondere das Streuverhalten der Wände einen großen Einfluss auf die Lösbarkeit dieser Aufgabe hat.
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| 15:02 |
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Binaural Receiver Models for Wave-based Simulations in the Low Frequency Range
Philipp Schäfer, Hark Braren, Janina Fels, Michael Vorländer
[Abstract]
Today’s wave-based acoustic simulation tools allow to simulate the lower frequency range of complex acoustic scenes, e.g. in small rooms such as car cabins. During their design process, it is of great interest to auralize these rooms. In order to get a spatial impression, binaural receivers can be included in the simulations. A straightforward approach is to include the geometry of an artificial head. Meshing such a model including fine structures like the pinna leads to a high number of nodes which results in high computational effort. If only considering low frequencies, however, the wavelength is generally larger than those details so that their influence on the sound field can be neglected. This suggests that omitting these details has no significant influence on the performance of the model, while reducing the computational complexity. Thus, in the course of this work, multiple simplified models for binaural receivers are derived from an artificial head using basic mathematical bodies, e.g. ellipsoids. Then, the head-related transfer functions (HRTFs) of these models are simulated using the boundary element method (BEM) and are compared to the HRTF of the original model in order to investigate their frequency-dependent performance.
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| 15:04 |
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Eine Web-Applikation zur Optimierung der Krümmung von Line Source Arrays
Arne Hölter, Florian Straube, Frank Schultz, Stefan Weinzierl
[Abstract]
Um verschiedene Veranstaltungsorte mit Line Source
Arrays
(LSAs) zu beschallen, bedarf es jeweils einer Anpassung
der
Krümmung des Arrays, wenn nicht allein durch
elektronisches Beamsteering das gewünschte Schallfeld
generiert werden kann
bzw. soll. Das durch die Autoren vorgeschlagene
Polygonal
Audience Line Curving (PALC) zur Optimierung der
Neigungswinkel
der LSA-Lautsprecherboxen wurde durch verschiedene
Funktionen erweitert, etwa zur Berücksichtigung von nicht
zu
beschallenden Bereichen, zur Verwendung von diskreten
Winkelschritten und zur Gewichtung im Hinblick auf
unterschiedliche
Zielparameter.
In diesem Beitrag wird eine Web-Applikation des PALC-
Algorithmus inklusive dieser Erweiterungen vorgestellt.
Sie
erlaubt eine
Modellierung von Veranstaltungsorten in der vertikalen
Abstrahlungsebene, die Eingabe von Lautsprecher- und
Arraydaten, die
Benutzung modellierter und gemessener
Richtcharakteristiken, die Parametrisierung des
Algorithmus
sowie die Visualisierung der
Ergebnisse. Die Evaluation erfolgt über akustische
Simulationen mit Hilfe des Complex-Directivity-Point-
Source
(CDPS)-Modells.
Durch den Algorithmus können die Neigungswinkel eines
LSAs hinsichtlich verschiedener Zielstellungen - etwa der
Homogenität
des simulierten Schallfeldes oder der Erhöhung des
akustischen Kontrasts - optimiert werden.
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| 15:06 |
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Efficiently adding sampling points for improving HRTF measurements on arbitrary grids
David Bau, Tim Lübeck, Christoph Pörschmann
[Abstract]
The progress of consumer-oriented multimedia towards virtual and augmented reality creates the demand for easy and user-friendly systems to obtain individual HRTF (head related transfer function) datasets. An adequate approach could be a self-driven measurement system, where a user, whose head-orientation is tracked, moves his head freely and triggers a small number of measurement by choice.
When performing spatial upsampling of such sparse HRTF datasets to obtain full spherical HRTF datasets in the continuous spherical harmonic (SH) domain, it has been shown in a previous study that the type of the spherical sampling scheme only marginally affects the interpolation performance as long as the sampling points are nearly equally distributed on the sphere.
However, the mentioned measurement procedure will result in an arbitrary sampling point distribution with varying spatial resolution on the sphere.
This work presents methods that identify low-resolution areas, and suggest additional sampling points that efficiently improve the sampling scheme, and thus the spatial upsampling performance. These methods could be used to enhance the measurement procedure by guiding the user to these additional measurement points and by this helping to obtain sampling grids with improved spatial resolution.
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| 15:08 |
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Updates on the Real-Time Spherical Array Renderer (ReTiSAR)
Hannes Helmholz, Tim Lübeck, Jens Ahrens, Sebastià V. Amengual Garí, David Lou Alon, Ravish Mehra
[Abstract]
We recently presented ReTiSAR, a framework for binaural rendering of spherical microphone array data in real-time. The array signals and the employed head-related transfer functions are processed in the spherical harmonics domain to compute the resulting ear signals and virtually place a listener into the captured sound field. In this contribution, we present the latest additions to the Python software package. These comprise, among others, an interface to the Spatially Oriented Format for Acoustics (SOFA), the ability of switching between different spherical harmonics rendering orders, as well as performance optimizations enabling real-time rendering up to 12th order. Furthermore, we integrated diverse enhancements recently proposed in the literature for the upper frequency range where spatial aliasing occurs.
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| 15:10 |
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Investigations on Loudspeaker-based Auralization of Immersively Connected Rooms
Henning Piper, Marcel Nophut, Robert Hupke, Stephan Preihs, Jürgen Peissig
[Abstract]
The research project ”LIPS - Live Interactive PMSE Services” aims at enabling tele-conferencing and distributed music performances in a most natural and immersive way. To provide a most plausible acoustic environment for the distributed interacting participants the Institut für Kommunikationstechnik (IKT) is working on Immersively Connected Rooms, where two remote rooms interact as they were coupled through a virtual window building a virtually combined larger room.
In this contribution the geometric acoustic simulation tool RAVEN was used to compute the sound field in the virtually combined room. By using the spatial audio reproduction techniques Higher-Order Ambisonics (HOA) and Vector-base Amplitude Panning (VBAP) auralizations of these sound fields were generated for a listening position in the room on this side of the virtual window, where the source was located on the other side. These auralizations were then played back through a 36.4 loudspeaker setup.
To evaluate how well the auralized room acoustic corresponds to the simulated acoustic environment and how the reproduction room influences the auralization, a set of room acoustic parameters was obtained from simulated and measured room impulse responses, which were then compared to each other.
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| 15:12 |
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Incorporating Loudspeaker Directivity in Array Design for Increased Spatial Aliasing Frequency in Wave Field Synthesis
Fiete Winter, Frank Schultz, Sascha Spors
[Abstract]
Wave Field Synthesis aims at a physically accurate synthesis of a desired sound field inside a target region. Typically, the region is surrounded by a finite number of discrete loudspeakers. For practical loudspeaker setups, this spatial sampling causes spatial aliasing artefacts and does not allow for an accurate synthesis over the entire audible frequency range. Recently, the authors proposed a geometric model to predict the so-called aliasing frequency up to which the spatial aliasing is negligible for a specific listening position or area. Optimal discretisation schemes to increase this frequency for a given array geometry and desired sound field assuming omnidirectional loudspeakers were presented. This contribution extends prior work towards directive drivers as they are used in standard multi-way loudspeakers. Well-established radiation
models such as the circular or line piston are investigated. The derived discretisation patterns are compared to the ones for the omnidirectional case via numerical simulations of the synthesised sound fields. The results show an increase of the aliasing frequency for the patterns optimised with the extended approach.
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| 15:14 |
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Eine Web-Anwendung zur binauralen Simulation historischer Aufnahme- und Wiedergabegeräte
David Ackermann, Boris-Alexander Bolles, Tobias Andreas Weege, Malte Kob
[Abstract]
Das akustisch-mechanische Aufnahme- und Wiedergabeverfahren
des
Grammophons schuf auf Grund der Vervielfältigungsmöglichkeit
von Tonaufnahmen die
Voraussetzung der modernen Musikindustrie. Das historische
Massenmedium nutzt zur Aufnahme und Wiedergabe eines
Schallereignisses ein Horn,
eine Schalldose mit Membran und Nadel und eine Schellackplatte
als Trägermedium. Dabei verursachen die im Aufbau des
Grammophons enthaltenen
Resonatoren im Vergleich zu heutigen Verfahren starke
Frequenzgangschwankungen und Verzerrungen im
Übertragungspfad.
Um die Interaktion historischer Aufnahme- und Wiedergabegeräte
mit der Singstimme zu untersuchen, wurde in diesem Teilprojekt
mittels Methoden der
virtuellen Akustik der gesamte Schallübertragungsweg des
Grammophons messtechnisch erfasst und der charakteristische
Einfluss des
Aufnahmegerätes auf Stimmsignale modelliert. Im vorliegenden
Beitrag wird die Nachbildung des Übertragungsverhaltens des
Grammophons in einer
virtuellen nachhallbehafteten Umgebung auf der Grundlage einer
Messung des Aufnahmepfads mit einer Replik eines historischen
Aufnahmehorns und
einer Schalldose sowie einer Messung der Richtcharakteristik der
Wiedergabeseite beschrieben. Gleichzeitig wird ein Weg
aufgezeigt, wie eine
physikalisch korrekte binaurale Auralisation der Aufnahme- und
Wiedergabeseite eines historischen Grammophons in eine Web-
Anwendung
implementiert werden kann.
Diese Arbeit wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft im
Rahmen des Projekts ”Technologien des Singens” gefördert.
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| 15:16 |
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Transfer function measurements of the Bassoon
Timo Grothe, Sebastià Amengual Garí
[Abstract]
Physical models of the reed wind instruments allow to simulate the evolution of self-sustained oscillations of the reed
and the resulting mouthpiece pressure. However, the sound inside the mouthpiece is quite different in timbre from the
radiated sound. The goal of this study is to investigate the timbre change of the sound as pressure waves travel from the
reed into the room.
An approach is shown which bases on the assumption, that the generation of pipe oscillations can be treated independently
from the transfer of sound from the source toward the listener [Hirschberg1996]. If the sound pressure inside the reed
mouthpiece is known (e.g. from a measurement or simulation), the sound pressure at a listening position in a room can
be synthesized by means of measured transfer functions.
This contribution outlines the method and presents a suitable measurement setup and postprocessing for the case of the bassoon. Initially intended to auralize reed-wind instrument physical model sounds, it appears applicable to obtain audio quality auralizations from mouthpiece pressure measurements.
With 3D sets of anechoic source-receiver transferfunctions, this synthesis approach could be efficient to include musical instrument directivity in simulated virtual acoustic scenes.
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| 15:18 |
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Data-driven Optimization of Parameterized Head Related Transfer Functions for the Implementation in a Real-Time Virtual Acoustic Rendering Framework
Fenja Schwark, Marc René Schädler, Giso Grimm, Stephan D. Ewert
[Abstract]
In real-time virtual acoustic rendering, the head-related directional properties of the receiver, i.e., the listener, can be modeled with measured head related impulse responses (HRIR). A downside of this approach is the high computational cost of the required parallel fast convolutions.
To reduce the computational load and enable more complex scenes, parameterized digital filters with delay lines can be used instead.
Implementing a spherical head model, they can reproduce the direction-dependent features of the head sufficiently to enable plausible spatial perception in virtual acoustic scenes.
A method for a data-driven optimization of the parameters of a basic spherical head model to better match the direction-dependent features of measured HRIRs was implemented. Therefore, the mean square error between modelled and measured head related transfer functions (HRTFs) was minimized.
The modelled HRIRs were compared to measured HRIRs regarding the spatial speech recognition performance in noise with an objective binaural model of speech perception. The predicted speech intelligibility with the optimized modelled HRIRs was found to approach the speech recognition performance the measured HRTFs.
With the modelled HRTFs it is possible to reduce the computational cost in the order of two magnitudes for virtual acoustic scenes with a small number of objects.
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