Aufbereitung von kopfbezogenen Übertragungsfunktionen für virtuelle binaurale Mehrkanalsysteme

Mithilfe von kopfbezogenen Übertragungsfunktionen (engl.: head-related transfer functions, HRTFs) können virtuelle Schallquellen bei Kopfhörerwiedergabe beliebig im Raum positioniert werden. Dabei berücksichtigen HRTFs sowohl breitbandige Laufzeiten als auch spektrale Färbungen des Schalls. Gegenüber Kunstkopfmessungen bieten individuell gemessene HRTFs eine realistischere Darbietung im Sinne einer höheren vertikalen Lokalisationsgenauigkeit und verbesserten Externalisation. Aufgrund der bandbegrenzten Übertragungsfunktion von Lautsprechern bei der HRTF-Messung weisen die gemessenen HRTFs eine untere Grenzfrequenz von bis zu einigen hundert Hertz. Da für eine natürliche Wiedergabe Frequenzen bis unter 50 Hz essenziell sind, muss die untere Bandbegrenzung nachträglich kompensiert werden. Mit dem Abfall der Amplitude hin zu tiefen Frequenzen ist auch eine Phasenverzerrung verbunden. Da die Information der interauralen Zeitdifferenzen (ITDs) über die Phase definiert sind, kann die Phasenverzerrung die Lokalisation in der Horizontalebene beeinflussen. Die Bandbreitenerweiterung sollte daher die Sensitivität für ITDs im relevanten Bereich berücksichtigen.

Für eine effiziente Wiedergabe von virtuellen Schallquellen werden HRTFs in breitbandige Laufzeiten und frequenzabhängige Anteile getrennt. Die für die Laufzeitextraktion publizierten Algorithmen sind im Hinblick auf die Rekonstruktion der ITD optimiert. Bei Mehrkanalwiedergabe muss allerdings die Gruppenlaufzeit für jedes Ohr separat bestimmt werden, um die zeitliche Synchronizität zwischen den unterschiedlichen Quellen korrekt aufrechtzuerhalten.

Die Qualität der Wiedergabe kann durch das Hinzufügen einer Raumsimulation weiter erhöht werden. Dabei kann die Raumsimulation als Spiegelquellensystem simuliert werden, wobei die Positioniergenauigkeit der Spiegelquellen sowie die Ordnung der Simulation eine Rolle spielen können. Der zentrale Inhalt der Diplomarbeit ist die Entwicklung eines automatisierten Verfahrens zur Aufbereitung von gemessenen HRTFs für eine binaurale virtuelle Mehrkanalwiedergabe mit einer einfachen Raumsimulation. Dabei wird aus den gemessenen HRTFs die breitbandige Laufzeit extrahiert, der Frequenzbereich der HRTFs wird erweitert, und Parameter für die Raumsimulation ermittelt. Dabei werden die Grenzen der räumlichen Wahrnehmung berücksichtigt - die perzeptive Basis für die Algorithmen wird gegebenenfalls in psychoakustischen Experimenten ermittelt. Der Algorithmus wird in die Software ExpSuite integriert.

Die Implementierung des Algorithmus wird an die technischen Gegebenheiten des Instituts für Schallforschung angepasst. Eine Echtzeit-fähige Technologie-Demonstration (Wiedergabe von 5.1-Surround über Kopfhörer, möglicherweise mit Head-tracking) wird implementiert und als Open-Source-Software zur Verfügung gestellt.