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iem.kug.ac.at Konzepte für virtuelle Akustik Theoretische Betrachtungen Alois Sontacchi Institute of Electronic Music and Acoustics at the University.

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1 iem.kug.ac.at Konzepte für virtuelle Akustik Theoretische Betrachtungen Alois Sontacchi Institute of Electronic Music and Acoustics at the University of Music and Dramatic Arts Graz

2 Ambisonic Wellenfeld Synthese Überblick Einführung Applikationen

3 Einführung Dieter Kaufmann „Schallwiedergabe ist keine Reproduktion, sondern eine Projektion der Wirklichkeit“ Holophone vs. Transaurale Systeme Räumliches Hören künstlicher Quellen Räumliches Hören natürlicher Quellen

4 Einführung Räumliches Hören natürlicher Quellen Richtungswahrnehmung Kugelmodell: Interaurale Zeit- und Pegeldifferenzen (interaural time differences ITD, interaural level difference ILD) Modellierung durch... Mit Pinna, Torso: Außenohrübertragungsfunktion (head related transfer functions HRTF) cone of confusion Dynamisches System: Mit Peilbewegungen

5 Einführung Räumliches Hören natürlicher Quellen 1/r – Gesetz Verhältnis von Direkt- zu Diffusschall Schallfeldkrümmung Klangfarbe Winkelverzerrung Modellierung durch...Entfernungswahrnehmung

6 Einführung Räumliches Hören künstlicher Quellen z.B. Stereo Superposition der Teilfelder (Theorie der Summenlokalisation) Schnelle- und Energievektor

7 Einführung Schnelle- und Energievektor (Metatheorie von M.Gerzon) (C. Feldbauer) Velocity Model < 700Hz Energy Model ( Hz)

8 Ambisonic Referenzwelle AufnahmeWiedergabe

9 Ambisonic Koeffizientenvergleich (matching conditions)

10 Ambisonic Kodierung einer Quelle mit Signal aus Richtung (2D) Bei einer Aufnahme benötigt man entsprechende Mikrofoncharakteristika. usw.... und für 3D...

11 Ambisonic Animation von Daniel Jêrome Kodierung Aufnahme Rotation

12 Ambisonic Dekodierung („Basic Decoder“) (Bsp: 2D)

13 Ambisonic Animation von Daniel Jêrome Dekodierung Wiedergabe Unabhängigkeit

14 Ambisonic Drehung des Schallfelds Skalierbarkeit Unabhängigkeit von der Lautsprecheranordnung Vorteile Nachteile  Vorgegebene Quelldistanz  Aufnahme natürlicher Schallfelder

15 Wellenfeld Synthese Huygens` Prinzip

16 Kirchhoff-Helmholtz Integral Rayleigh Integral I & II “Driving Functions“ Wellenfeld Synthese Wahl von F Wahl der Begrenzungsfläche

17 „driving functions“... Wellenfeld Synthese

18 Großer Wiedergabebereich Distanz- und Richtungskodierung Vorteile Nachteile  Anzahl der Übertragungskanäle  Aufnahme von natürlichen Schallfeldern Wellenfeld Synthese

19 Rekonstruktion der Schallfeldkrümmung in einem definierten Bereich. Filter mit variabler Verstärkung und Verzögerung „sweet area“ Überbestimmtes Gleichungssystem Distanz Kodierung

20 Referenzfeld vs. Systemfeld 3 Lautsprecher im Abstand von 5m mit einem Öffnungswinkel von 10°. Kodierte Quelle mit 800 Hz in 2m Entfernung. 2m Distanz Kodierung

21 11 m4.7 m2 m Reference System Distanz Kodierung 3 Lautsprecher im Abstand von 5m mit einem Öffnungswinkel von 10°. Kodierte Quelle mit 800 Hz in unterschiedlichen Entfernung:

22 Verhältnis der Distanzen von virtueller zu realer Quelle. Distanz Kodierung Anzahl der verwendeten Hilfsquellen. Frequenzabhängige Aufteilung. Öffnungswinkel zwischen realen Quellen. (M. Strauß)

23 Positionierung, Rotation, etc. mit Ambisonic Distanzkodierung mit „Wellenfeld Synthese“ Distanz Kodierung

24 3D Hall 4 definierte virtuelle Lautsprecher Positionen Berechnung von „realen“ Raumimpulsantworten mit Hilfe des Spiegelquellenmodells. (P. Krejci, M. Heikkinen)

25 Kompensation von Raumreflexionen Reflexionen werden als „negative“ Quellen betrachtet. Messung der Ambisonic-Raumimpulsantwort für jeden realen Lautsprecher. Inversion der Raumimpulsantworten (Filterset). Ambisonic - Ansatz

26 (P. Krejci) Holophoner Ansatz Adaptive Lösung Kompensation von Raumreflexionen Invertierte Erstreflexionen Elektroakustische Übertragungsfunktionen Gesuchte inverse Filter

27 Kopfpositionsbezogenes Binauralsystem Direkte Filterung +Für eine Quelle zwei Filter notwendig. Qualität ist unabhängig von der Richtung. -Anzahl der Filter steigt linear mit Anzahl der Quellen. Update. Rechenkomplexität / Speicherbedarf Ambisonic +Fixe Anzahl von Filter. (unabhängig von Quellen Anzahl & Position) Qualität und Rechenleistung sind skalierbar. -Klangfärbung. Anzahl der Übertragungskanäle erst bei größerer Anzahl von Quellen sinnvoll.

28 S. Leitner P. Majdak & M. Noisternig C. Frauenhofer Virtual Sound Positioning System (VSPS) Kopfpositionsbezogenes Binauralsystem

29 Zusammenfassung Nutzen der Vorteile von Ambisonic und Wellenfeldsynthese Modulare und skalierbare Systeme Anwendung bei Lautsprecher- und Kopfhörerapplikationen


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