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

Ambisonic Wellenfeld Synthese Überblick Einführung Applikationen

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

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

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

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

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

Ambisonic Referenzwelle AufnahmeWiedergabe

Ambisonic Koeffizientenvergleich (matching conditions)

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

Ambisonic Animation von Daniel Jêrome Kodierung Aufnahme Rotation

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

Ambisonic Animation von Daniel Jêrome Dekodierung Wiedergabe Unabhängigkeit

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

Wellenfeld Synthese Huygens` Prinzip

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

„driving functions“... Wellenfeld Synthese

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

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

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

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:

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

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

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

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

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

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.

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

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