Individualized binaural technology : measurement, equalization and perceptual evaluation

Sanches Masiero, Bruno; Vorländer, Michael

doi:4382

Individualized binaural technology : measurement, equalization and perceptual evaluation = Individualisierte Binauraltechnik : Messung, Entzerrung und perzeptive Auswertung

Sanches Masiero, Bruno (Author)

2012 & 2013

VerantwortlichkeitsangabeBruno Sanches Masiero

ImpressumBerlin : Logos-Verl. 2012

UmfangXXV, 177 S. : Ill., graph. Darst.

ISBN978-3-8325-3274-1

ReiheAachener Beiträge zur technischen Akustik ; 13

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2012

Druckausgabe: 2012. - Onlineausgabe: 2013

Genehmigende Fakultät
Fak06

Hauptberichter/Gutachter
Vorländer, Michael (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2012-12-07

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-43824
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/197486/files/4382.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl und Institut für Technische Akustik (613510)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Binaurales Hören (Genormte SW) ; Akustische Messung (Genormte SW) ; Entzerrung (Genormte SW) ; Ingenieurwissenschaften (frei) ; Räumliches Audio (frei) ; binauralle Wiedergabetechnik (frei) ; individuelle Entzerrung (frei) ; HRTF-Messung (frei) ; spatial audio (frei) ; binaural reproduction (frei) ; HRTF measurement (frei) ; individualized equalization (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620
pacs: 43.60.Pt * 43.58.-e * 43.38.Md * 43.60.Dh * 43.66.Qp * 43.66.Pn

Kurzfassung
In dieser Arbeit wird die Bedeutung der Individualisierung der Binauraltechnik untersucht. Die gewonnenen Ergebnisse erweitern den bisherigen Wissenstand zur effizienten Messung individueller Außenohrübertragungsfunktionen (englisch: Head-related Transfer Functions, kurz: HRTFs) und heben die Bedeutung der individualisierten Entzerrungsfiltern für die binaurale Wiedergabe mit Kopfhörer oder Lautsprecher hervor. Es wurde ein innovativer Messaufbau entwickelt, um die schnelle Erfassung von individuellen HRTFs zu ermöglichen. Die Hardware ist so konzipiert, dass gemessene HRTFs kompatibel zu einer nachträglichen Extrapolation des Quellabstands sind. Mit diesem neuen Messaufbau kann ein individueller Datensatz von HRTFs für 4000 Richtungen in weniger als 6 Minuten gemessen werden. Darüber hinaus wird ein Filterentwurfskonzept dargestellt, das Kausalität bei der Berechnung von regularisierten Filtern im Frequenzbereich zur Übersprechkompensation (Englisch: Crosstalk Cancellation, kurz: CTC) erzwingt. Dies Entwurfskonzept behandelt auch die Umschaltung der aktiven Lautsprecher durch die Anwendung einer gewichteten Filter-Berechnungsmethode. Ein Lokalisationstest zeigte, dass individualisierte CTC Systeme eine Lokalisationsleistung aufweisen, die vergleichbar zu der des binauralen Hörens ist, während nicht-individualisierte CTC Systeme eine deutlich geringere Lokalisationsleistung erweisen. Schließlich wird ein robustes individuelles Entzerrungsverfahren von Kopfhörern dargestellt. Perzeptuelle Tests zeigten, dass in allen außer einem der getesteten Fälle keine hörbaren Unterschiede zwischen der ursprünglichen Quelle und dessen binauralen Realisierung wahrgenommen werden konnten.

In this work the importance of individualization in binaural technique is investigated. The results extend the present knowledge on the efficient measurement of individual head-related transfer functions (HRTFs) and highlight the importance of individual equalization filters in binaural re-production, both via loudspeakers and headphones. Moreover, an integrated framework for the calculation of such equalization filters is presented. An innovative measurement setup was developed to allow the fast acquisition of individual HRTFs. The hardware was designed to be compatible with the range extrapolation technique, which makes the description of the HRTF's distance-dependence possible. Major speedup was obtained by optimizing the multiple exponential sweep method. An individual HRTF dataset with approximately 4000 directions can be measured in less than 6 minutes with this new setup. Crosstalk cancellation (CTC) filters are required when playing back binaural signals via loud-speakers. To allow listeners to freely move their heads, switching between multiple loudspeakers is required and the CTC filters must be continuously updated according to the tracked head posi-tion. Filter calculations are carried out in the frequency domain for speed reasons. To impose causality constraints to the regularized frequency domain calculations, a CTC filter calculation framework is proposed, which incorporates a new approach for the multi-channel minimum-phase regularization. This framework also addresses the switching between active loudspeakers through the use of a weighted filter calculation. A sound localization test showed that individualized CTC systems provide performance similar to that of binaural listening while nonindividualized CTC systems provide a significantly lower localization performance. To deliver an authentic auditory impression without additional spectral coloration, binaural re-production via headphones must be adequately equalized. Such equalization filters are obtained by inverting the headphone transfer function, which varies among listeners and individual fitting. To cope with these variations, a robust individual headphone equalization method was proposed. Perceptual tests showed that, in all but one of the tested situations, no audible differences be-tween the original sound source and its binaural auditory display could be perceived.

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