Derivation and Evaluation of Methods for the Creation, Capture, and Reproduction of Reverberation for Sound Field Synthesis
Final Report Abstract
Im vorliegenden Projekt wurde untersucht, in wie weit sich die technischen Eigenschaften eines Schallfeldsynthesesystems auf die Räumlichkeit auswirken, die eine Nutzerin oder ein Nutzer des Systems erfährt. Im Vorfeld wurde v.a. das räumliche Aliasing als potentieller Faktor identifiziert. Räumliches Aliasing entsteht dadurch, dass Lautsprechersysteme nicht kontinuierlich sind, sondern aus einzelnen diskreten Lautsprechern bestehen. Dies führt dazu, dass Schallfelder oberhalb einer Frequenz von ca. 2000 Hz nicht mehr physikalisch korrekt synthetisiert werden können. Vielmehr bildet sich bei diesen Frequenzen das räumliche Aliasing aus, das eine Verzerrung der räumlichen Struktur der Wellenfronten darstellt und zu zusätzlichen Wellenfronten führt. Im Vorfeld des Projektes war unklar, ob diese zusätzlichen Wellenfronten ähnlich wie Raumreflexionen wahrgenommen werden. Um dies zu untersuchen, wurden Schallfeldsynthesesysteme über Kopfhörer auf Basis von binauralen Raumimpulsantworten simuliert. Dadurch konnten sehr kontrollierte Bedingungen erzeugt werden. Desweiteren wurden binaurale Impulsantworten von echten Räumen gemessen und synthetische, parametrische Kopien davon erzeugt. Somit erhielt man parametrische Modelle der gemessenen Räume, die per Schallfeldsynthese auralisiert wurden. In Hörversuchen wurden diese kopfhörerbasierten Auralisierungen der Schallfeldsynthese mit den gemessenen originalen binauralen Raumimpulsantworten verglichen, und der Einfluss des Aliasings konnte gemessen werden. Es zeigte sich, dass das Aliasing die wahrgenommene Räumlichkeit nur geringfügig erhöht. Dies liegt vermutlich daran, dass räumliches Aliasing nur bei höheren Frequenzen auftritt und somit nur wenig Energie aufweist. Es konnte gezeigt werden, dass er Einfluss des Darbietungsraumes - also des Raumes, in dem das Schallfeldsynthesesystem betrieben wird - einen stärken Einfluss als das Aliasing haben kann. Dies war vorher nicht erwartet worden. Leider standen keine geeigneten binauralen Messdaten zur Verfügung, um diesen Aspekt weiter zu untersuchen. Bei der Auralisierung von sphärischen Mikrofon-Array-Aufnahmen konnte der Effekt des dort auftretenden räumlichen Aliasings durch geeignete Signalverarbeitung vermieden werden. Die genauen Umstände, die hierzu führten sind noch nicht bekannt und sollten untersucht werden. Bei der Erzeugung von virtuellen Raummoden zeigte sich, dass diese nur schwer von den Moden des Darbietungsraumes unterscheidbar sind. Auch zeigte sich keines der bekannten Versuchsparadigmen geeignet, um dies in einem formellen Hörversuch zu untersuchen.
Publications
- (2017) Auralization of acoustic spaces based on spherical microphone array recordings. The Journal of the Acoustical Society of America 141 (5) 3512
Ahrens, Jens; Hohnerlein, Christoph; Andersson, Carl
(See online at https://doi.org/10.1121/1.4987367) - “Challenges in the Creation of Artificial Reverberation for Sound Field Synthesis: Early Reflections and Room Modes,” in EAA Joint Symposium on Auralization and Ambisonics, Berlin, Germany, 2014
Jens Ahrens
(See online at https://doi.org/10.14279/depositonce-2) - “Perceptual Evaluation of the Diffuseness of Synthetic Late Reverberation Created by Wave Field Synthesis at Different Listening Positions,“ in DAGA, Nürnberg, 2015
Jens Ahrens
- “Properties of Large-scale Sound Field Synthesis,” in 57th Conference of the AES, Hollywood, CA, USA, 2015
Jens Ahrens and Hagen Wierstorf
- “Recent Advancements in Massive Multi-Channel Auralization,” in 170th Meeting of the Acoustical Society of America, Jacksonville, Florida, 2015
Jens Ahrens and Hagen Wierstorf
(See online at https://doi.org/10.1121/1.4933761) - “On the Generation of Virtual Early Reflections in Wave Field Synthesis, “ in DAGA, Aachen, Germany, 2016
Jens Ahrens
- “Evaluation of the Impact of Spatial Aliasing on Perceived Spaciousness in Wave Field Synthesis,” in DAGA, Kiel, Germany, 2017
Jens Ahrens
- “Spherical Microphone Array Processing in Python with the sound field analysis-py Toolbox,” in DAGA, Kiel, Germany, 2017
Christoph Hohnerlein, Jens Ahrens
