Mechanisms of sound localization investigated with head-related transfer functions
Final Report Abstract
Das Grundproblem der Schalllokalisation besteht darin, ohne explizite Kenntnis des Ausgangssignals Richtungsinformation aus den spektralen Unterschieden zweier Eingangssignale herauszufiltern, unter Ausnützung der richtungsabhängigen Unterschiede der Schallübertragungswege zu beiden Ohren. Kopfbezogene Übertragungsfunktionen modellieren diese Signalübertragung, und erlauben hierdurch die Simulation und Analyse von Lokalisierungsalgorithmen. Im Rahmen des vorliegenden Projektes wurden mathematische Methoden zur systematischen Analyse kopfbezogener Übertragungsfunktionen entwickelt und für die Auswertung realer Messdaten eingesetzt. Im Einzelnen wurden folgende Teilprojekte umgesetzt. - Einführung des sogenannten Frequenzband-bezogenen akustischen Abstands zweier Richtungen, der die Ähnlichkeit von Signalpaaren aus zwei verschiedenen Richtungen abschätzt, allein basierend auf dem Frequenzgehalt der Signale. Der Vergleich des akustischen Abstands zweier Signalrichtungen und des globalen Signal-zu-Rauschverhältnis liefert eine scharfe theoretische Abschätzung für die Verwechselbarkeit dieser Richtungen, die für alle Lokalisierungsalgorithmen Gültigkeit hat. - Entwicklung eines Schalllokalisierungsalgorithmus, der die aus dem akustischen Abstand herleitbare optimale theoretische Schwelle realisiert. In ähnlicher Weise wie der akustische Abstand vermeidet auch der Algorithmus die Verwendung üblicherweise für die Lokalisierung eingesetzter Signalmerkmale wie interaurale Zeitdifferenz oder Differenz des Schalldrucks. - Systematische Auswertung und mathematische Analyse des Verhaltens des Lokalisierungsalgorithmus bei zufälligen Stimuli und Rauschen . - Vergleich des Lokalisierungsalgorithmus mit bekannten Methoden aus der Literatur, unter Verwendung realistischer Stimuli und gemessener kopfbezogener Übertragungsfunktionen. Hier zeigte sich der neu entwickelte Algorithmus durchgehend überlegen. - Einsatz der Methoden in der Auswertung experimenteller Daten zur Schalllokalisation bei Schleiereulen.
Publications
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(2017) A Similarity Measure of Sound Source Positions Based on Head-Related Transfer Functions. 40th Annual MidWinter Meeting Association of Otolaryngology. Poster #402
Maike Gerhard, Hartmut Führ, Hermann Wagner, Patrick Schillberg
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(2017) Localization of Spatial Positions with Ambiguous Information in Barn Owls. 40th Annual MidWinter Meeting Association of Otolaryngology. Poster #69
Patrick Schillberg, Hermann Wagner
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(2018) Are neurons in the optic tectum tuned to interaural time and interaural level differences or to acoustic space? 41st Annual MidWinter Meeting Association of Otolaryngology. Poster #784
Patrick Schillberg, Roland Ferger, Hermann Wagner
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(2018) Fully Cued versus ITD- and ILD-based Sound Localization. 41st Annual MidWinter Meeting Association of Otolaryngology. Poster # 392
Maike Gerhard, Hartmut Führ, Patrick Schillberg, Hermann Wagner
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(2019) Discrimination of positions in the acoustic space of barn owls characterized by equal broadband ITD and ILD. Doctoral thesis of RWTH Aachen University
Patrick Schillberg
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(2019) Mathematical analysis of head-related transfer functions. Doctoral thesis of RWTH Aachen University, 2019, XV, 222 S.
Maike Gerhard
