Beitrag der Hörertranslation zur Wahrnehmung virtueller auditiver Umgebungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg
• Fachliche Zuordnung: Akustik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 387093958

• Erstellungsjahr: 2022

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Das Forschungsprojekt hatte das Ziel, den Einfluss translatorischer Bewegungen auf die Wahrnehmung von virtuellen Schallquellen in binauralen Auralisationen zu untersuchen. Insbesondere Erkenntnisse über die Rolle früher Raumreflexionen in der menschlichen Wahrnehmung und damit über die Relevanz und die benötigte physikalische Genauigkeit in der positionsdynamischen Binauralauralisation sollten hier gewonnen werden. Hierbei wurde zunächst untersucht, inwiefern sich verschiedene diskrete Positionen innerhalb eines Raums in ihrer Wahrnehmung unterscheiden. Der Fokus der Untersuchungen lag dabei vornehmlich auf ’kleine’ Räume. Dabei wurde festgestellt, dass vor allem die Ausrichtung der Schallquellen, aufgrund der Abstrahlcharakteristik, für deutlich wahrnehmbare Unterschiede in der Akustik zwischen verschiedenen Positionen führen können. In akustischen Szenarien, in denen eine Schallquelle vornehmlich auf den Hörer gerichtet ist, verdeckt hingegen der Direktschall feine Unterschiede in den Reflexionsmustern verschiedener Positionen. Es wurden daher auch Untersuchungen durchgeführt, in denen systematische Vereinfachungen der Reflexionsmuster in Auralisationen getestet wurden. Dabei zeigte sich, dass sich für Szenarien mit starken Direktschall effiziente Algorithmen im Rendering der virtuellen akustischen Umgebung anwenden lassen. Ein weiteres Arbeitspaket beschäftigte sich zusätzlich mit Fragen zur Raumwahrnehmung im Falle selbsterzeugter Geräusche eines Hörers. Als Szenario wurde hier die Detektierbarkeit einer naheliegenden Wand mittels Sprache betrachtet. Allgemein zeigte sich, dass vor allem Hörerfahrung und Expertise für die Wahrnehmbarkeit und Interpretierbarkeit raumakustischer Unterschiede, erzeugt durch translatorische Bewegung, eine entscheidende Rolle spielen. In diesem Zusammenhang zeigte sich auch, dass bereits etablierte Testmethoden und etwa auch standardisierte physikalische Parameter zur Beschreibung der Phänomene nur bedingt geeignet waren. Es wurde daher auch eine neue Testmethode zur qualitativen Evaluierung positionsdynamischer Binauralauralisationen entwickelt. Im Rahmen des Projekts wurden viele Datensätze gesammelt und erzeugt, welche im Internet für weitere Forschungszwecke bereitstehen. Weiterhin wurde das, im Vorfeld für das Projekt erstellte, Auralisations-Framework pyBinSim während des Projekts weiterentwickelt und steht als Open-Source online zur Verfügung. Wichtige Erkenntnisse des Projektes wurden in allgemeinverständlicher Form als Tutorial auf der 150. AES Convention 2021 vorgestellt, als Video auf Youtube (https://youtu.be/aBOZudhP2Qs) öffentlich verfügbar. Aus den Ergebnissen des Projekts lassen sich eine Reihe künftiger Forschungsvorhaben formulieren. Etwa der Einfluss der frühen Reflexionen, besonders in kleinen Räumen, auf die Wahrnehmung benötigt weitere Forschung.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• ”Plausibility of an Interactive Approaching Motion towards a Virtual Sound Source Based on Simplified BRIR Sets”, 144. AES Convention, Mailand, Italien, Mai 2018
  A. Neidhardt, A. Tommy und AD Pereppada
  
• ”Perceptual Differences of Position Dependent Room Acoustics in a Small Conference Room”, Int. Symp. on Room Acoustics, Amsterdam, Niederlande, Sept. 2019
  C. Schneiderwind und A. Neidhardt
  
• ”Synthesis of Binaural Room Impulse Responses for Different Listening Positions Considering the Source Directivity”, 147. AES Convention, New York, USA, Oktober 2019
  U. Sloma, S. Werner, F. Klein und T. Pappachan
  
• ”Creating Auditory Illusions with binaural Technology”, In: J. Blauert, J. Braasch (eds) The Technology of Binaural Understanding. Modern Acoutics and Signal Processing. Springer, Cham., August 2020
  K. Brandenburg, F. Klein, A. Neidhardt, U. Sloma, S. Werner
  
• ”Minimum BRIR Grid Resolution for Interactive Position Changes in Dynamic Binaural Synthesis”, 148. Int. Conv. of the Audio Engineering Society, Vienna, Austria, Juni 2020
  A. Neidhardt und B. Reif
  
• ”Availability of a Hidden Reference Afffects the Plausibility of Position-Dynamic Auditory AR”, in Frontiers in Virtual Reality, Vol. 2, September 2021
  A. Neidhardt und A. M. Zerlik
  
• ”Augmented/Mixed Reality Audio for Hearables: Sensing, control, and rendering”, in IEEE Signal Processing Magazine, Vol. 39, Nr. 3, pp. 63-89, Mai 2022
  R. Gupta, J. He, R. Ranjan, W.-S. Gan, F. Klein, C. Schneiderwind, A. Neidhardt, K. Brandenburg und V. Välimäki
  
• ”Perceptual Matching of Room Acoustics for Auditory Augmented Reality in Small Rooms - Literature Review and Theoretical Framework”, in Trends in Hearing, Januar, 2022
  A. Neidhardt, C. Schneiderwind und F. Klein