Analyse und Synthese der Akustik kleiner Räume

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Sebastian Schlecht
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik ; Akustik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426805376

Nachhall ist ein alltäglicher akustischer Prozess, der auftritt, wenn Schallwellen in einem geschlossenen Raum wiederholt reflektiert werden. Raumakustische Merkmale wie Raumgeometrie, Quellen- und Hörerpositionen sowie Grenzflächenmaterialien bestimmen die physikalischen und perzeptiven Eigenschaften des resultierenden Nachhalls. In vielen Anwendungen ist es notwendig, den Nachhall-Effekt künstlich nachzubilden. Künstlicher Nachhall kann auf einer rein physikalischen Simulation der Raumakustik basieren. Der erforderliche immense rechnerische Aufwand begrenzt jedoch die Genauigkeit je nach Anwendungsanforderungen. Daher besteht ein Bedarf an effizienten Algorithmen, die nicht notwendigerweise physikalisch genau sind, die jedoch perzeptuell überzeugend sind. Das ASSAI-Projekt untersucht  Techniken zum Analysieren akustischer Merkmale aus Raummessungen und zum Synthetisieren wahrnehmungsgenauer Raumimpulsantworten mit einem besonderen Fokus auf einem numerisch effizienten Verfahren, wie dem Feedback Delay Network (FDN). FDNs stellen eine große Klasse von schwachbesetzten rekursiven Filtern dar, so dass die grundlegenden Untersuchungen in diesem Projekt für eine breite Palette digitaler Signalverarbeitungsanwendungen relevant sind, einschließlich Dekorrelation, numerischer Klangsynthese und physikalischer Modellierung. Wir stellen zwei innovative Erweiterungen für FDNs vor: Steuerung von Raummodi und Diffusion. Um eine systematische Untersuchung der perzeptuellen Translation zu ermöglichen, schlagen wir ein komplettes Design vor, von der Raumakustikmessung bis zur Parameterschätzung, physikalischen und perzeptuellen Übersetzung, und Auswertung. Wir konzentrieren uns auf die Raumakustik kleiner Räume wegen seiner besonderen Relevanz in Anwendungen wie Augmented Reality, Instrumentenmodellierung und Film-Postproduktion. Die Messungen und Analysen der Raumakustik basieren auf räumlichen Raumimpulsantworten und Raumgeometrie-Tiefenkarten, die wiederum numerische akustische Simulationen steuern. Die FDN wird dann von der physikalischen Simulation mit einem wahrnehmungsbasierten Fehlermaß abgeleitet. Die Bewertung wird anhand realer Referenzen durchgeführt und untersucht die Anwendbarkeit in Augmented-Reality-Szenarien.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Finnland, Großbritannien
• Kooperationspartner: Professor Stefan Bilbao; Professor Vesa Välimäki