Fast measurement of individual head-related transfer functions

Richter, Jan-Gerrit; Fels, Janina; Jax, Peter Johannes

doi:38107

Fast measurement of individual head-related transfer functions

Richter, Jan-Gerrit^RWTH*

2019

VerantwortlichkeitsangabeJan-Gerrit Richter

ImpressumBerlin : Logos Verlag Berlin GmbH 2019

Umfang1 Online-Ressource (III, 151 Seiten) : Illustrationen, Diagramme

ISBN978-3-8325-4906-0

ReiheAachener Beiträge zur Akustik ; 30

Dissertation, RWTH Aachen University, 2019

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak06

Hauptberichter/Gutachter
Fels, Janina (Thesis advisor)^RWTH* ; Jax, Peter Johannes (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2019-02-22

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2019-04006
URL: http://publications.rwth-aachen.de/record/760168/files/760168.pdf

Einrichtungen

Lehr- und Forschungsgebiet für Medizinische Akustik (613620)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Akustik (frei) ; Binaural Technik (frei) ; HRTFs (frei) ; Messtechnik (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 621.3

Kurzfassung
Während Anwendungen binauraler Technologie in den letzten Jahren an Popularität gewonnen haben, verwenden die meisten Anwendungen immer noch nicht-individuelle kopfbezogene Übertragungsfunktionen (HRTFs) von Kunstköpfen. Diese Datensätze ermöglichen eine relativ gute räumliche Lokalisierung, die besonders gut funktioniert, wenn ein zusätzlicher visueller Hinweis verwendet wird. Bestimmte Anwendungen, wie z.B. die Erforschung des räumlichen Hörens oder der auditiven Aufmerksamkeit, erfordern jedoch ein physikalisch genaues und realistisches binaurales Signal. Darüber hinaus wurde in vielen Experimenten gezeigt, dass durch den Einsatz individueller HRTFs, z.B. bei Lokalisierungsaufgaben, ein erheblicher Nutzen entsteht. Der limitierende Faktor, der die weit verbreitete Nutzung individueller HRTFs verbietet, ist die Erfassung solcher Daten. Eine erhebliche Hardwareanforderung behindert eine universellere Nutzung. Selbst für Institutionen, welche individuelle Messungen durchführen können, machte die erforderliche Messzeit in der die Probanden bewegungslos verbleiben müssen, die meisten Messungen in der Vergangenheit unmöglich. Dieser Zeitbedarf wurde kürzlich durch die Parallelisierung des Messsignals reduziert, was zur Entwicklung schneller Messsysteme führte, welche in der Lage sind, individuelle und räumlich hochaufgelöste HRTFs zu erfassen. Diese Arbeit stellt eine objektive und subjektive Bewertung eines solchen Systems vor, das mit dem Ziel entwickelt wurde die Messungen in einem möglichst geringen Ausmaß zu stören. Eine detaillierte Untersuchung der zusätzlichen Verzerrung des Schallfeldes durch das System selbst wird vorgestellt. Zusätzlich wird gezeigt, dass das System in Bezug auf die Lokalisierung der Schallquellen mit einem herkömmlichen Messsystem vergleichbar ist. Darüber hinaus wird ein Verfahren eingeführt und ausgewertet, welches die Messzeit durch kontinuierliche Rotation während der Messung weiter verkürzt. Mit dieser Methode wird die Messdauer von acht Minuten auf drei Minuten ohne hörbare Unterschiede reduziert. Die vorgestellten Methoden werden auch verwendet, um zusätzliche Fehler durch die Bewegung des Subjekts zu reduzieren. Es wird gezeigt, dass diese Bewegung durch ein visuelles Feedback-System auf ein Niveau reduziert werden kann, das effizient kompensiert werden kann.

While binaural technology applications gained in popularity in recent years, the majority of applications still use non-individual Head-Related Transfer Functions (HRTFs) from artificial heads. These datasets enable a reasonably good spatial localization which works especially well when using an additional visual cue. However, certain applications, for example research of spatial hearing or hearing attention, require an physically exact and realistic binaural signal. Moreover, it was shown in many experiments that there is a substantial gain from the use of individual HRTFs, for example in localization tasks. The limiting factor that prohibits the widespread use of individual HRTFs is the acquisition of such data. A substantial hardware requirement obstructs a more universal usage. Even for institutions that allow individual measurements, the measurement time that is required, and that the subjects are required to remain motionless made most measurements unfeasible in the past. This time requirement has recently been reduced by the use of parallelization in the measurement signal which lead to the development of fast measurement systems capable of acquiring individual and spatially dense HRTF. This thesis provides a objective and subjective evaluation of such a system that is designed with the goal of little disturbance of the measurements in mind. The construction is detailed, followed by both an objective and subjective evaluation. A detailed investigation into additional distortion of the sound field introduced by the system itself is presented and it is shown that the system performs comparably to a conventional system in terms of sound source localization. Furthermore, a method is introduced and evaluated to further reduce the measurement time by using continuous rotation during the measurement. This method is used to reduced the measurement duration from eight minutes to three minutes without audible differences. The introduced methods are also used to reducing additional errors from subject movement. It is shown that this movement can be reduced by a visual feedback system to a level that can be compensated efficiently.

OpenAccess:
PDF
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