guest ::
Signal processing algorithms for adaptive loudspeaker-based binaural audio reproduction
2026
Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2025
Genehmigende Fakultät
Fak06
Hauptberichter/Gutachter
;
Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2025-10-24
Einrichtungen
Projekte
Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
binaural audio reproduction (frei) ; crosstalk cancellation (frei) ; signal processing (frei) ; spatial audio (frei) ; system identification (frei)
Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 621.3
Kurzfassung
Die Wiedergabe räumlicher Audiosignale bietet eine Vielzahl vielversprechender Anwendungen im Kontext von Augmented und Virtual Reality, beispielsweise immersive Telefonkonferenzen. Die binaurale Wiedergabe beinhaltet die Erzeugung getrennter Audiosignale für jedes Ohr, wodurch ein natürliches Hörerlebnis ermöglicht wird und Immersion in eine aufgezeichnete oder synthetische akustische Szene empfunden werden kann. Die lautsprecherbasierte binaurale Audiowiedergabe erfordert die Entzerrung des direkten akustischen Pfades und die Dämpfung des Übersprechens mittels eines Netzwerks zur Übersprechkompensation (engl. Crosstalk Cancellation, CTC). Im Vergleich zur Wiedergabe über Kopfhörer bietet die lautsprecherbasierte Wiedergabe Vorteile wie eine verbesserte Externalisierung. Heutige lautsprecherbasierte binaurale Wiedergabesysteme leiden jedoch unter Modellfehlern, die zu verringerten objektiven Kennzahlen und zu einer schlechten subjektiven Lokalisierung virtueller Schallquellen führen. Um die Einschränkungen aktueller lautsprecherbasierter Wiedergabesysteme zu überwinden, wird ein Konzept für adaptive CTC-Systeme vorgestellt, bei dem Mikrofone an den Ohren des Zuhörers angebracht sind. Diese Anordnung ermöglicht die Anpassung der CTC-Filter an die Eigenschaften des Zuhörers und an die Akustik des Wiedergaberaums, sodass nachteilige Modellfehler vermieden werden können. Zu diesem Zweck werden Signalverarbeitungsalgorithmen entwickelt, um zeitvariable akustische Systeme zu identifizieren und CTC-Filter zu entwerfen. Diese Algorithmen werden mit aktuellen Methoden verglichen, in Bezug gesetzt und sowohl unabhängig als auch innerhalb adaptiver CTC-Systeme evaluiert. Die Methodik umfasst dabei sowohl die theoretische Entwicklung von Algorithmen als auch die experimentelle Validierung mittels Simulationen und durch akustische Messungen.Spatial audio reproduction offers a range of promising applications in the context of augmented and virtual reality, for example, immersive teleconferencing. Binaural signal reproduction involves creating separate audio signals for each ear, allowing for natural listening and hence enabling the listener to perceive immersion into a recorded or synthesized acoustic scene. Loudspeaker-based binaural audio reproduction requires to equalize the acoustic direct path and to attenuate the crosstalk by means of a crosstalk cancellation (CTC) filter network. Compared to headphone-based reproduction, loudspeaker-based reproduction offers advantages, such as enhanced externalization. However, today's loudspeaker-based binaural audio reproduction systems suffer from model errors that lead to objectively reduced performance metrics and poor subjective performance in localizing virtual sound sources. To address the limitations of current loudspeaker-based reproduction systems, the concept for adaptive CTC systems, featuring microphones positioned at the listener’s ears, is presented. This setup enables to adapt the CTC filters to the characteristics of the listener and the acoustics of the reproduction room so that detrimental model errors can be avoided. Towards this goal, sophisticated signal processing algorithms are developed for identifying time-varying acoustic systems and for designing CTC filters. These algorithms are related and compared to state-of-the-art methods, and they are evaluated independently and within adaptive CTC systems. The methodology involves both theoretical development of algorithms and experimental validation through simulations and acoustic measurements.
Dokumenttyp
Dissertation / PhD Thesis/Book
Format
print
Sprache
English
Externe Identnummern
HBZ: HT031475429
Interne Identnummern
RWTH-2026-04052
Datensatz-ID: 1033229
Beteiligte Länder
Germany
|
The record appears in these collections: |