Neuvermessung von Head-Related-Transfer-Functions (HRTF)

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 Theorie zum Räumlichen Hören

2.1 Grundlagen und Begriffsklärung

2.2 Monaurale Lokalisationsparameter

2.3 Binaurale Lokalisationsparameter

3 Theorie zur Messung und Berechnung von Übertragungsfunktionen

3.1 Systemtheoretische Grundlagen

3.2 Messstimuli

3.3 Validitäts- und Präzisionsbetrachtung von HRTF-Messungen

4 HRTF-Messsystem

4.1 Bestehendes System

4.2 Optimierung des bestehenden Systems

4.3 Implementierung

4.4 Validierung des Systems

5 Untersuchung zum Einfluss der Gehörgangseingangsimpedanz

5.1 Beschreibung der untersuchten Eingangsimpedanzen unter dem Aspekt der Mikrofonplatzierung und Veränderung des Außenohres

5.2 Experiment I: Richtcharakteristik

5.2.1 Methodik

5.2.2 Ergebnisse

5.3 Experiment II: HRTF

5.3.1 Methodik

5.3.2 Ergebnisse

6 HRTF-Messungen und Berechnung der Lokalisationsparameter

6.1 Methodik

6.1.1 Probanden

6.1.2 Versuchsdurchführung

6.2 Ergebnisse und Diskussion

6.2.1 HRTFs

6.2.2 Interaurale Zeitdifferenzen - ITDs

6.2.3 Interaurale Pegeldifferenzen - ILDs

7 Zusammenfassung und Diskussion

A Verwendete Geräte, Materialien und Software

A.1 Geräte

A.2 Materialien

A.3 Software

B Datenblätter

B.1 Panasonic WM-61A

B.2 Manger MSW

C Richtdiagramme

D MatLab-files

D.1 TASP reference TF.m

D.2 TASP total TF.m

D.3 calc steps.m

D.4 subject routine.m

D.5 start routine.m

D.6 meas routine.m

D.7 pause routine.m

D.8 exit routine.m

D.9 initializing.m

D.10 axes moving.m

D.11 genDatabase.m

D.12 mls routine.m

D.13 genMLS.m

D.14 wn routine.m

D.15 GetIR xcorr.m

D.16 GetIR noise.m

D.17 GetIR wind.m

D.18 audiogram.m

Zielsetzung & Themen

Die Masterarbeit hat zum Ziel, eine präzise Messmethode für Außenohrübertragungsfunktionen (HRTFs) zu entwickeln, die den Einfluss der Gehörgangseingangsimpedanz berücksichtigt und eine naturgetreue individuelle Abbildung ermöglicht. Die zentrale Forschungsfrage fokussiert auf die Optimierung bestehender Messaufbauten zur Steigerung der Validität und Reproduzierbarkeit von Lokalisationsparametern bei gleichzeitiger Minimierung von Artefakten durch die Messumgebung und Mikrofonpositionierung.

• Entwicklung und Validierung einer optimierten Messmethode für individuelle HRTFs
• Quantifizierung des Einflusses verschiedener Gehörgangsabschlüsse (Schaumstoff, Silikon, Acryl) auf die Richtcharakteristik
• Weiterentwicklung des mechanischen Messaufbaus (TASP) zur Reduktion von Reflexionen
• Ermittlung und Vergleich binauraler Lokalisationsparameter (ITD, ILD) für 14 Probanden

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1 Einleitung: Einführung in die Bedeutung des menschlichen Hörvermögens für die Lokalisation, Definition der HRTF und die Zielsetzung der Arbeit, die Messmethode unter Berücksichtigung der Gehörgangseingangsimpedanz zu verbessern.

2 Theorie zum Räumlichen Hören: Theoretische Grundlagen des räumlichen Hörens, einschließlich der monauralen und binauralen Lokalisationsparameter sowie die Bedeutung von Außenohrübertragungsfunktionen.

3 Theorie zur Messung und Berechnung von Übertragungsfunktionen: Systemtheoretische Grundlagen für LTI-Systeme, Erläuterung der Korrelationsmesstechnik sowie Diskussion verschiedener Messstimuli wie Weißem Rauschen und MLS.

4 HRTF-Messsystem: Detaillierte Beschreibung des TASP-Aufbaus, der Optimierungen zur Reduktion von Reflexionen sowie der Validierung des Gesamtsystems anhand des Oldenburger Kunstkopfes.

5 Untersuchung zum Einfluss der Gehörgangseingangsimpedanz: Experimentelle Analyse des Einflusses verschiedener Abschlussimpedanzen des Gehörgangs auf Richtcharakteristiken und HRTFs im Vergleich zur Referenzsituation mit offenem Gehörgang.

6 HRTF-Messungen und Berechnung der Lokalisationsparameter: Präsentation der Messergebnisse für 14 Probanden, Vergleich mit Literaturdaten und detaillierte Berechnung der interauralen Differenzen (ITD, ILD).

7 Zusammenfassung und Diskussion: Synthese der gewonnenen Erkenntnisse hinsichtlich der Messgenauigkeit und der Eignung der entwickelten Otoplastiken für individuelle HRTF-Messungen.

Schlüsselwörter

HRTF, Außenohrübertragungsfunktion, Räumliches Hören, Gehörgangseingangsimpedanz, TASP, Lokalisation, ITD, ILD, Raumakustik, Signalverarbeitung, Messtechnik, Otoplastik, binaurale Aufnahme, Schallsignal, Psychoakustik.

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in dieser Masterarbeit?

Die Arbeit befasst sich mit der präzisen Vermessung von individuellen Außenohrübertragungsfunktionen (HRTFs) unter spezieller Berücksichtigung der akustischen Bedingungen im Gehörgang.

Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?

Zentrale Felder sind die akustische Messtechnik, die systemtheoretische Modellierung von Übertragungsfunktionen sowie die Untersuchung, wie verschiedene Abschlussimpedanzen (z. B. durch Hörgeräte-Otoplastiken) die räumliche Wahrnehmung beeinflussen.

Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?

Das Ziel ist die Entwicklung einer verbesserten Messmethode, die individuelle HRTFs naturgetreu abbildet, indem sie die Stabilität der Mikrofonpositionierung sicherstellt und den Einfluss des Gehörgangsabschlusses quantifiziert.

Welche wissenschaftliche Methode wurde verwendet?

Es wurde eine systemtheoretische Analyse mittels Korrelationsmessung (unter Verwendung von MLS-Signalen) durchgeführt, um Impulsantworten zu gewinnen und daraus die komplexen Übertragungsfunktionen zu berechnen.

Was wird im Hauptteil behandelt?

Der Hauptteil umfasst die detaillierte Beschreibung und Optimierung des mechanischen Messaufbaus TASP, experimentelle Untersuchungen zur Impedanzbeeinflussung durch verschiedene Ohrpassstücke sowie die großangelegte Vermessung von 14 Probanden.

Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?

Die zentralen Fachbegriffe umfassen HRTF, interaurale Zeit- und Pegeldifferenzen (ITD/ILD), Gehörgangseingangsimpedanz, Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) und die Anwendung von pseudozufälligen Maximalfolgen (MLS).

Welchen Einfluss hat ein verschlossener Gehörgang auf die Messungen?

Die Arbeit zeigt, dass das Verschließen des Gehörgangs mit Stöpseln oder Otoplastiken die natürlichen spektralen Eigenschaften verändert und zu einer von der Gehörgangseingangsimpedanz abhängigen Abweichung in der Richtcharakteristik führt.

Warum wurde eine eigene Otoplastik entwickelt?

Um eine stabile und reproduzierbare Mikrofonplatzierung zu gewährleisten, die für hochwertige HRTF-Messungen notwendig ist, wurde eine spezielle Acrylotoplastik entwickelt, die trotz Fixierung des Mikrofons einen möglichst offenen Gehörgang simuliert.