New models and approaches for the robust equalization of loudspeaker-room systems

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Alfred Mertins
• Subject Area: Acoustics ; Image and Language Processing, Computer Graphics and Visualisation, Human Computer Interaction, Ubiquitous and Wearable Computing
• Term: from 2015 to 2019
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 262418280

• Final Report Year: 2019

Final Report Abstract

Das wesentliche Ziel des Forschungsvorhabens bestand darin, neue Methoden für den robusten Entwurf von linearen Vorfilter-Netzwerken für qualitativ hochwertige Audiodarbietungen über Lautsprecher in halligen Räumen zu entwickeln. Dabei sollten Konfigurationen betrachtet werden, bei denen die für den Entzerrerentwurf benötigten Impulsantworten an geeigneten Raumpositionen vorab gemessen werden, die aber nicht mit den späteren Hörpositionen deckungsgleich sein mussten. Es sollte vielmehr möglich sein, von den Impulsantworten an den Messpositionen auf Impulsantworten an beliebigen Positionen im betrachteten Volumen zu schließen und daraus die nötigen Entzerrernetzwerke zu entwickeln. Neben der monauralen Darbietung sollte auch die binaurale Audiopräsentation über Lautsprecher betrachtet werden, die neben der Entzerrung auch eine Übersprechkompensation benötigt. Im Rahmen der Arbeiten wurden Compressed-Sensing-Methoden entwickelt, um aus den Signalen von bewegten Mikrofonen bzw. von Impulsantwortmessungen an ausgewählten Positionen auf das Schallfeld an jedem Punkt im betrachteten Volumen zu schließen. Dabei konnte gezeigt werden, dass eine Raumentzerrung auf Basis der beschleunigten Messungen erfolgreich ist und eine im Volumen gleichmäßige Entzerrung erlaubt. Weiterhin wurden neue, auf konvexer Optimierung basierende Filterentwurfsmethoden entwickelt, die sowohl Zeit- als auch Frequenzbereichskriterien beachten und im mehrkanaligen Fall in der Lage sind, eine Übersprechkompensation für die binaurale Audiopräsentation zu schaffen. Schließlich wurden in Probandenstudien die Wirksamkeit der Entzerrung und ihre Robustheit gegenüber Fehlplatzierungen des Hörers bestätigt.

Publications

• Method and device for quickly determining location-dependent pulse responses in signal transmission from or into a spatial volume, WO 2016/146176 A1. Int. Appl. No. PCT/EP2015/055593
  Alfred Mertins
  
• “Measurement of sound fields using moving microphones,” in Proc. IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP), New Orleans, USA, March 2017
  Katzberg, Fabrice; Mazur, Radoslaw; Maass, Marco; Koch, Philipp & Mertins, Alfred
  
• “Multigrid reconstruction of sound fields using moving microphones,” in Proc. Workshop on Hands-free Speech Communication and Microphone Arrays (HSCMA), San Francisco, USA, March 2017
  Katzberg, Fabrice; Mazur, Radoslaw; Maass, Marco; Koch, Philipp & Mertins, Alfred
  
• “Room equalization based on measurements with moving microphones,” in Proc. Workshop on Hands-free Speech Communication and Microphone Arrays (HSCMA), San Francisco, USA, March 2017
  Mazur, Radoslaw; Katzberg, Fabrice; Phan, Huy & Mertins, Alfred
  
• “Soundfield measurement with moving microphones,” The Journal of the Acoustical Society of America, vol. 141, no. 5, pp. 3220–3235, May 2017
  Katzberg, Fabrice; Mazur, Radoslaw; Maass, Marco; Koch, Philipp & Mertins, Alfred
  
• “A compressed sensing framework for dynamic sound-field measurements,” IEEE/ACM Transactions on Audio, Speech, and Language Processing, vol. 26, no. 11, pp. 1962–1975, November 2018
  Katzberg, Fabrice; Mazur, Radoslaw; Maass, Marco; Koch, Philipp & Mertins, Alfred
  
• “Compressive sampling of sound fields using moving microphones,” in Proc. IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP), Calgary, Canada, April 2018
  Katzberg, Fabrice; Mazur, Radoslaw; Maass, Marco; Koch, Philipp & Mertins, Alfred
  
• “Spatial interpolation of room impulse responses using compressed sensing,” in Proc. International Workshop on Acoustic Signal Enhancement (IWAENC), Tokyo, Japan, September 2018
  Katzberg, Fabrice; Mazur, Radoslaw; Maass, Marco; Bohme, Martina & Mertins, Alfred
  
• “Subband based room impulse response reshaping,” in Proc. 13th ITG Conference on Speech Communication, Oldenburg, Germany, Sept. 2018
  Radoslaw Mazur, Fabrice Katzberg, Martina Böhme, and Alfred Mertins
  
• “Subband processing for spatially robust room impulse response reshaping,” in Proc. 16th International Workshop on Acoustic Signal Enhancement (IWAENC), Tokyo, Japan, Sept. 2018
  Mazur, Radoslaw; Kutzberg, Fabrice; Bohme, Martina & Mertins, Alfred
  
• “Robust room equalization using sparse sound-field reconstruction,” in Proc. IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP), Brighton, UK, 2019
  Mazur, Radoslaw; Katzberg, Fabrice & Mertins, Alfred