Konsolidierende Signalverarbeitung für das Gruppenraum-Szenario in hybriden Sprachkonferenzsystemen

• Antragsteller: Dr.-Ing. Aleksej Chinaev; Professor Dr.-Ing. Gerald Enzner
• Fachliche Zuordnung: Kommunikationstechnik und -netze, Hochfrequenztechnik und photonische Systeme, Signalverarbeitung und maschinelles Lernen für die Informationstechnik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 557407938

Die PC-basierte Videokonferenz erwies sich in den Jahren des eingeschränkten Zusammenkommens als überraschend robust in Bezug auf Netzwerk-, Ton- und Bildqualität und wurde in diesem Kontext als vorläufig praktikabler Ersatz für die persönliche Kommunikation entdeckt. Der ressourcenschonende Mehrwert dieser Technologie ist auch für die Zukunft von dringender Bedeutung, aber die mangelhafte Unterstützung eines hybriden Betriebs mit einigen lokalen Teilnehmern vor Ort und einigen fernen Teilnehmern bildet eines der größten Hindernisse. Qualitative Analysen belegen kohärent den dringenden Handlungsbedarf zur Behebung notorischer Tonprobleme, wie etwa akustischer Rückkopplungen oder Pegelschwankungen im Gruppenraum. Konzentrierte Mikrofongruppen leisten nur bedingt Abhilfe. In unserer Vorstellung sollte die Teilnahme mit mehreren Endgeräten im Gruppenraum ein schlüssiges Nutzerszenario sein, um auch digitale Mehrwertdienste (Screen-Sharing, Chat, Protokoll, etc.) für die einzelnen Teilnehmer im Gruppenraum nutzbar zu machen. Dies erfordert eine grundlegende Analyse und Bereitstellung von Technologien zur elektroakustischen Verknüpfung der Endgeräte im Gruppenraum zu einer gemeinsamen Stimme in die Konferenz. Das vorgestellte Projekt macht daher grundsätzliche Vorschläge für eine ingenieurwissenschaftliche Behandlung mit den Mitteln der digitalen Audiosignalverarbeitung. Dabei wird versucht nur minimal in die etwaige Infrastruktur eines Konferenzanbieters einzugreifen. Insbesondere werden zwei topologische Hypothesen zur elektroakustischen Konsolidierung des Gruppenraums verfolgt, darunter eine zentralisierte Verarbeitung im Verbindungsserver (d.h. mit Übertragungsverlusten) sowie eine verteilte Verarbeitung auf den einzelnen Endgeräten im Gruppenraum. Die herausfordernden Fragen für die digitale Signalverarbeitung sind dabei jeweils die feine Abtastratensynchronisation der sonst autonomen Endgeräte und die mehrkanalige akustische Konsolidierung der betreffenden Mikrofonsignale mit verschiedenen Raumübertragungsfunktionen und etwaigen Hintergrundgeräuschen. Im beantragten Projekt werden diese Fragestellungen schwerpunktmäßig auf zwei Antragsteller (davon ein Erstantragsteller für Eigene Stelle) abgebildet und von ihnen kooperativ am selben Ort durchgeführt. Unser Arbeitsprogramm benennt die unterschiedlichen und die kooperativen Aufgaben im Kontext der genannten Konferenztopologien mit und ohne Verwendung eines Verbindungsservers. Das vorgeschlagene Projekt stellt jedoch grundlegend andere Anforderungen, einerseits durch die verlustbehaftete niederratige Übertragung zu einem Verbindungsserver bzw. andererseits durch die verteilte mehrkanalige Signalverarbeitung im Gruppenraum.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen