SCRUDRIVA – Sound field control using head-worn multi-driver arrangements

• Antragsteller: Professor Dr. Jürgen Peissig
• Fachliche Zuordnung: Akustik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 562226092

Das Forschungsprojekt SCRUDRIVA (Sound field control using head-worn multi-driver arrangements) befasst sich zur Verbesserung der Wiedergabe von räumlichen Schallszenen mit den Möglichkeiten, Herausforderungen und Grenzen bei der Reproduktion eines natürlichen Schallfelds innerhalb einer hemisphärischen Multi-Lautsprecher Anordnung. Hierzu kommt eine Versuchsanordnung zum Einsatz, der anders als ein herkömmlicher Stereokopfhörer mit bis zu 32 Lautsprechern ausgestattet ist. Im Zuge der schnell voranschreitenden Weiterentwicklung von Virtual- und Augmented Reality Anwendungen gewinnt die Wiedergabe räumlich wahrgenommener Audiostimuli über Kopfhörer stark an Bedeutung. Vorherrschend realisiert wird dies gegenwärtig mit binauralem Rendering, bei dem der Stimulus mit einer kopfbezogenen Übertragungsfunktion (HRTF) für die virtuell darzustellende Schalleinfallsrichtung gefaltet und anschließend über einen frequenzgangsentzerrten Kopfhörer wiedergegeben wird. Beste Ergebnisse können mit diesem Ansatz erzielt werden, wenn individuelle HRTFs verwendet werden, die im Gehörgang dicht vor dem Trommelfell gemessen worden sind. Die messtechnische Ermittlung von HRTFs gestaltet sich jedoch aufwändig, weshalb häufig auf generische Übertragungsfunktionen, z.B. von Kunstköpfen, zurückgegriffen wird. Zusätzlich existieren viele Ansätze, wie einer generischen HRTF individuelle Cues aufgeprägt werden können, um somit eine semi- personalisierte HRTF zu erhalten. In jedem Fall führt aber die Nutzung nicht individueller HRTFs zu einer weniger realistischen Wahrnehmung der Schallszene, was sich häufig in Problemen wie der Vorne- Hinten-Verwirrung und fehlender Externalisierung äußert. Unser Forschungsvorhaben widmet sich einem neuen Verfahren der binauralen Synthese, das nicht auf gemessenen oder simulierten HRTFs oder binauralen Raumimpulsantworten (BRIRs) basiert, sondern durch lineare Überlagerung der Schallfelder, die durch jeden Wandler einer Multi-Lautsprecher Anordnung erzeugt werden, das natürliche, durch eine Fernfeld-Quelle erzeugte Schallfeld um die Pinna herum rekonstruiert. Es wird die Hypothese aufgestellt, dass diese Rekonstruktion in der Folge zu einer natürlichen Interaktion zwischen Schallfeld und Pinna und damit zu einer inhärenten Personalisierung des Hörerlebnisses führt. Zur Untersuchung dieser Hypothese werden im Rahmen des Projekts unter Nutzung eines digitalen Zwillings simulationsgestützt Signalverarbeitungsstrategien für die Schallfeldrekonstruktion entwickelt, welche anschließend sowohl messtechnisch mit einer Schallintensitätssonde als auch perzeptiv in Hörversuchen evaluiert werden. Es wird postuliert, dass sich mit der Nutzung eines Multi-Lautsprecher Anordnung und der Fokussierung auf die Wiederherstellung des dreidimensionalen Schallfelds signifikante Verbesserungen gegenüber dem binauralen Rendering mit nicht-individuellen HRTFs erzielen lassen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr.-Ing. Stephan Preihs