Forschungsprojekt RESKUe

Ziel des RESKUe Projektes ist die Entwicklung eines einfach bedienbaren Messsystems für individuelle Außenohrübertragungsfunktionen, welches durch die Verwendung von Virtual Reality (VR) Systemen ohne reflexionsarme Räume und komplexe Messaufbauten auskommt.

Den Hintergrund des Projektes bilden kopfhörerbasierte Anwendungen virtueller akustischer Umgebungen. Für die Darstellung virtueller Schallquellen werden kopfbezogene Übertragungsfunktionen (engl Head-Related Transfer Functions, kurz HRTF) verwendet, um den an den jeweiligen Ohren eintreffenden Schall möglichst realistisch zu simulieren. Auch wenn gemittelte HRTF Datensätze existieren, die für möglichst viele Menschen eine passable Virtualisierung liefern sollen, lässt sich von einer individuell auf den Kopf angepassten HRTF eine deutlich bessere Immersion erwarten. Der Aufwand um eine solche individuelle Messungen durchzuführen ist jedoch hoch und erfordert in den meisten Fällen Zugang zu einem speziellen reflexionsarmen Raum. Ein kritischer Punkt ist die hohe Anzahl von benötigten Messpunkten, um alle möglichen Einfallsrichtungen mit einer ausreichenden Auflösung abzudecken.

Durch Verwendung von Methoden zum sogenannten Upsampling von sphärischen Datensätzen, wie in etwa das von der TH Köln zum Patent angemeldete SUpDEq-Verfahren (LU 100981), kann die Anzahl der erforderlichen Messungen drastisch reduziert werden. Unter Upsampling versteht man die Synthese eines vollständigen Datensatzes aus einigen wenigen Stützpunkten heraus. Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens ist, dass die Stützpunkte nicht zwingend einem festen Raster entsprechen müssen, sondern frei auf der Sphäre verteilt sein können.

Das RESKUe Projekt baut der aktuellen Forschung zum Upsampling und individueller HRTF-Akquise auf mit dem Ziel, ein unkompliziertes HRTF-Messystem zu entwickeln, welches mit einem möglichst kleinen Umfang an handelsüblichen Geräten auskommt. Kern des Messsystems ist ein handelsübliches Head Tracking Device, mit dem sich die Kopforientierung eines Probanden relativ zu einem feststehenden Messlautsprecher exakt bestimmen lässt. Dadurch kann der Proband eine selbst bestimmte Anzahl an Messungen von beliebigen Einfallsrichtungen durchführen. Durch geschickte Verarbeitung und anschließendem Upsampling der gemessenen Daten lässt sich so ein vollsphärischer Datensatz erstellen, der perzeptiv einem idealen, im Freifeld gemessenen HRTF Datensatz entspricht.

Bestandteil des Projektes sind neben der Implementierung des eigentlichen Systems auch zahlreiche empirische Untersuchungen. Im Gegensatz zur idealen Messumgebung arbeiten wir bei RESKUe mit zahlreichen Vereinfachungen, welche das Ergebnis beeinflussen können. Unter anderem muss der Einfluss der Raumreflektionen eliminiert werden, da auf einen schallarmen Raum verzichtet wird. Eine weitere Problematik ergibt sich aus den Abweichungen von der Idealen Kopfpositionen durch die natürlichen Bewegungen des Kopfes und eventuellen Ungenauigkeiten des Head Tracking. Zudem muss das Messsystem mit beliebigen Messlautsprechern und Mikrofonen gleichbleibende Ergebnisse liefern.