Wolfgang Kreuzer

  • Beschreibung

    Computermodelle für Sprachproduktion und Sprachanalyse sind sein den 1960er Jahren von wissenschaftlichen Interesse. Viele Modelle ersetzen den Vokaltrakt durch eine segementierte Röhre, wenn aber Nasale wie /n/ und /m/ oder nasaliesierte Vokale betrachtet werden sollen, sind Ein-Rohr Modelle nicht mehr ausreichend, weil durch die Nase ein zusätzlicher Resonanzkörper an den Vokaltrakt gekoppelt wird. Daher ist es notwendig, ein verzweigtes Rohrmodell zu betrachten, bei denen die Bestimmung der Querschnittsflächen aus einen vorgegebenen Sprachsignal nicht mehr trivial ist, und im Allgemeinen die Lösung eines nicht-linearen Gleichungssystems voraussetzt. 

    Das Gleichungssystem ist überbestimmt, und wir führen z.B. mittels probabilistischen Ansätzen (Bayesscher Statistik) zusätzliche Bedingungen ein, z.B. obere und untere Beschränkungen der Flächenfunktionen oder Glattheitsannahmen.

  • Computer werden ständig schneller und die schnelle Entwicklung von Audio-Interface and Audio-Transmissions Technologien haben zu einem neuen Zeitalter von Audio-Systemen geführt, die mittels Surround Lautsprechern räumliche Schallerlebnisse reproduzieren können.

    Viele dieser Anwendungen benötigen eine genaue, effiziente und robuste Darstellung des Schalls in der Raum-Zeit-Frequenzebene. Das gemeinesame Projekt von ISF und IRCAM verbindet die mathematischen Konzepte, die am ARI verwendet und entwickelt werden mit der profunden Kenntnis in Signalverarbeitung in Echtzeit am IRCAM. Das Projekt versucht grundlegende Fragen in beiden Forschungsfeldern zu beantworten und hat als Ziel die Entwicklung von verbesserten Methoden für die oben erwähnten Anwendungen.

    Spezielle Fragen, die in diesem Projekt geklärt werden sollen, sind:

    • Kann mittels Wavelets und Frames eine effiziente Raum-Zeit-Frequenz Darstellung von Wellenfeldern gefunden werden, die robuster als derzeitig existente Methoden sind?
    • Ist es möglich, auf Frames basierenden Methoden an ein (sphärisches) Lautsprecher-, bzw. Mikrophonarray mit vorgegeben Anordnung von Lautsprechen, bzw. Mikrophonen anzupassen (z.B. das 64 Kanal Array am IRCAM)
    • Wie kann das akustische Feld auf einer Kugel mit Frames dargestellt werden, um bessere Raum-Zeit-Frequenz Darstellung des akustischen Felds an bestimmten Teilen der Kugel zu erhalten?
    • Ist es möglich, diese Raum-Zeit-Frequenz Darstellung in mehreren Auflösungen für Raumaufnahmen mittles sphärischen Mehrkanal-Mikrophonarray zu verwenden (z.B. um eine höhere räumliche Auflösung von frühen Raumreflexionen zu erreichen)?
  • S&T cooperation project 'Amadee' Austria-France 2013-14, "Frame Theory for Sound Processing and Acoustic Holophony", FR 16/2013

    Project Partner: The Institut de recherche et coordination acoustique/musique (IRCAM)

  • Biotop Beschreibung
    Workflow Biotop

    Einführung

    Die Lokalisierung von Schallquellen spielt eine wichtige Rolle im täglichem Leben. Die Form des menschlichen Kopfs, des Torsos und vor allem des Außenohrs (Pinna) bewirken einen Filtereffekt für einfallenden Schall und spielen daher eine wichtige Rolle bei der Ortung einer Schallquelle. Dieser Filtereffekt kann mittels der s.g. head related transfer functions (HRTFs, kopfbezogene Übertragungsfunktionen) beschrieben werden. Diese Filterfunktionen können mittels numerischer Methoden (zum Beispiel der Randelemente Methode, BEM) berechnet werden. In BIOTOP sollen diese Berechnungen durch Anwendung adaptiver Wavelet und Frame Methoden effizienter gemacht werden.

    Ziel

    Verglichen mit den herkömmlichen BEM Ansatzfunktionen haben Wavelets den Vorteil, besser an gegebene Schallverteilungen angepasst werden zu können. Als Verallgemeinerung von Wavelets sollen Frames dabei helfen, eine noch flexiblere Berechnungsmethode und damit eine noch bessere Anpassung an das gegebene Problem zu entwickeln. BIOTOP verbindet abstrakte mathematische Theorie mit numerischer und angewandter Mathematik. BIOTOP ist ein internationales DACH-Projekt (DFG-FWF-SFG) zwischen der Philipps-Universität Marburg (Stephan Dahlke), der Unicersität Basel (Helmut Harbrecht) und dem Institut für Schallforschung. Die gemeinsame Erfahrung dieser drei Forschungsgruppen soll helfen, neue numerische Strategien und Methoden zu entwickeln. Das Projekt wird vom FWF (Proj. Nummer: I-1018 N25) gefördert.

     

  • Objective:

    Upon first investigation, the design of new outward-curved noise barriers has an improved noise-shielding effect if absorbing material is applied. Further investigation shall prove this ability. Numeric simulations and measurements are being processed.

    Method:

    Advanced boundary element methods (BEM) in two dimensions will prove the noise-shielding ability of the sound barrier. Different curvy and straight designs are compared to each other with respect to their shielding effect in the spectrum. Measurements at existing walls are processed and compared. Measurements are conducted without a noise barrier. A simulated softening affect of the noise barrier walls is used to simulate the noise signal behind the new barriers.

    Application:

    Calma Tec has patented the designs and will offer new designs in practice.

    List of Deliverables:

    01. Traffic Noise Recording Plan. 02. Sound Data Storage, Retrieval and Spectrographic Description. 03. Descriptive Noise Statistics. 04. Pricipal Component Analysis. 05. Sound Barrier Mesh Models. 06. Simulation, Transfer Functions & Clustering. 07. Visualization. 08. Psychoacoustic Irrelevance. 09 Modulation Effects. 10. Subjective Preference Tests. 11. Conclusions