Modellierung der HRTF in der horizontalen Ebene durch parametrisierte IIR-Filter (vor Ort)
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Abstract:
Richtungsinformation wird in binauralen Aufnahmen und synthetisch generiten akustischen Umgebungen durch auf HRTFs basierenden Filtern eingefügt. Auf Systemen mit ausreichend Rechenleistung und Speicherkapazität stellt die Anzahl der Filterkoeffizienten kein limitierenden Faktor dar. Wird das Hinzufügen der Richtungsinformation in Echtzeit auf Audiosystem, die auf eingebetteten System oder Mikrocontrollerplatformen basieren benötigt, ist die Anzahl der Filterkoeffizienten mit Bedacht zu wählen. Zum einen muss die HRTF genau genug durch die Filterkoeffizienten abgebildet werden um die entsprechenden psychoakustischen Effekte zu erreichen. Zum anderen ist die vorhandene Rechenleistung bzw. CPU-Zeit und Speicherkapazität auf Mikrocontrollern begrenzt. Eine detaillierte HRTF, sowohl im Frequenz- wie auch Azimut- und Elevationsbereich, benötigt viel Speicherplatz und das Filtern des Audiosignals aufgrund der hohen Anzahl an Filterkoeffizienten kann länger dauern, als die Zeit, die dem zu verarbeitenden Audioblock entspricht. Dieser Zwiespalt bildet den Ausgangspunkt unseren Untersuchungen, mit dem Ziel einen Filter definieren zu können, der die Anforderungen der Psychoakustik und Mikrocontroller vereint. Mittels Analysen von in der Horizontalebene gemessenen und numerisch simulierten HRTFs gelang es uns ein parametrisiertes Model zu entwickeln, das den vorne-hinten Unterschied von HRTFs durch eine Kaskade an fünf IIR Filtern zweiter Ordnung abbildet.