Lista przedmiotów z materiałami udostępnionymi dla studentów

Dla_studentów
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Andrzej Machnowski

Wykonanie pomiarów charakterystyk akustycznych głowy i ich weryfikacja


Head-Related Transfer Functions – measurements and verification


Opiekun pracy dyplomowej: prof. dr hab. inż. Paweł Strumiłło
Dodatkowy opiekun pracy dyplomowej: dr inż. Michał Bujacz

Praca dyplomowa inżynierska obroniona 2011-02-07
Streszczenie pracy dyplomowej:
Zmysł słuchu odgrywa znaczącą rolę w codziennym życiu człowieka. Ważną jego cechą jest istnienie mechanizmów pozwalających na lokalizację położenia źródła dźwięku w przestrzeni. Systemy dźwięku przestrzennego wykorzystujące głośniki rozmieszczone dookoła słuchacza, nie znajdują zastosowania w niektórych aplikacjach. Istnieją jednak metody wytwarzania dźwięku przestrzennego za pomocą słuchawek stereofonicznych. Rozwiązanie tego typu znalazło zastosowanie m.in. w urządzeniu wspomagającym osoby niewidome w samodzielnym poruszaniu się, opracowanym w Instytucie Elektroniki Politechniki Łódzkiej. W celu uzyskania efektu dźwięku przestrzennego w słuchawkach stereofonicznych należy zastosować specjalne filtry cyfrowe umieszczone w torze dźwiękowym. Filtry te modelują zjawiska akustyczne związane z interakcja fal dźwiękowych z ciałem słuchacza, a w szczególności z jego torsem, głowa i małżowinami usznymi. Współczynniki tych filtrów są definiowane przez charakterystyki akustyczne głowy HRTF (ang. Head-Related Transfer Function). Charakterystyki te sa unikatowe dla każdego człowieka, zatem najlepszym sposobem ich uzyskania jest indywidualny pomiar. Celem niniejszej pracy jest wykonanie pomiarów charakterystyk HRTF dla grupy osób i ich weryfikacja odsłuchowa. Charakterystyki zebrano dla 12 osób, przy czym dla 5 z nich procedura pomiarowa została wykonana trzykrotnie. Zgromadzone dane posłużyły do wykreślenia widm amplitudowych HRTF dla poszczególnych osób i wybranych lokalizacji źródła dźwięku. W celu weryfikacji zmierzonych charakterystyk wykonano testy odsłuchowe z udziałem 5 osób – ochotników, dla których pomiary HRTF przeprowadzono trzykrotnie. Z uwagi na ścisłą zależnosc charakterystyk HRTF od budowy ciała słuchacza, zebrano także wybrane dane antropometryczne uczestników badan, które przedstawiono w postaci fotografii z umieszczona na ciele skala pomiarowa oraz liczbowego wyniku pomiaru kata odstawania małżowiny usznej wyrażonego w stopniach. Przeprowadzone badania pozwoliły stwierdzić wysoka powtarzalność uzyskiwanych wyników pomiarów charakterystyk HRTF. Uwidoczniły także wyraźne zróżnicowanie charakterystyk HRTF dla poszczególnych osób, co potwierdza unikatowość tej cechy człowieka. Analiza wyników testów odsłuchowych, wykonywanych z użyciem zebranych wcześniej charakterystyk HRTF, wykazała dużą poprawność wskazań lokalizacji źródła dźwięku postrzeganego przez słuchacza.
Abstract:
Sense of hearing is of great importance in everyday life of a human. Its significant feature is an ability to locate sound sources in space. Popular spatial sound systems are based on multiple loudspeakers surrounding the listener but due to their size cannot be employed in a number of applications. However, there are techniques available which allow to create spatial sounds using stereophonic headphones. This technical solution was applied in an electronic travel aid for the blind developed in Institute of Electronics at the Technical University of Łódz. A way to generate spatial sounds on stereophonic headphones is through the use of special digital filters in audio signal path which emulate the acoustic phenomena introduced into the sound wave by interaction with the human body, especially torso, head and the ear pinnae. Those filter’s frequency characteristics are defined by HRTFs (Head-Related Transfer Functions). HRTFs are unique for every person, so the best method to receive them is personalized measurement. The purpose of the thesis was to carry out measurements of HRTFs on a group of people and to verify them through the localization verification trials. The characteristics were measured for 12 persons, for 5 out of them the measurement procedure was repeated three times. In order to confirm the measured HRTFs verification trials were carried out for 5 volunteers. HRTFs differ from person to person. For this reason anthropometric measurements were done. Collected data are presented as photos taken with a scale on volunteer body and as pinna flare angle measured in degrees. The conducted studies have indicated a high repeatability of HRTFs measurement results. They also showed differences between characteristics for particular persons thus proving uniqueness of individual HRTFs functions. Verification trials have shown that incorporation of personal HRTFs into the stereophonic sound path have enabled accurate location of sound sources by the volunteers taking part in the trials.