Kommunikationstechnik-Kolloquium October 2018

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Kommunikationstechnisches Kolloquium am IKS

by Ronkartz

Sehr geehrte Abonnenten des Kolloquium-Newsletters, gerne informieren wir Sie über den nächsten Termin unseres Kommunikationstechnischen Kolloquiums. *Montag, 5. November 2018* *Vortragender*: Dennis Kolesnikov *Ort*: Hörsaal 4G IKS *Zei**t: *15:00 Uhr *Master-Vortrag*: Dynamic Playback of Higher-Order Ambisonics Signal with Headphones They dynamic playback of higher order Ambisonics (HOA) signals with headphones, is a field that ha been pursued for many years and is increasingly growing with the rise of hardware performance as well as the current trend for virtual reality applications. Since the dynamic rendering of the audio signal is highly computational intensive, many different approaches have been proposed to accommodate for this problem, ranging from the use of first order Ambisonics (FOA) to the truncation of the head related transfer functions (HRTFs). This thesis tries to build on the improvements that have been achieved in the field of binaural rendering to create an immersive experience of an audio scene. The implementation of the renderer is performed using a modular approach, which will enable its extension in future works. To evaluate the work of this thesis, several listening experiments are performed that compare the binaurally rendered signal to the Ambisonics signal of a real loudspeaker setup. The experiments show that the renderer has a great externalization and the binaurally rendered signal is plausible, but most often not authentic. Alle Interessierten sind herzlich eingeladen, eine Anmeldung ist nicht erforderlich. Allgemeine Informationen zum Kolloquium, sowie eine aktuelle Liste der Termine des Kommunikationstechnischen Kolloquiums finden Sie unter: http://www.iks.rwth-aachen.de/aktuelles/kolloquium/ -- Irina Ronkartz Institute of Communication Systems(IKS) RWTH Aachen University Muffeter Weg 3a, 52074 Aachen, Germany +49 241 80 26958(phone) ronkartz(a)iks.rwth-aachen.de http://www.iks.rwth-aachen.de/

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by Ronkartz

Sehr geehrte Abonnenten des Kolloquium-Newsletters, gerne informieren wir Sie über den nächsten Termin unseres Kommunikationstechnischen Kolloquiums. *Freitag, 09. November 2018* *Vortragender*: Frederic Allion *Ort*: Hörsaal 4G IKS *Zeit*: 14:00 Uhr *Master-Vortrag*: Kompression von Higher Order Ambisonics mit richtungsabhängiger Auflösung Die Wiedergabe von räumlichen Audiosignalen gewinnt aktuell in der Forschung eine immer größere Bedeutung. Eine Möglichkeit zur Darstellung dieser Signale sind die Higher Order Ambisonics (HOA), welche die Einfallsrichtung von Schallquellen mittels der Spherical Harmonics kodieren. Da bei dem Higher Order Ambisonics Format große Datenmengen anfallen, werden Untersuchungen zur Kompression der Signale notwendig. In dieser Arbeit wird eine Kompression von HOA-Signalen mit dem so genannten Warping untersucht. Beim Warping handelt es sich um eine Manipulation von HOA-Signalen, welche es erlaubt die Positionen von Schallereignissen zu verändern. Dadurch wird im Signal eine richtungsabhängige, räumliche Auflösung erzeugt, welche für die Kompression ausgenutzt werden soll. Das Grundkonzept besteht daraus, dass einzelne Schallanteile identifiziert werden, welche einen signifikanten Einfluss auf die akustische Szene haben. In diese soll dann mittels einer Warpingtransformation "hineingezoomt" werden, sodass eine geringere HOA-Ordnung und somit eine geringere Menge an Daten ausreichend ist, um diese Richtung akkurat zu repräsentieren. Auf der Empfängerseite findet eine Rekonstruktion mittels der inversen Warpingtransformation statt. Um dies zu ermöglichen müssen einige Metadaten zur Beschreibung der Transformation zusätzlich übertragen werden. Allerdings ist die Datenmenge für diese Informationen im Vergleich zu der Datenmenge des HOA-Signals annährend zu vernachlässigen. In dieser Arbeit wird ein solches System zur Kompression erarbeitet und untersucht. Es zeigt sich, dass der durch das System erzielte Gewinn gegenüber einer einfachen Ordnungsreduktion von der Komplexität der akustischen Szene und der gewählten Ordnung zur Reduktion des Signals abhängt: Je komplexer das Signal ist, oder je kleiner die Ordnung gewählt wird, desto geringer fällt die Verbesserung durch das beschriebene System aus. Dennoch ist das System in der Lage den Fehler in den HOA-Koeffizienten zu reduzieren und auch die qualitative Wahrnehmung der akustischen Szene merklich zu verbessern. Alle Interessierten sind herzlich eingeladen, eine Anmeldung ist nicht erforderlich. Allgemeine Informationen zum Kolloquium, sowie eine aktuelle Liste der Termine des Kommunikationstechnischen Kolloquiums finden Sie unter: http://www.iks.rwth-aachen.de/aktuelles/kolloquium/ -- Irina Ronkartz Institute of Communication Systems(IKS) RWTH Aachen University Muffeter Weg 3a, 52074 Aachen, Germany +49 241 80 26958(phone) ronkartz(a)iks.rwth-aachen.de http://www.iks.rwth-aachen.de/

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Sehr geehrte Abonnenten des Kolloquium-Newsletters, gerne informieren wir Sie über die nächsten Termine des Kommunikationstechnischen Kolloquiums. *Mittwoch, 31. Oktober 2018* *Vortragend**e*: Cosima Ermert *Ort*: Hörsaal 4G IKS *Zei**t*: 14:00 Uhr *Bachelor-Vortrag*: Aktive Störgeräuschunterdrückung mit a priori Information für In-Ear Monitoring-Systeme In-Ear Monitoring-Systeme finden aufgrund ihrer einfachen Realisierbarkeit in Bühnensituationen oft Anwendung. Die individuelle Monitoring-Abmischung wird jedoch durch das Signal der Public Address (PA)-Anlage gestört. Aktive Störgeräuschünterdruckung (ANC) ermöglicht es, den Einfluss von Störgeräuschen zu reduzieren und stellt eine geeignete Ergänzung zur passiven Dämpfung der In-Ear-Kopfhörer dar. Viele ANC-Systeme bedienen sich meist fester Filter. Da die akustischen Pfade für Bühnensituationen jedoch aufgrund der Bewegungen des Empfängers stark zeitvariant sind, sind adaptive Algorithmen notwendig. Diese sollen durch a priori Informationen in ihrer Performance unterstützt werden. In dieser Arbeit werden zunächst die Randbedingungen für ein In-Ear Monitoring Szenario durch die Messung zeitvarianter Impulsantworten untersucht. Anschließend werden unterschiedliche Ansätze vorgestellt, a priori Informationen im betrachteten Anwendungsfall zu gewinnen und diese in die adaptiven Algorithmen zu integrieren. Mittels Offline-Simulationen werden diese Modifikationen validiert. und *Mittwoch, 31. Oktober 2018* *Vortragender*: Stefan Todorovski *O**rt*: Hörsaal 4G IKS *Zeit*: 14:45 Uhr *Bachelor-Vortrag*: Dynamische Anpassung des optimalen Hörortes für Mehrkanal-Upmix-Systeme Bei der Audiowiedergabe mittels Lautsprechern wird eine Hörposition im sogenannten Sweetspot angenommen. Bewegt sich der Hörer aus diesem Sweetspot heraus, so verzerrt sich die von ihm wahrgenommene Hörszene. Diese Arbeit befasst sich mit der dynamischen Echtzeit-Anpassung des Sweetspots an die aktuelle Hörerposition. Mit Hilfe geometrischer Betrachtungen werden die einzelnen Lautsprechersignale angepasst, so dass sie am neuen Hörort zur selben Zeit ankommen und mit der gleichen Lautstärke wie im Sweetspot wahrgenommen werden. Angewandt wurde diese Anpassung auf einen Mehrkanal-Upmixer, welcher durch die dynamische Analyse des Eingangssignals eine präzisere Sweetspot-Anpassung ermöglicht. Es ergibt sich, dass ein Laufzeitausgleich mittels adaptiven Resamplings und eine Amplitudenkorrektur, bei welcher die geschätzte Signalleistung zu einem Korrekturfaktor führt, die besten Ergebnisse erzielen. Bei informellen Hörtests löst diese Sweetspot-Anpassung das Problem der verzerrten Hörszene und führt zu einer deutlichen Verbesserung der wahrgenommenen Hörszene für Positionen abseits des Sweetspots. Umgesetzt ist die Anpassung mit Hilfe des Echtzeit-Audio Frameworks RTProc und dem VR-Tracking System HTC VIVE im IKS|Lab des Instituts für Kommunikationssysteme der RWTH Aachen. Alle Interessierten sind herzlich eingeladen, eine Anmeldung ist nicht erforderlich. Allgemeine Informationen zum Kolloquium, sowie eine aktuelle Liste der Termine des Kommunikationstechnischen Kolloquiums finden Sie unter: http://www.iks.rwth-aachen.de/aktuelles/kolloquium/ -- Irina Ronkartz Institute of Communication Systems(IKS) RWTH Aachen University Muffeter Weg 3a, 52074 Aachen, Germany +49 241 80 26958(phone) ronkartz(a)iks.rwth-aachen.de http://www.iks.rwth-aachen.de/

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Sehr geehrte Abonnenten des Kolloquium-Newsletters, gerne informieren wir Sie über die nächsten Termine unseres Kommunikationstechnischen Kolloquiums. *Mittwoch, 24. Oktober 2018* *Vortragender*: Florian Hilgemann *Ort*: Hörsaal 4G IKS *Zeit*: 10:15 Uhr *Bachelor-Vortrag*: Digital Noise Reduction for Headsets with Integrated Active Hearing Protection In lauten Umgebungen, in denen das Tragen eines Gehörschutzes erforderlich ist, ist die direkte Kommunikation in der Regel beeinträchtigt. Eine Erweiterung des passiven Gehörschutzes durch Active Noise Cancellation ANC zielt speziell auf die Dämpfung stationärer und niederfrequente Geräusche ab. In diesem Fall wird die Verständlichkeit nicht unbedingt verbessert, denn die Sprache wird einerseits durch ANC und andererseits durch passive Dämpfung beeinflusst. Eine mögliche Gegenmaßnahme ist die Verwendung eines Headsets mit einem Hear-Through, welcher das äußere Mikrofonsignal bentutzt. Dies reduziert jedoch das Maß an Geräuschunterdrückung, da Teile der Störung erneut durch den Hear-Through wiedergegeben werden. Die Anwendung von Verfahren zur digitalen Störgeräuschreduktion auf das Hear-Through Signal bieten die Möglichkeit, diesen Effekt zu vermindern. Im Wesentlichen konzentriert sich diese Arbeit auf die Kombination der Konzepte ANC und digitale Störgeräuschreduktion. So sollen gleichzeitig Umgebungsgeräusche verringert und die Kommunikation in der unmittelbar akustisch gestörten Umgebung erleichtert werden. Die Störgeräuschreduktion erfolgt auf Basis eines Wiener Filters im Frequenzbereich. Der vor Kurzem entwickelte Baseline Tracer wird zur Schätzung der Störung verwendet, da mit iihm eine genaue Störschätzung mit geringer Rechenkomplexität ermittelt werden kann. In der vorgestellten Anwendung ist die Verzögerung des Hear-Through von besonderer Wichtigkeit, da diese sowohl psychoakustische Effekte, als auch Kammfiltereffekte verursacht. Daher wird ein Hörtest durchgeführt, womit die Abhängigkeit der auftretenden Effekte von der Hear-Through Verzögerung ermittelt, und damit Anforderungen an das System gestellt werden können. Weil die Ergebnisse des Hörtests darauf hindeuten, dass kürzere Verzögerungen als solche, für die Algorithmen ursprünglich vorgesehen waren, werden die zur Störgeräuschreduktion genutzten Algorithmen an die härteren Anforderungen der vorgestellten Anwendung angepasst. Dabei werden asymmetrische Fensterfunktionen verwendet, die speziell für die Anwendung mit niedriger Verzögerungszeit entwickelt wurden. Die Genauigkeit der Störschätzung zusammen mit dem angepassten Framework wird dabei genauer untersucht. Die Algorithmen werden zusammen mit einem Konzept zur binauralen Störgeräuschreduktion eingesetzt und berücksichtigen so Aspekte der räumlichen Schallwahrnehmung. und *Mittwoch, 24. Oktober 2018* *Vortragender*: Philipp Bruhn *Ort*: Hörsaal 4G IKS *Zeit*: 11:00 Uhr *Bachelor-Vortrag*: Auswertung akustischer Messsignale zur Dokumentation eines Tiefbauverfahrens Im Tiefbau muss häufig der Baugrund verfestigt werden. Hierfür wird ein sogenanntes Düsenstrahlverfahren eingesetzt, mit dem eine unterirdische Säule erzeugt wird, indem unter hohem Druck eine Zementsuspension in den Boden injiziert wird. Durch die Auswertung akustischer Messsignale kann die Reichweite des Strahls bestimmt werden. Außerdem werden weitere Prozessdaten, u.a. die Tiefe und die Drehzahl des Bohrkopfs aufgezeichnet. In dieser Arbeit werden die vorliegenden Messdaten analysiert und Auswertungsmethodik für zur Bestimmung des Säulendurchmessers entwickelt. Zur Auswertung werden geeignete, leistungs- und korrelationsbasierte Features herangezogen, die jeden Signalzeitpunkt mit einem numerischen Wert quantifizieren. Für die Klassifikation wird eine gewichtete Kombination der Features verwendet. Durch Hinzunahme der Prozessdaten kann der Mindestdurchmesser der Säule in jeder Tiefe bestimmt werden. Wegen der Limitierung der Rechenressourcen wird eine Möglichkeit für die Reduzierung der Datenmenge etabliert. Dadurch kann die Berechnugszeit und der Speicherbedarf deutlich gesenkt werden, ohne die Klassifikationsgenauigkeit merklich zu verringern. Schließlich wurde eine grafische Benutzeroberfläche entwickelt. Diese unterstützt den Benutzer bei der Auswertung und bietet die Möglichkeit, einen Bericht über das Ergebnis des Tiefbauverfahrens zu erstellen. Alle Interessierten sind herzlich eingeladen, eine Anmeldung ist nicht erforderlich. Allgemeine Informationen zum Kolloquium, sowie eine aktuelle Liste der Termine des Kommunikationstechnischen Kolloquiums finden Sie unter: http://www.iks.rwth-aachen.de/aktuelles/kolloquium/ -- Irina Ronkartz Institute of Communication Systems(IKS) RWTH Aachen University Muffeter Weg 3a, 52074 Aachen, Germany +49 241 80 26958(phone) ronkartz(a)iks.rwth-aachen.de http://www.iks.rwth-aachen.de/

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Sehr geehrte Abonennten des Kolloquium-Newsletters, gerne informieren wir Sie über die nächsten Termine unseres Kommunikationstechnischen Kolloquiums. *Mittwoch, 24. Oktober 2018** **Vortragende*: Lena Wirtz *Ort*: Hörsaal 4G IKS *Zeit*: 09:30 Uhr *Bachelor-Vortrag*: Algorithmen für die kontinuierliche Messung von kopfbezogenen Übertragungsfunktionen bei freier Bewegung des Probanden Die Bedeutung von individuellen kopfbezogenen Übertragungsfunktionen (Head-Related Transfer Functions, HRTFs) nimmt in der modernen Audiotechnik immer weiter zu, da es viele Anwendungsgebiete zur natürlichen 3D-Audiowiedergabe gibt. Um den räumlichen Klang für jeden Probanden plausibel zu erzeugen, bedarf es individueller HRTFs für jeden Menschen. Um diese zu bestimmen werden konventionelle Messungen in schalltoten Räumen durchgeführt, bei denen diskrete Lautsprecherpositionen nacheinander ausgewertet werden. Dieses Verfahren ist sehr zeitintensiv und der Proband darf sich während der Messdauer nicht bewegen. Diese Arbeit untersucht Versuchsumgebungen und Szenarien zur dynamischen HRTF-Messung bei freier Bewegung dese Probanden mittels Head-Trackern und Varianten des Normalized Least Mean Squares (NLMS)-Algorithmus zur Systemidentifikation. DAbei wird die Kopfdrehung zunächst als diskrete Bewegung und anschließend als kontinuierliche Bewegung simuliert, wobei die Eigenschaften der NLMS-Algorithmen untersucht werden. Nachfolgend wird die HRTF-Messung in beliebigen Räumen thematisiert, um den Messort nicht auf spezielle, schalltote Räume beschränken zu müssen. Zuletzt wird der NLMS-Algorithmus auf Distanzänderungen zum Lautsprecher angepasst. Zusätzlich befasst sich diese Arbeit mit Auswirkungen der Wahl des Anregungssignals auf die Messung. Der Progressive Activation-based NLMS (PA-NLMS)-Algorithmus zeigt die besten Simulationsergebnisse bei freier Bewegung des Probanden. Aus den Simulationen kontinuierlicher Kopfdrehungen in beliebigen Räumen resultiert, dass es überall möglich ist HRTFs zu messen. Dabei muss lediglich die Periode des Anregungssignals auf die Länge des geschätzten Systems und dementsprechend die Geschwindigkeit der Bewegung angepasst sein. Etwaige Distanzänderungen zum Lautsprecher können mithilfe der entworfenen Anpassung des NLMS-Algorithmus ausgeglichen werden. Des Weiteren zeigen die Simulationsergebnisse, dass ein neues Anregungssignal aus der Klasse der perfekten Sequenzen (PSEQs) vielversprechende Ergebnisse für die Geschwindigkeit der Systemidentifikation bei dynamischer Messung und freier Bewegung des Probanden liefert. und *Mittwoch, 24. Oktober 2018** **Vortagender:* Lukas Ullmann *Ort*: Hörsaal 4G IKS *Zeit*: 14:00 Uhr *Bachelor-Vortrag*: Aufnahme- und Wiedergabeverfahren für immersiven Binauralton Mit der Kunstkopfaufnahme existiert bereits eine geeignete Methode zur Aufnahme und Wiedergabe von Binauralton. Ein Nachteil dieses Verfahren ist die fehlende Möglichkeit einer Adaption des wiedergegebenen Signals bie Kopfbewegungen des Hörers. Die bisherigen Lösungsansätze für dieses Problem beinhalten größtenteils die Nutzung von mehr als zwei Mikrofonen zur Aufnahme der auditiven Szenerie. Der von Sebastian Nagel vorgestellte Binaural Cue Adaptation-Algorithmus verspricht dahingegen eine ähnliche Güte der Adaption bei Kopfbewegungen mit Nutzung von Kunstkopfaufnahmen bzw. Aufnahmen von auditiven Szenerien mit nur zwei Mikrofonen. Im Rahmen dieser Arbeit werden zwei Erweiterungen bezüglich der System-Architektur des Binaural Cue Adaptation-Algorithmus vorgestellt. Die erste Erweiterung besteht aus der Implementierung der Adaption von Kopfbewegungen, welche außerhalb von Bewegungen in Horizontalebene liegen. Die zweite Erweiterung beinhaltet eine Verbesserung der korrekten Quellpositionsdarstellung. Aufnahmen, welche mit einem Kunstkopf- bzw. Kugelmikrofonradius ungleich dem Kopfradius des Hörers getätigt wurden, können mit dieser Erweiterung an den spezifischen Kopfradius des Hörers angepasst werden. In der dargelegten Arbeit wurde zudem ein Vergleich von Binaural Cue Adaptation-Algorithmus und den bestehenden Verfahtren zur Adaption von Kopfbewegungen in Binauralsignalen durchgeführt. Für diesen Vergleich wurde ein Hörversuch mit Probanden angesetzt. Der Hörversuch wurde in zwei Versuchsteile unterteilt, bei welchen der erste Versuchsteil keine verwertbaren Resultate hervorbrachte aufgrund der Wahl einer ungeeigneten Testmethodik. Der zweite Versuchsteil bestätigt jedoch, dass die in dieser Arbeit verwendete Implementierung des Binaural Cue Adaptation-Algorithmus von den Probanden als ähnlich natürlich wie die bisherigen Verfahren beurteilt wird. Alle Interessierten sind herzlich eingeladen, eine Anmeldung ist nicht erforderlich. Allgemeine Informationen zum Kolloquium, sowie eine aktuelle Liste der Termine des Kommunikationstechnischen Kolloquiums finden Sie unter: http://www.iks.rwth-aachen.de/aktuelles/kolloquium/ -- Irina Ronkartz Institute of Communication Systems(IKS) RWTH Aachen University Muffeter Weg 3a, 52074 Aachen, Germany +49 241 80 26958(phone) ronkartz(a)iks.rwth-aachen.de http://www.iks.rwth-aachen.de/

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Sehr geehrte Abonennten des Kolloquium-Newsletters, gerne informieren wir Sie über den nächsten Termin unseres Kommunikationstechnischen Kolloquiums. *Mittwoch, 17. Oktober 2018* *Vortragender*: Alexander Bohlender *O**rt*: Hörsaal 4G IKS *Zeit*: 10:00 Uhr *Master-Vortrag*: Combined Beamforming and Acoustic Echo Cancellation for Speech Enhancement In hands-free communication, strong acoustic echoes can occur that can efficiently be suppressed by an acoustic echo cancellation (AEC). However, near-end interference can deteriorate the signal quality as well. When more than one microphone is available, beamforming (BF) techniques can be employed to attenuate all undesired signal components. Although both approaches are designed for an optimization of the speech interlligibility in the transmitted signal, they are still fundamentally different. The AEC only exploits the knowledge of the far-end signal and the BF only the spatial information. Due to their common goal, it is desirable to combine AEC and BF in order to fully exhaust the available information. A simple approach to do so is the cascade scheme beamformer first (BF-first) in which the independently adapted AEC follows the BF. Despite its low complexity, BF-first is often discarded as the AEC is unable to track frequent or abrupt major changes of the BF. In this thesis, an approach is proposed that aims at mitigating this fundamental deficiency of BF-first. This way, the simple structure and low complexity of the system can be preserved. The newly introduced change prediction (ChaP) algorithm is initially derived based on the assumption that the room impulse responses do not change within a specified duration of time. Throughout the thesis, ChaP is progressively improved for being able to cope with realistic conditions. These comprise, e.g., the finite AEC filter system distance and the large similarity of the BF weights for specific directions and frequencies. Most importantly, the strict restriction to time-variant room impulse responses is removed. With all extensions of ChaP introduced, it is discussed how ChaP can be used in other combined AEC and BF systems such as the generalized sidelobe canceler with acoustic echo cancellation in the reference path (GSAEC). Alle Interessierten sind herzlich eingeladen, eine Anmeldung ist nicht erforderlich. Allgemeine Informationen zum Kolloquium, sowie eine aktuelle Liste der Termine des Kommunikationstechnischen Kolloquiums finden Sie unter: http://www.iks.rwth-aachen.de/aktuelles/kolloquium/ -- Irina Ronkartz Institute of Communication Systems(IKS) RWTH Aachen University Muffeter Weg 3a, 52074 Aachen, Germany +49 241 80 26958(phone) ronkartz(a)iks.rwth-aachen.de http://www.iks.rwth-aachen.de/

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