Híradástechnikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Rezgésakusztikai és Audio Laboratórium TELEVÍZIÓ- ÉS HANGTECHNIKAI KONFERENCIA ÉS KIÁLLÍTÁS, BUDAPEST, 2007 Virtuális akusztikai valóság és auralizáció Huszty Csaba, Augusztinovicz Fülöp

Híradástechnikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Rezgésakusztikai és Audio Laboratórium TELEVÍZIÓ- ÉS HANGTECHNIKAI KONFERENCIA ÉS KIÁLLÍTÁS, BUDAPEST, 2007 Bevezetés  Virtuális akusztikai valóság  A hangtér reprodukciója (1950)  Tér- és irányérzékelés  Valóságos hangtér utólagos előállítása  Surround rendszerek  Felvételi technikák  Teremakusztikai mérések alkalmazása -Konvolúciós zengetés -Jelfeldolgozási követelmények -A mérések alkalmazásának korlátai -Kreatív beavatkozási lehetőségek a hangtér módosítására

Híradástechnikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Rezgésakusztikai és Audio Laboratórium TELEVÍZIÓ- ÉS HANGTECHNIKAI KONFERENCIA ÉS KIÁLLÍTÁS, BUDAPEST, 2007 Tér- és irányérzékelés  Szintkülönbség (Interaural Level Difference, ILD)  A fej takaró hatása  Diffrakció (fejnél nagyobb hullámhossz)  Aluláteresztő hatás (fejnél kisebb hullámhossz)  Fázis és időkülönbség (Interaural Time Difference, ITD)  ITDmax ~= 0.8 ms  Kis frekvencián megbízható irányérzékelés  Fej, fülkagyló, test irányfüggő szűrőhatása (Head-related Transfer Function, HRTF)  Előre-hátra irányú hangoknál csak HRTF  ~30 dB nagyságrend  Pontosság  (x) Előre-hátra irány: 2 fok  (y) Oldalt: 7 fok  (z) Felül: fok  Teremben  Direkthang alapján (precedence effect)

Híradástechnikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Rezgésakusztikai és Audio Laboratórium TELEVÍZIÓ- ÉS HANGTECHNIKAI KONFERENCIA ÉS KIÁLLÍTÁS, BUDAPEST, 2007 Surround rendszerek és felvételi technikák  Cél: Hangtér-reprodukció  Önálló rendszer (pl. hangverseny hangfelvétele)  Kiegészítő rendszer (pl. vizuális tartalomhoz)  Optimális térrész (sweet spot)  Surround rendszerek fajtái  Hangsugárzó-elrendezést vagy hordozó médiumot/formátumot definiáló -Fejhallgató, ITU 5.1, 7.1 -Dolby Digital, DTS  rögzítést és visszajátszást (panoráma dekódolást) definiáló -Wavefield szintézis -Ambisonics

Híradástechnikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Rezgésakusztikai és Audio Laboratórium TELEVÍZIÓ- ÉS HANGTECHNIKAI KONFERENCIA ÉS KIÁLLÍTÁS, BUDAPEST, 2007 Surround rendszerek és felvételi technikák  Hangsugárzó-elrendezést vagy hordozó médiumot/formátumot definiáló  Fejhallgató -ITD (fázis) jól érvényesül, mert -Nincs áthallás -ILD (szint) hatása túlzó, ha hangsugárzóra optimalizálták a felvételt -Nincs HRTF  Hangsugárzó-rendszerek -ILD (szint) dominál, de kisfrekvencián ITD -Áthallás -Lehallgató helyiség teremakusztikai viszonyai –Teremakusztikai tervezés –Hangsugárzó-rendszer helyes beállítása (késleltetés, frekvenciamenet, szintek)

Híradástechnikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Rezgésakusztikai és Audio Laboratórium TELEVÍZIÓ- ÉS HANGTECHNIKAI KONFERENCIA ÉS KIÁLLÍTÁS, BUDAPEST, 2007 Surround rendszerek és felvételi technikák  rögzítést és visszajátszást (panoráma dekódolást) definiáló  Hullámtér (Wavefield) szintézis -Huygens-elv -Térbeli mintavételezési korlát (pl. 1 kHz – 17 cm)  Ambisonics -Hangtér térbeli (3D) rekonstrukciója 1 pontban gömbfüggvényes felbontással -Első rendű felbontás: B-format -Tetszőleges hangsugárzó-elrendezésre, virtuális mikrofonok -Főirány forgatása, iránykarakterisztika állítása utólag csatorna karakterisztika t í pusir á nyszorz ó Wnyomás Xnyomásgradiens előre-h á tra cos(φ)*cos(θ) Ynyomásgradiensbalra-jobbrasin(φ)*cos(θ) Znyomásgradiensfel-lesin(θ)

Híradástechnikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Rezgésakusztikai és Audio Laboratórium TELEVÍZIÓ- ÉS HANGTECHNIKAI KONFERENCIA ÉS KIÁLLÍTÁS, BUDAPEST, 2007 Teremakuszikai mérések alkalmazása  Teremakusztikai mérések: rendszerelméleti feltételezések  lineáris, kauzális, időinvariáns  Alapelv  Energia-maximalizálás -kiterjesztett spektrumú moduláció -szögmoduláció  Dekódolás: illesztett szűrő (korrelációs vevő)  Szélessávú szubmoduláció  Dirac autokorrelációs függvényű pszeudo-véletlen kód (pl. MLS)  véletlen zaj  Keskenysávú szubmoduláció  szinuszos pásztázó jel

Híradástechnikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Rezgésakusztikai és Audio Laboratórium TELEVÍZIÓ- ÉS HANGTECHNIKAI KONFERENCIA ÉS KIÁLLÍTÁS, BUDAPEST, 2007 Teremakusztikai mérések alkalmazása  Konvolúciós zengetés  LTI rendszer  gerjesztés [konvolúció] impulzusválasz = zengetett hang  Implementáció  Időtartománybeli (FIR)  Frekvenciatartománybeli (FFT) -Egyblokkos vagy partícionált

Híradástechnikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Rezgésakusztikai és Audio Laboratórium TELEVÍZIÓ- ÉS HANGTECHNIKAI KONFERENCIA ÉS KIÁLLÍTÁS, BUDAPEST, 2007 Teremakusztikai mérések alkalmazása  Jelfeldolgozási követelmények  Előfeldolgozás zengetéshez -Zaj –mérés: ~ 20 – 60 dB –CD-minőség: ~ 98 dB -Illesztés a lecsengéshez -Direkthang és talajreflexió detekciója  A módszer alkalmazhatóságának korlátai  Forrás iránykarakterisztikája -Nincs gömbi hangforrásunk -Van-e a zengetni kívánt hangban irányinformáció  Forrás és hallgató rögzített pozíciója -Teremgeometriát figyelembe vevő szimuláció  Semleges lehallgatói környezet (hangsugárzós auralizációnál) -Süketszoba  Egyéb a teremérzetet befolyásoló hatások -Egyéb érzékszerveink, kedélyállapotunk

Híradástechnikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Rezgésakusztikai és Audio Laboratórium TELEVÍZIÓ- ÉS HANGTECHNIKAI KONFERENCIA ÉS KIÁLLÍTÁS, BUDAPEST, 2007 Teremakusztikai mérések alkalmazása  Kreatív beavatkozási lehetőségek  Időbeli nyújtás-zsugorítás  interpoláció, decimálás  „sűrítés”, „ritkítás”  Hangszínszabályozás  Erősítés  Késleltetés Konvencionális zengető paramétere Teremméret (room size) Utózengési idő (reverberation time) Csillapítás (damping) Visszhangosság-simaság, diffuzitás (diffusity) Korai visszaverődések aránya (ER) Sztereó-kép szélessége (Stereo width) Nagyfrekvenciás vágás Kisfrekvenciás vágás Wet/Dry keverés Megfeleltetés Utózengési idő (frekvenciafüggetlen), reflexiók sűrűsége, EQ Utózengési idő (frekvenciafüggetlen) Utózengési idő (frekvenciafüggő) Reflexiók sűrűsége az impulzusválaszban, EQ Korai-késői szakasz amplitúdó-aránya Nincs megfeleltetés, a mérési módszerből közvetlenül adódik EQ Direkt-zengő arány állítása

Híradástechnikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Rezgésakusztikai és Audio Laboratórium TELEVÍZIÓ- ÉS HANGTECHNIKAI KONFERENCIA ÉS KIÁLLÍTÁS, BUDAPEST, 2007 A rendszer blokkvázlata

Híradástechnikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Rezgésakusztikai és Audio Laboratórium TELEVÍZIÓ- ÉS HANGTECHNIKAI KONFERENCIA ÉS KIÁLLÍTÁS, BUDAPEST, 2007 Alkalmazási lehetőségek  Zeneszerzők: virtuális hangszerek, hangminta-gyűjtemények zengetése  Hangmérnökök: hangstúdióban rögzített felvétel virtuális térbe helyezése  Felhasználók: számítógépes játékok, filmek és videók  Kutatási alkalmazások: auralizáció, szubjektív tesztek  Egyéb alkalmazások: aktív teremakusztikai beavatkozások

Híradástechnikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Rezgésakusztikai és Audio Laboratórium TELEVÍZIÓ- ÉS HANGTECHNIKAI KONFERENCIA ÉS KIÁLLÍTÁS, BUDAPEST, 2007 Alkalmazások: konvolúciós zengetés

Híradástechnikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Rezgésakusztikai és Audio Laboratórium TELEVÍZIÓ- ÉS HANGTECHNIKAI KONFERENCIA ÉS KIÁLLÍTÁS, BUDAPEST, 2007 Köszönöm a figyelmet!