Μελέτη και υλοποίηση των μεθόδων γρήγορης αποσυνέλιξης με κανονικοποίηση και ελαχίστων μέσων τετραγώνων για την δημιουργία ψηφιακών φίλτρων με σκοπό την αναπαραγωγή αμφιωτικού σήματος από ηχητικό σύστημα δύο καναλιών.

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζονται και συγκρίνονται δύο τεχνικές υλοποίησης ανάστροφου ψηφιακού φίλτρου με σκοπό την ακύρωση του crosstalk και της γωνίας της θέσης των ηχείων, προκειμένου να επιτευχθεί αναπαραγωγή αμφιωτικού (binaural) αρχείου ήχου από stereo ζεύγος ηχείων. Το crosstalk και η παρουσία των ηχείων στην γωνία που είναι τοποθετημένα, είναι οι δυο κυριότεροι ανασταλτικοί παράγοντες στην ακρόαση αμφιωτικού ηχητικού σήματος από stereo ζεύγος ηχείων. Οι δύο μέθοδοι οι οποίες εξετάζονται είναι: Γρήγορη αποσυνέλιξη με κανονικοποίηση (Fast deconvolution using regularization) και ελαχίστων μέσων τετραγώνων (Least mean squares). Η βασική διαφορά των δύο αυτών μεθόδων είναι ο τρόπος κατασκευής του φίλτρου. Η κατασκευή του φίλτρου με την πρώτη μέθοδο πραγματοποιείται στο πεδίο των συχνοτήτων (frequency domain) και η δεύτερη στο πεδίο του χρόνου (time domain). Για την υλοποίηση των δύο ανάστροφων φίλτρων χρησιμοποιήθηκε το πρόγραμμα Matlab. Τα ανάστροφα ψηφιακά φίλτρα, τα οποία κατασκευάστηκαν με τις δύο παραπάνω τεχνικές, εφαρμόστηκαν σε binaural αρχεία ήχου, τα οποία στην συνέχεια χρησιμοποιήθηκαν κατά την πειραματική διαδικασία. Κατά την πειραματική διαδικασία πραγματοποιήθηκαν ακροάσεις των αρχείων ήχου που αναφέρθηκαν παραπάνω, από δεκαπέντε τυχαίους ακροατές, από τους οποίους ζητήθηκε να προσδιορίσουν την θέση στην οποία αντιλήφθηκαν την εικονική ηχητική πηγή. Τέλος πραγματοποιήθηκε στατιστική ανάλυση των αποτελεσμάτων και εξαγωγή συμπερασμάτων.

The present thesis examines and compares two methods of inverse digital filter design. The aim of the filters is the cancellation of the crosstalk and speakers’ position with respect to the listener’s head, in order to achieve binaural signal reproduction over stereo speaker system. The crosstalk and the speakers’ position are the main inhibitor factors for binaural reproduction over loudspeakers. The methods, this thesis examines, are the Fast deconvolution using regularization and the least means squares (LMS). The main difference between these two methods, is the way of the filter construction. The filter design process, using the method of Fast deconvolution using regularization, is performed in the frequency domain, in difference with the LMS method in which the filter process is performed in time domain. For the implementation of the inverse filters was used Matlab software. The binaural audio files that were used in the experiment, passed through the inverse filters, in order to create virtual audio images. The construction of the filters has been based on the above two methods. The experimental process, in which participated 15 random subjects, comprised a listening test of comparison between a virtual acoustic image and a real source. Finally presented statistical analysis of the listening tests’ results and conclusions.