Perceptual models for sound analysis and synthesis

Abstract

This thesis describes the methodology that has been followed for the implementation of a biologically inspired auditory signal processing model that predictshuman sound localization of stationary acoustic sound sources in 3D space. The intended use of the the model is for the evaluation of audio systems. Anattempt is made to develop both a theoretical and mathematical framework that can be adopted as a generalized theory for the development of biologically inspired models of human sound localization. The model makes use of a combination of monaural and binaural cues and within a psychoacousticalframework makes predictions of the location of a sound source given the sound presence signals delivered to the ears. Finally, the effectiveness of the model isevaluated through comparison with the experimental results of a listening test in which a number of human subjects made judgements of the location of realsound sources in 3D space under anechoic conditions.

Η διατριβή αυτή περιγράφει τη μεθοδολογία που ακολουθήθηκε για την υλοποίηση ενός βιολογικά εμπνευσμένου μοντέλου το οποίο έχει την ικανότητα να επεξεργάζεται ένα ακουστικό σήμα ώστε να προβλέπει την ανθρώπινη αντίληψη για τη θέσης μιας στατικής ηχητική πηγής στον τρισδιάστατο χώρο. Η προστιθέμενη χρήση του μοντέλου είναι για την αξιολόγηση των ηχητικών συστημάτων. Στη διατριβή αυτή γίνεται προσπάθεια να αναπτυχθεί τόσο ένα θεωρητικό όσο και ένα μαθηματικό πλαίσιο το οποιο μπορεί να υιοθετηθεί ως γενικευμένη θεωρία για την ανάπτυξη βιολογικά εμπνευσμένων μοντέλων για τον εντοπισμό της θέσης μιας ηχητικής πηγής απο τον άνθρωπο. Το μοντέλο χρησιμοποιεί ένα συνδυασμό από μονο ωτικά (ως προς το κάθε αυτί ξεχωριστά) ή διωτικά (συνδυασμό και των δύο αυτιών) δεδομένα και εντός ενός ψυχοακουστικού πλαισίου προβλέπει τη θέση μιας πηγής ήχου δεδομένου ότι ήχος έχει φτάσει απευθείας στα αυτιά χωρίς παρεμβάσεις ή αλλοιώσεις του ηχητικού σήματος.Τέλος, αξιολογείται η αποτελεσματικότητα του μοντέλου μέσω της σύγκρισης του με τα πειραματικά αποτελέσματα ενός πραγματικού τεστ σε ανθρώπους οι οποίοι εντόπισαν την τοποθεσία της πραγματικής πηγής ήχου σε τρισδιάστατο χώρο υπό ανηχοηκές συνθήκες.