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Die Lokalisation von Schallquellen ist eine wichtige Aufgabe des menschlichen Gehörs, weshalb bei der Entwicklung von Audiogeräten für die virtuelle Akustik, d.h. die Wiedergabe von Raumschall über Kopfhörer, ein großer Forschungsaufwand betrieben wird. Obwohl die Mechanismen der Schallquellelokalisation nochn icht vollständig geklärt sind, ist es heute dennoch möglich, Raumschall über Kopfhörer mit Hilfe von Außenohrübertragungsfunktionen (head-related transfer functions, HRTFs) zu simulieren. HRTFs beschreiben die Filterung des eintreffenden Schalls durch Kopf, Rumpf und insbesondere durch die Ohrmuschel und hängen daher stark von den jeweiligen Details in der Gehörgangsgeometrie des Hörers ab. In der Regel müssen für eine realistische Raumklangwiedergabe über Kopfhörer die einzelnen HRTFs gemessen werden. Die heute übliche akustische Messung ist allerdings ein technisch höchst aufwendiges Verfahren, bei dem Mikrofone in die Ohren der Hörenden eingesetzt werden, und das 15 bis 30 Minuten in Anspruch nimmt.

Als ersten Schritt auf dem Weg zu einem einfacheren und schnelleren Verfahren zur Berechnung virtueller Akustik hat das Institut der Schallforschung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften die Köpfe von HörerInnen als visuelle Scans erfasst, anschließend eine geometrische Darstellung der Köpfe (3D-Netze) erstellt und mit Hilfe numerischer Algorithmen HRTFs berechnet (Teil des FWF-Projekts P18401-B15). Die daraus entstandenen Ergebnisse zeigten, dass das numerische Verfahren generell in der Lage ist, HRTFs zu berechnen, allerdings blieben einige Fragen offen, insbesondere hinsichtlich auf der perzeptiven Ebene. Die Bewertung der entwickelten Methodik aus der Wahrnehmungsperspektive erwies sich aufgrund der Vielzahl der Testbedingungen und der langwierigen psychoakustischen Tests als komplexe Aufgabe. Es wurde deutlich, dass ein Schall-Lokalisationsmodell, das die Wirkung vorhersagt, erforderlich ist, um die Menge an Voraussetzungen für weitere Verhaltensevaluationen in Experimenten zu reduzieren. In LocaPhoto schlagen wir vor, ein solches Schall-Lokalisationsmodell zu entwickeln und unsere Arbeit an numerischen HRTF-Berechnungen fortzusetzen.

Somit ist das erste Ziel von LocaPhoto die Schaffung eines leistungsfähigen Lokalisationsmodells, das in der Lage ist, die Lokalisationsleistung für Schallquellen, die im dreidimensionalen Gesichtsfeld positioniert sind, vorherzusagen. Das Modell wird aktuelle neurophysiologische Erkenntnisse einbeziehen und soll als Werkzeug für die weitere Forschung zur Simulation der Mechanismen des räumlichen Hörens durch die wissenschaftliche Community außerhalb von LocaPhoto dienen. In LocaPhoto wird das Modell zur Bewertung der HRTFs aus der Wahrnehmungsperspektive genutzt, was zur Erreichung des zweiten Ziels von LocaPhoto beitragen soll: nämlich der Entwicklung einer Methode zur numerischen Berechnung wahrnehmungsvalider HRTFs auf Grundlage der visuell erfassten Gehörgangsgeometrie eines Hörers. Aufbauend auf den Ergebnissen unseres vorangegangenen Projekts planen wir, die Geometrieerfassung zu vereinfachen und die Netzqualität durch die Erzeugung von 3D-Netzen aus 2D-Fotos mit photogrammetrischen Rekonstruktionsalgorithmen zu erhöhen. Angesichts der riesigen Menge an Parametern in den numerischen Berechnungen erwarten wir Hunderte von berechneten HRTF-Datensätzen. Das Lokalisierungsmodell wird zur Auswahl der vielversprechendsten HRTF-Datensätze verwendet, die alle in Lokalisierungsexperimenten individuell geprüft werden.

Die virtuelle Akustik, das Schall-Lokalisationsmodell und die psychologische Auswertung werden am Institut für Schallforschung durchgeführt, das VRVis befasst sich mit der Optimierung der Geometrieerfassung des Hörers bzw. der Hörerin. Bestehende Methoden zur Erfassung der Geometrie der Ohrmuscheln (Pinnae) und des Kopfes werden evaluiert und angepasst, um eine Methode zu entwickeln, die für diesen Zweck am besten geeignet ist.