Application of spatial sound reproduction in virtual environments : experiments in localization, navigation, and orientation

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.author Gröhn, Matti
dc.date.accessioned 2012-02-17T07:42:32Z
dc.date.available 2012-02-17T07:42:32Z
dc.date.issued 2006-05-24
dc.identifier.isbn 952-5520-16-1
dc.identifier.issn 0787-7498
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/2702
dc.description.abstract The topic of this research was spatial sound reproduction in a cave-like virtual room (EVE) of the Helsinki University of Technology. Spatial sound reproduction is widely used, for example, in movie industry and computer games. In virtual environments it has been employed less than visual and tactile modalities. There are several common tasks in virtual reality applications in which spatial audio could be used. This thesis concentrates on localization, navigation, and orientation. This research is one of the first studies in localization accuracy of loudspeaker reproduction in a virtual room. In the localization experiments, subjects pointed to the perceived direction of the sound source. According to the measurements, the achieved localization accuracy was at the same level as presented in literature for headphone reproduction. Localization of the moving sound sources was not as accurate as localization of the static sources. In the navigation experiments, the task of the users was to move from waypoint to waypoint according to the visual and auditory cues. In the first experiment, auditory, visual, and audio-visual conditions were tested, and in the second experiment, different auditory cues were compared. Audio-visual navigation was the most efficient. Analysis of the travel paths indicated that an auditory cue was used at the beginning to locate direction of the next target, and a visual cue was used in the final approach to the target. In addition, all the subjects could navigate using the auditory cue alone. Auditory navigation performance increased when additional information about the distance and elevation of the target was included in auditory cues. In the orientation experiment, subjects flew a predefined route inside an architectural model. Their task was to keep the model as balanced as possible during their flight. Three auditory artificial horizons were designed using "ball on a plate" metaphor. The sound was played from the direction towards which the virtual world was tilted. According to test results, the designed horizons helped the user to keep the model better in an upright position than without them. Additional results included how the design of the virtual room and direction indication method affect on measured localization accuracy. en
dc.description.abstract Tutkimuksen kohteena on ollut kaiuttimin tuotetun tilaäänentoisto Teknillisen korkeakoulun cave-tyyppisessä virtuaalitilassa (EVE). Tilaääntä käytetään laajalti muun muassa elokuvissa ja tietokonepeleissä. Keinotodellisuustutkimuksessa pääpaino on äänen sijasta toistaiseksi ollut näkö- ja voimapalautteen tuottamisessa. Keinotodellisuussovelluksissa on monia tehtäviä, joissa tilaääntä voidaan käyttää apuna. Tässä väitöskirjassan keskitytään paikannukseen, navigointiin ja asennon havaitsemiseen (orientaatioon). Tämä tutkimus on ensimmäisiä joissa on mitattu virtuaalitilojen kaiuttimin toteutetun tilaäänentoiston paikantamistarkkuutta. Paikannustarkkuus mitattiin käyttäjätestein, joissa testihenkilöt osoittivat havaitsemansa äänen tulosuunnan. Mittausten mukaan saavutettu äänilähteiden paikannustarkkuus on samaa tasoa kuin parhaimmillaan kuulokkeita käytettäessä. Liikkuvien äänilähteiden paikantaminen on epätarkempaa kuin staattisten. Navigointikokeissa tehtävänä oli liikkua kääntöpisteeltä toiselle annettujen vihjeiden perusteella. Kokeissa verrattiin ensin auditorisen, visuaalisen ja audiovisuaalisen vihjeen eroa ja toisessa vaiheessa erilaisten auditoristen vihjeiden eroa. Audiovisuaalinen navigointi oli kaikkein tehokkainta. Testihenkilöiden liikkumisreittejä analysoitaessa havaittiin, että alussa kohteen suuntaa haettaessa auditorisesta vihjeestä on kaikkein eniten hyötyä. Loppulähestyminen kohteeseen taas tapahtui parhaiten visuaalisen vihjeen avulla. Kaikki koehenkilöt suorituivat navigointitehtävästä, myös pelkän auditorisen vihjeen avulla. Kun auditorisen vihjeen avulla välitettiin myös etäisyys ja korkeustieto, käyttäjät navigoivat paremmin. Orientaatiotestissä käyttäjien tehtävänä oli lentää ennalta määritelty reitti arkkitehtonisen mallin sisällä ja samalla pitää malli mahdollisimman vaakasuorassa. Testiä varten suunniteltiin ja toteutettiin kolme erilaista auditorista keinohorisonttia. Testihenkilö sai kuulla auditorisen vihjeen suunnasta, johon malli oli kallistunut eniten. Testin perusteella malli pystyttiin pitämään paremmin vaakasuorassa auditoristen keinohorisonttien avulla kuin ilman niitä. Päätulosten lisäksi tutkimuksen aikana saatiin selville, miten virtuaalitilan ja osoituslaitteen suunnittelu vaikuttaa mitattuun paikannustarkkuuteen. fi
dc.format.extent 66, [98]
dc.format.mimetype application/pdf
dc.language.iso en en
dc.publisher Helsinki University of Technology en
dc.publisher Teknillinen korkeakoulu fi
dc.relation.ispartofseries CSC research reports. R en
dc.relation.ispartofseries 01/06 en
dc.relation.haspart M. Gröhn, T. Lokki, L. Savioja, and T. Takala. Some aspects of role of audio in immersive visualization. In: Visual Data Exploration and Analysis VIII, Proceedings of SPIE, Vol. 4302, pages 13-22, San Jose, USA, January 2001. [article1.pdf] © 2001 Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE). By permission.
dc.relation.haspart M. Gröhn. Is audio useful in immersive visualization? In: Stereoscopic Displays and Virtual Reality Systems IX, Proceedings of SPIE, Vol. 4660, pages 411-421, San Jose, USA, January 2002. [article2.pdf] © 2002 Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE). By permission.
dc.relation.haspart M. Gröhn, T. Lokki, and T. Takala. Static and dynamic sound source localization in a virtual room. In: Proceedings of the AES 22nd International Conference on Virtual, Synthetic and Entertainment Audio, pages 337-344, Espoo, Finland, June 2002. [article3.pdf] © 2002 Audio Engineering Society (AES). By permission.
dc.relation.haspart M. Gröhn. Localization of a moving virtual sound source in a virtual room, the effect of a distracting auditory stimulus. In: Proceedings of the 8th International Conference on Auditory Display (ICAD 2002), pages 394-402, Kyoto, Japan, 2.-5. July 2002. [article4.pdf] © 2002 by author.
dc.relation.haspart M. Gröhn, T. Lokki, and T. Takala. Localizing sound sources in a cave-like virtual environment with loudspeaker array reproduction. Presence: Teleoperators and Virtual Environments, Vol. 16, 19 pages, 2007, accepted for publication.
dc.relation.haspart M. Gröhn, T. Lokki, and T. Takala. Comparison of auditory, visual, and audiovisual navigation in a 3D space. In: Proceedings of the 9th International Conference on Auditory Display (ICAD 2003), pages 200-203, Boston, USA, 6.-9. July 2003. Reprinted in ACM Transactions on Applied Perception, Vol. 2, Nr. 4, pages 564-570, October 2005.
dc.relation.haspart T. Lokki and M. Gröhn. Navigation with auditory cues in a virtual environment. IEEE Multimedia, Vol. 12, Nr. 2, pages 80-86, April-June 2005. [article7.pdf] © 2005 IEEE. By permission.
dc.relation.haspart M. Gröhn, T. Lokki, and T. Takala. An orientation experiment using auditory artificial horizon. In: Proceedings of the 10th International Conference on Auditory Display (ICAD 2004), Sydney, Australia, 6.-9. July 2004, 6 pages. [article8.pdf] © 2004 by authors.
dc.subject.other Acoustics en
dc.title Application of spatial sound reproduction in virtual environments : experiments in localization, navigation, and orientation en
dc.title Tilaäänentoisto virtuaaliympäristössä – havaintoja paikantamisesta, suunnistamisesta ja orientaatiosta fi
dc.type G5 Artikkeliväitöskirja fi
dc.description.version reviewed en
dc.contributor.department Department of Computer Science and Engineering en
dc.contributor.department Tietotekniikan osasto fi
dc.subject.keyword spatial sound reproduction en
dc.subject.keyword virtual reality en
dc.subject.keyword localization of sound sources en
dc.subject.keyword navigation en
dc.subject.keyword orientation en
dc.subject.keyword keinotodellisuus fi
dc.subject.keyword tilaääni fi
dc.subject.keyword äänilähteiden paikantaminen fi
dc.subject.keyword suunnistaminen fi
dc.identifier.urn urn:nbn:fi:tkk-006895
dc.type.dcmitype text en
dc.programme.major Virtual reality, spatial sound reproduction en
dc.programme.major Keinotodellisuus fi
dc.type.ontasot Väitöskirja (artikkeli) fi
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (article-based) en
dc.contributor.lab Telecommunications Software and Multimedia Laboratory en
dc.contributor.lab Tietoliikenneohjelmistojen ja multimedian laboratorio fi


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse