REMES Final Report - The Finnish Work Environment Fund TSR Project no. 113252

Abstract

This report summarizes the results of the REMES project, "Realistic Machine and Environmental Sounds for a Training Simulator to Improve Safety at Work". Its aim is to improve the sound environment in working machine simulators. Modern simulators are visually and operationally extremely advanced and realistic, but the sound environment is still limited. By improving the sounds in these simulators, the simulators can grow into exceptionally realistic training tools with the ability to fully educate future operators in a completely safe environment. Existing sounds are improved and new sounds are created for three different simulator types: a forest harvester and forwarder simulator, a drill rig simulator, and a truck-mounted hydraulic platform simulator. The main sound types synthesized are hydraulic sounds, drilling sounds, feeding and delimbing sounds (forest machines), and basic contact sounds. Linear predictive coding is used throughout the project in synthesizing several different sounds, including hydraulic sounds and harvester sounds. Spectral subtraction and non-negative matrix factorisation are also widely utilized in creating noiseless contact sound samples required in the forwarder simulator and noiseless drilling sound for the rig simulator. Other methods used include filtering, amplitude envelope extraction, and peak detection.

Tämä raportti esittelee tulokset REMES-hankkeesta, jonka tavoitteena oli parantaa työkonesimulaattoreiden ääniympäristöä. Modernit simulaattorit ovat visuaalisesti ja ohjaustoiminnoiltaan erittäin kehittyneitä ja todenmukaisia, mutta niiden ääniympäristö on varsin rajoittunut. Kun ääntä saadaan parannettua, työkonesimulaattoreista tulee erittäin realistisia opetuslaitteita, joilla voidaan täydellisesti kouluttaa tulevia operaattoreita turvalliseen työympäristöön. Kolmen eri työkonesimulaattorin nykyisiä ääniä parannetaan ja laajennetaan: harvesteri- ja kuormatraktorisimulaattori, poralaitteistosimulaattori ja autoalustaisen hydraulisen nostolavan simulaattori. Keskeiset syntetoitavat äänityypit ovat hydrauliset, poraus-, syöttö- ja karsimis- (harvesterissa) sekä kontaktiäänet. Lineaariennustuskoodausta (LPC, Linear Predictive Coding) käytetään projektissa useiden erilaisten äänten, kuten hydraulisten ja harvesteriäänten, tuottamiseen. Spektrivähennyksen ja NMF-menetelmän (engl. Non-negative Matrix Factorization) avulla tuotetaan häiriöttömiä kontaktiääninäytteitä kuormatraktorin simulaattoriin ja porausääniä poralaitteiston simulaattoriin. Lisäksi käytetään muita menetelmiä, kuten suodatusta, amplitudiverhokäyrän irrotusta ja huipun ilmaisua.