Estimation of reverberation time from binaural signals without using controlled excitation

Thumbnail Image

Files

urn007943.pdf (2.67 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2004

Department

Department of Electrical and Communications Engineering
Sähkö- ja tietoliikennetekniikan osasto

Major/Subject

Acoustics and Audio Signal Processing
Akustiikka ja äänenkäsittelytekniikka

Mcode

S-89

Degree programme

Tietoliikennetekniikan koulutusohjelma

Language

en

Pages

80, [5]

Series

Abstract

Tässä työssä tutkittiin jälkikaiunta-ajan estimointia binauraalisesta äänisignaalista. Jälkikaiunta-aika (RT) on yksi tärkeimmistä akustisista parametreista, jonka tuntemisesta olisi hyötyä useissa sovelluksissa, kuten laajennetussa äänitodellisuudessa, matkaviestinnässä ja älykkäissä kuulolaitteissa. Tämän tyyppisissä sovelluksissa estimaattia jälkikaiunta-ajasta ei yleensä ole saatavilla eikä sitä ole mahdollista mitata standardimenetelmillä. Jälkikaiunta-ajan estimointia varten kehitettiin automaattinen menetelmä, joka ei vaadi mitään etukäteistietoa ympäröivästä akustisesta tilasta ja toimii mielivaltaisella binauraalisella signaalilla, toisin kuin perinteiset mittausmenetelmät. Algoritmin perusideana on ensin paikantaa jälkikaiunta-analysiin sopivat signaalin osat ja sen jälkeen laskea jälkikaiunta perustuen Schröderin käänteiseen integrointimenetelmään. Jälkikaiunta-aikaestimaatti saadaan lopulta tilastollisen analyysin tuloksena. Binauraalisuutta hyödynnetään käyttämällä kanavien välistä koherenssifunktiota analyysissä. Käänteiseen integrointiin ja sitä seuraavaan suoran sovitukseen liittyvien rajojen etsintään keksittiin muutamia uusia metodeja. Algoritmista totetuttiin reaaliaikaversio C++ -kielellä ja algoritmin toimintaa arvioitiin sekä synteettisillä että todellisilla nauhoitetuilla signaaleilla. Tulokset osoittavat, että algoritmi kykenee estimoimaan jälkikaiunta-ajan melko tarkasti useimmissa tapauksissa, vaikka eri akustisten tilojen välillä onkin vaihtelua.

This thesis concentrates on the task of estimating reverberation time from binaural audio signals. The reverberation time (RT) is one of the most important acoustic parameters describing the acoustic behavior of a space. An estimate of this parameter would be advantageous to many audio applications, such as augmented reality audio, mobile communications and intelligent hearing aids. Usually in these kind of applications no estimates of the room acoustic parameters are available and it is not possible to acquire the parameters online using standard measurement techniques. An automatic algorithm for estimating the reverberation time was developed. This algorithm requires no a priori knowledge of the surrounding space and operates on an arbitrary binaural input signal, as opposed to standard acoustic measurement techniques. The basic idea of the algorithm is to first locate suitable signal segments for subsequent analysis and then calculate the reverberation time by applying the standard Schroeder integration method to each segment followed by some statistical analysis to derive a final RT estimate. The binaural nature of the input signals is also taken advantage of by using the inter-channel coherence in the analysis. Some new ideas for finding the integration and line fitting limits were also developed. A real-time version of the algorithm was implemented in C++. The algorithm performance was evaluated with both synthetic signals and real recordings. The results show that the algorithm can determine the reverberation quite accurately in most cases, even though there is some degree of variability between different rooms.

Description

Supervisor

Karjalainen, Matti; Prof.

Thesis advisor

Härmä, Aki; TkT

Keywords

reverberation time, automatic estimation, signal segmentation, coherence, real-time algorithm, Schroeder method, jälkikaiunta-aika, automaattinen estimointi, signaalin segmentointi, koherenssi, reaaliaika-algoritmi, Schröderin menetelmä

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/urn:nbn:fi:tkk-007943

Collections

[dipl] Sähkötekniikan korkeakoulu / ELEC