Virtual Bass Enhancement for Distributed Mode Loudspeaker

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2022-08-22
Department
Major/Subject
Acoustics and Audio Technology
Mcode
ELEC3030
Degree programme
CCIS - Master’s Programme in Computer, Communication and Information Sciences (TS2013)
Language
en
Pages
51+3
Series
Abstract
A Distributed Mode Loudspeaker (DML) is a sound reproduction system, which is based on the modal waves of a thin, stiff panel. A typical issue with flat panel speakers is weak bass reproduction capability. In this thesis, the feasibility of Virtual Bass Enhancement (VBE) algorithms for improving the bass performance of DML systems is studied. VBE algorithms utilize the feature of human hearing, where a series of harmonic frequency components of a certain fundamental frequency, is perceived to produce the same pitch as the fundamental frequency alone. Two ways to generate the harmonic frequencies are time-domain methods and frequency-domain methods. In this thesis, an application was developed to implement both methods. A listening test was conducted to evaluate the performance of different VBE algorithms for DML. The algorithms under the test were the Arc-Tangent Square Root Nonlinear Device (ATSR-NLD), the Phase Vocoder (PV) and the hybrid method which combines aforesaid methods. The results of 18 participants were analyzed using Analysis of Variance (ANOVA) and Tukey’s Honestly Significant Difference tests. It was found that each processing scheme increased the perceived bass significantly. The increase of distortion was negligible with the ATSR-NLD, but significant with the PV and hybrid methods. Furthermore, the overall subjective audio quality increased when the ATSR-NLD and hybrid methods were used. The PV processing decreased the overall audio quality, probably due to the increased amount of distortion.

Hajautettujen moodien kaiutin on äänentoistojärjestelmä, jonka äänen muodostus perustuu ääniaaltojen moodeihin ohuessa ja jäykässä paneelissa. Tyypillisesti ohuiden paneelikaiuttimien heikkous on rajoittunut kyky toistaa matalia taajuuksia. Tässä opinnäytetyössä tutkitaan virtuaalisten basson parannusalgoritmien käytettävyyttä matalien taajuuksien toiston parantamiseen. Basson parannusalgoritmit perustuvat ihmisen kuulon ominaisuuteen, jossa harmonisten taajuuksien sarja aistitaan matalampana äänenä. Kaksi päämenetelmää harmonisten taajuuksien tuottamiseen ovat aikatason menetelmät ja taajuustason menetelmät. Tätä työtä varten kehitettiin sovellus, jolla voidaan tuottaa harmonioita molemmilla menetelmillä. Algoritmien toimivuus arvioitiin kuuntelutesteillä. Testatut algoritmit olivat ArcTangent Square Root Nonlinear Device (ATSR-NLD), Phase Vocoder (PV) ja hybridi menetelmä, joka yhdistää edellä mainitut algoritmit. Kahdeksantoista kuulijaa osallistui kuuntelutestiin, ja heidän tuloksensa analysoitiin käyttäen varianssianalyysiä ja Tukeyn parivertailua. Tuloksista huomattiin, että jokainen basson parannusmenetelmä lisää merkittävästi aistittua basson määrää. ATSR-NLD menetelmällä särön määrä ei lisääntynyt merkittävästi, toisin kuin hybridi ja PV menetelmillä. Yleisen subjektiivisen äänenlaadun koettiin paranevan, kun käytettiin ATSR-NLD ja hybridi menetelmiä. PV prosessoinnin koettiin heikentävän koettua äänenlaatua, todennäköisesti lisääntyneen särön määrän johdosta.
Description
Supervisor
Välimäki, Vesa
Thesis advisor
Tossavainen, Antero
Keywords
Audio algorithms, audio signal processing, loudspeakers, psychoacoustics
Other note
Citation