Impact of early lateral reflections on spatial sound source attributes in stereophonical sound reproduction

No Thumbnail Available
Files
Wassenaar_Walmari_2024.pdf (721.62 KB)
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu | Bachelor's thesis
Electronic archive copy is available locally at the Harald Herlin Learning Centre. The staff of Aalto University has access to the electronic bachelor's theses by logging into Aaltodoc with their personal Aalto user ID. Read more about the availability of the bachelor's theses.
Date
2024-05-26
Department
Major/Subject
Elektroniikka ja sähkötekniikka
Mcode
ELEC3013
Degree programme
Sähkötekniikan kandidaattiohjelma
Language
en
Pages
27
Series
Abstract
Early reflections are an essential part of room acoustics, giving the listener various cues about the listening space. Lateral early reflections are important, because the human hearing system is more accurate on the horizontal axis, and most of the spatial information provided by stereophonical sound reproduction systems is horizontal. This bachelor’s thesis discusses the impact of early lateral reflections on three spatial sound source attributes: localization, stereo phantom image size and position, and spaciousness. The thesis was conducted as a literature review. Early reflections arriving from the side walls were found beneficial for localization, stereo phantom image size and spaciousness, when approximately equal loudness and under 30 ms delay compared to the direct sound was presumed. Reflections with greater level or delay, as well as reflections arriving from behind the listener, are often perceived as discrete echoes and thus considered harmful for sound quality. Loudspeaker directivity as well as positioning and angle in relation to the room and the listener were found to affect side-wall reflection loudness and delay. As loudness and delay of side-wall reflections are two of the main factors impacting stereo phantom image size and spaciousness, controlling these attributes should be relatively simple by altering the loudspeaker positioning and angle.

Varhaiset heijastukset ovat oleellinen osa äänentoistoa sisätiloissa. Nämä heijastukset auttavat kuuntelijaa äänilähteen paikantamisessa ja antavat kuuntelijalle monenlaista tietoa ympäröivästä tilasta. Poikittaiset varhaiset heijastukset ovat tärkeitä, koska ihmisen kuulojärjestelmä on huomattavasti tarkempi vaakatasossa. Lisäksi suurin osa stereofonisen äänentoiston tuottamasta tilainformaatiosta on nimenomaan poikittaista. Tämän kandidaatintyön tarkoitus on selvittää poikittaisten varhaisten heijastusten vaikutus kolmeen tilalliseen äänilähdeominaisuuteen stereofonisessa äänentoistossa. Työssä käsitellyt tilalliset äänilähdeominaisuudet ovat lokalisaatio, stereokuvan koko ja siirtyminen sekä tilantuntu. Työ on tyypiltään kirjallisuustutkimus ja keskittyy nimenomaan pienten tilojen, kuten olohuoneiden ja studioiden käsittelemiseen. Suurin osa musiikista tuotetaan edelleen stereoformaatissa, joten yksi- ja monikanavajärjestelmiä ei sisällytetä työhön. Myöskään kuulokkeita ei käsitellä, koska kuulokeakustiikka ei liity huoneakustiikkaan. Varhaisia heijastuksia on tutkittu laajamittaisesti erityisesti julkisten tilojen ja konserttisalien akustiikan osalta, joissa varhaisten heijastusten on muun muassa huomattu parantavan puheen ymmärrettävyyttä. Toisaalta pienempien tilojen kohdalla on tiedossa esimerkiksi, että varhaiset poikittaiset heijastukset vähentävät korvien välisen ristiinkuulumisen (interaural crosstalk) vaikutuksia. Työn keskeisin tulos on se, että varhaiset poikittaiset heijastukset voivat parantaa lokalisaatiota sekä lisätä stereokuvan leveyttä ja tilantuntua. Paras hyöty saavutetaan, kun sivuseinistä heijastuva ääni on suunnilleen yhtä voimakasta kuin suora ääni ja viive heijastusten ja suoran äänen välillä on alle 30 millisekuntia. Mikäli heijastusten äänenvoimakkuus on liian suuri tai viive liian pitkä, ne kuullaan erillisinä kaikuina. Merkittävä tulos on myös se, että kaiuttimien suuntaavuus sekä sijoittelu ja asento huoneessa vaikuttavat varhaisten heijastusten tasoon ja viiveeseen suoraan ääneen verrattuna. Työn tulosten perusteella voidaan todeta, että sivuseinistä saapuvat varhaiset poikittaiset heijastukset voivat olla hyödyllisiä stereoäänentoistossa, eikä niitä tulisi eliminoida. Liian voimakkaat ja viivästyneet, erityisesti kuuntelijan takaa saapuvat varhaiset heijastukset ovat kuitenkin erillisinä kaikuina haitallisia tilallisen kokemuksen kannalta. Stereokuvan leveyttä ja tilantuntua voidaan säätää sivuseinistä saapuvien varhaisten heijastusten tasoa ja viivettä muuttamalla. Kaiuttimien suuntaavuuteen voidaan harvoin vaikuttaa, mutta heijastusten tason ja viiveen säätö onnistuu myös kaiuttimien sijoittelua ja asentoa muuttamalla. Näin ollen stereokuvan leveyden ja tilantunnun säätö mieleiseksi pitäisi olla melko yksinkertaista, kunhan muu huoneakustiikka ei dominoi varhaisia heijastuksia.
Description
Supervisor
Turunen, Markus
Thesis advisor
Nastasa, Madalina
Keywords
early reflections, spatial sound source attributes, stereophonical sound reproduction
Other note
Citation