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Technische Universität Ilmenau Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Institut für Medientechnik Fachgebiet Elektronische Medientechnik. Konzeption und Demonstration von hardwareunterstützter virtueller Akustik innerhalb einer 3D-Visualisierung zur Integration in eine MPEG4-Umgebung.
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Technische Universität IlmenauFakultät für Elektrotechnik und InformationstechnikInstitut für MedientechnikFachgebiet Elektronische Medientechnik Konzeption und Demonstration von hardwareunterstützter virtueller Akustik innerhalb einer 3D-Visualisierung zur Integration in eine MPEG4-Umgebung Zwischenverteidigung der Diplomarbeitvon Oliver Baum
Gliederung • Einleitung • APIs für Audio und 3D-Grafik • MPEG-4 - Kontext • Konzeption und Umsetzung • Stand der Implementierung • Demonstration Zwischenverteidigung Diplomarbeit Oliver Baum
Einleitung • akustischer Aspekt von „Virtual Reality“ • Anspruch: Übereinstimmung von optischem und akustischem Eindruck • Positionierung von Schallquellen und Hörer in virtueller Szene und Raumsimulation • automatische Anpassung der raumakustischen Parameter in Abhängigkeit von geometrischen und akustischen Eigenschaften • nicht: Hörtests mit Versuchspersonen Zwischenverteidigung Diplomarbeit Oliver Baum
APIs für Audio und 3D-Grafik • Herkunft: Spieletechnologie • Hardwareunterstützung: Entlastung der CPU • Was ist technologisch z.Zt. damit möglich? • Untersuchung von APIs für „3D-Audio“: • OpenAL • Aureal A3D (Vortex-Chipsatz, „Wavetracing“) • Creative EAX 2.0 (SB live!) • Creative EAX 3.0= EAX ADVANCED HD™ (SB Audigy) • API zur Visualisierung: OpenVRML Zwischenverteidigung Diplomarbeit Oliver Baum
occlusion • obstruction EAX 2.0 – EAX 3.0 EAX 2.0 • dynamischer Nachhall • Environment Presets • frequenzabhängige Richtcharakteristik • eine feste HF- Referenzfrequenz Zwischenverteidigung Diplomarbeit Oliver Baum
exclusion EAX 2.0 – EAX 3.0 neu in EAX 3.0 • alle Parameter „herausgeführt“ • zwei definierbare Referenzfrequenzen (HF und LF) • Hall und erste Reflexionen richtungsabhängig Zwischenverteidigung Diplomarbeit Oliver Baum
Version 1 Version 2 physical model perceptual model MPEG-4 - Kontext • structured audio (SA) • AudioBIFS: Audio-Szenengraph AudioBIFS Zwischenverteidigung Diplomarbeit Oliver Baum
von VRML97 zu MPEG-4 v.2 • VRML97: • Knoten Sound und AudioClip • MPEG-4 AudioBIFS v.1:Erweiterung um mehrkanalige Audiodaten und Knoten zur Audiosignalverarbeitung, Sound-Knoten: Ellipsoid-Modell (wie VRML97) • MPEG-4 AudioBIFS v.2 (physical model): • geometriebasierte Raumsimulation • beliebige frequenzabhängige Richtcharakteristika von Schallquellen Zwischenverteidigung Diplomarbeit Oliver Baum
Konzeption und Umsetzung 1 • Ausgangspunkt: nur rudimentäre Soundunterstützung in OpenVRML • Integration von OpenAL in OpenVRML • Positionierung und Ausrichtungvon Quellen und Hörer • „Timing“ • manuelle Implementierungder Quellen-Richtcharakteristiknach VRML97-Standard (Ellipsoid-Modell) Zwischenverteidigung Diplomarbeit Oliver Baum
minFront minBack direction position maxBack maxFront Richtungsmodell in VRML97 und MPEG-4 AudioBIFS V.1 Beschreibung der Richtungsabhängigkeit eines Sound-Knotens durch zwei Rotationsellipsoide Zwischenverteidigung Diplomarbeit Oliver Baum
Richtungsmodell in OpenAL zwei Kegel (eigentlich Kugelsektoren), zwischen denen Abschwächung stattfindet cone outer angle cone inner angle direction reference distance max distance Zwischenverteidigung Diplomarbeit Oliver Baum
Konzeption und Umsetzung 2 • Gewinnung von EAX listener properties aus MPEG-4 Knoten zusätzlich:Environment Size aus Größe der BBox des Raumes Zwischenverteidigung Diplomarbeit Oliver Baum
Konzeption und Umsetzung 3 • Gewinnung von EAX source properties aus MPEG-4 Knoten notwendig: Bestimmung, ob sich Polygon/IFS mit AcousticMaterial zwischen Quelle und Hörer befindet, dann obstruction-Properties entsprechend Werten aus transfunc setzen Zwischenverteidigung Diplomarbeit Oliver Baum
Konzeption und Umsetzung 4 • Gewinnung von EAX source und listener properties aus MPEG-4 Knoten (nur Auswahl an EAX-relevanten Feldern) Zwischenverteidigung Diplomarbeit Oliver Baum
Stand der Implementierung • Integration von OpenAL in OpenVRML: • Positionierung, Ausrichtung, Richtcharakteristik, „Timing“ • Implementierung AcousticScene-Knoten: • Knoten-Klasse, Felder, Typen,EAX-Anbindung • Raumgröße Zwischenverteidigung Diplomarbeit Oliver Baum
Zeitleiste Zwischenverteidigung Diplomarbeit Oliver Baum
Demonstration • Auswirkungen der EAX Raumgröße (environment size) auf die Listener Properties • AcousticScene-Knoten in OpenVRML (Beispiel-Szene) Zwischenverteidigung Diplomarbeit Oliver Baum