Väitös akustiikan ja äänenkäsittelytekniikan alalta, M.Sc. Nils Meyer-Kahlen

Väitöskirjan nimi: Transfer-Plausible Acoustics for Augmented Reality

Väittelijä: Nils Meyer-Kahlen
Vastaväittäjä: Prof. Christoph Pörschmann, Technische Hochschule Köln, Saksa
Kustos: Prof. Tapio Lokki, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu, informaatio- ja tietoliikennetekniikan laitos

Lisätty todellisuus (AR) voi olla lupaava tulevaisuuden viestintäteknologia. Sillä tarkoitetaan ajatusta siitä, että AR-lasien ja akustisesti läpikuuluvien kuulokkeiden avulla reaalimaailmaa täydennetään visuaalisilla ja auditiivisilla esityksillä etäkeskustelukumppaneista, jotka muistuttavat tieteiselokuvista tuttuja hologrammeja. 

Tässä työssä keskitytään tällaisiin AR-puheluihin tarvittavaan äänitekniikkaan, joka on jo saavuttanut erittäin korkean laatutason. Fotorealistisia virtuaalisia avatareja, jotka voitaisiin sekoittaa oikeisiin ihmisiin, ei ole odotettavissa lähiaikoina, mutta virtuaalisten äänilähteiden akustinen renderöinti kuulokkeilla voi jo nyt aiheuttaa kuuloharhoja, toisin sanoen ihmiskuuntelijat voivat sekoittaa ne oikeisiin äänilähteisiin. 

Täydellinen auditiivinen AR-renderöinti edellyttää läpikuuluvia kuulokkeita, käyttäjän täydellistä sijainninseurantaa, akustisen ympäristön reaaliaikaista tunnistamista ja tehokkaita huoneakustiikan renderöintialgoritmeja. Tässä työssä pyritään ymmärtämään näitä tekniikoita ja ennen kaikkea luomaan arviointiparadigma, jonka avulla voidaan testata, esiintyykö kuuloharhoja realistisissa olosuhteissa. 

Teknisen kehityksen osalta tutkielma tarjoaa syvempää ymmärrystä tilaäänen renderöintitekniikoista. Siinä esimerkiksi johdetaan hetkellisen pseudointensiteettivektorin tilastollinen jakauma huoneakustisessa jälkikaiunnassa. Tätä yleistä tulosta voidaan soveltaa tapauksiin, joissa esiintyy anisotrooppisia, stokastisia äänikenttiä. 

Lisäksi se selittää, miten karheusartefakteja voi syntyä, kun renderöidään spatiaalista jälkikaiuntaa. Lisäksi tutkielmassa osoitetaan tekniikoita, joita voidaan soveltaa käytännössä. Esimerkiksi, esitellään uusi algoritmi huoneakustiikan sokeaa tunnistamista varten sekä menetelmä, jolla arvioidaan AR:ssa käytettävien kuulokkeiden läpikuuluvuutta. Lopuksi ehdotettu "transfer-plausibility"-paradigma paljasti auditiivisten renderöintien välisiä eroja, joita ei voitu mitata perinteisemmillä kuuntelukokeilla. Tämä osoittaa, että se soveltuu tuleviin AR-käyttäjäkokeisiin.

Avainsanat: Virtuaaliakustiikka, lisätty todellisuus, spatiaalinen huoneen impulssivasteen käsittely, huoneakustiikka, uskottavuus

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/

Yhteystiedot:

Sähkötekniikan korkeakoulun väitöskirjat: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/53