2017-09-22 | Anmelden
 
 

Technische Ausstattung

Audiovisuelles Labor

Die Audio-Komponenten für das Media Computing (MC) Labor wurden beschafft. Die Abbildung 1 zeigt die Skizze des Audio-Video Labors. Das Labor besteht aus 2 Räumen. Im ersten Raum (B x T x H = 7,2 x 6 x 4 meter) sind die akustischen und optischen Sensoren (smart sensor) installiert, auf einem Gerüst (B x T x H = 4 x 3,5 x 3,5 meter) an verschiedenen Positionen und Höhen mit dem Ziel der Lokalisierung und Verfolgung von Objekten. Dieser Raum wurde mit Schalldämmungsmaterialen eingerichtet. Der zweite Raum ist für die Montage der Audiointerfaces im Rackschrank in einem gekühltem Serverraum.

Abbildung 1: Skizze des MC-Labors mit der Darstellung der Positionen der akustischen und optischen Sensoren (smart sensors).

Die 10 optischen Sensoren der Firma Intenta (Abbildung 2) sind in den oberen Ecken des Gerüstes angebracht und liefern sowohl Videodaten in einer Auflösung von bis zu 1920 x 1080 als auch Tiefeninformationen zum Bild, sodass alle Objekte und Person im Raum lokalisiert werden können. Damit wird es möglich Assistenzsysteme ebenso zu erstellen wie Detektoren für verlorene Gegenstände (Abbildung 3). Durch die unterschiedlichen Höhen und Blickwinkel können Analysen zum optimalen Aufstellungsort und zur Behandlung ungünstiger Fälle von Verdeckungen oder ähnlichem durchgeführt werden.

Abbildung 2: Optischer Sensor zur Erstellung von Videobildern und Tiefeninformationen.

 

Abbildung 3: Das in dieser Videoszene unmittelbar vorher verlorene Papierbündel (roter Kreis) stellt ein Beispiel für die zu detektierenden Gegenstände dar.

Die Abbildung 4 zeigt das Design der Audio-Komponenten. Verschiedene Mikrofone wurden zur Aufnahme der Audio-Daten benutzt. Die Anzahl der Mikrofone ist 64 und die Anzahl der Lautsprecher, die die Objekte simulieren, ist 16.
Die Audiodaten werden beim Audiointerface vorverstärkt und digitalisiert. Jede 8 Mikrofone wurden zu einem Audiointerface angeschlossen (es gibt 8 Audiointerfaces für die 64 Mikrofone). Die Audiointerfaces haben einen Alesis Digital Audio Tape (ADAT) Ausgang, der für die Übertragung der Audiodaten durch ein optisches Kabel zu einem Multi-Channel Audiointerface verbunden wird.
Das Multi-Channel Audiointerface bietet Formatumwandlung von Multichannel Audio Digital Interface (MADI) zu ADAT und umgekehrt. Die 8 ADAT optischen Eingänge im Multi-Channel Audiointerface werden auf MADI-Kanäle übertragen. Die Audiodaten können mit MADI-Kabel (koaxial oder optisch) mit einer Kabellänge von mehr als 100 meter bis zur MADICard im Computer übertragen werden. Die Software (Steinberg Cubase Pro 8.5 EDU) wird zur Aufnahme von Audiodaten von 64 Mikrofone in 64 einzelnen Kanälen verwendet sowie zur Generierung der Audiodaten vom Computer durch MADI-Kabel zu den Lautsprechern, wobei die MADI-Kanäle durch das Multi-Channel Audiointerface auf 8 ADAT optische Ausgänge übertragen werden und danach zu den Lautsprechern. Man benötigt entsprechend nur zwei ADAT optische Ausgänge für die 16 Lautsprecher. Ein Audio-Master-Clock-System ist wichtig, um jedes Audiointerface als  Slave an die zentrale Master-Clock-Einheit zu arbeiten (d.h. jedes Audiointerface bekmmet den gleichen Takt vom Audio-Master-Clock-System). Die Bayonet Neill–Concelman (BNC) Kabels wurden zur Übertragung der Takte vom Audio-Master-Clock-System zu  Audiointerfaces verwendet.
Verschiedene Arten von Mikrofonen – einschließlich kleine (Lavalier) und große (Mess-) Mikrofone – werden in jedem Mikrofon-Array getestet, um die Auswirkungen auf die Lokalisierungsergebnisse zu untersuchen. Darüber hinaus werden unterschiedliche Geometrien von Mikrofonarrays mit unterschiedlicher Anzahl von Mikrofonen untersucht.

Abbildung 4: Schematische Darstellung von Audiokomponenten im MC-Labor.

Das Audio-System enthält die folgenden Komponenten:

Mikrofone:

Drei Mikrofonarrays wurden verwendet. In jedem Mikrofonarray wurden Mikrofone gleicher Art benutzt. Zusätzliche Mikrofone wurden zur Aufnahme von Sprach- und Musik-Daten benutzt. Die folgende Tabelle zeigt die technischen Daten der Mikrofone, die beim Mikrofonarray verwendet wurden.

  • Nowsonic Calibration Messmikrofon: 16 Nowsonic  Mikrofone wurden im ersten Mikrofonarray verwendet.
  • MXL 840 Mikrofon: Die 16 Mikrofone von MXL 840  wurden im zweiten Mikrofonarray benutzt.
  • JustIn JM-714 Clipmic Mikrofon: Das dritte Mikrofonarray besteht aus 24 Mikrofone von JustIn JM-714.
  • Audio Technica AT4040 Mikrofon: 2 Audio Technica AT4040  Mikrofone wurden zur Aufnahme von Musik verwendet.
  • Rode NT5-MP Mikrofon: 2 Mikrofone von Rode NT5-MP wurden benutzt.
  • BLX288/PG5 Doppeldrahtlossystem mit 2 handheld Mikrofonen.
  • BLX188/CVL Dual Channel Lavalier Wireless System mit 2 CVL Lavalier Mikrofone.
Nowsonic MXL 840 JustIn JM-714
Bauform Elektret-Kondensator Druckgradient-Elektret-Kondensator Elektret-Kondensator
Durchmesser (mm) 6 22 < 5
Richtcharakteristik Kugel Niere Kugel
Frequenzbereich (Hz) 20–20000 30–20000 50–16000
Ausgangsimpedanz (Ohm) 200 110 2000
Phantomspeisung (Volt) 12 – 52 44-52 9 – 52
Abmessungen (mm) 21 x 200 22 x 134
Gewicht (g) 140 280
Preis (EURO) 55 50 40 (mit Zubehör)
Lautsprecher:

16 Lautsprecher wurden zur Simulation von Objekten verwendet. Die folgende Lautsprecher von Genelec wurden verwendet:

  • Genelec 8010 AP
  • Genelec 8020 CPM
  • Genelec 8030 BPM

Die folgende Lautsprecher von Tannoy wurden verwendet:

  • TANNOY Reveal 402
  • TANNOY Reveal 502
Audiointerface:
  • RME ADI-648
  • Focusrite Octopre MK II Dynamic
  • Focusrite Octopre MK II
Sound Card:
  • RME HDSPe MadiCard PCIe
Audio-Master-Clock-System:
  •   ROSENDAHL NanoClocks GL
PreSonus Kopfhörerverstärker und 2 Kopfhörer von Beyerdynamic
Roland A-88   MIDI Controller-Keyboard
Yamaha DGX-660 WH Keyboard

 

Die Abbildungen 5, 6 und 7 zeigen die Mikrofone (Nowsonin, MXL 840, und JustIn JM 714) in den entsprechenden Mikrofonarrays, die zur Lokalisierung der akustischen Quellen verwendet wurden.

 

Abbildung 5: Mikrofonarray von Nowsonin.

 

Abbildung 6: Mikrofonarray von MXL 840.

 

Abbildung 7: Mikrofonarray von JustIn JM 714.

 

Die Audiodaten werden mit der Software (Steinberg Cubase Pro 8.5 EDU) aufgenommen (die Abtastfrequenz ist 48 kHz und die Auflösung ist 24 bit). Die Audiodaten von einem Mikrofon werden in einem Mono-Kanal gespeichert. D.h. 64 Audio-Dateien für 64 Mikrofone. Die Steuerung des Abspielen der Audiodaten zu den Lautsprechern wurde mit der Software (RME TotalMix) durchgeführt. Die Abbildung 8 zeigt den aktuellen Stand des Labors.

Abbildung 8: Positionen der Mikrofonarrays und Lautsprecher im audiovisuellen Labor.

 
 
Projektgeber

Gef M BMBF

Gef M BMBF

LocalizeIt wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF und die BMBF Innovationsinitiative Unternehmen Region von August 2014 bis Juli 2019 gefördert und durch den Projektträger PtJ betreut.

Projektnehmer

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Logo MI

Logo MC TRANS

localizeIT ist ein Projekt der
Stiftungsjuniorprofessur Media Computing und der Professur Medieninformatik der Technischen Universität Chemnitz

Forschungspartner

Intenta Logo

3D MicroMag Logo

IBS Logo

Kontakt

Dr. rer. nat. Danny Kowerko
Tech­ni­sche Uni­ver­si­tät Chem­nitz
Fakul­tät für Infor­ma­tik
Juniorpro­fes­sur Medi­a Computing
Straße der Natio­nen 62
09111 Chemnitz