2018-08-18 | 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

Logo TU trans cropp

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