Politechnika Białostocka posiada Laboratorium Dźwięku Przestrzennego na Wydziale Informatyki

Wydział Informatyki Politechniki Białostockiej podczas ostatniego seminarium uczelnianego pt. „Technologie dźwięku przestrzennego – stan obecny oraz kierunki rozwoju” zaprezentował nowo otwarte Laboratorium Dźwięku Przestrzennego Wydziału Informatyki Politechniki Białostockiej.

 – To jest pomieszczenie zaadaptowane akustycznie – ustroje, które są przytwierdzone do ściany są ustrojami akustycznymi, podobnie wykładzina i sufit są ustrojami o podwyższonej absorpcji akustycznej – informuje dr hab. inż. Sławomir Zieliński z Katedry Mediów Cyfrowych i Grafiki Komputerowej w Instytucie Informatyki Technicznej i Telekomunikacji Wydziału Informatyki Politechniki Białostockiej.

Laboratorium zaopatrzone jest w zestaw 16 głośników o mocy około 50 W każdy, które są używane do generowania źródeł dźwięku w postaci sygnału mowy, sygnałów muzycznych. Dodatkowo są dwa większe gabarytowo głośniki do odtwarzania dźwięków muzycznych w stereo.

Największe zainteresowanie osób, które odwiedzają laboratorium, budzi tak zwana sztuczna głowa.

– Jej wymiary nie są przypadkowe, bo są wynikiem badań antropometrycznych i mają średnią wielkość głowy człowieka – informuje dr hab. inż. Sławomir Zieliński. – Podobnie małżowiny uszne też mają uśrednioną wielkość. Wewnątrz małżowin mieszczą się mikrofony, które rejestrują odpowiednio dźwięki dochodzące do prawego i lewego ucha.

Podczas seminarium uczelnianego, każdy mógł się przekonać, do czego taka sztuczna głowa może się przydać.

– Na potrzeby demonstracji wyprowadziliśmy sygnał z tej sztucznej głowy i w drugim pomieszczeniu są słuchawki, gdzie osoby odwiedzające mogą je założyć i posłuchać, jak brzmi dźwięk w uszach tej sztucznej głowy – opowiada dr Zieliński. – Jeżeli osoba odsłuchująca ma uszy podobne do uszu fantomu, to istnieje duża szansa, że usłyszy dźwięk przestrzenny, tak jak był tutaj zarejestrowany. Jeżeli na przykład teraz mówię z lewej strony albo gdzieś z tyłu sztucznej głowy, to słuchacz w słuchawkach usłyszy mój głos nadchodzący z tych kierunków.

Jeden z typów badań, jakie są już prowadzone w Laboratorium,  jest związany z tak zwanym efektem koktajl party.

– To fenomenalna zdolność ludzi do selektywnego słuchania osoby, która mówi jednocześnie z wieloma innymi osobami w grupie – wyjaśnia dr Zieliński. – Algorytmy sztucznego słuchacza, które badacze obecnie rozwijają, jeszcze nie dorównują ludziom pod względem lokalizacji i selektywnego wsłuchiwania się w jednego mówcę w czasie.

To jeden kierunek badań.

– Jeden z doktorantów trenuje tak zwane sztuczne sieci neuronowe, bo chce opracować algorytm, który byłby w stanie nie tylko lokalizować pojedyncze źródła, ale też grupy – kontynuuje dr Zieliński. – Dodatkowo chcemy zbadać relacje pomiędzy dźwiękiem przestrzennym, a emocjami, jak dźwięk przestrzenny wpływa na emocje, które postrzegają słuchacze.

Naukowcy prowadzą też badania nad jakością dźwięków, w tym dźwięku przestrzennego.

– Obecne systemy sztucznej inteligencji nie tylko powinny słyszeć, ale też powinny słuchać selektywnie – wyjaśnia dr Zieliński. – Powinny też automatycznie oceniać jakość dźwięku i mieć nie tylko tę intelektualną inteligencję, ale również emocjonalną – i stąd też te badania. Badania mają charakter interdyscyplinarny powiązanie pomiędzy informatyką, inżynierią dźwięku, muzyką, a nawet psychologią.

Z efektów badań ucieszą się użytkownicy gier, czy użytkownicy symulatorów z systemami wirtualnej rzeczywistości, ale też przeciętni użytkownicy internetu, którzy przeszukują sieć pod kątem jakichś nagrań.  W internecie jest coraz więcej nagrań binauralnych, czyli z użyciem sztucznej głowy.

– Wyobraźmy sobie, że ktoś na przykład ma pragnienie, żeby sobie odsłuchać nagrania z dźwiękami nad głową albo z dźwiękami które dochodzą z tyłu głowy – zastanawia się dr Zieliński. – Obecnie nie ma algorytmów, które by to zrobiły. Jeżeli nam się uda, to będziemy mogli takie algorytmy dostarczyć!

Seminarium uczelniane pt. „Technologie dźwięku przestrzennego – stan obecny oraz kierunki rozwoju” odbyło się na Wydziale Informatyki Politechniki Białostockiej 18 kwietnia 2024 roku.

Laboratorium Dźwięku Przestrzennego Wydziału Informatyki Politechniki Białostockiej

Laboratorium dźwięku przestrzennego znajduje się na Wydziale Informatyki PB. Jego przeznaczeniem jest prowadzenie badań nad rejestracją, odtwarzaniem oraz percepcją dźwięku przestrzennego na potrzeby systemów multimedialnych stosowanych w teleinformatyce. Laboratorium składa się z dwóch akustycznie zaadaptowanych pomieszczeń, mianowicie:
a) pokoju odsłuchowego o powierzchni 32 m2,
b) pokoju kontrolnego o powierzchni 16 m2.
Wysokość obu pomieszczeń wynosi 3 m.

Oferta badawczo-usługowa:
• rejestracja monofoniczna lub przestrzenna dźwięku, w laboratorium lub w terenie;
• przetwarzanie wstępne sygnałów, np. redukcja szumów i zakłóceń, filtrowanie sygnałów;
• parametryzacja sygnałów, ekstrakcja takich cech jak np. współczynniki mel-cepstralne, pasmo sygnału, środek ciężkości widma, zafalowanie widma, charakterystyka obwiedni mocy sygnału;
• analiza sonograficzna sygnałów fonicznych;
• analiza kolchleogramów sygnałów fonicznych;
• analiza rozkładu przestrzennego sygnałów fonicznych;
• opracowanie metod automatycznej klasyfikacji wybranych zdarzeń dźwiękowych;
• opracowanie metod odtwarzania dźwięku przestrzennego, w tym wirtualizacji w technologii binauralnej.

Aparatura:
• zestaw 17 głośników aktywnych Genelec 8010AP
• mikrofon do nagrań binauralnych typu ‘sztuczna głowa’ Neumann KU100
• mikrofon do nagrań ambisonicznych Sennheiser AMBEO VR Mic
• wielokanałowy interfejs audio MOTU 24 Ao (24 wyjścia analogowe)
• wielokanałowy interfejs audio Focusrite Scarlett 18i20 (8 wejść analogowych, 8 wyjść analogowych)
• wielokanałowy mobilny rejestrator dźwięku ZOOM F8n Pro (8 wejść analogowych)