Konzeption und Realisierung einer Video on Demand und Streaming Plattform. - 85 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010
Um das Videosignal im Studio per Video on Demand und Livestream im Internet veröffentlichen zu können, muss eine Plattform konzipiert und gebaut werden, die das Videosignal konvertiert, die Videodateien in einem Videoarchiv aufzeichnet und die Videoinhalte in Echtzeit zur Broadcast überträgt. - Diese Arbeit stellt den Zugriff und die Aufnahme des Videosignals durch die Anwendung von DVS Videoboard unter Zuhilfenahme von DVS SDK und C++ vor und implementiert eine Streaming-Plattform durch die Entwicklung von Webserver, Datenbanken und Streaming-Server. In diesem Entwicklungsprojekt werden Java, ActionScript und SQL verwendet. Anschließend werden die Funktionen der Plattform bzw. das Video on Demand- und Streaming-Portal auf einer Webseite integriert.
Weiterentwicklung und Implementierung eines Gestenerkennungsverfahrens. - 69 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010
Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Verfahren entwickelt, welches die Erweiterung einer Gestenerkennung auf dem Prinzip der Hautfarbendetektion ermöglicht. Durch eine Abwägung der Möglichkeiten zu Beginn wurde sich für die Verwendung eines Chain-Codes entschieden. In vielen Entwicklungsschritten wurde zuerst ein Algorithmus entwickelt, der effizient aus der Kontur eines Objektes einen Chain-Code erstellt. Der Algorithmus erfasst die Kontur, in dem er sich immer am Rand entlang arbeitet. Dabei wird das jeweilige Bezugssystem adaptiv zum vorhergehenden Pixel geändert. Das ermöglicht ein effektives Vorgehen des Algorithmus und verhindert das Wechseln von der Außen- in die Innenseite der Kontur, und somit mögliche Endlosschleifen. Die Richtungsänderung zwischen den einzelnen Pixeln wird jedoch nicht adaptiv gespeichert, um so in einer späteren Auswertung Informationen über die Lage der Hand im Raum ermitteln zu können. Nach dem die gesamte Kontur eines Objektes durch einen Chain-Code beschrieben wurde, erfolgt die Auswertung. In dieser wird sich zu Nutzen gemacht, dass die Finger einer Hand durch bestimmte Merkmale im Chain-Code zu detektieren sind. Es wurde ein weiterer Algorithmus entwickelt der diese Merkmale detektiert und daraufhin die Stellen im Chain-Code als Fingerkuppen markiert. Um wirklich alle Finger zu erkennen, erfolgt die Überprüfung des Chain-Codes in Blöcken die sich überlappen. Da es dadurch zu Mehrfachdetektionen kommt, und da auch Fingerzwischenräume als Fingerkuppen markiert werden, wurde ein weiterer Algorithmus entwickelt, der die detektierten Stellen auswertet. Der Algorithmus trennt die als Fingerkuppen markierten Stellen in Fingerkuppen, Fingerzwischenräume, Fehldetektionen und Daumen. Das Vorgehen beruht auf der Tatsache, dass sich die Zahlen der verschiedenen Optionen unterscheiden. Damit lässt sich aus der Anzahl der Stellen, deren Zahlen bestimmte Eigenschaften teilen, ermitteln ob es sich um einen Finger handelt oder nicht. Nach der Auswertung des Chain-Codes wird ausgegeben, wie viele Finger auf dem Bild zu sehen sind. Die Auswertung der Algorithmen zeigt, dass es möglich ist eine Geste mit einer Erkennungsrate von 90% zu detektieren. Bei einer anderen Messreihe lag die gesamte Erkennungsrate der Finger bei 74%. Es fällt auf, dass der Daumen sehr selten erkannt wird. Wenn man den Daumen daher an dieser Stelle nicht betrachtet, wird eine Erkennungsrate von 86% erreicht. Die Evaluierung der Algorithmen bringt die Erkenntnis, dass durch die richtige Anpassung der Parameter eine sichere Erkennung der Merkmale gewährleistet ist. Jedoch bedarf es in Zukunft noch einiger Verbesserungen, um die Auswertung des Chain-Codes praxistauglich zu gestalten. Dazu gehört die Möglichkeit zur flexiblen Anpassung der wichtigsten Parameter sowie eine verbesserte Funktion zum Erkennen von Fingerkuppen, vor allem im Bezug auf die Erkennung des Daumens. Abschließend lässt sich sagen, dass das entwickelte Verfahren eine gute Möglichkeit bietet, ein Gestenerkennungssystem , dass auf Hautfarbendetektion basiert, zu verbessern.
Untersuchungen an Kantenabsorbern im dreidimensionalen Raum. - 116 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010
Eines der wesentlichen Probleme in der Raumakustik ist die Absorption von tieffrequenter Schallenergie. Speziell in kleinen Räumen, in denen sich durch Überlagerung des Quellsignales mit den von den Raumbegrenzungsflächen reflektierten Schallwellen unterhalb der Schröderfrequenz ein modales Schallfeld bildet, das durch erhebliche ortsabhängige Schalldruckmaxima und -minima (stehende Wellen) geprägt ist, sind kontrollierte Bedingungen, wie sie beispielsweise in Tonstudios notwendig sind, nur durch den gezielten Einsatz von Absorbern möglich. In letzter Zeit wird der Einsatz von Kantenabsorbern, die aus porösen Materialien bestehen, immer populärer. Obwohl sie der Theorie nach ihre maximale Wirkung im Abstand von einer Viertel Wellenlänge vor der Wand erzielen sollten, also für die Absorption von tiefen Frequenzen große Schichtdicken bzw. entsprechend große Abstände vor der Wand notwendig sind, zeigen erste Untersuchungen, dass diese Absorber in Raumkanten einen wesentlich tieffrequenteren Wirkbereich aufweisen, als dies der Theorie nach zu erwarten wäre. Da für die Gründe dieser zunächst aus der Theorie nicht ersichtlichen Effekte bislang keine wissenschaftlichen Erklärungen vorliegen und nur wenig Messdaten verfügbar sind, wurden im Rahmen dieser Arbeit Messungen an Kantenabsorbern durchgeführt. Es wurde sowohl die Abhängigkeit von Materialeigenschaften als auch der Einfluss unterschiedlicher Positionierung und Ausrichtung im Raum untersucht.
Entwicklung eines Verfahrens zur Ermittlung von Kameraparametern aus Videosequenzen. - 67 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010
Um eine präzise und zuverlässige 3D-metrische Informationen aus 2D Bildern zu extrahieren um daraufhin 3D rekonstruieren zu können, muss im Allgemeinen eine Kalibrierung der verwendeten Kamera durchführt werden. Die Arbeit stellt theoretische und experimentelle Untersuchungen zur Kalibrierung auf Basis von Zhang's Methode vor und entwickelt ein automatisches Verfahren zur Selbstkalibrierung unter Zuhilfenahme der OpenCV-Bibliothek. Bei Zhang's Methode wurde schwarzweiss-übergänge Schachbrettmuster verwendet und ein Sequenzabschnitt von 10 Bildern ausgewertet. Auf Grundlage des Vergleiches der Ergebnisse der Camera Calibration Toolbox für Matlab und der OpenCV-Bibliothek kann die Stabilität der Ergebnisse bestätigt werden. Bei der Selbstkalibrierung werden natürliche Bilder verwendet, welche aus verschiedenen Positionen zeitnah nacheinander aufgenommen werden. Das resultierende Programm läuft vollautomatisch ab.
Entwicklung eines interaktiven Musikinstrumentes für mobile Endgeräte. - 105 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010
Die vorliegende Arbeit widmet sich der Entwicklung eines interaktiven Musikinstrumentes für mobile Endgeräte. Ziel ist es, eine bereits für den Computer existierende Technologie zur Erzeugung von Akkord-Folgen - das Fraunhofer HarmonyPad - auf einem mobilen Endgerät zu realisieren. Dabei sollen die charakteristische Eigenschaften des HarmonyPads übertragen und Lösungen gefunden werden, die den Voraussetzungen mobiler Endgeräte gerecht werden. Ausgehend von einer Kategorisierung mobiler Endgeräte wird das Smartphone als Zielsystem für die zu entwickelnde Anwendung gewählt. Neben der Darstellung dessen Hard- und Software-technischen Eigenschaften sowie der Erläuterung gängiger Betriebsysteme, wird ein Fokus auf die Bedienung von Smartphones gelegt. Ebenfalls werden bestehende Musikinstrumente für mobile Endgeräte beschrieben und die, für diese Arbeit wichtigen Eigenschaften des HamonyPads erläutert. Im Rahmen der Konzeption wird auf die vorgenommene Adaption der HarmonyPad-Technologie eingegangen. Hierzu wurden Parameter des HarmonyPads analysiert und die relevanten herausgearbeitet. Danach wurden verschiedene, alternative Bedienkonzepte entwickelt, analysiert und getestet. Hieraus ist das finale Konzept entstanden. Die nachfolgende Implementierung der konzipierten Applikation fand auf einem iPod touch statt, welcher im wesentlichen dem iPhone, gleicht. Den Abschluss bildete eine Evaluation, die in Form einer Feldstudie durchgeführt wurde. Mit ihr wurden Eigenschaften des entwickelten Musikinstrumentes sowie deren Einfluss auf den Anwender untersucht. Im Ergebnis konnte eine positive Resonanz bei den Testpersonen wahrgenommen und Erkenntnisse auf die Weiterentwicklung des vorgestellten Musikinstrumentes gewonnen werden. Somit ist gezeigt worden, dass das HarmonyPad auch auf einem mobilen Endgerät zu realisieren ist.
Binaurale Wiedergabe über Lautsprecher in Stereoanordnung. - 64 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010
Die meisten derzeitigen binauralen Wiedergabesysteme werden mit Kopfhörern realisiert, dabei können aber Phänomene wie eine Im-Kopf-Lokalisation und eine Vorne-Hinten-Vertauschung auftreten und der Entfernungseindruck kann verloren gehen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde deshalb eine binaurale Wiedergabe über Lautsprecher in Stereoanordnung untersucht. Das Wiedergabesystem wurde als statisch angenommen, d.h. zusätzlich zur bekannten Stereoanordnung sind die Abhörposition und die horizontale und vertikale Ausrichtung Kopfes bekannt. Zusätzlich wurde die Wiedergabe nicht unter Freifeld- sondern unter Diffusfeldbedingungen durchgeführt, um sich von bisherigen Arbeiten zu diesem Thema abzugrenzen. Dabei kommt es zu Reflektionen des Schallfeldes an Boden, Decke und Wänden, die sich am Ohr zum Originalsignal hinzuaddieren. Bei einer normalen Stereowiedergabe kommt es zu einem Übersprechen vom linken Lautsprecher zum rechten Ohr und umgekehrt. Bei einer binauralen Wiedergabe sind Übersprechsignale nicht erwünscht, da sie einen räumlichen Höreindruck verhindern. Aus diesem Grund wurden für die Wiedergabe kopfbezogener Aufnahmen zwei Übersprechkompensationsverfahren realisiert und in das Wiedergabesystem implementiert. Zusätzlich zur Realisierung der beiden Übersprechkompensatoren wurden die Einflüsse des Mess- und Abhörraums kompensiert.
Kompensation nicht optimaler Stereoanordnungen für die Wiedergabe von stereophonen/binauralen Signalen. - 84 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010
Der stereophone Höreindruck bei der Wiedergabe von Audiomaterial über zwei Lautsprecher begrenzt sich auf eine enge Zone. Außerhalb dieses Bereichs fällt die Illusion der künstlichen Stereobasisbreite in sich zusammen und die korrekte Lokalisation der Schallquellenphantome ist nicht mehr möglich. Derselbe Effekt tritt auf, wenn ein Lautsprecherpaar den Anforderungen einer Stereoanordnung nicht entspricht. Es ist daher notwendig, die Fehler, die aus einer nicht optimalen Stereoanordnung resultieren, zu untersuchen und darauf basierend ein Verfahren zur Kompensation dieser Fehler zu entwickeln. In dieser Arbeit wird ermittelt, welche Technologien geeignet sind, den so genannten "Sweet Spot" an die momentane Position des Hörers zu verschieben. Es zeigt sich, dass neben der einfachen Pegel- und Laufzeitkorrektur noch viele andere Faktoren eine wichtige Rolle spielen, darunter der Lautsprecherfrequenzgang und die Blickrichtung des Hörers. Um alle Einflüsse untersuchen und bewerten zu können, wird ein geeignetes Messverfahren gesucht und dieses kurz vorgestellt. Gerade die aus diesen Daten erzeugten Lautsprecherentzerrungsfilter sind ein oft unterschätzter Faktor für die Kompensation der Aufstellungsfehler. Daher setzt sich diese Arbeit intensiv mit der Generierung von FIR-Filtern zur Lautsprecherentzerrung auseinander. Der Kern des erstellten Systems zur Kompensation nicht optimaler Stereoanordnungen basiert auf einem zwei-dimensionalen Vektorraum. Die durchgeführten Simulationen bestätigen die aufgestellte Vermutung, dass die in diesem Vektorsystem eingebetteten Modelle zur Korrektur der auftretenden Fehler sich sowohl schnell als auch einfach berechnen lassen. Die Evaluation der gewonnenen Ergebnisse findet durch eine messtechnische Auswertung statt.
Combine an auditory model with Hidden Markov Model Speech recognizer. - 75 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010
Studien im Bereich der Spracherkennung zeigen, dass die Verwendung eines auditorischen Modells, das die Verarbeitung von Sprache im menschlichen Ohr simuliert, in verschiedenen Umgebungen mit Geräuschen die Erkennungsleistung und -stabilität verbessert. Eine Methode zur Klassifizierung der Vokale ohne die Verwendung von spektralen Informationen, sind die Merkmale, die aus den Hough-transformierten Cochlea Verzögerung Trajektorien (Hough-Transformed Cochlear Delay Trajectories, HCDTs) extrahiert werden, welche ich in meiner Arbeit präsentieren werde. - Es wird gezeigt, dass die Information im Zeitbereich von 3 ms liegt. Mit anderen Worten, die Delaytrajektorien haben eine aufeinanderfolgende Zeitfolge von ca. 3 ms. Die Hough-Transformation wird auf die Ausgangsdaten der Basilarmembran eines auditorischen Modells angewendet. Die praktische Vokalerkennung verschiedener Sprecher mit Hilfe dieser Transformation wird untersucht und die Ergebnisse werden diskutiert.
Entwicklung eines Systems zur Berechnung und Visualisierung von Akkordübergängen. - 103 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010
Das Ziel dieser Arbeit besteht darin, Vorschläge für Folgeakkorde auf der grafischen Oberfläche des HarmonyPads, zu visualisieren und damit bisher nicht oder nur schwer zugängliche Akkordübergänge bei intuitiver Bedienbarkeit zu ermöglichen. Das HarmonyPad stellt durch die Gestaltung von Benutzerschnittstelle und Tonraum ein digitales Musikinstrument dar, das sogar für Nutzer ohne musikalische Erfahrungen und Vorwissen leicht zugänglich ist. Dabei ermöglicht das bisher bestehende Konzept ein äußerst benutzerfreundliches Spiel der sogenannten Haupt- und Nebendreiklänge. Dies sind die elementaren Akkorde aller Tonarten des Zwölftonsystems. Durch diese Funktionalität sind bereits Akkorde und Akkordverbindungen spielbar, deren Beherrschung auf einem konventionellen Musikinstrument einen enormen Aufwand an Übung erfordert. Allerdings stellen die zum derzeitigen Stand der Technik auf dem HarmonyPad intuitiv umsetzbaren Akkorde eine gewisse Einschränkung dar. Besonders zur Gestaltung des harmonischen Verlaufs einer Komposition fehlen Möglichkeiten, diesen auch durch Spannung und Reiz abwechslungsreich zu prägen. In Bezug auf dieses Kriterium fallen die ansonsten vorteilhaften fast uneingeschränkten Kombinationsmöglichkeiten von Haupt- und Nebendreiklängen eher negativ ins Gewicht. Die auf dem HarmonyPad vorprogrammierte hauptsächliche Verwendung dieser Akkorde kann schnell zu einer gewissen harmonischen Monotonie führen. Der Schwerpunkt des in dieser Arbeit entwickelten Systems liegt daher auf Akkorden und Akkordübergängen, die dieser Problematik Abhilfe verschaffen. Solche Akkorde, speziell auch ihre angemessene Fortführung, sind jedoch aus musiktheoretischer Sicht nicht trivial, weshalb sie auch im bisherigen Konzept des HarmonyPads wenig Berücksichtigung fanden. Konkret werden dazu auf der grafischen Oberfläche Vorschläge für mögliche Folgeakkorde visualisiert, und gleichzeitig durch simples Auswählen spielbar gemacht. Das Ergebnis dieser Arbeit erweitert die Funktionalität des HarmonyPads in sofern, das sich für den Nutzer neue bedienerfreundliche Gestaltungsmöglichkeiten komplexer Akkordverbindungen eröffnen. Durch die intuitive Spielweise können vor allem Nutzer erreicht werden, die nur über wenig oder keine Erfahrung auf konventionellen Musikinstrumenten verfügen. Darüber hinaus soll das nun ermöglichte Spiel komplexerer Akkorde jedoch auch Musiker mit größerem Vorwissen faszinieren und zum Experimentieren anregen.
Entwicklung eines Systems zur akustischen Positionsbestimmung der Position eines Schallobjekts. - 78 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010
Die akustische Bestimmung der Position eines Schallobjektes ist für viele Anwendungen wichtig. Durch Ermittelung des Laufzeitunterschieds zwischen Mikrofonen kann die Einfallsrichtung einer Schallquelle geschätzt werden. Der Effekt des Cone of Confusion erlaubt aber keine genaue Lokalisation eines Schallobjektes. In dieser Arbeit wird aufgezeigt, wie durch die Kombination mehrerer Lokalisationskegel die Position eines Schallobjektes eindeutig bestimmt werden kann. Zudem werden Möglichkeiten zur Erhöhung der Genauigkeit der Positionsbestimmung getestet. Eine Untersuchung unterschiedlicher Gruppen an Lokalisationskegeln zeigt den Einfluss der Mikrofonanordnung auf die Messergebnisse auf. Neben der Untersuchung der gegebenen Mikrofonanordnungen wird auch auf die Möglichkeiten der Modifikation des Messsystems eingegangen.