Efficiënte parametrische modellering, identificatie en egalisatie van ruimteakoestiek

Dit proefschrift behandelt de fundamentele vraag in welke mate verschillende parametrische modellen voor ruimteakoestiek geschikt zijn voor ruimteakoestische signaalverwerking. Met het oog op de verbetering van de geluidskwaliteit, maken signaalverwerkingsalgoritmes gebruik van parametrische modellen die de akoestische respons van de ruimte voorstellen en die geïdentificeerd worden op basis van input- en outputsignalen van het ruimteakoestische systeem. Een goed model moet enerzijds nauwkeurig zijn, om de fysisch en perceptueel meest relevante kenmerken van de ruimteakoestiek te kunnen weergeven, en anderzijds efficiënt zijn, zodat het kan worden geïmplementeerd als een digitaal filter voor gebruik in praktische signaalverwerkingstaken.

Het voornaamste doel van dit proefschrift bestaat bijgevolg in de ontwikkeling van nauwkeurige en efficiënte parametrische modellen voor ruimteakoestiek, gebaseerd op recente vooruitgang in systeemidentificatie en numerieke optimalisatie alsook op het fysische inzicht in ruimteakoestiek. Modellen gebaseerd op orthogonale basisfuncties (OBFs) worden onderzocht, waarvan de eigenschappen, zoals orthogonaliteit en schaalbaarheid, worden aangewend in de ontwikkeling van iteratieve, flexibele algoritmes die leiden tot een significante reductie van het aantal parameters in vergelijking met conventionele parametrische modellen.

Daarnaast worden verbeteringen voorgesteld in het kader van systeemidentificatie van ruimteakoestiek met behulp van OBF adaptieve filters, die interessante eigenschappen bezitten in termen van foutperformantie en convergentie van de filtercoëfficiënten. Een schaalbare, iteratieve aanpak voor de schatting van de polen leidt tot een reductie in de filterorde die op haar beurt bijdraagt tot de oplossing van een aantal problemen die zich voordoen in RASE toepassingen, zoals ondermodellering van echopaden in akoestische-echo-onderdrukking of frequentieallocatie in inverse filtering voor digitale egalisatie.

Bijzondere aandacht wordt besteed aan het laagfrequente gebied van modale resonanties, een gebied waarin de akoestiek van kleine ruimtes vaak meer problematisch is. In deze context worden de problemen aangepakt die inherent zijn aan het meten van RIRs bij lage frequenties en die hoofdzakelijk samenhangen met sterke achtergrondruis en niet-lineaire vervormingen, en wordt een nieuwe procedure voorgesteld voor het schatten van de frequentieafhankelijke nagalmtijd. Tot slot wordt een effectieve automatische procedure voorgesteld voor het ontwerp van lage-complexiteit parametrische filters voor de egalisatie van luidspreker- en ruimteresponsen, en worden richtlijnen gegeven voor de implementatie van een bestaande oplossing voor niet-minimumfase meerkanaalsegalisatie van de akoestiek in een wagen.