Väitös akustiikan ja puheteknologian alalta, DI Jon Fagerström

Väitöskirjan nimi: Velvet Noise in Audio Processing

Väittelijä: Jon Fagerström
Vastaväittäjä: Dr. Stephan Ewert,  Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Saksa
Kustos: Prof. Vesa Välimäki, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu, informaatio- ja tietoliikennetekniikan laitos

Tässä väitöskirjassa tutkitaan harvan samettikohinan soveltamista erilaisiin äänenkäsittelyn sovelluksiin, kuten keinotekoiseen jälkikaiuntaan, äänen dekorrelaatioon ja variaatiosynteesiin. Samettikohinaa on aiemmin käytetty jälkikaiuntaalgoritmeissa, äänen dekorrelaatiossa ja äänisynteesissä, mutta sen mahdollisia sovelluksia ei ole tutkittu täysin. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli parantaa samettikohinan ymmärrystä ja tehokkuutta kehittämällä uusia muunnelmia ja niihin perustuvia uusia äänenkäsittelyn algoritmeja. 

Minimaalisen tiheät pitkät samettikohinasekvenssit soveltuvat hyvin myöhäisen jälkikaiun mallintamiseen, kun taas lyhyet samettikohinasekvenssit tarjoavat tehokkaita dekorrelaatio- ja variaatiosuodattimia. Tämä työ perustuu aiempaan tietämykseen ja esittelee uusia menetelmiä, joilla puututaan aukkoihin ei-eksponentiaalisen myöhäisen jälkikaiun mallintamisessa, takaisinkytkettyjenviiveverkkojen dekorrelaatio-ominaisuuksissa ja sämpläyssynteesin elävöittämisessä. 

Tutkimuksen tärkeimpiin tuloksiin kuuluu binauraalisen dark-velvet-noise (BDVN) -jälkikaiunta algoritmin kehittäminen. BDVN pystyy syntetisoimaan tarkasti binauraalisen myöhäsen jälkikaiun binauraalisten impulssivasteiden perusteella. Toinen päätulos on lyhyiden samettikohina -suodattimien käyttö perkussiivisten sämpättyjen äänien tehokkaaseen elävöittämiseen. Näillä tuloksilla on merkittäviä käytännön sovelluksia äänenlaadun parantamisessa, erityisesti virtuaalisissa äänimaailmoissa ja äänisynteesissä. Väitöskirja edistää myös samettikohinan, myöhäisen jälkikaiunnan mallien, dekorrelaation ja variaatiosynteesin ymmärtämistä ja korostaa tarvetta näiden ääni-ilmiöiden havaitsemisen lisätutkimukselle. 

Yhteenvetona voidaan todeta, että tämä väitöskirja edistää samettikohinan käyttöä äänenkäsittelyssä esittelemällä uusia muunnelmia ja osoittamalla niiden potentiaalia keinotekoisessa jälkikaiussa, dekorrelaatiossa ja variaatiosuodatuksessa. Näillä tuloksilla on merkittäviä vaikutuksia realistisempien ja immersiivisempien äänikokemusten luomiseen eri sovelluksissa.

Avainsanat: dekorrelaatio, keinotekoinen jälkikaiunta, äänisignaalinkäsittely

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/

Yhteystiedot: https://www.linkedin.com/in/jonfagerstrom/

Sähkötekniikan korkeakoulun väitöskirjat: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/53