ANTEPROYECTO FIN DE CARRERA

Transcripción

1 UNIVERSIDAD AUTONOMA DE MADRID ESCUELA POLITECNICA SUPERIOR ANTEPROYECTO FIN DE CARRERA Título del proyecto: Desarrollo de herramientas de procesado y visualización para Audio 3D con auriculares Estudiante: Julio Magro Sastre Tutor: Joaquín González Rodríguez Madrid, España, abril de 2015

2 MOTIVACIÓN Y OBJETIVOS Análogo a la visualización, el término auralización describe la generación de estímulos binaurales que corresponden a la propagación de sonido en la escena acústica a simular. Estos efectos psicoacústicos se consiguen filtrando la señal sonora con filtros específicos cuyos coeficientes auralizan el sonido (le dan forma tridimensional). En los últimos años el desarrollo de herramientas para la predicción de acústica de salas y técnicas de auralización ha avanzado considerablemente, posibilitando la simulación de entornos virtuales en tiempo real. La aceleración del proceso de cómputo ha sido posible adaptando técnicas de aceleración de computación gráfica ( Computer Graphics ), ya que la mayoría de los métodos de simulación están basados en los principios de la acústica geométrica. El objetivo de este Proyecto Fin de Carrera es desarrollar mediante MatLab un conjunto de herramientas de procesado y visualización para auralizar trayectorias de una fuente de sonido, de manera que el usuario perciba con los auriculares un sonido 3D. Se necesitarán dos funciones de transferencia fundamentales: la respuesta impulsiva de la sala (RIR) y la función de transferencia de la cabeza (HRTF) para el oído izquierdo y derecho. La sensación de inmersión se ha probado es posible pero débil, teniendo en cuenta las limitaciones y errores que supone no usar HRTF individuales, sino un modelo genérico ampliamente utilizado, KEMAR Dummy Head, desarrollado por el MIT Media Lab en 1994 [*]. El desarrollo consta fundamentalmente de tres partes: 1. definición de la sala, transmisor y trayectoria, receptor y audio a auralizar 2. Cómputo de la RIR y dos HRTFs (para el oído izquierdo y el oído derecho) para cada posición del transmisor en la trayectoria,

3 3. Convolución de la RIR y las dos HRTFs para formar una respuesta impulsiva de la sala binaural (BRIR) y, seguidamente, con la señal de audio para obtener las dos salidas; una señal de audio para el oído izquierdo y otra para el oído derecho. La convolución usará el algoritmo Solapamiento y Suma para aumentar la eficiencia. METODOLOGÍA Y PLAN DE TRABAJO Estudio del estado del arte: - Estudio de libros, proyectos y tesis relacionados con los temas de física acústica y psicoacústica y audio 3D. - Estudio de los procesos mecánicos, físicos y psicológicos de la transmisión de sonido. Diseño y programación para renderizar audio 3D: - Estudio de libros, artículos y tesis sobre el procesamiento digital de señal (DSP) aplicado a la acústica y el audio 3D. - Vectorización de la trayectoria. - Integración de una función para el cálculo de las RIR. - Implementación de una función para el cálculo de los ángulos azimutal y de elevación. - Implementación de una función para la obtención de HRTFs de la base de datos a partir de los ángulos. - Implementación del algoritmo de Solapamiento y Suma. Evaluación de la aplicación: - Implementación de una función de cálculo de parámetros característicos psicoacústicos. - Estudio de la cancelación de crosstalk y 5.1 Surround Sound. - Transauralización auriculares altavoces. Trabajo futuro, documentación y presentación

4 MEDIOS A UTILIZAR 1. Un PC 2. MatLab 3. Bibliografía BIBLIOGRAFIA BASICA [*] B. Gardner, K. Martin, HRTF Measurements of a KEMAR Dummy Head Microphone, MIT Media Lab. [1] M. Vorländer, Auralization. Fundamentals of Acoustics, Modelling, Simulation, Algorithms and Acoustic Virtual Reality, Springer. [2] W. G. Gardner, 3-D Audio using Loudspeakers, Kluwer Academic. [3] M. Möser, Technische Akustik, Springer. [4] J. Breebaart, C. Faller, Spatial Audio Processing. MPEG Surround and Other Applications, Wiley. [5] M. Kahrs, K. Brandenburg, Applications of Digital Signal Processing to Audio and Acoustics, Kluwer Academic. [6] J. Blauert, The Technology of Binaural Hearing, Springer. [7] J. G. Proakis, D. G. Manolakis, Digital Signal Processing. Principles, Algorithms, and Applications, Prentice-Hall.

5 [8] U. Zölzer, DAFX Digital Audio Effects, Wiley. [9] D. Schröder, Physically Based Real-Time Auralization of Interactive Virtual Environments, Logos Verlag Berlin. [10] A. Bekkos, Source Direction Determination with Headphones. An Adaptable Model for Binaural Surround Sound, Norwegian University of Science and Technology.