SOMI XVIII Congreso de Instrumentación Acústica y Vibraciones RDE18193 ALINEACION DE SISTEMAS DE SONIDO EN AUTOMOVILES EMPLEANDO SECUENCIAS MLS

Tamaño: px

Comenzar la demostración a partir de la página:

Download "SOMI XVIII Congreso de Instrumentación Acústica y Vibraciones RDE18193 ALINEACION DE SISTEMAS DE SONIDO EN AUTOMOVILES EMPLEANDO SECUENCIAS MLS"

Elvira Escobar Cano
hace 7 años
Vistas:

1 SOMI XVIII Congreso de Instrumentación Acústica y Vibraciones RDE18193 ALINEACION DE SISTEMAS DE SONIDO EN AUTOMOVILES EMPLEANDO SECUENCIAS MLS A Villanueva Peña, D. Martínez Gutiérrez., R. Dorantes Escamilla 1. Departamento de Ingeniería de Control Facultad de Ingeniería, UNAM 1 Lab. de Acústica y Vibraciones, Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico, UNAM, Circuito exterior, C.U., Coyoacán, 04510, México D. F. Resumen: En este trabajo analizaremos los efectos del dominio del tiempo, para el realineamiento temporal del arribo de sonido, para fuentes (altavoces) localizadas a diferentes distancias del oyente (conductor), se utilizan retardadores electrónicos (delays) para realizar un desplazamiento virtual de las fuentes de sonido. Llevando al oyente a una impresión subjetiva de escuchar un par de altavoces situados apropiadamente en posición simétrica con el. Para este trabajo utilizaremos secuencias MLS para excitar los altavoces y a partir de estas obtener la respuesta impulso para realizar el análisis del corrimiento de tiempo. Abstract: On this paper we analyzed the effects on the time domain for the temporal realignment of both sounds, for sources (loudspeakers) located at different distances of the listener (conductor). Delays are used to implement a virtual displacement of the sources, taking the listener to a subjective impression of listen a pair of loudspeakers located properly in a symmetrical position with it. For this job we will use Maximum Length Sequence (MLS) for exciting the loudspeakers from them get the system s impulse response to make the time delay analysis. Introducción La reproducción adecuada del sonido dentro de un automóvil es una tarea difícil, ya que al reproducir el sonido surgen varios factores que afectan la reproducción como son: la colocación de los altavoces, la reverberación, las reflexiones con los diferentes tipos de materiales, el ruido, la vibración, etc. Un primer paso orientado a incrementar el confort del sonido es ecualizar la respuesta de presión acústica en el dominio de la frecuencia. La tarea principal del procedimiento de ecualización es mejorar el sonido en la posición del conductor, opción que no resulta directamente en una calidad homogénea en toda la cabina del automóvil. Para logra una adecuada ecualización se debe modificar también el dominio del tiempo ya que con ambos se obtiene la percepción de la dirección del sonido. Con las diferencias de tiempo de arribo del sonido y los elementos que contiene el oído el humano es capas de percibir la dirección de donde proviene un sonido. El propósito de este trabajo es realizar el proceso de ecualización dentro de un automóvil, ponio un especial énfasis en los tiempos en que el sonido reproducido por el sistema de audio dentro del auto llegan a los oídos izquierdo y derecho, la determinación de este tiempo es fundamental para poder realizar el proceso de alineación espacial. Ver figura 1. Equipo empleado en la medición Simulador de Cabeza y torso Marca Bruel & Kjaer Modelo 4128 Con orejas y micrófonos de medición

2 Proceso de ecualización completo Señal original Se añade o atenua coloración espectral de acuerdo a una grafica buscada (se aplana) Ecualización espectral Alineación temporal Se añade un retardo de tiempo al canal o canales, en que se necesite Linealización Sistema de reproducción Figura 1 Se muestra el proceso de igualación (ecualización) de un sistema de audio cualquiera Preamplificador para micrófono de dos canales Marca Bruel & Kjaer Modelo 2804 Computadora Laptop Marca ACER Modelo TravelMate 230 Amplificador de potencia para automóvil Marca Alpine Modelo 3527S Reproductor de CD Marca Alpine Modelo CDM-7854 Bocinas de 6.5 Triaxiales Marca JBL Modelo GTO 653

3 Medición Las mediciones se realizaron dentro de un automóvil marca NEON utilizando las bocinas delanteras, que se encuentran situadas en la parte baja de las puertas. Se empleó el simulador de torso y cabeza que incorpora un micrófono de medición en cada oreja. Este simulador se colocó en el asiento del conductor, y las salidas de los micrófonos se conectaron a un preamplificador de dos canales (figura 2). La señal utilizada para excitar los altavoces es una serie de secuencias MLS grabadas previamente en un disco compacto. Esta señal es reproducida por el autoestereo y alimentada al amplificador de potencia que es el encargado de excitar los altavoces. Esta misma señal después de preamplificarla es introducida a la computadora personal por la entrada de línea de la tarjeta de audio. Utilizando el programa CoolEditPro se graba la señal para ser analizadas y procesadas posteriormente. Preamplificador Laptop Cabeza y Torso Bocina Derecha Bocina Izquierda Reproductor de CD Amplificador Figura 2 Disposición del equipo de medición Resultados El sistema de sonido del automóvil se encuentra dividido usualmente en cuatro secciones: izquierda (L), derecha (R), frontal (front) y trasera (back). La caracterización completa del sistema se puede obtener determinando la respuesta impulso para cada una de las secciones. Debido a que la tarjeta de sonido empleada sólo cuenta con dos canales, en este trabajo se determinó la respuesta de L y R. En trabajos futuros se determinará la respuesta de las cuatro secciones.

4 Las Secuencias de Máxima Longitud (MLS) permiten obtener la respuesta al impulso para cada canal. Estas fueron generadas con un programa escrito en MATLAB (cuadro 1). El orden las secuencias fue de n = 16, tipo 0 y longitud de En la figura 3 se muestra el esquema del algoritmo para la generación de las MLS. function y = mls(n,tipo) %y = mls(n,{tipo}); %Genera una Secuencia de Maxima Longitud de n bits mediante un %registro de corriemiento y una compuerta XOR %La funcion accepta longitudes de 2 a 24 bits %"y" es un vector de 1's y -1's de longitud (2^n)-1 %El tipo es opcional: % 1 para una secuancia de unos repetible % 0 para una secuencia que es aleatoria esta opcion es la de omision switch n case 2 taps=2; tap1=1; tap2=2;... case 24 taps=4; tap1=1; tap2=3; tap3=4; tap4=24; otherwise disp(' '); disp('dame el orden n bits (el valor tra que ser de 2 a 24)'); return if (nargin == 1) tipo = 0; if tipo == 1 espacio = ones(1,n); else rand('state',sum(100*clock)) while 1 espacio = round(rand(1,n)); %asegura bits en cero if find(espacio==1) break for i = (2^n)-1:-1: xorcompu = xor(espacio(tap1),espacio(tap2)); if taps==4 xorcompu2 = xor(espacio(tap3),espacio(tap4)); xorcompu = xor(xorcompu,xorcompu2); espacio = [xorcompu espacio(1:n-1)]; y(i) = (-2.* xorcompu) + 1; %bit de realimentacion Cuadro 1 Programa para generar las secuencias MLS con MATLAB

N estados (N es el orden de la secuencia) XOR X'(n) Figura 3 Algoritmo de generación de MLS Se grabó la señal proveniente de los micrófonos con el programa CoolEditPro, en estéreo a 44.

5 N estados (N es el orden de la secuencia) XOR X'(n) Figura 3 Algoritmo de generación de MLS Se grabó la señal proveniente de los micrófonos con el programa CoolEditPro, en estéreo a 44.1 khz, 16 bits y formato WAV. Figura 4 Secuencia MLS grabada con CoolEditPro Estas grabaciones fueron procesadas posteriormente con un plug in del programa que permite obtener la respuesta impulso mediante la transformada rápida de Hadamard (FHT) (gráfica 1). A partir de la respuesta impulso, varios parámetros pueden ser determinados. En nuestro caso, obtenemos la función de transferencia para cada lado y se calcula el tiempo de retardo entre los oídos (gráficas 2, 3 y 4).

6 Gráfica 1 Respuesta al impulso La respuesta del sistema se obtuvo con el programa SmaartLive, el cual opera como un analizador de tiempo real (RTA) de doble canal basado en FFT con una resolución de 1/24 de octava. El archivo de salida, en formato TXT, fue graficado con MATLAB. A partir de las gráficas se puede realizar la igualación espectral. Gráfica 2 Funciones de transferencia

Con MATLAB, se determinó la diferencia del tiempo de arrivo del sonido directo al oido izquierdo y el oido derecho a partir de las respuestas impulso previamente determinadas (Gráfica 3).

7 Con MATLAB, se determinó la diferencia del tiempo de arrivo del sonido directo al oido izquierdo y el oido derecho a partir de las respuestas impulso previamente determinadas (Gráfica 3). Gráfica 3 Tiempo de arrivo para L y R En la gráfica 4 se muestra la comparación entre las respuestas impulso de ambos oídos, en db. Gráfica 4 Comparación de la respuesta impulso entre oídos

8 En esta gráfica se aprecia que la primera reflexión coincide con el arrivo del sonido directo al oído derecho, lo cual puede producir cancelaciones en algunas frecuencias; por lo que es necesario un alineamiento espacial virtual de la ubicación de los altavoces por medio de un retardo electrónico (delay). Este tiempo debe corresponder a la diferencia de tiempo de arrivo que existe entre el oído izquierdo y el oído derecho y aplicarse al canal izquierdo del sistema de audio. Conclusiones Este trabajo fue hecho para validar el empleo de las MLS en este tipo de mediciones. Los resultados obtenidos indican que es posible determinar el tiempo de retraso, y con esto poder compensar y alinear el sistema, ya que muchos equipos de audio actuales poseen retardadores electrónicos (delays) por canal. Las pruebas se realizaron, por limitaciones del sistema, sólo con los canales L y R de la parte frontal. Una caracterización completa requiere de una tarjeta de audio para grabación multicanal (por lo menos cuatro canales) para incluir la sección trasera del sistema de audio. Este método también puede ser empleado en alineación espacial de equipos de sonido de teatro en casa (Home theater), lo cual se desarrollará en trabajos posteriores. Referencias 1. Berkow, S; Critical Listening Room; SIA Acoustics/ SIA Software Company Inc.; USA 2. Farina A., Righini F.; Software implementation of an MLS Analyzer with tools for convolution, auralization and inverse filtering, Pre-prints of the 103 rd AES Convention; NY, USA, Garrido V., Orduña F.; Medición y cálculo de los índices acústicos en recintos; Tesis de Licenciatura, Facultad de Ingeniería, UNAM; México 1999.

Documentos relacionados

Guía de Uso Básico Módulo MAT (IV)

Guía de Uso Básico Módulo MAT (IV) NOTA: Lea todas las páginas de este tutorial antes de usar SATLive por primera Vez Primera Parte. Interfase (Modos del Módulo MAT) Nota: Esta Guía de Uso Básico se relaciona