Instituto Politécnico Nacional

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1 Instituto Politécnico Nacional ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA ZACATENCO INGENIERÍA EN COMUNICACIONES Y ELÉCTRONICA "MEDICIÓN OBJETIVA DE LA INTELIGIBILIDAD EN RECINTOS DEDICADO A LA VOZ" TESIS QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA PRESENTAN JORGE EDUARDO ALARCÓN RIVERA PAULA ESTHER AVEDOY HERNÁNDEZ RUBÉN MARTÍNEZ ESQUIVEL ASESORES M. en C. FRANCISCO SÁNCHEZ JIMENEZ ING. JOAQUÍN CONTRERAS ESTRADA CIUDAD DE MÉXICO, JUNIO 2016

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3 MEDICIÓN OBJETIVA DE LA INTELIGIBILIDAD EN RECINTOS DEDICADOS A LA VOZ. 2

4 INDICE OBJETIVO... 5 JUSTIFICACION... 6 INTRODUCCIÓN... 7 CAPITULO I. MARCO TEÓRICO CARACTERISTICAS DEL MENSAJE ORAL DIRECTIVIDAD DE LA VOZ HUMANA PROPAGACION DEL SONIDO EN RECINTOS CERRADOS INTELIGIBILIDAD ANÁLISIS DE LA REVERBERACIÓN MÉTODOS BASADOS EN LA RELACIÓN SEÑAL A RUIDO PERCEPCION SUBJETIVA DE LAS PRIMERAS REFLEXIONES CALCULO DE LA INTELIGIBILIDAD DE LA PALABRA PÉRDIDA DE ARTICULACIÓN DE CONSONANTES %ALCONS FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA DE MODULACIÓN MTF ÍNDICE DE TRANSMISIÓN DEL HABLA STI ÍNDICE DE TRANSMISIÓN DEL HABLA RÁPIDO RASTI CAPITULO 2. DESARROLLO CONEXIÓN Y CONFIGURACIONES: CALIBRACIÓN: TARJETA DE SONIDO DE ESCALA COMPLETA DE SALIDA (SOUNDCARD FULL SCALE OUTPUT (MV)) TARJETA DE SONIDO DE ESCALA COMPLETA DE ENTRADA (SOUND FULL SCALE INPUT (MV)) SENSIBILIDAD DEL MICRÓFONO (MICROPHONE SENSITIVITY (MV/PA)) MEDICIONES DE PRUEBA FUNCION DE TRANSFERENCIA DE MODULACION (MTF) INDICE DE TRANSMISION DEL HABLA (STI) ÍNDICE DE TRANSMISIÓN DEL HABLA RÁPIDO (RASTI) STI Y %ALCons

5 CAPITULO MEDICIONES EN SALÓN DE CLASES MEDICIONES EN LA SALA B PRESUPUESTO E INVENTARIO COSTOS MATERIALES Y HARDWARE SOFTWARE CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES REFERENCIAS

6 OBJETIVO Implementar y aplicar un sistema de medición para obtener un resultado cuantificable de la inteligibilidad de la palabra en recintos dedicados a la voz. 5

7 JUSTIFICACIÓN La realización de este sistema servirá para valorar de manera objetiva la inteligibilidad del habla en un recinto, ya que no se encontraron antecedentes de este tipo de mediciones en el IPN. Actualmente los métodos que se utilizan son subjetivos, pues dependen de la dicción del orador, de la buena audición de los escuchas y de una lista de palabras fonéticamente balanceadas. 6

8 INTRODUCCIÓN En este trabajo se presenta una propuesta de medición objetiva de la inteligibilidad de la palabra en recintos dedicados a la voz, entendiendo como este tipo de recintos a los espacios que son construidos y dedicados predominantemente a la transmisión de un mensaje oral sin la intervención de refuerzos sonoros, por ejemplo estudios de grabación, parlamentos, cortes, salas de juntas, aulas audiovisuales, salones de clases, auditorios pequeños y laboratorios. Se dice que es una medición objetiva ya que para su realización se requiere de una mínima interacción humana, es decir, la evaluación de la sala se hará mediante la manipulación de un software evitando así los errores por causas humanas como son una mala dicción del expositor o problemas auditivos de los escuchas. Para la solución de esta propuesta se abordan temas como la definición básica de la inteligibilidad de la palabra, así mismo se trataran los conceptos de Índice de Transmisión del Habla (STI. Speech Transmission Index) y el Índice Rápido de Transmisión del Habla (RASTI. Room Acoustical Speech Transmission Index) que son métodos objetivos que ayudan a medirla y ambas tienen como base teórica a la Función de Transferencia de Modulación (MTF. Modulation Transfer Function). La base teórica y practica pertenecen a un estándar europeo, el cual tiene el nombre de IEC versión 2011, aprobado por el Comité Europeo de Normalización Electrotécnica (CENELEC. Comité Européen de Normalisation Electrotechnique) en conjunto con la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC. International Electrotechnical Commission). El estándar IEC especifica los métodos objetivos para cuantificar la calidad de transmisión del habla respecto a la inteligibilidad. El objetivo de este estándar es proveer un manual para todo tipo de usuarios del método STI en los campos de audio, comunicaciones y acústica. El índice de transmisión del habla (STI) es una medición objetiva que predice el comportamiento de la inteligibilidad del habla desde el orador hasta el escucha. Este concepto se ha ido refinando desde los años 70 s, incorporando mejoras y contando con cuatro revisiones hasta la fecha. 7

9 El habla es el mejor método de comunicación considerado entre humanos. En diferentes situaciones la señal del habla es degradada por el canal de transmisión entre el orador y el escucha resultando así en la reducción de la inteligibilidad del habla. Para cuantificar el deterioro de la inteligibilidad del habla inducido en el canal de transmisión se desarrolló un rápido y objetivo método de medición, el índice de transmisión del habla (STI). El método STI aplica una señal específica para el canal de transmisión y analiza la señal recibida, la calidad del canal de transmisión del habla es cuantificada entre los valores de 0 y 1, posteriormente obteniendo los valores de STI puede ser determinada la inteligibilidad del habla. Se propone que la medición de estos parámetros, se realicen con el software comercial llamado ARTA (Audio Measurement and Analysis Software) porque permite obtener varias medidas de la sala, además también permite visualizar los valores de las tablas de los índices de transmisión del habla (STI) ordenados en bandas de octava y en base a la frecuencia de modulación de la señal para poder realizar un análisis de resultados más fácilmente, así como un valor para el porcentaje de pérdidas por consonante y otro para la inteligibilidad de la voz en caso de ser femenina o masculina basados en el rango de frecuencias. Para la altura a la que se colocó el altavoz de prueba se tomaron valores de estatura promedio en México, mientras que un micrófono de medición de medición se asemejara a la posición de las personas sentadas para poder simular la medición con las condiciones reales en las que se encuentran los espectadores y el ponente. La señal a utilizar es una señal de prueba de habla (PN SPEECH) que es ruido filtrado en bandas de octava que toma valores desde 125 Hz a 8 KHz y con una modulación de frecuencia desde 0.63 Hz a 12.5 Hz que es la banda de modulación natural de la voz. 8

10 CAPITULO I. MARCO TEÓRICO 9

11 1.1 CARACTERISTICAS DEL MENSAJE ORAL Cuando una persona habla emite un mensaje, emplea un tiempo mayor de emisión de las vocales que la de las consonantes. Es por ello que las vocales constituyen el llamado régimen permanente del habla, mientras que las consonantes se asocian al régimen transitorio. La duración promedio de una vocal es del orden de 90 ms, reduciéndose a 20 ms en el caso de una consonante. El hecho de que la duración de las vocales sea más elevada hace que el nivel de presión sonora asociado a las mismas sea, en promedio, del orden de 12 db mayor que el correspondiente a las consonantes. Por otra parte su contenido frecuencial es más rico en bajas frecuencias, mientras que las consonantes presentan una mayor contribución de altas frecuencias. Por otro lado, el grado de inteligibilidad de la palabra está estrechamente relacionado con la correcta percepción de las altas frecuencias. En consecuencia son las consonantes que determinan la comprensión del mensaje oral. En la tabla se resumen las características mencionadas: Tabla Características más relevantes del mensaje oral En la ilustración se muestra la contribución de cada banda de frecuencias de octava al nivel de la voz y a la inteligibilidad de la palabra. 10

12 Para analizar el comportamiento de un mensaje se utiliza la octava, que es el intervalo que separa dos sonidos cuyas frecuencias tienen una relación 2:1. Las bandas de frecuencia se especifican en función de las frecuencias centrales de las bandas. Para obtener los valores de las frecuencias centrales normalizadas de las bandas de octava, se parte de la frecuencia de referencia de 1 khz. Se multiplica sucesivamente este valor por 2, obteniéndose: 2 khz, 4 khz, 8 khz y 16 khz y se divide este valor entre 2 obteniendo 500 Hz. 250 Hz y 125 Hz. Ilustración Contribución frecuencial al nivel de la voz y a la inteligibilidad de la palabra En la ilustración se puede observar, la máxima contribución al nivel de la voz se sitúa en la zona de frecuencias medias, destacando la banda de 500 Hz con un 46%. En cambio, la máxima contribución a la inteligibilidad de la palabra está situada a frecuencias más elevadas (57% sumando la contribución de las bandas de 2KHz y 4KHz). 11

13 1.2 DIRECTIVIDAD DE LA VOZ HUMANA En general, cualquier fuente sonora radia más potencia en unas direcciones que otras y, por tanto, presenta una cierta directividad. Dicha directividad depende de la frecuencia y aumenta con la misma. La manera de expresar la directividad de una fuente sonora en un punto cualquiera del espacio es mediante el denominado factor de directividad Q. El factor Q depende de la relación entre el nivel de presión sonora producido por dicha fuente en la dirección considerada y el nivel que se obtendría si la fuente no fuese directiva. Cuanto mayor sea el nivel de presión sonora en una dirección determinada, mayor será el valor de Q en dicha dirección. La voz humana presenta unas características de directividad que vienen determinadas por el sistema de fonación y la forma de la cabeza, siendo la dirección frontal la de mayor directividad. Si bien la directividad aumenta con la frecuencia, a efectos prácticos, se considera que el factor de directividad de la voz humana en la dirección frontal es Q = 2. Ilustración Directividad de la voz humana en las bandas de octava comprendidas entre 500 Hz y 4 KHz. Como ejemplo de todo lo expuesto anteriormente, se muestra la evolución de una frase filtrada en las bandas de 500 Hz y 4 KHz, suponiendo que la escucha se realiza delante y detrás del locutor. 12

14 Ilustración Evolución del nivel de señal correspondiente a una frase filtrada en las bandas de frecuencias centradas en 500 Hz y 4 KHz. De la observación de la ilustración anterior se desprende lo siguiente: El nivel de presión sonora es más alto en la banda de 500 Hz que en la banda de 4 KHz. El nivel sonoro asociado a las vocales es más elevado que el correspondiente a las consonantes. La directividad de la voz humana provoca una percepción menor detrás del locutor, a la vez que la diferencia delante-detrás es efectivamente más notable en la banda de 4 KHz, por ser la voz más directiva a medida que la frecuencia considerada es mayor. 13

15 1.3 PROPAGACION DEL SONIDO EN RECINTOS CERRADOS. La energía radiada por una fuente sonora en un recinto cerrado llega a un oyente ubicado en un punto cualquiera del mismo de dos formas diferentes: Una parte de la energía llega de forma directa (sonido directo), es decir, como si fuente y receptor estuviesen en el espacio libre, mientras que la otra parte lo hace de forma indirecta (sonido reflejado), al ir asociada a las sucesivas reflexiones que sufre la onda sonora cuando incide sobre las diferentes superficies del recinto. En un punto cualquiera del recinto, la energía correspondiente al sonido directo depende exclusivamente de la distancia a la fuente sonora, mientras que la energía asociada a cada reflexión depende del camino recorrido por el rayo sonoro, así como del grado de absorción acústica de los materiales utilizados como revestimientos de las superficies implicadas. Lógicamente, cuanto mayor sea la distancia recorrida y más absorbentes sean los materiales empleados, menor será la energía asociada tanto al sonido directo como a las sucesivas reflexiones. 1.4 INTELIGIBILIDAD El principal objetivo acústico en los recintos destinados a la comunicación oral (estudios de grabación, parlamentos, cortes, salas de juntas, aulas audiovisuales, salones de clases, auditorios pequeños y laboratorios) es tener una buena inteligibilidad de la palabra, es decir, que en cualquier punto de la sala donde se sitúe un oyente, éste sea capaz no sólo de oír el mensaje sino de entenderlo. La inteligibilidad de la palabra es la capacidad de entender lo que se dice en el interior de un recinto. Dos factores que afectan la inteligibilidad son la reverberación y el ruido de fondo. En salas destinadas a la palabra es necesario cuantificar la inteligibilidad de la palabra, para ello se emplean los siguientes parámetros de medición: 14

16 Pérdida de articulación de consonantes %ALCons. Función de transferencia de modulación MTF Índice de transmisión del habla STI Índice Rápido de transmisión del habla RASTI. Las pruebas subjetivas basadas en estadísticas como él %ALCons utilizan oradores y oyentes entrenados y calificados, son métodos más precisos y confiables para evaluar la inteligibilidad sin embargo, estas pruebas son complicadas de implementar y requieren bastante tiempo para su realización y un análisis estadístico extenso para su interpretación. De forma objetiva el %ALCons puede ser medido con el software ARTA (Audio Measurement and Analysis Software), basándose en la relación que tiene con el Índice de Transmisión del Habla (STI). La Función de Transferencia de Modulación (MTF) es la relación que existe entre la Transferencia de Modulación que es relación entre la entrada y salida de una respuesta impulso y las frecuencias de modulación de la voz. La Función de Transferencia de Modulación es la base teórica del Índice de Transmisión del Habla (STI) y puede ser calculada con software utilizando una respuesta impulso para un canal de transmisión. Para sus cálculos utiliza la ecuación de Schroeder utilizando una frecuencia de modulación por cada banda de octava, sin embargo lo más perjudicial en esta medición es el ruido de fondo y en segundo lugar la reverberación. El Índice de Transmisión del Habla (STI) usa 14 frecuencias de modulación a los largo de 7 bandas de octava. Es un método que fue diseñado para ser un rápido y objetivo método para determinar la calidad de la transmisión del habla en los canales de transmisión del habla. El Índice Rápido de Transmisión del Habla (RASTI) representa una versión más corta del análisis STI para reducir los cálculos computacionales, RASTI mide únicamente en dos bandas de octava centradas en 500 Hz y 2 khz. Los softwares utilizados para el cálculo de la inteligibilidad del habla se basan en dos métodos acústicos: análisis del campo reverberante y la relación señal a ruido. 15

17 1.5 ANÁLISIS DE LA REVERBERACIÓN. Con el fin de poder cuantificar la reverberación de un recinto, se define el tiempo de reverberación como el tiempo (en segundos) que transcurre desde que el foco emisor se detiene hasta el momento en que el nivel de presión sonora cae 60 db con respecto a su valor inicial. Un recinto con un tiempo de reverberación grande se denomina vivo (nave industrial, iglesia), mientras que si el tiempo de reverberación es pequeño recibe el nombre de recinto apagado o sordo (cabina de radio o estudio de grabación). El nivel de campo reverberante aumenta con el tiempo de reverberación. Por lo general, el tiempo de reverberación varía con la frecuencia, tendiendo a disminuir a medida que ésta aumenta. Ello es debido, en parte, a las características de mayor absorción con la frecuencia de los materiales comúnmente empleados como revestimientos, especialmente manifiesta en recintos grandes y a altas frecuencias. Los estudios en recintos acústicos han reconocido que el eco y la reverberación obstaculizan la inteligibilidad. Actualmente se disponen de diferentes métodos para evaluar la reverberación en ambientes cerrados, como él %ALCons (Perdida de Articulación de Consonantes) que puede informar acerca de las cualidades reverberantes de un recinto dado y, por lo tanto, que tan buena será la inteligibilidad en él. 1.6 MÉTODOS BASADOS EN LA RELACIÓN SEÑAL A RUIDO La relación señal a ruido es la proporción entre la intensidad de la señal hablada deseada y la del ruido introducido, expresada en decibeles. A 0 db las dos tienen igual intensidad; los valores negativos están asociados con la pérdida de la inteligibilidad debido al enmascaramiento. Los valores positivos están asociados usualmente con una mejor 16

18 inteligibilidad. Este tipo de método comenzó en 1940 con la investigación sobre telefonía en los Laboratorios Bell, fueron desarrolladas pruebas basadas en instrumentación y software. Cada uno de ellos se basa en la Relación Señal a Ruido y son: STI - Índice de Transmisión del Habla RASTI. Índice Rápido de Transmisión del Habla 1.7 PERCEPCION SUBJETIVA DE LAS PRIMERAS REFLEXIONES. Todas aquellas reflexiones que llegan a un oyente dentro de los primeros 50 ms desde la llegada del sonido directo son integradas por el oído humano y, en consecuencia, su percepción no es diferenciada respecto al sonido directo. Cuando el sonido emitido es un mensaje oral, tales reflexiones contribuyen a mejorar la inteligibilidad o comprensión del mensaje y, al mismo tiempo, producen un aumento de sonoridad (o sensación de amplitud del sonido). Por el contrario, la aparición en un punto de escucha de una reflexión de nivel elevado con un retardo superior a 50 ms es totalmente contraproducente para la obtención de una buena inteligibilidad de la palabra, ya que es percibida como una repetición del sonido directo (suceso discreto). En tal caso, dicha reflexión se denomina eco. El retardo de 50 ms equivalente a una diferencia de caminos entre el sonido directo y la reflexión de, aproximadamente, 17 metros. 17

19 Ilustración Superposición de sonidos con diferentes retardos e impresión subjetiva asociada. De forma más precisa, en la ilustración se muestran las 4 zonas características por lo que a relación entre sonido retardado e inteligibilidad de la palabra se refiere. En el eje de las abscisas se indica el retardo temporal entre la reflexión (sonido retardado) y el sonido directo, mientras que en el eje de ordenadas aparece la diferencia de niveles entre ambos sonidos. La curva de separación entre las 4 zonas es solo aproximada. Una curva ETC (Curva de Decaimiento Energético) muestra en las abscisas el tiempo, expresado en ms (milisegundos), mientras que en ordenadas se indica el nivel, expresado en db. Ilustración Relación entre sonido retardado e inteligibilidad de la palabra (zonas características) 18

20 a) Zona A La reflexión llega antes de los 50 ms: El oído integra la reflexión y se produce un aumento de inteligibilidad y de sonoridad. En la ilustración se representa una curva de decaimiento energético ETC donde se observa la existencia de una reflexión perteneciente a dicha zona A. Ilustración Curva energía-tiempo ETC mostrando la llegada del sonido directo y de una reflexión significativa beneficiosa para la inteligibilidad b) Zona B La reflexión llega antes de los 50 ms, si bien con un nivel relativo más elevado: El oído integra la reflexión, pero se produce un desplazamiento de la localización de la fuente sonora, generadora del sonido directo, hacia la superficie generadora de la reflexión. En la ilustración se representa una curva de decaimiento energético ETC donde se aprecia la existencia de una reflexión perteneciente a la zona B. 19

21 Ilustración Curva energía-tiempo ETC mostrando la llegada del sonido directo y de una reflexión significativa causante de una falsa localización de la fuente sonora. c) Zona C La reflexión llega después de 50 ms: La reflexión no es perjudicial para la inteligibilidad debido a que su nivel relativo es suficientemente bajo. d) Zona D La reflexión llega después de los 50 ms, si bien con un nivel relativo más elevado: La reflexión es percibida como un eco y se produce una pérdida de inteligibilidad. En la ilustración se representa una curva de decaimiento energético ETC donde aparece una reflexión perteneciente a dicha zona D. 20

22 Ilustración Curva energía tiempo ETC mostrando la llegada del sonido directo y de una reflexión significativa causante de eco. 1.8 CALCULO DE LA INTELIGIBILIDAD DE LA PALABRA PÉRDIDA DE ARTICULACIÓN DE CONSONANTES %ALCONS Aparte del perjuicio que representa para la inteligibilidad de la palabra la existencia de eco en una sala, la comprensión de un mensaje oral depende fundamentalmente de la correcta percepción de sus consonantes. A principios de la década de los años 70 s el investigador holandés V. M. A. Peutz llevo a cabo un exhaustivo trabajo a partir del cual estableció una fórmula para el cálculo de la inteligibilidad, lo cual lo llevo a desarrollar la Perdida de Articulación de Consonantes. El trabajo se dividió en dos partes perfectamente diferenciadas: La primera consistió en realizar una serie de pruebas de audiencia en diferentes recintos basadas en la emisión de un conjunto preestablecido de logatomos (palabras sin significado formadas por consonante-vocal-consonante. Cada individuo receptor tomaba nota de lo que escuchaba y, posteriormente, se procesaba toda la información recogida y se establecía una estadística de los resultados obtenidos. 21

23 El porcentaje medio de logatomos detectados correctamente en uno de los recintos era de un 85 %, entonces se consideraba que la pérdida de información era de un 15 %. Como dicha perdida se asociaba a una percepción incorrecta de las consonantes, Peutz la denomino % de Perdida de Articulación de Consonantes o %ALCons (Articulation Loss of Consonants). En el ejemplo anterior, se tendría un %ALCons de un 15 %. Esto al tratarse de un parámetro indicativo de una pérdida, en cuanto mayor sea, peor será el grado de inteligibilidad existente. La segunda parte del trabajo consistió en encontrar una ley matemática que, a partir del conocimiento de una serie de parámetros acústicos del recinto en estudio, permitiese hallar el valor de %ALCons en cada punto del mismo. Una vez establecida dicha ley, sería posible predecir la inteligibilidad de la palabra en cualquier punto de un recinto todavía por construir. Haciendo uso de la teoría acústica estadística, Peutz dedujo que el valor de %ALCons en un punto dado se podía determinar, simplemente, a partir del tiempo de reverberación RT y de la diferencia entre los niveles de presión sonora de campo directo LD y de campo reverberante LR en dicho punto. La ley en cuestión, expresada de forma gráfica, se representa en la siguiente figura. Ilustración Representación gráfica de la diferencia entre campo directo y campo reverberante. 22

24 En las mediciones acústicas, para controlar los reflejos de la sala y la reverberación, es útil analizar la Curva Energía Tiempo (ETC).El valor de %ALCons (eje de ordenadas izquierdo) se determina a partir de los valores de tiempo de reverberación (eje de ordenadas derecho) y de la diferencia LD-LR, la formula a emplear es la siguiente:.(1.8.1) Dónde: log = logaritmo decimal Q = factor de directividad de la fuente sonora en la dirección considerada (Q = 2 en el caso de la voz humana, considerando la dirección frontal del orador) R = constante de la sala (en m 2 ) r = distancia del punto considerado a la fuente sonora (en m) La reverberación es la persistencia del sonido en un espacio cerrado una vez que el sonido de la excitación original ha cesado. Consiste de una serie de reflexiones, o ecos, espacios muy cortos, cuya intensidad disminuye a través del tiempo debido a la absorción sobre las superficies. El tiempo de reverberación y R dependen del coeficiente medio de absorción ᾱ, conociéndolos, junto con el del volumen V y el de la superficie total St permiten calcular los valores de tiempo de reverberación y de (LD - LR). A nivel práctico, se elige para el cálculo el valor de ᾱ correspondiente a la banda de 2 Khz, por ser la máxima contribución a la inteligibilidad de la palabra. 23

25 Ilustración Representación gráfica de la diferencia entre campo directo y campo reverberante De la observación de la ilustración anterior se desprende lo siguiente: Cuanto más cerca este situado el receptor de la fuente sonora (LD - LR mayor), menor será el valor de %ALCons, es decir, mayor inteligibilidad. Cuanto más cerca este situado el receptor de la fuente sonora (LD - LR mayor), menor será el valor de %ALCons, es decir, mayor inteligibilidad. Cuanto menor sea RT. Igualmente menor será el %ALCons, es decir mayor inteligibilidad. El valor de %ALCons va aumentando a medida que el receptor se aleja de la fuente, hasta una distancia: r = 3.16 DC. Para distancias r >3.16 DC, equivalentes a (LD - LR) < -10 db, el valor de %ALCons tiende a ser constante. Ellos significa que, a partir de dicha distancia, la inteligibilidad de la palabra ya no empeora. Alternativamente, en lugar de usar las gráficas anteriores, se pueden utilizar las siguientes formulas: 24

26 % ALCons = 200 r2 RT 2 VQ (Para: r 3.16 DC) (1.8.2) %ALCons = 9 RT (Para: r > 3.16 DC)...(1.8.3) Dónde: %ALCons = Perdida de la articulación de las consonantes %ALCons r = distancia entre el emisor (orador) y el receptor (en metros m) RT = tiempo de reverberación de la sala (en segundos s) V = volumen de la sala (en metros cúbicos m 3 ) DC = distancia critica = 0.14 QR Q = factor de directividad de la fuente sonora en la dirección considerada (Q = 2 en el caso de la voz humana, considerando la dirección frontal del orador) R = S tot α 1 α = constante de la sala (en metros cuadrados m2 ) Stot = superficie total de la sala (en metros cuadrados m 2 ) ᾱ = coeficiente medio de absorción de la sala El término distancia crítica se refiere a la distancia desde un altavoz en un espacio cerrado a la que la reverberación es igual en intensidad al sonido directo desde el altavoz. Más allá de esta distancia, la energía reverberante tiende a enmascarar el sonido directo. En realidad, debido a que el sonido reflejado pierde energía por absorción sobre las superficies (y también viaja una trayectoria mayor hasta el escucha, incurriendo así en mayores pérdidas por absorción en el aire), la energía reverberante del estímulo sonoro de un pulso discreto nunca puede igualar al sonido directo sobre una base instantánea en ambientes altamente reflejantes, sin embargo, la intensidad de la reverberación estática puede fácilmente exceder la del sonido directo en varios puntos del espacio. Esto degrada la relación señal a ruido y destruye la inteligibilidad. 25

27 Otro que contribuye sustancialmente a la pérdida de la inteligibilidad es el ruido de fondo presente en la sala. Desde de un punto de vista práctico, se considera que su efecto es despreciable cuando el correspondiente nivel de ruido de fondo, esta como mínimo, 12 db por debajo del nivel de la señal. El %ALCons (Pérdida de Articulación de Consonantes) que ha sido definido por Peutz en sus trabajos experimentales. Se usa en la acústica arquitectónica con el índice subjetivo equivalente que se indica en la siguiente tabla Tabla Evaluación de la perdida de articulación de consonantes comparado con el índice de inteligibilidad subjetivo. La relación entre STI y %ALcons está determinada por las siguientes ecuaciones:.(1.8.4) 26

28 Ilustración %ALcons como función de la relación sonido/ruido y el tiempo de reverberación (datos experimentales para la posición del oyente en el campo de reverberación difuso). El %ALCons se puede estimar a partir del tiempo de reverberación medido T60 y de la relación señal/ruido usando los datos experimentales de Peutz de la imagen 1.8.2, si el oyente está colocado en el campo de reverberación difuso. Si no es así, si el oyente está en el campo del hablante directo, %ALcons se puede estimar usando la expresión 1.8.5:. (1.8.5) En la que V es el volumen de la sala, D es la directividad del hablante, d es la distancia del hablante al oyente. Esta fórmula se suele usar en cálculos arquitectónicos, pero no tiene en cuenta la influencia del ruido. Tanto los índices de inteligibilidad del habla, STI y %ALcons, son parámetros acústicos de la sala útiles. La comparación con los índices de inteligibilidad subjetivos muestra que STI da una estimación dentro de ± 5.6 % del índice subjetivo, un resultado mejor que el 10% para %ALcons. 27

29 1.8.2 FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA DE MODULACIÓN MTF La función MFT (Modulation Transfer Function) se usa en métodos para la estimación de la inteligibilidad del habla y es una herramienta matemática que permite medir la resolución de un recinto. Se basa en la capacidad de resolver o diferenciar líneas a una determinada frecuencia espacial. Para entender el concepto de frecuencia espacial, las frecuencias espaciales bajas equivalen a repeticiones muy separadas en el espacio (líneas muy separadas) y que las frecuencias altas equivalen a repeticiones más comprimidas (líneas muy juntas). Se debe considerar que existe un límite superior a partir del cual ya no se pueden distinguir más detalles, denominado frecuencia de Nyquist la cual indica La reverberación y el ruido degradan la modulación del habla en las salas reales. Houtgast y Steeneken han determinado que la modulación del habla natural se encuentra en la gama de frecuencias de 0.5 a 12.5 Hz. La cantidad de atenuación de una frecuencia dada se clasifica en términos de Función de Modulación de Transferencia (MTF), que proporciona una indicación de la eficiencia de transferencia entre la señal de habla (PN) usada como entrada y la señal de salida. Al referirse a la siguiente figura , se define que la MTF es la relación entre el índice de modulación en la salida del sistema mo con el índice de modulación en la entrada del sistema mí. 28

30 Ilustración Función de transferencia de modulación Schroeder proporcionó la expresión para estimar el MTF usando la respuesta de impulso de un altavoz, que será m(f) ecuación : Donde F es la frecuencia de modulación..( ) 29

31 A partir de esta definición, MTF es proporcional a la transformada de Fourier del cuadrado de la respuesta de impulsos (el denominador, que representa la energía total, normaliza la expresión). MTF es dependiente del ruido, durante una medición de la respuesta de impulso. El análisis de Fourier demuestra que cualquier señal periódica está constituida por la suma de varias señales sinusoidales de diferente frecuencia y amplitud (componentes de frecuencia o armónicas). El conjunto de armónicas o componentes de frecuencia de la señal constituye su espectro de frecuencias ÍNDICE DE TRANSMISIÓN DEL HABLA STI. Desarrollado a principios de los 1970 s, el Índice de Transmisión del Habla (STI) es una medición mediante instrumentación de la inteligibilidad, cuyos valores varían desde 0 (completamente ininteligible) hasta 1 (inteligibilidad perfecta). La norma IEC define el método para estimar la inteligibilidad del habla y proporciona un índice denominado STI Índice de transmisión del habla que se acerca a la puntuación subjetiva. En las pruebas STI, el habla es modelada por una señal de prueba especial con características semejantes a la señal del habla. Partiendo del concepto de que el habla puede ser descrita como una forma de onda fundamental modulada por señales de baja frecuencia, STI utiliza un esquema complejo de modulación de amplitud para generar su señal de prueba. En el extremo receptor del sistema de comunicación, la profundidad de la modulación de la señal recibida es comparada con la de la señal de prueba en cada una de las bandas de frecuencia. Las reducciones en la profundidad de la modulación se asocian con una pérdida de la inteligibilidad. 30

32 La señal de prueba utilizada es una señal PN habla (ruido periódico) es una señal periódica similar a un ruido con un nivel de espectro controlado y una fase aleatoria, la señal PN Habla tiene magnitudes espectrales determinadas por la norma IEC sobre la medición del Índice de Transmisión del Habla (ver figura ). La señal de prueba consta de señales sinusoidales con espaciado lineal desde 100 Hz a 500 Hz, más señales sinusoidales espaciadas 1/3 octava desde 500 Hz a 8 khz. Las fases están optimizadas para un factor de cresta 10 ± 1dB. Ilustración Densidad espectral de 1/3 de octava del ruido periódico del habla El STI analiza la función de transferencia de la modulación con 14 frecuencias de modulación (desde 0.63 Hz a 12.5 Hz, 1/3 octava aparte) y en siete bandas de octavas (desde 125 Hz a 8 khz). El índice STI se obtiene sumando y compensando el MFT tal como se describe a continuación. Las bandas de 1/3 de octava se aproximan a la respuesta de las bandas críticas, características de la audición humana. Para obtener los valores de las frecuencias centrales normalizadas de las bandas de 1/3 de octava, se consideran los factores multiplicadores 1.0, 1.25, 1.6, 2.0, 2.5, 3.15, 4.0, 5.0, 6.3 y 8.0. Partiendo de 20 Hz, se multiplican sucesivamente estos factores por 10, obteniéndose: 20 Hz, 25 Hz, 31.5 Hz, 40 Hz, 50 Hz, 63 Hz y 80 Hz. 31

33 Se repite el procedimiento, multiplicando ahora por 100, obteniéndose: 100 Hz, 125 Hz, 160 Hz, 200 Hz, 250 Hz, 315 Hz, 400 Hz, 500 Hz, 630 Hz y 800 Hz. De forma similar se multiplican los factores por 1000, obteniéndose: 1000 Hz, 1250 Hz, 1600 Hz, 2000 Hz, 3150 Hz, 4000 Hz, 5000 Hz, 6300 Hz, 8000 Hz, Hz, Hz, Hz y Hz. Una banda de 1/1 octava contiene tres bandas de 1/3 de octava. El índice STI, definido por Houtgast y Steeneken, permite cuantificar el grado de inteligibilidad de la palabra entre los valores 0 y 1. El STI se calcula a partir de la reducción de los diferentes índices de modulación m de la voz debido a la existencia de reverberación y el ruido de fondo en una sala. Las 14 frecuencias de modulación Fm son las que se muestran en la siguiente tabla : Tabla Frecuencias de modulación. Cada una de estas frecuencias produce un efecto de modulación sobre las 7 bandas de octava más representativas de la voz, cuyas frecuencias centrales son las detalladas a continuación en la tabla : Tabla Frecuencias representativas de la voz El proceso de cálculo del STI según Houtgast y Steeneken es descrito a continuación: 1. Para todos los valores MTF m(f) una relación sonido/ruido para la señal de modulación está definido en la ecuación : 32

34 2. Los valores de Xi están limitados al rango de ±15. ( ) El método STI indica que la relación sonido /ruido en la gama de frecuencias de -15dB a 15dB es linealmente dependiente del índice de inteligibilidad en la gama de 0 a 1. Es por esto que la relación señal/ruido se convierte en el índice de transmisión TI, ecuación ( ) 3. El valor medio de TIi para cada banda de octava (índice de transmisión de octava OTI) se define con la ecuación :.( ) 4. Finalmente, el índice STI está determinado por la ecuación :.( ) En la que los factores ponderados αk y β k están experimentalmente determinados para la voz masculina o femenina como se muestra en la tabla Tabla Factores ponderados para el habla masculina y femenina IEC

35 α: Es la contribución relativa de cada banda de octava del Índice de Transmisión del Habla. β: Es la fracción de información traslapadas entre dos bandas adyacentes con respecto a la inteligibilidad del habla. Los valores STI se encuentran en la gama de 0 a 1. En la siguiente tabla se incluyen los correspondientes índices subjetivos. Tabla Valoración del STI en comparación con el índice subjetivo El procedimiento anterior para estimar STI sigue la norma IEC , ÍNDICE DE TRANSMISIÓN DEL HABLA RÁPIDO. RASTI El Índice Rápido de Transmisión del Habla, es un método de prueba mediante instrumentación para probar la inteligibilidad en sistemas de sonido que está asociado con Brüel and Kjaer, la compañía de instrumentación que fabrica un aparato portátil para implementarlo. RASTI fue desarrollado como una alternativa más sencilla del método STI (Índice de Transmisión del Habla). En contraste con STI, RASTI mide únicamente en dos bandas de un tercio de octava centradas en 500 Hz y 2 khz, respectivamente. Utiliza una señal de excitación semejante al habla y, al igual que STI, correlaciona las reducciones en la profundidad de la modulación con la pérdida de la inteligibilidad. 34

36 RASTI analiza sólo 9 frecuencias de modulación (0.7 Hz, 1 Hz, 1.4 Hz, 2 Hz, 2.8 Hz, 4 Hz, 5.6 Hz, 8 Hz, 11.2 Hz) en sólo dos bandas de octava (500 Hz y 2 khz) como se muestra en la imagen Ilustración El método RASTI solo usa 9 frecuencias de modulación marcados como cuadros sombreados. 35

37 CAPITULO 2 DESARROLLO 36

38 Para la realización de la implementación del sistema de medición objetiva de la inteligibilidad de la palabra en recintos dedicados a la voz se utilizó como herramienta el programa ARTA (Audio Measurement and Analysis Software) ya que permite realizar mediciones en tiempo real y por la facilidad de análisis de resultados que proporciona y arroja los valores en tablas ordenadas por bandas de octava. Antes de la realización de las mediciones se debe tomar en cuenta la conexión y la configuración del programa para realizar el análisis en cuestión, por lo cual se procederá a explicar cómo es que estas deben hacerse de forma correcta y así mismo como es que se realiza la calibración de los instrumentos. 2.1 CONEXIÓN Y CONFIGURACIONES DEL EQUIPO La conexión del equipo se realizara de acuerdo al siguiente diagrama de la ilustración 2.1.1: Ilustración Conexión del equipo 37

39 Ilustración Equipo utilizado. Para configurar el hardware y los demás dispositivos se deberá seguir el siguiente procedimiento: Se ingresa al menú SETUP y después en la opción AUDIO DEVICES En la ventana que presenta las opciones de la tarjeta de sonido (AUDIO DEVICES SETUP), en la opción de SOUNDCARD DRIVER se elegirá la tarjeta de sonido que se utilice, en este caso la Focusrite USB 2.0 audio driver, en caso de presentar algún problema se utilizara la opción de WDM (WINDOWS MULTIMEDIA DRIVER), en la opción de INPUT CHANNELS y OUTPUT CHANNELS arrojara por default las entradas y salidas de la interfaz Finalmente se dará click en el botón SAVE SETUP y ok, como se muestra en la ilustración

40 Ilustración Menú de configuración Una vez realizada la conexión y configuración de hardware se procederá a hacer una prueba, en la ventana de analizador de espectro seleccionara alguna señal arbitraria del ARTA, se oprimirá la tecla PLAY (roja o azul) en ese momento el altavoz estará reproduciendo la señal y en la pantalla del ARTA aparecerá el espectro, de este modo comprobamos que la conexión se hizo correctamente y se procederá a realizar una calibración. 39

41 2.2 CALIBRACIÓN De la misma forma que con la configuración del hardware se ingresara al menú SETUP, pero esta vez se seleccionara la opción de calibrar dispositivos (CALIBRATE DEVICES). Esto arroja una ventana llamada calibración de tarjeta de sonido y micrófono (SOUNDCARD AND MICROPHONE CALIBRATION) la cual está dividida en tres secciones: Tarjeta de sonido de escala completa de salida (Soundcard Full Scale Output (mv)). Tarjeta de sonido de escala completa de entrada (Soundcard Full scale Input (mv)). Sensibilidad del micrófono (Microphone Sensitivity (mv/pa). Como se muestra en la ilustración Ilustración Ventana de calibración. 40

42 2.2.1 TARJETA DE SONIDO DE ESCALA COMPLETA DE SALIDA (SOUNDCARD FULL SCALE OUTPUT (MV)). En esta sección se calibra la salida de la interfaz conectando un cable balanceado plug-xlr en el cual se conecta un voltmetro en la modalidad de corriente alterna. Una vez realizado lo anterior se presiona el botón GENERATE SINUS 500 Hz, la cual genera un tono constante. En la casilla 3 (enter voltmeter [scope] value) se coloca el valor obtenido en el voltmetro en mv. Posteriormente se oprime el botón ESTIMATE MAX OUTPUT mv, lo cual arroja un valor estimado, una vez obtenido este valor se oprime aceptar y se pasa a la siguiente sección. Como se muestra en la figura Ilustración Calibración de la salida de la interfaz 41

43 2.2.2 TARJETA DE SONIDO DE ESCALA COMPLETA DE ENTRADA (SOUND FULL SCALE INPUT (MV)). En esta sección se procede a calibrar la entrada de la interfaz conectando un cable plug-xlr de la salida de la misma interfaz a la entrada. La ganancia de salida se coloca a nivel medio. Como se ve en la ilustración 2.5. Se presiona el botón Generate sine 500 Hz lo cual genera una señal de prueba la cual se puede controlar con ayuda de la escala mostrada en la parte inferior de la ventana, la ganancia se ajusta hasta que la escala no se muestre saturada, como se puede ver en la ilustración Ilustración Escala de saturación de la salida de la interfaz Una vez obtenido el nivel deseado se oprime el botón de aceptar. 42

44 2.2.3 SENSIBILIDAD DEL MICRÓFONO (MICROPHONE SENSITIVITY (MV/PA)). En esta sección se procede a calibrar el micrófono, en este caso el sonómetro, con un cable plugminiplug el cual está conectado de la entrada de la interfaz a la salida de corriente alterna del sonómetro. La ganancia de entrada se coloca a nivel medio. Se coloca el calibrador del sonómetro en el micrófono del mismo. Se da click al botón Estimate mic sensitivity La ventana debe mostrar una presión de 94dB una vez obtenido esto se oprimirá el botón aceptar. Como se ve en la figura Finalmente se selecciona la opción ok. Ilustración Calibración del micrófono. 43

45 2.3. MEDICIONES DE PRUEBA La medición de la inteligibilidad de la palabra con ARTA (Audio Measurement and Analysis Software) depende de varios factores los cuales se indican a continuación: FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA DE MODULACION (MTF) Se coloca el ARTA en la opción de respuesta impulso. Una vez en esta ventana se oprime el botón para ejecutar que se encuentra en color rojo. En esta ventana (ver ilustración ) se selecciona en la opción de espectro de ruido (noise spectrum) la opción de speech (habla), posteriormente se oprime el botón de Generate (generar), después en el de Record (grabar) después de un tiempo se habilita la ventana de nuevo y se pondrá en aceptar. Ilustración Ventana de respuesta impulso Al cerrarse la ventana se regresa a la pantalla principal, se selecciona el menú Analysis y posteriormente la opción de modulation transfer function. 44

46 Esto despliega una nueva ventana (ilustración ) en la cual se puede elegir el rango de octava en el que se desee trabajar, para este trabajo se eligio el de 1/3 de octava. Ilustración Gráfica de la degradación de la señal MTF INDICE DE TRANSMISION DEL HABLA (STI). Se coloca el ARTA en modo de análisis espectral SPA. El sonómetro se coloca a 1 m frente al altavoz. Se selecciona una señal de habla PN (PN speech) en la opción de Gen. Se ajusta la ganancia del amplificador de potencia para que se obtenga una SPL= 68dBa slow. Se utilizan los niveles de banda de octava indicados en la tabla

47 TABLA TABLA DE BANDAS DE OCTAVA PARA VOZ MASCULINA Y FEMENINA. Posteriormente se coloca el ARTA en el modo de respuesta impulso IMP y en la opción de record se despliega una ventana en la cual se selecciona la señal de PN speech. El periodo del ruido deberá ser mayor al periodo de la frecuencia de modulación más baja. La tabla indica la longitud FFT adecuada. TABLA TABLA DE FRECUENCIA DE MODULACIÓN Y LONGITUD DE FFT. Hacer la medición de la respuesta de impulsos sin la compensación, en una posición de micrófono arbitraria. Ilustración Medición de STI en respuesta impulso. 46

48 En la ilustración se muestra la ventana IMP debe activar el menú de analysis la opción de STI. Finalmente ARTA genera un informe con los valores MTF, los valores OTI y los valores STI como se muestra en la tabla y la ilustración Tabla Valores en bandas de octava para voz masculina y femenina. Ilustración Tabla de STI y resultado de %ALCons 47

49 2.3.3 ÍNDICE DE TRANSMISIÓN DEL HABLA RÁPIDO (RASTI). Se realiza el mismo procedimiento que para el STI hasta el punto 7. En la ventana IMP se debe activar el menú de analysis la opción de RASTI. Finalmente ARTA genera un informe con los valores MTF, los valores OTI y los valores RASTI como se muestra en la ilustración Ilustración Tabla de RASTI y resultado de %ALCons 48

50 2.3.4 STI Y %ALCons La ventana STI para habla masculina y femenina, muestra el valor del índice de inteligibilidad del habla denominado %ALcons (Perdida de articulación de consonantes). Ver tabla y la ilustración para obtener los rangos de inteligibilidad. Tabla Valores de %Alcons Ilustración Valor del %ALCons indicado en la tabla del STI 49

51 CAPITULO 3 MEDICIONES 50

52 3.1. MEDICIONES EN SALÓN DE CLASES Las mediciones se llevaron a cabo en el Laboratorio 3 de la especialidad de acústica de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica unidad Zacatenco, después de realizar el proceso de calibración explicado anteriormente, se procedió a realizar las mediciones en 9 puntos distribuidos de manera uniforme en el salón de clases, esto para poder tomar una valoración de distintos lugares del recinto y obtener un resultado más fiable de las distintas condiciones que se dan, en promedio se piensa que el emisor se encuentra en la parte frontal a una altura de 1.70 m, la altura del receptor se colocó en cada uno de los puntos a 1.12 m que es la altura aproximada del oyente. Primero se procedió a hacer una medición de prueba para calibrar la presión que debía captar el sonómetro a 1 m de distancia frente al emisor, es decir, a la misma altura y captando 68 dba s slow según lo recomienda el manual del ARTA, el ruido de fondo general en el laboratorio es de 41.6 dba s slow. En las ilustración se muestra el procedimiento de medición y el mapa de los puntos que se tomaron en cuenta. Ilustración Imagen y diagrama de puntos de medición en el laboratorio 3. 51

53 Los valores obtenidos fueron los siguientes: Posición de referencia, función de transferencia de modulación MTF Figura Graficas de las posiciones de referencia 125Hz y 250Hz. Figura Graficas de las posiciones de referencia 500Hz y 1000Hz. Figura Graficas de las posiciones de referencia 2000Hz y 8000Hz. 52

54 Índice de transmisión del habla STI Tabla Valores obtenidos de la posición de referencia STI. BAND OTI STI = (male), (female) Rating: GOOD (GOOD) (%ALCons= ) Ilustración Valores obtenidos de la posición de referencia STI. 53

55 Índice rápido de transmisión del habla RASTI TABLA VALORES OBTENIDOS DE LA POSICIÓN DE REFERENCIA PARA RASTI. Band Octave RASTI = Rating: GOOD (%ALCons = ) Ilustración Valores obtenidos de la posición de referencia RASTI 54

56 Medición primera posición a una distancia de 1.80m del emisor. Función de transferencia de modulación MTF, ruido de fondo 40.8 dba slow. Figura Graficas de la primera posición 125Hz y 250Hz. Figura Graficas de la primera posición 500Hz y 1000Hz. Figura Graficas de la primera posición 2000Hz y 8000Hz 55

57 Índice de transmisión del habla STI Tabla Valores obtenidos de la primera posición STI. Band OTI STI = (male), (female) Rating: FAIR (FAIR) (%ALCons= ) Ilustración Valores obtenidos de la primera posición STI 56

58 Índice rápido de transmisión del habla RASTI Tabla Valores obtenidos de la primera posición RASTI Band Octave RASTI = Rating: FAIR (%ALCons = ) Ilustración Valores obtenidos de la primera posición RASTI 57

59 Medición segunda posición a una distancia de 1.71m del emisor. Función de transferencia de modulación MTF, ruido de fondo 42.1dBA slow. Figura Graficas de la segunda posición 125Hz y 250Hz. Figura Graficas de la segunda posición 500Hz y 1000Hz. Figura Graficas de la segunda posición 2000Hz y 8000Hz. 58

60 Índice de transmisión del habla STI Tabla Valores obtenidos de la segunda posición STI Band OTI STI = (male), (female) Rating: FAIR (FAIR) (%ALCons= ) Ilustración Valores obtenidos de la segunda posición STI 59

61 Índice rápido de transmisión del habla RASTI Tabla Valores obtenidos de la segunda posición RASTI Band Octave RASTI = Rating: FAIR (%ALCons = ) Ilustración Valores obtenidos de la segunda posición RASTI 60

62 Medición tercera posición a una distancia de 2.28m del emisor. Función de transferencia de modulación MTF, ruido de fondo de 41.1 dba slow. Figura Graficas de la tercera posición 125Hz y 250Hz. Figura Graficas de la tercera posición 500Hz y 1000Hz. Figura Graficas de la tercera posición 2000Hz y 8000Hz. 61

63 Índice de transmisión del habla STI Tabla Valores obtenidos de la tercera posición STI Band OTI STI = (male), (female) Rating: FAIR (FAIR) (%ALCons= ) Ilustración Valores obtenidos de la tercera posición STI 62

64 Índice rápido de transmisión del habla RASTI Tabla Valores obtenidos de la tercera posición RASTI. Band Octave RASTI = Rating: FAIR (%ALCons = ) Ilustración Valores obtenidos de la tercera posición RASTI 63

65 Medición cuarta posición a una distancia de 1.82m del emisor. Función de transferencia de modulación MTF, ruido de fondo de 42.3 dba slow. Figura Graficas de la cuarta posición 125Hz y 250Hz. Figura Graficas de la cuarta posición 500Hz y 1000Hz. Figura Graficas de la cuarta posición 2000Hz y 8000Hz. 64

66 Índice de transmisión del habla STI Tabla Valores obtenidos de la cuarta posición STI Band OTI STI = (male), (female) Rating: FAIR (FAIR) (%ALCons= ) Ilustración Valores obtenidos de la cuarta posición STI 65

67 Índice rápido de transmisión del habla RASTI Tabla Valores obtenidos de la cuarta posición RASTI Band Octave RASTI = Rating: FAIR (%ALCons = ) Figura Valores obtenidos de la cuarta posición RASTI 66

68 Medición quinta posición a una distancia de 2.78m del emisor. Función de transferencia de modulación MTF, ruido de fondo 42 dba slow. Figura Graficas de la quinta posición 125Hz y 250Hz. Figura Graficas de la quinta posición 500Hz y 1000Hz. Figura Graficas de la quinta posición 2000Hz y 8000Hz. 67

69 Índice de transmisión del habla STI Tabla Valores obtenidos de la quinta posición STI Band OTI STI = (male), (female) Rating: FAIR (FAIR) (%ALCons= ) Ilustración Valores obtenidos de la quinta posición STI 68

70 Índice rápido de transmisión del habla RASTI Tabla Valores obtenidos de la quinta posición RASTI Band Octave RASTI = Rating: FAIR (%ALCons = ) Ilustración Valores obtenidos de la quinta posición rasti 69

71 Medición sexta posición a una distancia de 3.22m del emisor. Función de transferencia de modulación MTF, 44.2 dba slow. Figura Graficas de la sexta posición 125Hz y 250Hz. Figura Graficas de la sexta posición 500Hz y 1000Hz. Figura Graficas de la sexta posición 2000Hz y 8000Hz. 70

72 Índice de transmisión del habla STI Tabla Valores obtenidos de la sexta posición STI Band OTI STI = (male), (female) Rating: FAIR (FAIR) (%ALCons = ) Ilustración Valores obtenidos de la sexta posición STI 71

73 Índice rápido de transmisión del habla RASTI Tabla Valores obtenidos de la sexta posición RASTI Band Octave RASTI = Rating: FAIR (%ALcons = ) Ilustración Valores obtenidos de la sexta posición RASTI 72

74 Medición séptima posición a una distancia de 4.75m del emisor. Función de transferencia de modulación MTF, ruido de fondo 43.8 dba slow. Figura Graficas de la séptima posición 125Hz y 250Hz. Figura Graficas de la séptima posición 500Hz y 1000Hz. Figura Graficas de la séptima posición 2000Hz y 8000Hz. 73

75 Índice de transmisión del habla STI Tabla Valores obtenidos de la séptima posición STI Band OTI STI = (male), (female) Rating: FAIR (FAIR) (%ALcons= ) Ilustración Valores obtenidos de la séptima posición STI 74

76 Índice rápido de transmisión del habla RASTI Tabla Valores obtenidos de la séptima posición RASTI Band Octave RASTI = Rating: GOOD (%ALcons = ) Ilustración Valores obtenidos de la séptima posición RASTI 75

77 Medición octava posición a una distancia de 4.73 m del emisor. Función de transferencia de modulación MTF, ruido de fondo 42.7 dba slow. Figura Graficas de la octava posición 125Hz y 250Hz. Figura Graficas de la octava posición 500Hz y 1000Hz. Figura Graficas de la octava posición 2000Hz y 8000Hz. 76

78 Índice de transmisión del habla STI Tabla Valores obtenidos de la octava posición STI Band OTI STI = (male), (female) Rating: FAIR (FAIR) (%ALcons= ) Ilustración Valores obtenidos de la octava posición sti. 77

79 Índice rápido de transmisión del habla RASTI Tabla Valores obtenidos de la octava posición RASTI Band Octave RASTI = Rating: FAIR (%ALcons = ) Ilustración Valores obtenidos de la octava posición RASTI 78

80 Medición novena posición a una distancia de 5m del emisor. Función de transferencia de modulación MTF, ruido de fondo 43.7 dba slow Figura Graficas de la novena posición 125Hz y 250Hz. Figura Graficas de la novena posición 500Hz y 1000Hz. Figura Graficas de la novena posición 2000Hz y 8000Hz. 79

81 Índice de transmisión del habla STI Tabla Valores obtenidos de la novena posición STI Band OTI STI = (male), (female) Rating: FAIR (FAIR) (%ALcons= ) Ilustración Valores obtenidos de la noveno posición STI 80

82 Índice rápido de transmisión del habla RASTI Tabla Valores obtenidos de la novena posición RASTI Band Octave RASTI = Rating: FAIR (%ALcons = ) Ilustración Valores obtenidos de la novena posición rasti 81

83 Resultados generales de la medición para el índice de transmisión del habla. TABLA VALORES GENERALES OBTENIDOS STI. Medición Posición Posición Posición Posición Posición Posición Posición Posición Posición Promedio STI masculino STI femenino %ALCons Rango: Suficiente TABLA VALORES GENERALES OBTENIDOS RASTI. Band Posición Posición Posición Posición Posición Posición Posición Posición Posición Promedio RASTI %ALCons Rango: Suficiente. 82

84 3.2. MEDICIONES EN LA SALA B ESIME ZACATENCO Las mediciones se llevaron a cabo en la sala B de la biblioteca de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Zacatenco ubicada en el edificio 3, después de realizar el proceso de calibración explicado anteriormente se procedió a realizar las medidas en 9 puntos distribuidos de manera uniforme en la sala audiovisual, esto para poder tomar una valoración de distintos lugares del recinto y obtener un resultado más fiable de las distintas condiciones que se dan, tomando en cuenta que el emisor siempre se encuentra en la parte frontal a una altura de 1.55 m ya que esta sala cuenta con una pequeña plataforma, la altura del receptor se colocó en cada uno de los puntos fue de 1 m que es la altura aproximada del oyente. Los puntos de ubicación del receptor fueron los que se indican en la ilustración 2.5.1: Ilustración Plano de las posiciones de medición en la sala B Se procedió a hacer una medición de prueba para calibrar la presión que debía captar el sonómetro a 1 m de distancia frente al emisor, es decir, a la misma altura y captando 68 dba slow según lo recomienda el manual del ARTA, el ruido de fondo general medido en la sala es de 40.3 dba slow. 83

85 Ilustración Medición de referencia a un metro del transmisor. Los valores obtenidos fueron los siguientes: Medición de referencia a un metro de distancia. Función de transferencia de modulación MFT. Figura Graficas de la posición de referencia 125Hz y 250Hz. Figura Graficas de la posición de referencia 500Hz y 1000Hz. 84

86 Figura Graficas de la posición de referencia 8000Hz. Índice de transmisión del habla STI. Tabla Valores obtenidos de la posición de referencia STI Band OTI STI = (male), (female) Rating: EXCELLENT (EXCELLENT) (%ALCons = ) 85

87 Ilustración Valores obtenidos de la posición de referencia STI Índice rápido de transmisión del habla RASTI Tabla Valores obtenidos de la posición de referencia RASTI Band Octave RASTI = Rating: EXCELLENT (%ALCons = ) 86

88 Ilustración Valores obtenidos de la posición de referencia RASTI Primera medición posición 1, altura 1m, a una distancia de 2.96m, ruido de fondo 42.6 dba slow. Figura Graficas de la primera posición 125Hz y 250Hz. 87

89 Figura Graficas de la primera posición 500Hz y 1000Hz. Figura Graficas de la primera posición 2000Hz y 8000Hz. Índice de transmisión del habla STI Tabla Valores obtenidos de la primera posición STI Band OTI STI = (male), (female) Rating: GOOD (GOOD) (%ALCons= ) 88

90 Ilustración Valores obtenidos de la primera posición STI Índice rápido de transmisión del habla RASTI Tabla Valores obtenidos de la primera posición RASTI. Band Octave RASTI = Rating: GOOD (%ALCons = ) 89

91 Ilustración Valores obtenidos de la primera posición RASTI Posición 2 al centro altura de 1m, a una distancia de 2.51m, con ruido de fondo de 40.9 dba slow. Figura Graficas de la segunda posición 125Hz y 250Hz. Figura Graficas de la segunda posición 500Hz y 1000Hz. 90

92 Figura Graficas de la segunda posición 2000Hz y 8000Hz. Índice de transmisión del habla STI Tabla Valores obtenidos de la segunda posición STI Band < OTI STI = (male), (female) Rating: GOOD (GOOD) (%ALCons= ) 91

93 Ilustración Valores obtenidos de la segunda posición STI Índice rápido de transmisión del habla RASTI Tabla Valores obtenidos de la segunda posición RASTI Band Octave RASTI = Rating: GOOD (%ALCons = ) 92

94 Ilustración Valores obtenidos de la segunda posición RASTI Posición 3 ultima banca derecha altura 1m, distancia 2.90, ruido de fondo 40.3dBA slow. Figura Graficas de la tercera posición 125Hz y 250Hz. Figura Graficas de la tercera posición 500Hz y 1000Hz. 93

95 Figura Graficas de la tercera posición 2000Hz y 8000Hz. Índice de transmisión del habla STI Tabla Valores obtenidos de la tercera posición STI Band OTI STI = (male), (female) Rating: GOOD (GOOD) (%ALCons= ) 94

96 Ilustración Valores obtenidos de la tercera posición STI Índice rápido de transmisión del habla RASTI Tabla Valores obtenidos de la tercera posición RASTI Band Octave RASTI = Rating: GOOD (%ALCons = ) 95

97 Ilustración Valores obtenidos de la posición RASTI Cuarta posición altura 1m, distancia de 4.94m y ruido de fondo de 41.4 dba slow. Figura Graficas de la cuarta posición 125Hz y 250Hz. Figura Graficas de la cuarta posición 500Hz y 1000Hz. 96

98 Figura Graficas de la cuarta posición 2000Hz y 8000Hz. Índice de transmisión del habla STI Tabla Valores obtenidos de la cuarta posición STI Band OTI STI = (male), (female) Rating: GOOD (FAIR) (%ALCons= ) 97

99 Ilustración Valores obtenidos de la cuarta posición STI Índice rápido de transmisión del habla RASTI Tabla Valores obtenidos de la cuarta posición RASTI Band Octave RASTI = Rating: GOOD (%ALCons = ) 98

100 Ilustración Valores obtenidos de la cuarta posición RASTI Posición 5 al centro cuarta fila, altura 1m, distancia de 4.62m y ruido de fondo de 42.2 dba slow Figura Graficas de la quinta posición 125Hz y 250Hz. Figura Graficas de la posición 500Hz y 1000Hz. 99

101 Figura Graficas de la quinta posición 2000Hz y 8000Hz. Índice de transmisión del habla STI Tabla Valores obtenidos de la quinta posición STI Band OTI STI = (male), (female) Rating: GOOD (FAIR) (%ALCons= ) 100

102 Ilustración Valores obtenidos de la quinta posición STI Índice rápido de transmisión del habla RASTI Tabla Valores obtenidos de la quinta posición RASTI Band Octave RASTI = Rating: GOOD (%ALCons = ) 101

103 Ilustración Valores obtenidos de la quinta posición RASTI Posicion 6 a 1m de altura, distancia de 5.02 m y ruido de fondo de 41.4 dba slow Figura Graficas de la sexta posición 125Hz y 250Hz. Figura Graficas de la sexta posición 500Hz y 1000Hz. 102

104 Figura Graficas de la sexta posición 2000Hz y 8000Hz. Índice de transmisión del habla STI Tabla Valores obtenidos de la sexta posición STI Band OTI STI = (male), (female) Rating: GOOD (GOOD) (%ALCons= ) 103

105 Ilustración Valores obtenidos de la sexta posición STI Índice rápido de transmisión del habla RASTI Tabla Valores obtenidos de la sexta posición RASTI Band Octave RASTI = Rating: GOOD (%ALCons = ) 104

106 Ilustración Valores obtenidos de la sexta posición RASTI Posición 7 altura de 1m distancia del altavoz 6.20m y ruido de fondo 42.3 dba slow. Figura Graficas de la séptima posición 125Hz y 250Hz. Figura Graficas de la séptima posición 500Hz y 1000Hz. 105

107 Figura Graficas de la séptima posición 2000Hz y 8000Hz. Índice de transmisión del habla STI Tabla Valores obtenidos de la séptima posición STI Band OTI STI = (male), (female) Rating: GOOD (FAIR) (%ALCons= ) 106

108 Ilustración Valores obtenidos de la séptima posición STI Índice rápido de transmisión del habla RASTI Tabla Valores obtenidos de la séptima posición RASTI. Band Octave RASTI = Rating: GOOD (%ALCons = ) 107

109 Ilustración Valores obtenidos de la séptima posición RASTI Posición 8. altura a 1m, distancia del altavoz 2.90m y ruido de fondo de 43.9 dba slow. Figura Graficas de la octava posición 125Hz y 250Hz. Figura Graficas de la octava posición 500Hz y 1000Hz. 108

110 Figura Graficas de la octava posición 2000Hz y 8000Hz. Índice de transmisión del habla STI Tabla Valores obtenidos de la octava posición STI Band OTI STI = (male), (female) Rating: GOOD (FAIR) (%ALCons= ) 109

111 Ilustración Valores obtenidos de la octava posición STI Índice rápido de transmisión del habla RASTI Tabla Valores obtenidos de la octava posición RASTI Band Octave RASTI = Rating: GOOD (%ALCons = ) 110

112 Ilustración Valores obtenidos de la octava posición RASTI Posición 9 altura 1m distancia 6.15m y ruido de fondo de 44.3 dba slow Figura Graficas de la novena posición 125Hz y 250Hz. Figura Graficas de la novena posición 500Hz y 1000Hz. 111

113 Figura Graficas de la novena posición 2000Hz y 8000Hz. Índice de transmisión del habla STI Tabla Valores obtenidos de la novena posición STI Band OTI STI = (male), (female) Rating: GOOD (GOOD) (%ALCons= ) 112

114 Ilustración Valores obtenidos de la novena posición STI Índice rápido de transmisión del habla RASTI Tabla Valores obtenidos de la novena posición RASTI Band Octave RASTI = Rating: GOOD (%ALCons = ) 113

115 Ilustración Valores obtenidos de la novena posición RASTI Resultados generales de la medición para el índice de transmisión del habla. STI Tabla Valores obtenidos del promedio de las posiciones STI Medición Posición Posición Posición Posición Posición Posición Posición Posición Posición PROMEDIO STI masculino: STI femenino: %ALCons: Rango: Bueno 114

116 Índice rápido de transmisión del habla RASTI Tabla Valores obtenidos del promedio de las posiciones RASTI Banda RASTI: %ALCons: Rango:Excelente PROMEDIO PRESUPUESTO E INVENTARIO COSTOS ANEXO TABLA 1. COSTOS DEL MATERIAL EMPLEADO. Equipo Marca Modelo Precio Software ARTA --- $ Interface Focusrite MOSC0003 $ Scarlet 2i2 Amplificador Alesis RA150 $ Sonómetro TES TES 1357 $ Computadora Apple MacBook $ Tripie para Lasseliner TR040 $ sonómetro Altavoz Sony SRS $ Cable de audio Canare -- $ (10m) Conectores Neutrik -- $ Análisis de la $ sala TOTAL $

117 MATERIALES Y HARDWARE Interfaz Scarlett 2i 2. Marca Focusrite, modelo: MOSC0003 Anexo figura 1. Interfaz scarlet. Amplificador para estudio 150W. Marca Alesis modelo: RA150 Anexo figura 2. Amplificador alesis. 116

118 CABLES: 2 PLUG-PLUG 6.3 balanceado Anexo figura 3. Cable plug-plug balanceado PLUG 6.3-XLR macho balanceado Anexo figura 4. Cable plug-xlr balanceado. RCA-PLUG 3.5 estéreo Anexo figura 5. Cables RCA-Plug 117

119 XLR macho-xlr hembra balanceado PLUG 6.3 mono a PLUG mono 3.5 Anexo figura 6. Cable Xlr-Xlr. Anexo figura 7. Cable plug-plug. USB-USB tipo B Anexo figura 8. Cable usb a- usb b.. Acoplador de macho a hembra Anexo figura 9. Acoplador macho-hembra 118

120 Acopladores RCA. Anexo figura 10. Acopladores rca. SOFTWARE Scarlett 2i 2 resources DVD- version- 1.0 (Windows XP & Windows 7) ARTA (Programa para Medición de Respuestas Impulsos y Análisis en Tiempo Real del Espectro y de la Respuesta en Frecuencia). 119