EXAMEN DE FUNDAMENTOS DE SONIDO E IMAGEN PARTE 1 APELLIDOS, NOMBRE:

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1 DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA AUDIOVISUAL Y COMUNICACIONES ESCUELA UNIVERSITARIA DE INGENIERÍA TÉCNICA DE TELECOMUNICACIÓN UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID EXAMEN DE FUNDAMENTOS DE SONIDO E IMAGEN PARTE 7 DE MARZO DE SOLUCIONES APELLIDOS, NOMRE: En l siguint custionario d prguntas maru la rspusta corrcta. Cada rspusta corrcta val punto. Cada rspusta incorrcta val 33 puntos. Sólo s considrarán corrctas las rspustas dbidamnt justificadas.. Un ruido blanco tin un nivl spctral d d. Calcular l nivl n banda n las bandas d khz y 6 khz; ambas con anchura d octava. a) k d; 6k 38 d b) k d; 6k d c) k 68'5 d; 6k 8'5 d d) 78'5 d; 8 d k 6k SL + log ( '7 k ) + 8'5 68'5d k,oct k, oct Por sr ruido blanco: 68'5 + oct 3d oct 6 k,oct 8'5 d. Un ruido rosa tin un nivl spctral d 6 d a la frcuncia d khz. Calcular l nivl n banda n las bandas d khz y 6 khz; ambas con anchura d octava. a) k 6 d; 6k 6 d b) k 88'5 d; 6k 88'5 d c) k 7 d; 6k 7 d d) 7 d; d k 6k SL + log ( '7 k ) 6 + 8'5 88'5d k,oct m k, oct Por sr ruido rosa: 6 k,oct k, oct 88'5 d 3. San cuatro tonos puros, cuyas prsions acústicas instantánas son: p (t) cos ωt; p(t) cos ( ωt + 9º); p3(t) cos ( ωt 9º) y p(t) cos ( ωt + 8º)

2 Calcular l valor d amplitud d la prsión total y l nivl d prsión total. a) pˆ Pa; L d ot p T ot Pa; Lp T ot Pa; Lp T ot Pa; Lp T b) pˆ 9 d c) pˆ d d) pˆ 97 d pˆ ot i p i j ϕi j + j9 + j9 + j8 + j j Pa L p T d. San trs sñals cuyos nivls spctrals d prsión acústica corrspondn a: (a) un ruido rosa, con nivl spctral d 6 d a khz; (b) un ruido blanco, con nivl spctral d 6 d a khz; (c) dos tonos puros, d 88 5 d cada uno, con frcuncias d Hz y Hz. Calcular l nivl n la banda d khz y una octava. a) 9 d b) 88 5 d c) 9 5 d d) 9 5 d Rlanco RRosa tonos ( '7 k ) ( '7 k ) 6 + log + 8'5 88'5d 6 + log + 8'5 88'5d 88'5 d 88'5 d 9'5 d 88'5 d 88'5 d 9'5 d 9'5 d 9'5 d 9'5 d 5. San trs sñals, cuyas prsions instantánas son: (t) cos (πt); 3(t) 3cos (πt + 9º) y (t) cos (πt + 5º) Calcular la potncia d la sñal suma d las trs antriors. a) W b) 5 W c) 3 5 W d) 7 W 3 3 PT 7 W T i + + i 6. San dos sñals: un tono puro, (t) 3cos (πt + 5º ) ; y un ruido blanco, (t), con nivl spctral d d. Calcular la potncia d la sñal suma, prsada n dciblios, n la banda d khz y una octava. Considr u la potncia d rfrncia s d µw. a) 66 5 d b) 7 6 d c) 68 5 d d) 8 5 d

3 3 '5 Tono puro: '5 W L log -6 66'5 d 68'5 Rlanco 6 ( '7 k ) + 8'5 68'5d 7'8 W + log '58 T + '5 + 7'8 '58 W log 7'6d -6 66'5 68'5 O bin: log + 7'6d 7. San los siguints nivls d prsión acústica, prsados n dciblios, originados por 7 sñals d ruido: 6, 6, 63, 66, 69, 7 y 75. Calcular l nivl d prsión acústica total. a) 7 d b) 78 d c) 88 d d) 9 d Pusto u s trata d suma d sñals no cohrnts: ((((( 6 6) 63) 66) 69) 7) d 8. San 3 tonos puros d Hz, Hz y Hz; cuyo nivl spctral d tnsión léctrica s d 6 d, para cada uno d llos. Calcular l nivl n banda y l valor d la suma d los trs, n la banda d frcuncia cntral khz y anchura d octava. Considr u la potncia d rfrncia s d µw. a) 66 d V b) 66 d 3'98 V c) 63 d V d) 63 d V En la banda considrada solo pasan los tonos d Hz y Hz, ya u: / / f f 77 Hz Hz d El valor s obtin a partir d: P k,oct P 63 d log 6 V P 6 63 W 9. Sa un ruido rosa acústico, con un nivl n banda, d anchura octava, igual a 6 d, u s tind n toda la banda d audiofrcuncia. S hac pasar st ruido por un banco d filtros paso

4 banda idals, d anchura octava, y ganancias d d a khz, d a khz y d n l rsto d las bandas. Calcular l nivl n banda total u s obtin sumando todas las salidas d los filtros. a) 8 d b) 78 d c) 63 d d) 6 d + G salida ntrada filtro En la banda d khz: salida d En la banda d khz: salida d En l rsto d las bandas: d salida 6 / 8 / Nivl n banda total: 6 8 log ( + ) 8 d T. A la salida d un amplificador d mdida, d ganancia igual a d, s tin un nivl n banda d tnsión léctrica d d. Calcular l valor d la potncia d la sñal y l valor d la tnsión a la ntrada dl amplificador. Pasando dl nivl d tnsión léctrica al valor utilizar la rfrncia -6 V. a) b) c) d) ' V; P ' V ' V; P ' V; P 'V ' 6 V ' V; P ' V + G salida ntrada amplificador salida d ntrada 8 d 8 d log 6 P 6 ' V 8 ' V ' V. Un micrófono d mv/pa d snsibilidad s concta a un amplificador d mdida cuya ganancia s d d. En sa situación s mid, a la salida dl amplificador, una tnsión léctrica d mv. Calcular l valor d la prsión acústica n la cápsula dl micrófono. a) 5 Pa b) Pa c) 5 Pa d) Pa

5 v G log v s log mv v V -3 'V V S p V p S 'V -3 V Pa Pa. Calcular l valor d una sñal d pulsos priódica, cuya amplitud varía d Voltios a Voltio, su anchura s d sgundo y su priodo s d sgundos. a) 5 V b) 5 V c) 5 V d) V T (t) dt (t) dt dt dt T + ( ) [ t + ] '5 V 3. Un sistma masa-rsort d un grado d librtad tin las siguints constants mcánicas: M kg; k9 5 N/m; R M Kg/s. Calcular la frcuncia propia dl sistma y l timpo d rlajación. a) f Hz; τ s b) f7 5 Hz; τ ms c) f 77 Hz; τ ms d) f Hz; τs ω k M πf f 3 '77 Hz π R M δ M 3 s - τ δ ms. D las siguints prsions indiu cuál s la u rprsnta la rspusta al impulso d un sistma masa rsort d un grado d librtad. a) (t) cos ( k M t + ϕ) - R M M t b) ( ) ( ) (t) cos k M R M M t + ϕ R M M - t c) (t) cos ( k M t + ϕ) - t d) (t) cos ( k M t + ϕ)

6 (t) - δ t cos ( ω' t + ϕ) dond: ω ' k ω δ ; ω ; δ M R M M 5. Suponga u n una funt, A, cra un nivl d prsión acústica n un punto d 9 d. Al conctar una sgunda funt,, l nivl d prsión mdido sub a d. Las funts A y son no cohrnts. Cuánto valdrá l nivl crado por la funt si s apaga la funt A? Las funts A y son no cohrnts. a) 9 d b) 3 d c) d d) 98 7 d L A+ log L A + L L A + L L A + L L A + L L A L L log L A + L L A log 9 98'7 d 6. El valor mdio d una sñal acústica val cro si l timpo d intgración d la sñal s a) al mnos igual a sgundo (conocido gnralmnt como timpo slow). b) mucho mayor u l priodo d la componnt d más baja frcuncia d la sñal. c) igual a un númro ntro d priodos d la sñal o s mucho mayor u l priodo d la componnt d más baja frcuncia d la sñal. d) mayor u l priodo d la sñal. 7. El ancho d banda crítico dl oído s aproimadamnt igual a a) Hz, hasta la frcuncia d 3 Hz y, a partir d ahí, d /3 d octava. b) 3 Hz, para cualuir frcuncia audibl. c) /3 octava, para cualuir frcuncia audibl. d) /3 octava, ntr las frcuncias d khz y khz; y octava n l rsto d las frcuncias. 8. El fcto d nmascaraminto n frcuncia, d un tono puro por otro tono puro, tin como fcto a) la lvación dl umbral d audición por dbajo d la frcuncia dl tono nmascarant. b) la lvación dl umbral d audición por ncima d la frcuncia dl tono nmascarant. c) la distorsión n la prcpción dl tono nmascarador. d) la rducción d la intligibilidad d las palabras.

7 9. Estadísticamnt pud afirmars u la mayor snsibilidad dl oído n la audición binaural d tonos puros tin lugar n torno a la frcuncia d a) Hz b) Hz c) 35 Hz d) 5 Hz. El control d sonoridad (loudnss) d un cualizador d audiofrcuncia s utiliza, principalmnt, n la compnsación d la curva d sonoridad dl oído cuando la sonoridad d una dtrminado programa d audio a) stá por ncima d los 7 fonos. b) stá por dbajo d los ó 5 fonos. c) stá próima al umbral d dolor. d) supra la sonoridad corrspondint al ancho d banda crítico a khz.

8 DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA AUDIOVISUAL Y COMUNICACIONES ESCUELA UNIVERSITARIA DE INGENIERÍA TÉCNICA DE TELECOMUNICACIÓN UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID FUNDAMENTOS DE SONIDO E IMAGEN PARTE: SONIDO - 7 DE MARZO DE Apllidos y nombr 3 m. Dos funts simpls F y F y dos puntos A y s ncuntran n l air n l mismo plano d acurdo con la figura. Las funts mitn n fas los tonos puros d la misma frcuncia y con la misma amplitud. Calcular las posibls frcuncias d misión sabindo u los nivls totals d la prsión acústica n los puntos A y son iguals. m A F F SOLUCIÓN La amplitud d una onda acústica sférica s Sindo ondas cohrnts, tnmos: p A + + cos k a ( 3 a) a 3 a dond a AF m. p [ ( 3 a a) ] r sindo r distancia, constant. p a 5 7 Igualando p A y p y simplificando : + + cos( k a) cos( k) arccos + πn 5 k 7 n,,,... arc cos π arccos + πn 5 ck πn f n,,,... π π π.56 + πn f 55.6 Hz, f. Hz,...

9 . Tnmos l mismo sistma u n l problma con las mismas posicions d las funts F y F y puntos A y, pro ahora cada funt mit un ruido. Los ruidos son difrnts, pro las potncias acústicas d las funts son iguals. El nivl d la intnsidad acústica total n l punto A s d 7 d. Calcular l nivl d la intnsidad acústica total n l punto. m A m F F SOLUCIÓN Por sr ondas no cohrnts, las intnsidads acústicas s suman d acurdo con: I total I + I I I α α m m I A El módulo dl vctor d intnsidad acústica d una onda sférica s: sindo r distancia, constant. El módulo d la intnsidad acústica total n l punto A: dond a AF m. En l punto por simtría los componnts horizontals d los vctors d intnsidad s compnsan, los componnts vrticals s suman: I I cos α cos α a 5 a a Por tanto IA F I I + I + a 9 a ( 3 a) F ( ) ( ) I A 5 5 L 9 IA LI log log log.9 I I r ( r ) L 7.9 I 65.78

10 3. Un tubo cilíndrico stá compusto por dos tramos con sccions difrnts. El diámtro dl tramo izuirdo s 3 vcs mayor u l diámtro dl tramo drcho. El tramo izuirdo s smiinfinito, la longitud dl tramo drcho s igual a L 5 cm. El tramo drcho stá crrado con una pard absolutamnt rígida. En st tubo s propaga una onda plana armónica y progrsiva (λ m) hacia la drcha. Calcular la distancia d ntr la unión ntr los tramos y l sgundo mínimo d la prsión d la onda stacionaria formada n l tramo izuirdo. onda incidnt pard absolutamnt rígida d SOLUCIÓN Las impdancias spcíficas d los tramos: π π π tan λ ( kl) tan L tan.5 tan La impdancia d ntrada al sgundo tramo: z z j tan ( kl) El factor d rflión n la unión ntr los tramos: jz L z ρ c ρc z 3z πr πr z z F z + z jz jz z + z 3jz 3jz z + z 3j.8.6 j 3j + La distancia ntr la unión ntr los tramos y l primr mínimo d la prsión d la onda stacionaria: λ θ λ arg F + + π π λ arg + (.8.6 j) π λ π La distancia ntr la unión ntr los tramos y l sgundo mínimo d la prsión d la onda stacionaria: λ