medida interiores master acústica ugr 2015
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Clase de ensayos en Acústica de SalasTRANSCRIPT
Master Oficial en Contaminación Acústica
PRÁCTICA DE ENSAYO IN SITU:
AULA MAGNA FILOSOFÍA Y LETRAS
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INGENIERÍA: SOLUCIÓN DE PROBLEMAS
EL PROBLEMA ES LA CLAVEEntender bien el problema / Entender al cliente
¿CÓMO DEBE RESOLVERSE UN PROBLEMA EN INGENIERÍA?Rápido, sencillo, barato, fiable (tanto como se pueda)
¿CÓMO DEBE SER EL APRENDIZAJE EN INGENIERÍA?Solucionando problemas:
Identificar el problemaRecopilar informaciónBúsqueda de soluciones existentes/creativasEvaluación y selección de las solucionesRedacción de documentos técnicos
INFORMES, ESTUDIOS, PROYECTOS: SOLUCIONES
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PROBLEMA:
Aula MagnaSala de usos múltiples de 560 butacas cuya megafonía desea cambiarse para uso de conciertos manteniendo la importancia de la voz hablada.
Decidir qué se mide y cómoEvaluar la salaEvaluar la megafoníaDiscutir los problemas existentesProponer soluciones
¿Vale para música clásica? ¿Qué debería hacerse para que fuera válido?
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INFORMACIÓN: TRABAJO EN GRUPO
Ensayo el 23 F
Contamos con Dirac 7841, dos micrófonos omnidireccionales, dos cardioides, un micrófono de patrón variable, un calibrador acústico, cinta métrica, dodecaedro y amplificador, cableado…
Se espera del alumno que conociendo la normativa sea capaz de tomar decisiones dentro y fuera de norma a la hora de medir:
Inteligibilidad: IEC 60268-16Tiempo de reverberación: ISO 3382-1
Si se duda, es mejor medir de más y tomar datos de más
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INFORME: TRABAJO EN GRUPO
Informe: partes TÉCNICASEl informe se dividirá en capítulos, con un responsable y un máximo de tres coautores
Debe ser lo más profesional posible y adecuarse a la normativa, cualquier duda o desviación con respecto a la norma debe aparecer reflejada en un apartado
Las descripciones, planos, detalles deben ser someras, descriptivas y debe haber un hilo argumental
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INFORME: TRABAJO EN GRUPO
Informe: partes de CALIDADEl informe se dividirá en capítulos, con un responsable y un máximo de tres coautores
Se discutirá la elección de los parámetros elegidos aportando referencias y argumentos, citar no es plagio
Cualquier duda o debe aparecer reflejada en un apartado
Deben aportarse conclusiones objetivas y argumentadas de la calidad de la sala, determinadas butacas, determinados usos, hay que demostrar que se ha aprendido en la asignatura
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INFORME: TRABAJO EN GRUPO
RecomendacionesArgumentar usando referencias con AUTORIDAD y preferentemente yendo al origen o a los artículos más recientes
Repasar los parámetros que se han estudiado vg. ITDG y relacionarlos con impresiones subjetivas, usos, soluciones arquitectónicas
El ruido de las instalaciones y el aislamiento también son Acústica de Salas
Reflexionar y proponer soluciones, redactar el informe cuanto antes, mejor sencillo que pretencioso y tener errores de bulto
Master Oficial en Contaminación Acústica
REALIZACIÓN DE ENSAYOS IN
SITU: ACÚSTICA DE SALAS
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Convolución sistemas LTI
Entrada y salida a un sistema lineal invariante en el tiempo
H(s)
X(s) Y(s)
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Distribución Delta de Dirac
Si a la entrada introducimos un impulso unitario (delta de Dirac), obtendremos la función de transferencia del sistema a la salida
H(s)
X(s)=1 Y(s)
Impulso unitario Respuesta a impulso
¿Función, distribución o señal?
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Evaluación de salas
Respuesta Impulsiva
La respuesta impulsiva es la forma que tiene ésta de responder a una señal ideal impulso (delta de Dirac)
A partir de la RI de una sala se pueden conocer todos los parámetros de interés que la caracterizan acústicamente para la fuente y micrófono y sus posiciones
Se obtiene alimentando un impulso a la entrada (forma obvia pero poco factible) o por deconvolución de una señal determinista:
Conocemos X(s) y captamos Y(s) luego podemos obtener H(s)
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¿Cómo obtenemos respuesta impulsional?
-Trabaja sobre PC con tarjeta de sonido-Señales de excitación usadas: Barridos de frecuencia, MLS, señales impulsivas,…-Necesita sistema de adquisición externo con micrófono(s) -Mide la RESPUESTA AL IMPULSO-Almacena la Respuesta al Impulso como archivo .wav-Posteriores cálculos basados en la Respuesta al Impulso
Micrófono o sonómetroP.E.2260 22382250
DIRAC 7841 de Brüel & Kjaer
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¿Qué vamos a encontrar?
- Una forma de onda en archivo WAV (audio)- Suena como un disparo- Al comienzo tiene el sonido directo de la fuente- Aparecen las reflexiones individualmente hasta verse una caída homogénea (reverberante)- Las reflexiones especulares tendrán la misma forma de onda que el sonido directo
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¿Qué podemos hacer con la RI?
La deconvolución de una señal permite mejorar el rango dinámico y la repetibilidad con respecto al ruido interrumpido: evita promediado y el TR se obtiene por integración (Schroeder)
“Nuevo” método
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La respuesta al impulso
Es única para:
Localización Fuente/Receptor
Especificaciones de la fuente
Especificaciones del receptor
Luego: Hay parámetros que solo tienen sentido para determinadas posiciones de fuente o de receptor, determinadas fuentes o determinados micrófonos y hay que ser consciente del uso que se va a dar a la medida
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Señales para medir Respuesta al Impulso
� Impulso ideal (delta de Dirac)☺ Sin postprocesado ☹ Sólo en teoría
� Impulso aproximado☺ Simple, sin postprocesado ☹ Directividad,
reproducibilidad� Señal ¿aleatoria? (Ruido) ☺ Simple ☹ Postprocesado,
¿espectro?
� Señal MLS☺ Robusta, respuesta limpia ☹ Postprocesado
� Barrido frecuencial☺ Alta potencia ☹ Postprocesado
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Elección de la señal
El uso de barridos de frecuencia elimina la distorsión armónica de fuente o micrófono
2º Armónico
3º Armónico
El barrido exponencial tiene forma de curva exponencial (o logarítmica)
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� Se conecta la salida a la entrada de la tarjeta de sonido� Se realiza la calibración automática� Se comprueba el control y las especificaciones de la tarjeta de sonido� Se guardan los datos de calibración para usarlos en las mediciones� Se mide una respuesta en lazo cerrado (impulso de “Dirac” ) como
comprobación
¿Cómo medir?
Calibración de la Tarjeta de Sonido
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¿Cómo medir?
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¿Cómo medir?
Un Micrófono Omnidireccional
Un micrófono de patrón variable (omni - dipolo)
Dos micrófonos omnidireccionales
Dos micrófonos: 1x omni 1x dipolo
Simulador cabeza torso
Sonda de intensidad
Tipo de receptor:
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Fracción Lateral
Un solo micro de patrón variable
A 4 KHz dista de ser un omni ni un
dipolo perfecto
Un omni y un dipolo
Tienen que estar calibrados para tener
la misma ganancia
Tipo de receptor:
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¿Qué resultados obtendremos?
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Muy bonito pero ¿Tiene sentido?
El ST sirve para saber si un músico va a oír a otro que está en el
escenario, si el micro estaba en la audiencia no tiene sentido por mucho
que lo dé el programa
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Muy bonito pero ¿Tiene sentido?
El STI sirve para evaluar la inteligibilidad, mientras que el TR es propio de
la sala y se promedia, es lógico que en las primeras filas haya un STI alto
y baje conforme nos alejamos
¿De quién fue la idea de promediar el STI? ¿De quién fue la idea de promediar el STI?
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¿Cuándo es buena un respuesta al impulso?
Demasiado ruido de fondo
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¿Cuándo es buena un respuesta al impulso?
Tiempo de captura demasiado corto
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¿Cuándo es buena un respuesta al impulso?
Tiene buena pinta: vamos a ver la INR
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¿Cuándo es buena un respuesta a impulso?
9696 dB: 16 Bit
96a 31 Hz “solo” 50 dB de caída
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El resultado
Resultado de la medida:Archivo .wav de la respuesta al impulso
Postprocesado:Los parámetros se calculan desde los datos .wav
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T. de Reverberación T30 1,7 - 2,3 sClaridad C80 -1 to -3 dBStrength G > 3 dBEarly Support STearly > -13 dB
Total Support STtotal > -12 dB
Valores recomendados para música sinfónica en Auditorios.
Valores límite del TR para diferentes zonas y salas (según CTE):
Aulas y salas de conferencias vacías:sin ocupación ni mobiliario: < 0.7 segincluyendo el total de las butacas: < 0.5 seg
Restaurantes y comedores vacíos:< 0.9 segundos
Ejemplos de Valores de parámetros de salas
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Parámetros de Tiempo de Reverberación
Respuesta al impulso
Ruido de Fondo
CaídaLinLog
Tiempo ms10020 5010 80 10000
EDT - T10 - T20 - T30
Ruido de Fondo
TR (Mejor Trev con coef. de correlación más cercano a -1)BR (Bass Ratio): [TR(125Hz) + TR(250Hz)] / [TR(500Hz) + TR(1000Hz)]
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Parámetros de Tiempo de Reverberación
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Parámetros de Ratios de energía
Ts = Centre Time = Centro de gravedad de la energía de la respuesta al impulso
C80, Cx = Claridad = Energía temprana , primeros 80 ms (ó x ms), respecto a energía
tardía (resto de energía)
D50, Dx = Deutlichkeit (Definición) = Energía en los primeros 50 ms (ó x ms) respecto a la
energía total
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Parámetros de Ratios de energía
Ts suele tener valores de 5 ms a 1 s
C80 se expresa en dB; varía aproximadamente entre -10 y 20 dB
D50 varía entre 0 y 1
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Coeficientes de absorción y otras muchas cosas
C80 se expresa en dB; varía aproximadamente entre -10y 20 dB
F1: Ayuda!
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Parámetros de Espacialidad
IACC = Coeficiente de correlación cruzada interaural: mide la correlación entre el oído
izquierdo y derecho, entre los tiempos t1 y t2
LF = Fracción de energía lateral temprana. Es la relación entre la energía lateral recibida en los
primeros 80ms respecto a la energía total recibida (en todas direcciones).
LFC = Fracción de energía lateral temprana. Igual que anterior pero medida con sonda de intensidad
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Parámetros de Espacialidad
Parámetros Micrófonos
Fracción de Energía Lateral Temprana (Early Lateral Energy Fraction):
t1 t2
correlaciónIACC 0,80msIACC 0,IACC 80ms,
Simulador Cabeza o Cabeza de verdad
Coeficiente de Correlación Cruzada Interaural(Inter-Aural Cross Correlation coefficient):
LF = ELateral/ETotal Omni + “8” mic.
LFC: ELateral/ETotal Omni + sonda I.S.
80 ms
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Parámetros de NivelINR = Impulse to Noise Ratio (Relación
Impulso/Ruido). Es un parámetro de calidad de la medida. Debe ser >35dB ó >45dB para
una buena determinación del T20 y T30 respect.
SNR = Signal to Noise Ratio (Relación Señal/Ruido). Determina la calidad de la medida respecto a ruidos de fondo del lugar de medida o
introducidos accidentalmente
G = Sound Strengh (Fuerza). Es la relación de la energía del impulso medido respecto a la que sería medida a 10m de la misma fuente y en campo libre. Es decir G= 0 dB si
se midiera a 10 m en campo libre. El sistema necesita estar calibrado en nivel
Magnitud = Es la energía logarítmica en cada banda de frecuencia normalizada al nivel máximo de cualquier
frecuencia o canal.
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Parámetros de Nivel
INR ~ 35 - 60 dB SNR ~ 10 - 40 dB
La SNR sólo tiene sentido con los métodos MLS o barridos y si se ha realizado calibración de nivel del habla.
Si el sistema no está calibrado, se muestra el valor Grel, que representa el nivel de presion sonora relativo usando una señal de espectro plano. La información que recoge es menor pero puede ser útil para ver la distribución del nivel de la señal
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Parámetros de Inteligibilidad
STIPA = Speech Transmission Index for Public Address(Índice de transmisión del habla para
sistemas de megafonía).
RASTI: Room Acoustic Speech Transmission Index . Es la versión
simplificada del STI
STITEL = Speech Transmission Index for Telecomunications(Índice de transmisión del habla para
sistemas de telecomunicaciones).
STI = Speech Transmission Index (Índice de transmisión del habla). Cuantifica las
condiciones que pueden causar el deterioro de la señal de habla.
ALC(%) = Percentage Articulation Loss of Consonants (Pérdida de articulación de consonantes en %) está
basado en la percepción de sílabas percibidas por los oyentes; se calcula a partir del STI por la fórmula de
Farrel Becker.
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Parámetros de Escenario
STtotal: Relación logarítmica de la energía de llegada tardía/temprana (20 ms a ∞ / 0 a
10 ms)
STlate: Relación logarítmica de la energía de llegada tardía/temprana (100 ms a ∞ / 0 a 10 ms)
STearly: Relación logarítmica de la energía de llegada tardía/temprana (20 a 100 ms / 0 a 10
ms)
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Fuera de parámetros
� Existen muchos parámetros normalizados con distintos fines, algunos de ellos están directamente relacionados con otros y uno de los objetivos de cualquier norma de ensayo es garantizar la intercomparabilidad de los ensayos pero debemos tener en cuenta que estamos juzgando sensaciones, arte en muchos casos, y un resultado “peor” puede ser recomendable o los parámetros de que disponemos ser ineficaces para evaluar un defecto acústico.
� Es aquí donde es necesario conocer la física, la psicoacústica y mirar más a fondo la medición para adecuarla al recinto/dispositivo bajo ensayo
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Reflexiones: Efecto de una sola reflexión
� Señal retrasada 5 ms en frecuencia:
Se genera un patrón de interferencias llamado “filtrado en peine” en el cual existe una ganancia de +6 dB cuando están en fase alternando las interferencias constructivas con las destructivas. La “media” sería una ganancia de 3 dB
Suma coherente (+6 dB)
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Reflexiones: Efecto de una sola reflexión
� Señal retrasada 5 ms, efecto temporal:
En principio no sería detectable como un sonido distinto pero debemos tener en cuenta que los estudios existentes son para palabra hablada. Si escuchamos el archivo se detecta fácilmente al ser tan impulsivo.
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Reflexiones: Efecto en una sala� Aire libre � Salón de casa
Suma coherente (+? dB)
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Reflexiones: Ecos flotantes
� Muy desagradables, el exceso de absorción puede hacerlos más evidentes
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Reflexiones: Tratamiento con difusores
� El tratamiento con absorbentes afecta al tiempo de reverberación y puede “descubrir” otras reflexiones
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Modos estacionarios
� Coloración pero especialmente decaimiento muy lento, típico de salas muy pequeñas. Se pueden ver en los waterfalls y espectrogramas: (ojo a la incertidumbre)
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Inteligibilidad
STI, RASTI, STIPA, STITEL se basan en el comportamiento a una serie de tonos moduladosUna vez que se detecta una baja inteligibilidad, debe analizarse la razón para encontrarse una solución
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Baja inteligibilidad
Los coeficientes pueden obtenerse por convolución pero el SNR no es la INR ni aparecen las distorsiones
STI STIPARASTI
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Baja inteligibilidad por alto ruido de fondo
Bajos coeficientes independientemente de la frecuencia de modulaciónUso de PA suele ser la solución más sencilla
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Baja inteligibilidad por alto ruido reverberante
Bajos coeficientes a mayor frecuencia de modulaciónDos TR iguales pueden dar distinto resultadoLas reflexiones pueden ser beneficiosas o perjudiciales en función de su retardoMejorable con:
Acondicionamiento(absorción/reflexión)PA: nº fuentes y directividad
Dos TR idénticos pueden dar distinto nivel de ruido reverberante
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Gracias por vuestra atención
Para petición de material, envío de trabajos, dudas, propuestas de PFM…
Jose [email protected]