Parametri Acustici
temporali e spaziali
19 febbraio 2014
Parametri Acustici (ISO 3382)
1
Informazioni estraibili dalla Risposta Impulsiva
Energia Utile
19 febbraio 2014
Energia Dannosa
Parametri Acustici (ISO 3382)
2
Alcuni Descrittori Acustici
19 febbraio 2014
Parametri Acustici (ISO 3382)
3
I parametri acustici (ISO 3382)
 Tempo
di Riverberazione Iniziale (EDT):
estrapolato da 0 a -10 dB
 Tempo di riverberazione T10:
estrapolato da -5 a -15 dB
 Tempo di riverberazione T20:
estrapolato da -5 a -25 dB
 Tempo di riverberazione T30:
estrapolato da -5 a -35 dB
19 febbraio 2014
Parametri Acustici (ISO 3382)
4
I parametri acustici (ISO 3382)

Indice di chiarezza C80 (musica sinfonica):
 80ms 2

  p τ   dτ 

C80  10  lg  0


2
  p τ   dτ 
 80ms

19 febbraio 2014
Valore ottimale = +/- 1 dB
Parametri Acustici (ISO 3382)
5
I parametri acustici (ISO 3382)

Indice di chiarezza C50 (parlato):


2
  p τ   dτ 

C50  10  lg  0


2
  p τ   dτ 
 50ms

50ms
19 febbraio 2014
Valore ottimale = +/- 1 dB
Parametri Acustici (ISO 3382)
6
I parametri acustici (ISO 3382)
50 ms
2
p
  d

Indice di definizione D:
D
0

100
2
p
  d
0

2


p
   d

Tempo baricentrico TS:
Ts  0
2
p
   d
0
19 febbraio 2014
Parametri Acustici (ISO 3382)
7
I parametri acustici (ISO 3382)
SPL a 10 m
•
Strenght:
G  SPL  L w  31
dB


IACC:
19 febbraio 2014
 t  
 h    h   t   d
d
s





2
2


h


d


h
 d
 s   t   d
Parametri Acustici (ISO 3382)
8
I parametri acustici (ISO 3382)
80 ms
 h   d
2
Y

Lateral Fraction:
LF  805 ms
ms
2
 hW   d
0 ms
80ms
 h    h    d
Y

LFC:
LFC 
W
5 ms
80ms
 hW    d
2
0 ms
19 febbraio 2014
Parametri Acustici (ISO 3382)
9
Parametri spaziali – microfoni a 2 canali
•
•
Per la misura dei parametri «spaziali» IACC ed LF occorre registrare
risposte all’impulso stereo (a due canali)
A tal fine possono essere impiegati due diversi tipi di microfoni: manichini
binaurali e microfoni a pressione/velocità:
Manichino
binaurale
(Sin.)
e
Microfono a
doppia direttività
(Des.)
19 febbraio 2014
Parametri Acustici (ISO 3382)
10
IACC
•
•
Il tentativo è quello di ottenere un parametro acustico «oggettivo» da una
registrazione fatta da una testa artificiale (o umana)
Viene così definita la IACC (Inter Aural Cross Correlation), a partire da una
misura di risposta all’impulso binaurale
Left
pL()
Right
pR()
80 ms
t  
 p L  p R   t  d
0
80 ms
80 ms
0
0
2
p
 L  d 
19 febbraio 2014
80 ms
IACC E  Max t 
t   1ms ...  1ms 
2
p
 R   t  d
Parametri Acustici (ISO 3382)
11
Lateral Fraction (LF)
• Un altro parametro «spaziale» è la Lateral Fraction LF
• Questo è definito a partire da una risposta all’impulso a due canali, il
primo è il segnale di un microfono omnidirezionale (pressione), il
secondo di un microfono a «figura di 8» (velocità):
Omni
ho()
Figure
of 8
h8()
80 ms
2
h
8
  d
LF  5ms
80 ms
2
h
o
  d
0 ms
19 febbraio 2014
Parametri Acustici (ISO 3382)
12
Risposta all’impulso a 4 canali (microfono Soundfield)
• Il microfono Soundfield registra contemporaneamente il segnale di
pressione (omni) ed i tre segnali delle componenti cartesiane della
velocità delle particelle (figura di 8)
Il plug-in Aurora Acoustical Parameters
19 febbraio 2014
Parametri Acustici (ISO 3382)
14
Intellegibilità della Parola
STI (speech transmission index)
19 febbraio 2014
Parametri Acustici (ISO 3382)
15
Lo Speech Transmission Index (STI)
1/F
Energy Envelope
1/F
Acoustic
system
time
time
• Il metodo STI si basa sul concetto di Modulation Transfer
Function (MTF): un segnale «portante» (rumore rosa
filtrato in banda d’ottava f) è dotato di intensità che varia
nel tempo con un certa frequenza di modulazione F.
• Al ricevitore, rumore di fondo, echi e riverbero riducono la
profondità di modulazione.
19 febbraio 2014
Speech Transmission Index
16
Lo Speech Transmission Index (STI)
• Le riflessioni
ed il rumore
di fondo
riducono la
profondita’
della
modulazione
del segnale
19 febbraio 2014
Speech Transmission Index
17
MTF dalla Risposta all’Impulso
• E’ possibile ricavare il valore di MTF dalla
risposta all’impulso:
Per calcolare m(F,f) dalla risposta all’impulso h(t), anzitutto si
applica a quest’ultima un filtro di banda d’ottava alla
frequenza f, ottenendo la versione filtrata hf(t). Poi m(F,f) si
ottiene come:

 h f    exp  j  2    F    d
2
m( F , f ) 
0

 h f    d
2
0
19 febbraio 2014
Speech Transmission Index
18
Rapporto segnale – rumore di fondo
• Se la risposta all’impulso è stata ottenuta da MLS o ESS,
essa è priva di rumore di fondo
• in questo caso occorre correggere il valore di m’(F,f)
ottenuto, applicando un fattore correttivo che tiene conto
della differenza fra livello sonoro del segnale emesso e
livello del rumore di fondo:
1
m( F , f )  m' ( F , f ) 
1  10

 Lnoise, f  Lsignal, f

10




Dunque, dopo aver operato la misura delle risposta
all’impulso, occorre registrare separatamente lo spettro in
ottave del segnale e quello del rumore di fondo
19 febbraio 2014
Speech Transmission Index
19
Sorgente sonora: bocca artificiale
• La sorgente sonora deve
possedere peculiari
caratteristiche di
direttività, risposta in
frequenza e potenza
sonora.
• Le figure mostrano una
bocca artificiale
autocostruita
19 febbraio 2014
Speech Transmission Index
20
Sorgente sonora: bocca artificiale
• Bocche artificiali commerciali della Bruel &
Kjaer
19 febbraio 2014
Speech Transmission Index
21
Direttività di una bocca artificiale
+0°
-15°
5
+0°
125 Hz
+15°
-30°
+30°
-5
-45°
+45°
-75°
+75°
-25
-35
-90°
-105°
-120°
-60°
-90°
+105°
-105°
-120°
-135°
+0°
-30°
+15°
-15°
+45°
-15
-75°
+60°
+75°
-25
-35
-90°
-45°
+90°
-105°
-60°
-120°
+120°
-135°
+135°
+150°
+165°
-165°
±180°
19 febbraio 2014
-35
-90°
+105°
+120°
+135°
+135°
-150°
±180°
+0°
5
+15°
+0°
8000 Hz
-15°
-30°
+30°
-5
-45°
-15
-60°
-45°
+45°
+60°
-60°
-25
+75°
-35
-120°
+135°
+150°
+165°
-75°
+90°
-90°
+105°
-105°
+120°
-165°
+150°
+165°
-165°
+165°
-30°
+60°
-150°
+90°
-105°
+150°
-15°
+45°
-135°
+75°
-25
±180°
+105° -105°
-150°
-135°
-150°
-25
-90°
-75°
+60°
-135°
-165°
-15
-75°
+90°
+45°
-15
-60°
-120°
+30°
-5
+30°
+120°
+15°
-30°
+75°
-120°
4000 Hz
5
+60°
+105°
+165°
+0°
2000 Hz
-5
-60°
-105°
+15°
-5
-45°
-35
±180°
+30°
-45°
+105°
+45°
-25
+150°
-165°
+165°
5
-90°
1000 Hz
+0°
5
-15°
-30°
-15
-75°
+135°
-150°
-5
-60°
+90°
+120°
±180°
-15°
+75°
-35
+150°
-165°
+60°
500 Hz
+30°
-45°
+45°
-25
+135°
-150°
+15°
-30°
-15
-75°
+90°
+120°
-135°
-5
5
-15°
+30°
-45°
+60°
+0°
250 Hz
+15°
-30°
-15
-60°
5
-15°
+75°
-35
-45
+90°
-75°
-90°
5
-5
-15
-25
-35
-45
-55
-65
16000 Hz
+15°
+30°
+45°
+60°
+75°
+90°
+105° -105°
-120°
+120°
-135°
+135°
-150°
+150°
+165°
-165°
±180°
Speech Transmission Index
±180°
+105°
-120°
+120°
-135°
+135°
-150°
+150°
+165°
-165°
±180°
22
Direttività di un vero parlatore (I. Bork, PTB)
125 Hz
0
330
320
310
340 350 5
10 20
330
320
310
30
40
-5
50
300
290
70
-25
280
-35
270
260
250
240
230
220
210
280
90
270
100
260
120
200 190
170 160
-25
-35
230
220
210
330
320
310
30
50
60
-15
290
300
70
-25
270
-35
260
250
240
280
90
270
100
260
120
200 190
170 160
180
19 febbraio 2014
90
270
100
260
200 190
170 160
130
140
150
50
70
80
-35
90
100
110
240
120
200 190
170 160
130
140
150
180
2000 Hz
0
10 20
340 350 5
330
320
310
30
40
-5
50
300
60
-15
-25
-35
250
240
280
90
270
100
260
120
170 160
130
140
150
180
Speech Transmission Index
4000 Hz
0
10 20
340 350 5
30
40
-5
50
60
-15
290
80
110
200 190
60
-15
-25
230
220
210
70
230
220
210
40
250
130
140
150
290
80
110
230
220
210
280
120
30
-5
290
80
110
240
130
140
150
300
70
250
40
-5
280
60
500 Hz
0
10 20
340 350 5
180
1000 Hz
0
10 20
340 350 5
300
50
-15
180
330
320
310
40
290
80
110
330
320
310
30
-5
300
60
-15
250 Hz
0
10 20
340 350 5
70
-25
80
-35
90
100
250
110
240
230
220
210
120
200 190
170 160
130
140
150
180
23
Equalizzazione della bocca artificiale
• Lo spettro del segnale
emesso deve
corrispondere a quello
fissato dalla norma.
• Il livello di pressione
sonora generato deve
essere pari a 60 dB(A)
ad 1m, in asse, secondo
la norma
IEC 60268-16:2011
19 febbraio 2014
Speech Transmission Index
24
Equalizzazione della bocca artificiale
• Segnale rosa non equalizzato
emesso dalla bocca artificiale
a confronto col segnale da
ottenere.
• Il segnale rosa viene dunque
equalizzato, ad ogni
frequenza, di un offset dato
dalla differenza dei due.
• Si utilizza a tal fine il modulo
“Graphic Equalizer” di
Adobe Audition
19 febbraio 2014
Speech Transmission Index
25
Misura STI step 1: calibrazione microfono
• Si posiziona il calibratore sul
microfono e si registra un segnale
di riferimento (94 dB, 1 kHz)
• Si impone nel modulo Aurora STI
che il valore di Leq sia pari a
94 dB e si calcola lo spettro in
bande di ottava
• In questo modo il valore di Full
Scale viene correttamente
impostato
19 febbraio 2014
Speech Transmission Index
26
Misura STI step 2: rumore di fondo
• Si registra uno spezzone di rumore
di fondo (sorgente sonora spenta)
• Si effettua l’analisi in ottave senza
cambiare il valore del Full Scale
• Si ottiene lo spettro del rumore di
fondo e lo si memorizza
(Store as Noise)
19 febbraio 2014
Speech Transmission Index
27
Misura STI step 3: segnale
• Si attiva la bocca artificiale,
facendole emettere il rumore rosa
equalizzato, e si registra tale
segnale col microfono posto al
punto di ascolto
• Si effettua l’analisi in ottave senza
cambiare il valore del Full Scale
• Si ottiene lo spettro del segnale e
lo si memorizza
(Store as Sig+N)
19 febbraio 2014
Speech Transmission Index
28
Misura STI step 4: rispsota all’impulso
• Si effettua una misura di risposta
all’impulso usando il segnale ESS
• Si elabora la risposta all’impulso
(Compute STI)
• Si ottiene il grafico della MTF e il
valore dello STI male e female
19 febbraio 2014
Speech Transmission Index
29
The STI Method – MTF matrix
Overall weight STI (male)
Octave-band STI value, computed by the
average of MTF values
19 febbraio 2014
Speech Transmission Index
30
The STI Method – MTF matrix
Overall weight STI (male)
Octave-band STI value, computed by the
average of MTF values
19 febbraio 2014
Speech Transmission Index
31