Misura della risposta all’impulso
19 febbraio 2014
Misura della Risposta all'Impulso
1
Schema di misura della risposta all’impulso
19 febbraio 2014
Misura della Risposta all'Impulso
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Schema del processo di misura
•
Si desidera misurare la risposta impulsiva lineare
h(t). Essa puo’ essere ricavata dalla conoscenza
del segnale di test x(t) e del segnale misurato
y(t). L’influenza della parte non lineare K e del
rumore n(t) deve essere minimizzata.
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Tempo di Riverberazione dalla Risposta Impulsiva
• Integrale inverso
di Schroeder.
• E’ possibile
ricostruire sia la
curva di
“carico” sia la
curva di
g t' dt'

“scarico”
integrando in
avanti o
all’indietro la
risposta
all’impulso.

2
0
B
0
A
0
19 febbraio 2014

t
Misura della Risposta all'Impulso


t
g 2 t'dt'
g2 t'dt'
t
4
La Risposta Impulsiva
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Misura della Risposta all'Impulso
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I metodi tradizionali (veri impulsi)
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Metodi tradizionali
• Sorgenti veramente impulsive: palloni, pistole, petardi
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Palloncini
• Il diametro influenza la risposta alle basse frequenze
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Esempio di risposta impulsiva (pistola)
Spettro «a campana»
Petardo
 Ottimo spettro ed omnidirezionalità, molto ripetibile
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Petardo Vs. Dodecaedro
• Confronto Nell’Odeion di Patrasso
Dodechaedron
Firecracker
Petardo Vs. Dodecaedro
• Confronto Nell’Odeion di Patrasso
Dodechaedron
Firecracker
Lo spettro del petardo è molto più piatto di quello di un costoso dodecaedro
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Il metodo MLS
(Maximum Lenght Sequence)
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Il primo dispositivo MLS - MLSSA
•
MLSSA fu il primo apparato per la misura di risposte all’impulso con segnale MLS
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Più recentemente - CLIO
•
Più recentemete ils sitem,a CLIO, svilupato in Italia, ha rimpiazzato MLSSA per le
applicazioni di misura con segnale MLS degli altoparlanti
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Il metodo MLS
•
N stages
k stages
XOR
x’(n)
x(t) è un segnale
periodico binario,
ottenuto mediante uno
“shift-register”,
configurato per la
massima lunghezza del
periodo di ripetizione
N
L  2 1
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Deconvoluzione MLS
• Il segnale misurato y(i) è cross-correlato con il segnale di
test x(i) mediante una trasformata veloce di Hadamard. Se
il sistema in prova è lineare e tempo-invariante, il risultato
è la risposta impulsiva h(i)
1 ~
h
 M y
L 1

In cui M è la matrice di Hadamard trasposta, ottenuta
permutando la sequenza MLS originaria m(i)
~
M(i, j)  mi  j  2 mod L  1
Misura della Risposta all'Impulso
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Procedura di misura con MLS
Measurement of B-format
Impulse Responses
Original Room
SoundField Microphone
Portable PC with 4channels sound board
B-format 4channels signal
(WXYZ)
MLS excitation signal
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Procedura di misura con MLS
play
record
Esempio di risposta all’impulso MLS
Spettro povero di basse
Il metodo ESS (exponential sine sweep)
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Hardware low-cost: PC e scheda audio
Edirol FA-101
Firewire sound
card:
10 in / 10 out
24 bit, 192 kHz
ASIO and WDM
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Hardware: altoparlante & microfono
Dodechaedron
loudspeaker
Soundfield
microphone
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Il primo Sistema ESS - AURORA
Aurora Plugins
Generate MLS
Deconvolve MLS
Generate Sweep
Deconvolve Sweep
Convolution
Kirkeby Inverse Filter
Speech Transm. Index
•
•
Aurora fu il primo sistema di misura basato su comuni schede audio a fare
impiego del segnale ESS (Exponential Sine Sweep)
Funziona comunque anche con i tradizionali segnali di test MLS e TDS
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Il metodo Exp. Sine Sweep (ESS)
•
x(t) è un segnale sinusoidale a frequenza
variabile, con variazione esponenziale della
frequenza nel tempo.


 t   2  

ln 





T
T  1 
1


x ( t )  sin
 e
 1
   


2 


ln
 




  1 

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Il metodo Log Sine Sweep
•
La metodica di deconvoluzione della risposta all’impulso è semplice:
supponiamo di realizzare un filtro inverso z(t) tale che:
x ( t )  z ( t )  ( t ) (impulso
•
ideale )
Se ora applichiamo tale filtro inverso al risultato della misura y(t), che
altro non è che la convoluzione di x(t) con la risposta all’impulso
dell’ambiente, h(t), otteniamo:
y (t )  z (t )  x (t )  h (t )  z (t )  h (t )
•
Il filtro inverso z(t) è semplicemente il “time reversal” del segnale
originario x(t), con applicata una appropriata equalizzazione
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Segnale di test – x(t)
Stop
19 febbraio 2014
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Segnale registrato- y(t)
Stop
•
Le armoniche sono causate dalla distorsione non lineare dell’altoparlante
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Filtro Inverso– z(t)
Stop
19 febbraio 2014
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Deconvoluzione dell’Exp. Sine Sweep
•
Viene usata la tecnica del “time reversal mirror”, cioè
la convoluzione del segnale misurato con lo stesso
segnale di test, temporalmente invertito. Se il
contenuto spettrale del segnale non è piatto, occorre
una opportuna ri-equalizzazione del risultato.
Segnale di test x(t)
Filtro Inverso z(t)
Misura della Risposta all'Impulso
8 novembre 2010
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Deconvoluzione = rotazione del sonogramma
2nd order
Linear
• La convoluzione con il filtro inverso fa ruotare il piano
tempo-frequenza in senso antiorario
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Risultato della deconvoluzione
2°
5°
1°
3°
L’ultima risposta impulsiva è quella lineare, le precedenti
sono i prodotti di distorsione armonica ai vari ordini
Misura della Risposta all'Impulso
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IR Selection
• Dopo che si è ottenuta la sequenza di risposte
all’impulso, è possibile selezionarne solo una (ad
esempio l’ultima, la risposta lineare):
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Esempio di misura di risposta all’impulso ESS
Spettro perfettamente piatto
Calcolo T20 secondo norma
8 novembre 2010
19 febbraio 2014
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Misura della Risposta all'Impulso
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