Levantamento de Função de Transferência de Sistemas de Áudio

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Apresentao realizada na defesa do projeto final da graduao em Engenharia Eltrica com nfase em Eletrnica na USU, Rio de Janeiro, 2005.

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<ul><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio </p><p>Luiz Fausto de Souza Brito </p><p>Orientador: lvaro da Silva Ferreira </p><p> Universidade Santa rsula </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 2 </p><p>Roteiro da Apresentao: </p><p>l Motivao l Outros Mtodos Existentes l Mtodo Proposto l Implementao l Resultados Experimentais l Concluses l Trabalhos Futuros l Dvidas l Demonstrao </p><p>Projeto baseado no artigo: Transfer Function Measurements with Sweeps de Swen Mller e Paulo Massarani </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 3 </p><p>Motivao </p><p>Objetivo: Medio de Sistemas de udio (eletrnicos e acsticos) </p><p> SPL, THD, SNR, latncia, RT60, etc... </p><p> Resposta em Freqncia (Mdulo e Fase) Resposta ao Impulso </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 4 </p><p>Motivao </p><p>Aplicaes: estabelecer critrios de </p><p>qualidade guiar aes corretivas </p><p>(ex: equalizao) processamento de sinais </p><p>(ex: reverberao) </p><p>Motivao </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 5 </p><p>Motivao </p><p>Mtodos Convencionais: </p><p>Mtodo Proposto: </p><p>Falham em medies com baixa SNR e elevada THD </p><p> Otimiza SNR Separa distoro </p><p>Motivao </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 6 </p><p>Mtodos de Medio </p><p>Idia Geral: </p><p>h (t) H (j) </p><p>x (t) X (j) </p><p>y (t) Y (j) </p><p>H = Y / X </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 7 </p><p>Outros Mtodos Existentes </p><p>No mede fase Preciso horizontal limitada Resoluo Vertical Discretizada Armazenamento da Resposta em Papel </p><p>Gravador de Nvel </p><p>+ Atuador (motor) </p><p>Sensor (potencimetro) </p><p>- DUT </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 8 </p><p>Outros Mtodos Existentes Time Delay Spectrometry (TDS) </p><p>Elevada rejeio a reflexes acsticas, distoro e rudo de banda larga Varredura linear Baixa SNR em baixas freqncia Passa-baixas Ripple em baixas freqncias </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 9 </p><p>Outros Mtodos Existentes </p><p>Varredura Senoidal Discreta (Step Sweep) </p><p>Lento Baixa Resoluo Elevada SNR </p><p>Outros Mtodos Existentes </p><p>DUT FFT </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 10 </p><p>Outros Mtodos Existentes </p><p>Impulsos </p><p>Baixa SNR </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 11 </p><p>Outros Mtodos Existentes </p><p>Maximum Length Sequences (MLS) </p><p>Espectro Branco h(t) = Rxy Para MLS Rxy = FHT(y(t)) </p><p>Eficincia Computacional Muito vulnervel distoro e varincia Baixa SNR em baixas-freqncias </p><p>SHIFT REG </p><p>XOR </p><p>CLOCK ZOH DUT FHT </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 12 </p><p>Outros Mtodos Existentes </p><p>FFT de dois canais </p><p>Confiabilidade Boa SNR em todas as freqncias Muitas mdias necessrias Lento </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 13 </p><p>Outros Mtodos Existentes FFT de um canal </p><p>No precisa realizar mdias, apenas a gravao em regime permanente Confiabilidade Gerao de sinal </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 14 </p><p>Sinais de Estmulo </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 15 </p><p>Sinais de Estmulo </p><p>Varreduras </p><p>No precisam estabelecer regime permanente Alta SNR (baixo fator de crista) Separao da distoro </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 16 </p><p>Mtodo Proposto </p><p>Varredura Senoidal com nfase no espectro de rudo </p><p>DUT FFT </p><p>IFFT FFT x</p><p>/ </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 17 </p><p>Mtodo Proposto </p><p>Varredura Senoidal com nfase no espectro de rudo nfase Arbitrria e Envelope Constante </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 18 </p><p>Implementao </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 19 </p><p>Implementao </p><p> Auto-Referncia Compensao da resposta do </p><p>equipamento de medio Medio do Sistema </p><p> Anlise Espectral do Rudo Gerao da Varredura Anlise da Resposta </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 20 </p><p>l Anlise Espectral de Rudo - Captao do Rudo - Diviso em janelas temporais - Espectro de Potncia Mdio - Suavizao </p><p>Alternativa: Gerao de Espectro Rosa - Para substituir espectros de rudo com picos muito acentuados </p><p>Implementao </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 21 </p><p>l Gerao da Varredura - A partir do espectro de rudo (ou espectro rosa) - Sntese do Atraso de Grupo - Sntese do Sinal no Domnio do Tempo </p><p>Implementao </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 22 </p><p>l Anlise da Resposta - Resposta ao Impulso - Resposta em Freqncia - Parmetros Secundrios </p><p>Implementao </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 23 </p><p>Implementao </p><p>Parmetros Secundrios: l Presso Sonora Mxima l Latncia / Distncia l THD (Distoro Harmnica Total) l SNR da janela de anlise (confiabilidade) l Curva de Decaimento de Schroeder l RT60 (tempo de reverberao) l Banda de Passagem </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 24 </p><p>Implementao </p><p>Etapas Adicionais: Suavizao Somente para medidas acsticas: Caracterizao do Microfone de Medio </p><p> - Sensibilidade - Resposta em Freqncia </p><p> Calibragem do ganho do equipamento de medio - Gerao de tom de referncia - Medio do nvel de referncia </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 25 </p><p>Resultados Experimentais </p><p> Medidas Acsticas: - Resposta de um alto-falante - Comparao com software comercial (EASERA) </p><p> Medidas Eletrnicas: - Equalizador Grfico - Com e sem nfase de rudo </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 26 </p><p>Resultados Experimentais </p><p>Medidas Acsticas: l Caixa de Som - Creative CS120 (1m do cho) l Quarto 3m x 3,2m x 3.15m (mobiliado) l Microfone - NTI MiniSPL (30 cm da caixa) l Estmulo: Varredura Logartmica (6 s) l Suavizao: 1/3 oitava </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 27 </p><p>Resultados Experimentais </p><p>Mdulo da Resposta em Frequncia do sistema acstico medido (EASERA) </p><p>Mdulo da Resposta em Freqncia do sistema acstico medido (programa desenvolvido) </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 28 </p><p>Mdulo da Resposta em loop-back (EASERA, suavizao de 1/48 oitava) </p><p>Resultados Experimentais </p><p>Resposta ao Impulso (aps janelamento) do sistema acstico medido </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 29 </p><p>Parmetros secundrios: THD: 2.47 % SNR (da janela de anlise: 47.6 dB fl (@ - 10 dB): 240 Hz fh (@ -10 dB): 16097 Hz Distncia: 0.33 m dBspl (max): 99.1 RT60: 0.3 s </p><p>Resultados Experimentais </p><p>Curva de Decaimento de Schroeder do sistema acstico medido </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 30 </p><p>Resultados Experimentais </p><p>Medidas Eletrnicas (com e sem nfase): l Varreduras com durao de 1,5 segundos l Anlises sem suavizao l Equalizador Grfico (7 bandas) - Technics SH-GE70 l Ganhos ajustados: -12 dB (63 Hz, 160 Hz, 400 Hz); </p><p>+12 dB (1 kHz, 2.5kHz, 6.3 kHz, 12.5 kHz) </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 31 </p><p>Resultados Experimentais </p><p>Mdulo da Resposta em Freqncia do Equalizador Fase da Resposta em Freqncia do Equalizador </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 32 </p><p>Resultados Experimentais </p><p>Parmetros secundrios (com nfase): THD: 0.03 % SNR (da janela de anlise: 73 dB fl (@ - 10 dB): 0 Hz fh (@ -10 dB): 22050 Hz Latncia: 0 ms </p><p>Espectro do Rudo do Equalizador (com suavizao de 3 oitavas) </p><p>Parmetros secundrios (sem nfase): THD: 0.09 % SNR (da janela de anlise: 71 dB fl (@ - 10 dB): 682 Hz fh (@ -10 dB): 22050 Hz Latncia: 0 ms </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 33 </p><p>Concluses </p><p> O mtodo proposto consegue medir a resposta de sistemas de udio, mesmo com elevado nvel de rudo. </p><p> Limitaes de performance: - programa interpretado (no compilado) - sntese do atraso de grupo - suavizao </p><p> Compromisso entre relao sinal/rudo tima e durao da medio </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 34 </p><p>Trabalhos Futuros </p><p> Desenvolvimento de Interface Grfica Adio de mais opes de sinais de estmulo e </p><p>parmetros de anlise Compilao Utilizao das respostas obtidas para o </p><p>processamento digital de sinais (equalizao, reverberao, etc...) </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 35 </p><p>Dvidas? </p><p>Contato: luizfausto@globo.com </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 36 </p><p>Demonstrao... </p></li><li><p>Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 37 </p><p>Obrigado! </p></li></ul>