levantamento de função de transferência de sistemas de Áudio

Download Levantamento de Função de Transferência de Sistemas de Áudio

Post on 15-Jan-2016

11 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Apresentação realizada na defesa do projeto final da graduação em Engenharia Elétrica com Ênfase em Eletrônica na USU, Rio de Janeiro, 2005.

TRANSCRIPT

  • Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio

    Luiz Fausto de Souza Brito

    Orientador: lvaro da Silva Ferreira

    Universidade Santa rsula

  • Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 2

    Roteiro da Apresentao:

    l Motivao l Outros Mtodos Existentes l Mtodo Proposto l Implementao l Resultados Experimentais l Concluses l Trabalhos Futuros l Dvidas l Demonstrao

    Projeto baseado no artigo: Transfer Function Measurements with Sweeps de Swen Mller e Paulo Massarani

  • Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 3

    Motivao

    Objetivo: Medio de Sistemas de udio (eletrnicos e acsticos)

    SPL, THD, SNR, latncia, RT60, etc...

    Resposta em Freqncia (Mdulo e Fase) Resposta ao Impulso

  • Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 4

    Motivao

    Aplicaes: estabelecer critrios de

    qualidade guiar aes corretivas

    (ex: equalizao) processamento de sinais

    (ex: reverberao)

    Motivao

  • Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 5

    Motivao

    Mtodos Convencionais:

    Mtodo Proposto:

    Falham em medies com baixa SNR e elevada THD

    Otimiza SNR Separa distoro

    Motivao

  • Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 6

    Mtodos de Medio

    Idia Geral:

    h (t) H (j)

    x (t) X (j)

    y (t) Y (j)

    H = Y / X

  • Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 7

    Outros Mtodos Existentes

    No mede fase Preciso horizontal limitada Resoluo Vertical Discretizada Armazenamento da Resposta em Papel

    Gravador de Nvel

    + Atuador (motor)

    Sensor (potencimetro)

    - DUT

  • Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 8

    Outros Mtodos Existentes Time Delay Spectrometry (TDS)

    Elevada rejeio a reflexes acsticas, distoro e rudo de banda larga Varredura linear Baixa SNR em baixas freqncia Passa-baixas Ripple em baixas freqncias

  • Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 9

    Outros Mtodos Existentes

    Varredura Senoidal Discreta (Step Sweep)

    Lento Baixa Resoluo Elevada SNR

    Outros Mtodos Existentes

    DUT FFT

  • Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 10

    Outros Mtodos Existentes

    Impulsos

    Baixa SNR

  • Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 11

    Outros Mtodos Existentes

    Maximum Length Sequences (MLS)

    Espectro Branco h(t) = Rxy Para MLS Rxy = FHT(y(t))

    Eficincia Computacional Muito vulnervel distoro e varincia Baixa SNR em baixas-freqncias

    SHIFT REG

    XOR

    CLOCK ZOH DUT FHT

  • Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 12

    Outros Mtodos Existentes

    FFT de dois canais

    Confiabilidade Boa SNR em todas as freqncias Muitas mdias necessrias Lento

  • Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 13

    Outros Mtodos Existentes FFT de um canal

    No precisa realizar mdias, apenas a gravao em regime permanente Confiabilidade Gerao de sinal

  • Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 14

    Sinais de Estmulo

  • Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 15

    Sinais de Estmulo

    Varreduras

    No precisam estabelecer regime permanente Alta SNR (baixo fator de crista) Separao da distoro

  • Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 16

    Mtodo Proposto

    Varredura Senoidal com nfase no espectro de rudo

    DUT FFT

    IFFT FFT x

    /

  • Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 17

    Mtodo Proposto

    Varredura Senoidal com nfase no espectro de rudo nfase Arbitrria e Envelope Constante

  • Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 18

    Implementao

  • Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 19

    Implementao

    Auto-Referncia Compensao da resposta do

    equipamento de medio Medio do Sistema

    Anlise Espectral do Rudo Gerao da Varredura Anlise da Resposta

  • Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 20

    l Anlise Espectral de Rudo - Captao do Rudo - Diviso em janelas temporais - Espectro de Potncia Mdio - Suavizao

    Alternativa: Gerao de Espectro Rosa - Para substituir espectros de rudo com picos muito acentuados

    Implementao

  • Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 21

    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

    Implementao

  • Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 22

    l Anlise da Resposta - Resposta ao Impulso - Resposta em Freqncia - Parmetros Secundrios

    Implementao

  • Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 23

    Implementao

    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

  • Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 24

    Implementao

    Etapas Adicionais: Suavizao Somente para medidas acsticas: Caracterizao do Microfone de Medio

    - Sensibilidade - Resposta em Freqncia

    Calibragem do ganho do equipamento de medio - Gerao de tom de referncia - Medio do nvel de referncia

  • Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 25

    Resultados Experimentais

    Medidas Acsticas: - Resposta de um alto-falante - Comparao com software comercial (EASERA)

    Medidas Eletrnicas: - Equalizador Grfico - Com e sem nfase de rudo

  • Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 26

    Resultados Experimentais

    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

  • Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 27

    Resultados Experimentais

    Mdulo da Resposta em Frequncia do sistema acstico medido (EASERA)

    Mdulo da Resposta em Freqncia do sistema acstico medido (programa desenvolvido)

  • Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 28

    Mdulo da Resposta em loop-back (EASERA, suavizao de 1/48 oitava)

    Resultados Experimentais

    Resposta ao Impulso (aps janelamento) do sistema acstico medido

  • Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 29

    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

    Resultados Experimentais

    Curva de Decaimento de Schroeder do sistema acstico medido

  • Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 30

    Resultados Experimentais

    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);

    +12 dB (1 kHz, 2.5kHz, 6.3 kHz, 12.5 kHz)

  • Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 31

    Resultados Experimentais

    Mdulo da Resposta em Freqncia do Equalizador Fase da Resposta em Freqncia do Equalizador

  • Levantamento de Funo de Transferncia de Sistemas de udio Luiz Fausto / lvaro Ferreira - Universidade Santa rsula 32

    Resultados Experimentais

    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

    Espectro do Rudo do Equalizador (com suavizao de 3 oitavas)

    Parmetros secundrios (sem nfase): THD: 0.09 % SNR (da jane