Prove oggettive

Le prove compiute utilizzando una sinusoide come segnale di ingresso ai nodi dell’interfono per valutare i limiti di W.L.tot a partire da cui si verifica la

perdita di campioni vocali, sono state effettuate secondo le seguenti modalità. I parametri caratteristici del modello prodotto dal generatore di traffico periodico, su cui viene eseguito il programma Periodic Traffic Injector, sono stati fatti variare in modo da ottenere un’occupazione di banda totale (W.L.tot =

W.L.periodico + W.L.audio), ai vari bit-rate, via via crescente. Fissato cioè un valore

iniziale di B.P., è stato scelto un corrispondente B.L. che garantisse la condizione W.L.tot<100% e la conseguente mancanza di disturbo nella sinusoide visualizzata

sul monitor dell’oscilloscopio collegato alle uscite audio dei nodi dell’interfono. Il valore di W.L.tot è stato poi incrementato (aumentando B.L.) finchè la sinusoide

non è apparsa disturbata all’oscilloscopio.

Poiché infatti i messaggi vocali hanno la priorità più bassa nel sistema e la distribuzione del traffico periodico non risulta sostanzialmente alterata dalla loro presenza, al raggiungimento di W.L.tot =100% non è più possibile che ciascun

nodo dell’interfono invii un messaggio ogni Tvocale=2 ms dovendo ritardare la

propria trasmissione a causa dell’indisponibilità del bus. Se quindi i messaggi vocali non possono essere trasmessi e liberare (almeno) ogni Dvoce = 20 ms una

locazione del Buffer_Tx, i campioni provenienti dal CODEC della scheda interfono non possono essere memorizzati e quindi vengono persi. La perdita di tali campioni determina una cattiva ricostruzione del segnale audio da parte dei

nodi dell’interfono attivi in ricezione e questo fa sì che la sinusoide visualizzata attraverso l’oscilloscopio risulti disturbata.

I risultati delle prove esegiute ai vari bit-rate [13] sono mostrati in Figura 4.5. Le curve presenti nel grafico rappresentano la relazione fra i valori di B.P. ed i corrispondenti valori limite di B.L. al di sotto dei quali il segnale sinusoidale viene perfettamente ricostruito dai ricevitori audio.

0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 5 10 15 20 25 30 35 40

Burst ripetition period (ms)

B u rs t l e ngt h ( m s ) 1000k 800k 500k 250k 125k

Figura 4.5: Valori limite di B.L. e B.P. nella ricostruzione della sinusoide di prova.

Come è possibile notare, i valori limite di B.L., a parità di B.P., aumentano all’aumentare della velocità di trasmissione del segnale sul bus CAN. Tale fenomeno dipende dal fatto che W.L.audio risulta direttamente proporzionale a Tbit

e quindi per bassi bit-rate la trasmissione dei messaggi vocali determina un’occupazione di banda maggiore; per questo motivo, a basse velocità di trasmissione, la condizione W.L.tot=W.L.periodico+W.L.audio=100% viene raggiunta

per valori di W.L.periodico più piccoli che, a parità di B.P., corrispondono a valori

In Tabella 4.1 viene riportato W.L.audio alle differenti velocità di

trasmissione: Tbit (µs) W.L.audio 8 91.616% 4 45.808% 2 22.904% 1.25 14.315% 1 11.452%

Tabella 4.1: Valori di W.L.audio al variare di Tbit.

E’ inoltre possibile notare come tutte le curve di Figura 4.6 presentano un andamento rettilineo e crescente in un primo tratto e, ad un certo punto, tendono invece ad un valore costante variabile a seconda delle diverse velocità di trasmissione.

Il primo tratto rappresenta infatti l’insieme delle coppie B.L. e B.P. che determinano un valore di W.L.tot pari al 100%; in questo caso, fissato un certo B.P.

il corrispondente valore di B.L. rappresenta il limite al di sopra del quale la perdita di campioni vocali si verifica per la mancanza di disponibilità del bus.

L’andamento costante delle curve indica invece che esiste un limite B.L.max

(variabile con la velocità di trasmissione) oltre il quale si verifica la perdita di campioni audio indipendentemente da B.P. e cioè dal valore di W.L.periodico .

Per capire il significato di tale situazione è necessario fare alcune considerazioni: in un nodo vocale, i campioni audio provenienti dal CODEC della scheda interfono vengono memorizzati nel Buffer_Tx del microcontrollore per essere poi trasmessi sul bus. Perché nessun campione venga perso è necessario che (almeno) una locazione del buffer si liberi ogni 20 ms e questo può avvenire soltanto se il bus non è occupato (da messaggi a più alta priorità) per un periodo di tempo superiore ad un valore limite detto Tbusy [13]. In caso contrario si verifica

complessiva risulta minore del 100%. B.L.max rappresenta quindi il valore di Tbusy

ai diversi bit-rate. In questo caso i punti della curva rappresentano una condizione in cui W.L.tot<100%; fissato tuttavia un certo B.P. il corrispondente valore di B.L.

rappresenta il limite al di sopra del quale la perdita di campioni vocali si verifica a causa della saturazione del Buffer_Tx presente nel nodo dell’interfono.

4.3.2 Prove soggettive

Gli esperimenti sono stati quindi ripetuti collegando l’ingresso di entrambi i nodi vocali ad un registratore audio per valutare (in modo soggettivo) i limiti di intelligibilità della voce riprodotta dagli auricolari collegati alle uscite audio dei nodi.

Anche in questo caso, fissato un certo B.P., è stato scelto un valore iniziale di B.L. che garantisse la perfetta riproduzione del segnale audio in ambedue i nodi dell’interfono; tale valore è stato poi incrementato per valutare il limite massimo oltre il quale non è più garantita l’intelligibilità della voce.

Bisogna inoltre notare che, poiché i messaggi vocali provenienti dal nodo 1 hanno identificatore (in formato standard) pari a 7EE h e quelli del nodo 2 pari a 7EF h, il nodo 1 ha priorità di trasmissione maggiore rispetto al nodo 2.

In Figura 4.6 viene rappresentata la relazione fra i valori di B.P. ed i corrispondenti valori limite di B.L. al di sopra dei quali il segnale audio non risulta più intelligibile per una velocità di trasmissione di 125 kbps.

La curva rossa e quella blu rappresentano i limiti di intelligibilità del segnale audio trasmesso dal nodo 1 (con priorità maggiore) e dal nodo 2.

La curva di colore nero rappresenta invece i valori limite di B.P. e B.L. analizzati in Figura 4.5 per un bit-rate di 125 kbps ed indica (nel tratto iniziale rettilineo e crescente) la condizione W.L.tot = 100%.