19 febbraio 2014 Misura della Risposta all'Impulso 1
Misura della risposta all’impulso
Misura della risposta all’impulso
Schema di misura della risposta all’impulso
Misura della Risposta all'Impulso 3
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.
Not-linear, time variant
system K[x(t)]
Noise n(t)
input x(t)
+
output y(t) linear systemw(t)h(t) distorted signal
w(t)
19 febbraio 2014
Tempo di Riverberazione dalla Risposta Impulsiva
• Integrale inverso di Schroeder.
• E’ possibile
ricostruire sia la curva di
“carico” sia la curva di
“scarico”
integrando in avanti o
all’indietro la risposta
all’impulso.
A
Bg t d t
20
' '
g t d t
t
2
' '
g t d t
t 2
0
' '
Misura della Risposta all'Impulso 5
La Risposta Impulsiva
19 febbraio 2014
I metodi tradizionali (veri impulsi)
I metodi tradizionali (veri impulsi)
Misura della Risposta all'Impulso 7
Metodi tradizionali
• Sorgenti veramente impulsive: palloni, pistole, petardi
19 febbraio 2014
Palloncini
• Il diametro influenza la risposta alle basse frequenze
Spettro «a campana»
Spettro «a campana»
Esempio di risposta impulsiva (pistola)
Petardo
Ottimo spettro ed omnidirezionalità, molto ripetibile
Petardo Vs. Dodecaedro
• Confronto Nell’Odeion di Patrasso Confronto Nell’Odeion di Patrasso
Dodechaedron
Firecracker
Petardo Vs. Dodecaedro
• Confronto Nell’Odeion di Patrasso Confronto Nell’Odeion di Patrasso
Dodechaedron Firecracker
Lo spettro del petardo è molto più piatto di quello di un costoso dodecaedro
Misura della Risposta all'Impulso 13
Il metodo MLS Il metodo MLS
(Maximum Lenght Sequence) (Maximum Lenght Sequence)
19 febbraio 2014
Il primo dispositivo MLS - MLSSA
Misura della Risposta all'Impulso 15
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
19 febbraio 2014
Il metodo MLS
• x(t) è un segnale periodico binario,
ottenuto mediante uno
“shift-register”, configurato per la
massima lunghezza del periodo di ripetizione
1 2
L N
N stages
XOR k stages
x’(n)
Misura della Risposta all'Impulso 17
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)
y 1 M
L
h 1 ~
In cui M è la matrice di Hadamard trasposta, ottenuta permutando la sequenza MLS originaria m(i)
i j 2 mod L 1
m )
j ,i (
M ~
Procedura di misura con MLS
Portable PC with 4- channels sound board Original Room
SoundField Microphone
B-format 4- channels signal
(WXYZ)
Measurement of B-format Impulse Responses
MLS excitation signal
Procedura di misura con MLS
playplay
record record
Esempio di risposta all’impulso MLS
19 febbraio 2014 Misura della Risposta all'Impulso 21
Il metodo ESS (exponential sine sweep)
Il metodo ESS (exponential sine sweep)
Edirol FA-101 Firewire sound
card:
10 in / 10 out 24 bit, 192 kHz ASIO and WDM
Hardware low-cost: PC e scheda audio
Misura della Risposta all'Impulso 23
Hardware: altoparlante & microfono
Dodechaedron loudspeaker
Soundfield microphone
19 febbraio 2014
Aurora Plugins Generate MLS
Deconvolve MLS Generate Sweep Deconvolve Sweep Convolution
Kirkeby Inverse Filter Speech Transm. Index
Il primo Sistema ESS - AURORA
• 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
Misura della Risposta all'Impulso 25
Il metodo Exp. Sine Sweep (ESS)
• x(t) è un segnale sinusoidale a frequenza
variabile, con variazione esponenziale della frequenza nel tempo.
1 e
ln sin T
) t (
x 1
ln 2
T t
1 2 1
19 febbraio 2014
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:
) ideale impulso
( ) t ( )
t ( z )
t (
x
• 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:
) ( )
( )
( )
( )
( )
( t z t x t h t z t h t
y
• Il filtro inverso z(t) è semplicemente il “time reversal” del segnale
originario x(t), con applicata una appropriata equalizzazione
Misura della Risposta all'Impulso 27
Segnale di test – x(t)
Stop Stop
19 febbraio 2014
Segnale registrato- y(t)
Stop Stop
Misura della Risposta all'Impulso 29
Filtro Inverso– z(t)
Stop Stop
19 febbraio 2014
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.
Misura della Risposta all'Impulso 31
Deconvoluzione = rotazione del sonogramma
• La convoluzione con il filtro inverso fa ruotare il piano tempo-frequenza in senso antiorario
Linear Linear 2 2
ndndorder order
19 febbraio 2014
Risultato della deconvoluzione
L’ultima risposta impulsiva è quella lineare, le precedenti sono i
1°
2°
5° 3°
Misura della Risposta all'Impulso 33
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):
19 febbraio 2014
Esempio di misura di risposta all’impulso ESS
8 novembre 2010 Misura della Risposta all'Impulso 35
Calcolo T20 secondo norma
19 febbraio 2014 Misura della Risposta all'Impulso 35