Medidor de sonoridad de acuerdo a la norma ISO 532-1

Abstract

La necesidad de estudiar la relación existente entre un estímulo de carácter físico y la respuesta de carácter psicológico nace del intento de comprensión de cómo escucha el ser humano, y que interpretación hace el cerebro de las propiedades físicas del sonido. La
realización de experimentos y el diseño de modelos que explican el comportamiento del sistema auditivo es parte de la rama de la ciencia conocida como psicoacústica. Este proyecto forma parte de una línea de desarrollo e investigación del grupo de investigación GAMMA de la Universidad Politécnica de Madrid que pretende crear un
toolbox de herramientas para la medición y análisis de parámetros derivados de la psicoacústica para aplicaciones en otros proyectos sin tener que recurrir a ensayos con observadores humanos. Se pretende con este proyecto realizar un medidor que se incluirá en dicho toolbox, capaz estimar un valor cuantitativo para uno de los parámetros de la percepción auditiva, la sonoridad, analizando el funcionamiento del sistema auditivo. La sonoridad se define como la percepción de intensidad de un sonido, el volumen en términos coloquiales. Para conseguir esta medición, se va a valorar el uso de diferentes modelos que simulan el funcionamiento del sistema auditivo, basados en los resultados obtenidos estadísticamente en experimentos realizados a una muestra de población. Así, se ha elegido finalmente el método Zwicker, que estima la sonoridad y el nivel de
sonoridad de sonidos percibidos por sujetos con una audición normal. Dicho método está recogido en la norma ISO (Organización Internacional de Estandarización, por sus siglas en inglés), ISO 532-1:2014 “Acoustics – Method for calculating loudness – Part 1: Zwicker method”. El algoritmo se ha desarrollado en entorno Matlab por las características del programa completo. Aun así, el medidor solamente ha sido desarrollado para el método de sonidos estacionarios, tanto en campo libre como en campo difuso. Para el desarrollo del algoritmo se ha seguido el diagrama que muestra la norma, y explicado en la descripción del método. Se ha seguido detalladamente el código adjunto en lenguaje C por ser, tal como indica la
norma, el recurso donde mejor se detalla el procedimiento para el cálculo de la sonoridad. A partir de un sonido estacionario, el medidor muestra tanto un valor numérico de sonoridad que permite la comparación y evaluación con otros sonidos, como una serie de gráficos cuya utilización se detalla en esta memoria para poder tener capacidad de evaluar la sonoridad espectralmente.
Finalmente, pese a tener algunas erratas y apartados vagamente detallados en la norma, se han realizado diferentes pruebas que han validado el algoritmo, cumpliendo el objetivo deseado.
Abstract:
The need to explore the connection between physical stimuli and a psychological response stems from the attempt of understanding the way the human being listens to, and how the brain interprets the physical properties of sound. The experimentation and modeling based on the behavior of the auditory system are the task of the science field known as Psychoacoustic. This project form part of a line of research and development of GAMMA research group from the Universidad Politécnica de Madrid. This group aims to create a toolbox for measuring and analyzing the parameters related to psychoacoustic to be applied in other projects without conducting human listeners studies for each application. The aim of this project is to develop a meter for inclusion in that toolbox. This meter is able to assess a quantitative estimation for one of the main auditory perception parameters, the loudness, analyzing the hearing system. Loudness and loudness level are described as the
absolute and relative sensations of sound strength perceived by a human with normal hearing conditions. It is called volume in colloquial terms. To achieve this measure, it will take to value different methods for calculating loudness, selecting the method which appears most appropriate for the given situation. All these
methods are based on results statistically achieved in experiments with groups of individuals with otologically normal hearing. And so, the Zwicker method has been chosen, which describes the calculation of loudness and loudness level of stationary sounds. It is part of the international standard ISO 532-1:2014 "Acoustics - Method for calculating loudness - Part 1: Zwicker method". The algorithm has been developed in Matlab software. The meter only has been implemented for the method for stationary sounds, in a free and diffuse field. A diagram
included in ISO 532-1:2014 has been chosen for the implementation of the algorithm. This diagram describes and illustrates the steps mentioned in the description of the method. For a precise definition of each step ISO 532-1:2014 refer to the C program included. From a stationary sound, the meter provides single numbers that can be used to estimate and compare perceived loudness. Furthermore, it gives different figures detailed in this
report in order to have the ability to assess the loudness spectrally. Finally, despite the mistakes and some insufficiently detailed paragraphs on ISO 532-
1:2014, different tests have been done to validate the algorithm, fulfilling the desired target.