Room impulse response measurement tool for acoustic scenarios simulation

Abstract

Cirrus Logic es un proveedor de soluciones de hardware y software de audio. La sede de Madrid se especializa en investigación, desarrollo y mejora de biometría de voz en dispositivos móviles y de consumo. La investigación acústica y las pruebas son esenciales para obtener resultados confiables. Los usuarios utilizan dispositivos de biometría de voz en diversos entornos cuyas condiciones acústicas varían y, por lo tanto, también la respuesta del dispositivo. En entornos silenciosos
es más fácil obtener mejores resultados que en entornos ruidosos, por lo que el desafío reside en obtener el mejor rendimiento del dispositivo con la mejor fiabilidad en cualquier escenario. Para estudiar cómo responde el dispositivo a la variabilidad del entorno y cómo este le afecta, se llevan a cabo varias pruebas durante el desarrollo del mismo. Realizar estas pruebas en diferentes lugares del mundo real no es viable, por lo que se utilizan simulaciones del mundo real. De esta
forma, se puede cubrir una gama más amplia de escenarios.
Para simular un audio como si hubiera sido grabado en una determinada habitación, se necesita un señal de voz grabada en entorno anecoico y la respuesta al impulso de la sala (RIR). Con esta información y añadiendo ruido artificial se pueden recrear diversos escenarios del mundo real. El cálculo de la respuesta al impulso depende de múltiples variables como la señal de excitación
empleada, el método para obtener la respuesta impulsiva, el equipo utilizado... por lo que es conveniente una herramienta que permita calcularlo en función de los parámetros elegidos. El objetivo es, por ende, crear una herramienta que mediante una interfaz facilite la medición de respuestas impulsivas cumpliendo las condiciones introducidas por el usuario. Para este proyecto fin de grado, se implementa una versión inicial pero no es definitiva, ya que la herramienta se mejorará según las necesidades de la empresa. La aplicación se ha realizado para que cada una de sus funcionalidades sea lo más independiente posible de las demás y facilitar así la autonomía de cada una. El proyecto se centra en las señales de excitación y las técnicas de deconvolución. La aplicación cubre cuatro tipos tanto de señales de excitación como de métodos de deconvolución que durante el proyecto se prueban en condiciones reales para analizar su rendimiento y los resultados obtenidos. La herramienta es testeada en una habitación silenciosa, donde se prueba diferentes combinaciones de señal de test y deconvolución. Para cada señal de test se tiene mejores resultados utilizando un método de deconvolución y ajustes específicos, pero la mejor respuesta al impulso se obtiene con barrido exponencial y deconvolución en frecuencia.
Abstract:
Cirrus Logic is a provider of audio hardware and software solutions. The Madrid headquarters specializes in research, development and improvement of voice biometrics in mobile and consumer devices. Acoustic research and testing are essential to obtain reliable results. Users use voice biometric devices in diverse environments whose acoustic conditions vary, and therefore also the response of the device. In a quiet environment is easier to get better results than in a noisy environment, so the challenge resides on getting the best performance of the
device with the finest reliability in any scenario. In order to study how the device responds to the variability of the environment and how it affects it, several tests are carried out during its development. Performing these tests in different places in the real world is not viable, so real-world simulations are used instead. In this way a wider range of scenarios can be covered. To simulate an audio as if it had been recorded in a room it is needed a voice signal recorded in an anechoic environment and the Room Impulse Response (RIR). With this room information, diverse real-world simulations using artificial noise can be recreated. The impulse response calculation depends on multiple variables as excitation signal employed, method for obtaining the IR, equipment used... so a tool that allows to calculate it based on the parameters chosen is convenient. The objective is, therefore, to create a tool that through an
interface facilitates the measurement of impulsive responses, fulfilling the conditions introduced by the user. For this final degree project a initial version is implemented but, it is not definitive, as the tool will be improved based on the company necessities. The application have been realized so each one of its functionality is as independent as possible from the others to facilitate autonomy. The project focus on the excitation signals and deconvolution techniques. The app covers four types for both, test signals and deconvolution methods that in this project are tested in real conditions to analyse its performance and the
results obtained. The tool is tested in a quiet room where different signal and deconvolution combinations are
employed. The best results for each test signal are achieved applying specific deconvolution and settings, but the best overall impulse response is obtained with exponential sweep and deconvolution frequency.