Implementación y diseño de una interfaz para un simulador de percepción sonora espacial

Caballero Carrillo, Marco Antonio (2020). Implementación y diseño de una interfaz para un simulador de percepción sonora espacial. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. y Sistemas de Telecomunicación (UPM), Madrid.

Description

Title: Implementación y diseño de una interfaz para un simulador de percepción sonora espacial
Author/s:
  • Caballero Carrillo, Marco Antonio
Contributor/s:
  • Blanco Martín, Elena
Item Type: Final Project
Degree: Grado en Ingeniería de Sonido e Imagen
Date: June 2020
Subjects:
Freetext Keywords: Ingeniería acústica
Faculty: E.T.S.I. y Sistemas de Telecomunicación (UPM)
Department: Ingeniería Audiovisual y Comunicaciones [hasta 2014]
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

En este proyecto fin de grado se presenta el diseño y la implementación de una interfaz para un simulador de percepción sonora espacial desarrollado en MATLAB. La HRTF (la función de transferencia de la cabeza), es el elemento más importante en nuestro proyecto, ya que el sistema auditivo humano hace uso del conocimiento interno de sus HRTF para identificar la dirección de procedencia del sonido. Por lo tanto, es imprescindible contar con unas buenas medidas de HRTF para poder simular un sistema de percepción humana, en el que se analizan las diferencias de nivel, de tiempo; y máximos y mínimos de las señales que llegan a los oídos. Las medidas de las HRTF en la que se apoya este proyecto fueron realizadas en la cámara anecoica de la ETSIST (Escuela Técnica Superior de Ingeniería y Sistemas de Telecomunicación), con una precisión en elevación de 10º y en azimut de 5º. Los receptores son dos micrófonos alojados en el maniquí acústico llamado HATS (Head and Torso Simulator) modelo 4100D de Brüel&Kjaer. Además, gracias al conocimiento de los parámetros de localización espacial, la Teoría Dúplex en el plano horizontal y los parámetros espectrales en el plano medio, se implementan modelos aproximados que simulan el procesado que realiza nuestro sistema auditivo para estimar la dirección del evento sonoro, en el espacio, con una precisión bastante buena. El modelo dentro del plano horizontal consiste en comparar las dos señales que llegan a los oídos (señal biaural) y determinar diferencias de fase o tiempo de llegada y diferencias de nivel que dependerán del ángulo de azimut y de la frecuencia. Sin embargo, en el plano medio sólo hay una señal a analizar porque la señal biaural es igual para los dos oídos, y el análisis, mucho más complejo, se realiza determinando donde están posicionados los nodos y picos de la señal monoaural, así como la distribución de energía a lo largo de la frecuencia. Estos conceptos teóricos llevaron a la construcción del LES (Localizador de Eventos Sonoros) en 2009 y es con el App Designer de MATLAB con lo que desarrollamos la interfaz de usuario. De esta manera a través de una señal biaural, es posible obtener una representación gráfica, en un plano tridimensional, de las estimaciones obtenidas. Abstract: This project presents the design and implementation of an interface for a spatial hearing simulator developed on Matlab The HRTF (head-related transfer function) is the element most important in our project, since the human auditory system makes use of the internal knowledge of its HRTF to identify the direction of origin of the sound. Therefore, it is essential to have good HRTF measures to be able to simulate a human perception system, where the differences in level, time, maximum and minimum of the signals that reach the ears are analysed. The measures of the HRTF on which this project is supported were carried out on the anechoic chamber of the ETSIST (Escuela Técnica Superior de Ingeniería y Sistemas de Telecomunicación), with an elevation accuracy of 10º and azimuth of 5º. The receivers are two microphones housed in the acoustic dummy called HATS (Head and Torso Simulator) model 4100D by Brüel & Kjaer. In addition, thanks to the knowledge of the spatial location parameters, the Duplex Theory in the horizontal plane and the spectral parameters in the middle plane, approximate models are implemented that simulate the processing performed by our auditory system to estimate the direction of the sound event, on the space, with a good accuracy. The model within the horizontal plane consists of comparing the two signals of the binaural signal and determining differences in phase or time of arrival and level differences that will depend on the azimuth angle and frequency. However, in the middle plane there is only one signal to analyse because the biaural signal is the same for both ears, and the analysis, much more complex, is performed by determining where the nodes and peaks of the monaural signal are positioned, as well as the distribution of energy along the frequency. These theoretical concepts led to the construction of the LES (Sound Event Locator) in 2009 and it is with the MATLAB App Designer that we developed the user interface. In this way, through a biaural signal, it is possible to obtain a graphical representation, on a three-dimensional plane, of the estimates obtained.

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Item ID: 66971
DC Identifier: https://oa.upm.es/66971/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:66971
Deposited by: Biblioteca Universitaria Campus Sur
Deposited on: 05 May 2021 13:58
Last Modified: 05 Jul 2021 22:30
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