Medidor de sonoridad según la norma ISO 532-2

Abstract

Es posible conocer mejor el sentido del oído mediante experimentos que evalúen de forma subjetiva los diferentes patrones de comportamiento del sistema auditivo. Este es el propósito de la psicoacústica. La sonoridad, que es el principal factor de esta ciencia, se encarga de relacionar el nivel de presión sonora de un estímulo con la intensidad con la que se percibe, permitiendo realizar clasificaciones entre sonidos que se consideren más débiles o más fuertes. Por ello, el objetivo de este proyecto es diseñar un medidor de sonoridad que permita la categorización de estímulos acústicos. De entre las distintas posibilidades que existen, se ha elegido realizar dicho cálculo siguiendo la norma ISO 532-2:2017 Acoustics – Methods for calculating loudness – Part 2: Moore-Glasberg
Method, cuyo método consiste en simular cómo responden las distintas partes del sistema auditivo ante la presencia de un estímulo. Para la compresión y diseño del medidor, han sido necesarios conocimientos en el campo de la acústica y del funcionamiento del oído. Por otra parte, el medidor diseñado no es una herramienta independiente, sino que el objetivo final es añadirlo al medidor creado por los antiguos alumnos Pablo Díez Larriba y Daniel Iglesias Canelo en sus Proyectos Fin de Grado. En su caso, el medidor utilizaba el método definido en ISO 532-1:2017 Acoustics – Methods for calculating loudness – Part 1: Zwicker Method. Con ello, cuando sea posible agrupar ambos medidores, se dispondrá de una herramienta que incorpore la norma en su totalidad y podrá ser parte importante del resto de medidores diseñados bajo la supervisión del grupo de investigación GAMMA (Grupo de Aplicaciones Multimedia y Acústica) de la Universidad Politécnica de Madrid. El medidor se ha implementado en el software MATLAB, tratando de continuar los esfuerzos aplicados hasta el momento en el diseño del resto de herramientas del grupo. Para su diseño, ha sido fundamental el estudio en profundidad de la norma ISO 532-2:2017, así como el código de ejemplo en lenguaje de programación C proporcionado por la propia norma, dado que las definiciones del método no son suficientes para comprender el completo funcionamiento de este. Con respecto a los resultados obtenidos, se ha comprobado que el algoritmo responde mejor ante señales con pocas componentes espectrales, dado que a medida que aumenta el número de elementos, también lo hace la cantidad de operaciones necesarias y MATLAB no emplea un número suficiente de decimales, en comparación con los utilizados en el programa original, para asegurar un grado de precisión mayor. Por último, el proyecto persigue distintos objetivos, aparte del ya mencionado de la complementación y finalización de la norma ISO 532:2017. Por un lado, se cree que el medidor tiene potencial en las investigaciones de acústica para proyectos de sonorización o acondicionamiento. Sin embargo, el principal foco de este medidor podría ser su uso en entornos académicos, pues permite definir de una forma muy precisa la señal de excitación, sirviendo como herramienta para comprobar cómo modificaciones en la señal de entrada afectan a los resultados de sonoridad, permitiendo asentar conocimientos sobre este importante factor psicoacústico.
Abstract:
Investigating about the sense of hearing can be approached in an experimental way, subjectively evaluating different behavioral patterns of the hearing system. This is the purpose of psychoacoustic. Loudness, the main factor of psychoacoustic, can be defined as a relation between the sound pressure level of a sound and how intense it is perceived, so it allows the categorization of these sounds as they can be weaker or stronger than another stimulus. Due to the proved importance of loudness, the objective of this project is to design a loudness meter that can be used in the classification of acoustic stimulus. Different methods could be used but, in this occasion, the meter is going to be designed according to the instructions defined in ISO 532-2:2017 Acoustics – Methods for calculating loudness – Part 2: Moore-Glasberg Method. In this technique, the goal is to simulate the different parts of the human hearing system and how they react to a stimulus. For the comprehension and design of the meter, it has been necessary to develop knowledge in acoustics and in the functioning of the hearing system. However, the meter is not an independent tool, but a component of another measuring device already created by former students Pablo Díez Larriba and Daniel Iglesias Canelo as part of their Final Degree Projects. Instead, the meter that they created follows the method described in ISO 532-1:2017 Acoustics – Methods for calculating loudness – Part 1: Zwicker Method. As a consequence, it will be possible to assemble both meters, creating a gadget that will include the whole ISO 532:2017 standard and may be a part of the rest of GAMMA’s (Grupo de Aplicaciones Multimedia y Acústica) tools, an investigation group in Universidad Politécnica de Madrid. MATLAB has been selected as the software in which the meter runs, as the rest of the tools were developed using this program. To achieve a successful design, the study of ISO 532-2:2017 has been fundamental along with the understanding of the code provided by the standard in C programming language, because the definitions and descriptions of the standard are not enough to understand the method. Regarding the results, it has been proved that the algorithm works better for input signals with few spectral components because the number of operations required grows along with the number of spectral components and MATLAB does not use enough decimal numbers to obtain a precise result, in comparison with the original code in C language. To conclude, the project has different goals alongside the already mentioned of finishing the implementation of ISO 532:2017 standard. On one hand, the meter is believed to have potential as a tool that can be used in acoustic conditioning projects. But mainly, the major aim of the project could be its potential as an academic tool because it is possible to design the input signal in a very accurate way, allowing the user to analyze the modification in loudness when the stimulus suffers different alterations, so the student can consolidate the concepts of this psychoacoustic parameter.