Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The modeling of reverberant environments using techniques based on geometry, such as Ray Tracing or behavior-based wave, such as Finite Elements are devoted respectively to large and small places . But the great difficulty arises in the simulation of medium enclosures, based on precision to the geometrical approach and the computational cost for the behavior-based wave. Therefore, the objective of this work is to obtain Impulse Response Room (Room Impulse Response - RIR ) in midsize through technical Digital Waveguide Mesh ( Digital Waveguide Mesh - DWG ) environments . During the simulations the excitation was made by a half-sine, representing an approximation of the Dirac Delta. To simulate the reverberant field, were explored different geometries of meshes. Applying the results obtained it was possible to predict numerically the acoustic behavior of a sample of the same audio playing through the auralization. Added to this, certain parameters of acoustic quality which are directly derived from the RIR could be calculated . Finally, a comparative study of the RIR obtained experimentally , theoretically and via DWG was performed . From the initial proposal of the work , we have reached a computational tool able to predict the acoustic behavior in two and three dimensional environments , a relatively low computational time and quality in their results . Therefore , it was possible to make a preliminary analysis of the acoustic quality of the room , including allowing the sound reproduced in the virtual room. / A modelagem de ambientes reverberantes por meio de técnicas baseadas na geometria, como o Ray Tracing ou na propagação de ondas acústica, como Elementos Finitos são consagrados respectivamente para recintos de grande e pequeno porte. Porém, a grande dificuldade reside na simulação dos recintos médios, em função da precisão, para a abordagem geométrica, e do custo computacional, para os baseados no comportamento da onda. Assim sendo, o objetivo deste trabalho consiste na obtenção da Resposta Impulsiva da Sala (Room Impulse Response RIR) em ambientes de médio porte por meio da técnica de Malhas de Guias Digitais de Ondas (Digital Waveguide Mesh DWG). Durante as simulações a excitação se deu por meio de um meio seno, representando uma aproximação do Delta de Dirac. Para simular o campo reverberante, foram exploradas diferentes geometrias de malhas. Aplicando os resultados obtidos numericamente foi possível prever o comportamento sonoro de uma amostra de áudio sendo reproduzida no mesmo, por meio da auralização. Somado a isso, certos parâmetros da qualidade acústica, que são diretamente derivados da RIR puderam ser calculados. Para finalizar, um estudo comparativo das RIR obtidas experimentalmente, teoricamente e via DWG foi realizado. A partir da proposta inicial do trabalho, chegou-se a uma ferramenta computacional capaz de prever o comportamento acústico em ambientes bi e tridimensionais, num tempo computacional, relativamente baixo e com qualidade em seus resultados. Por conseguinte, foi possível fazer uma análise prévia da qualidade acústica da sala, inclusive permitindo ouvir o som reproduzido no recinto virtual. / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Stelamaris Rolla Bertoli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-09T02:39:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Amorim_AdrianaEloaBento_M.pdf: 15352732 bytes, checksum: 327b5fe0a18f76c48649f2007c4f4dba (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Estudos sobre a acústica de salas de aula estão cada vez mais comuns no meio acadêmico e científico, devido à sua influência nas questões do ensino-aprendizagem. Os ambientes escolares exigem qualidade acústica que deve ser prevista já na concepção do projeto. A inadequação acústica de escolas e salas de aula é apontada em diversas pesquisas que utilizam variadas metodologias, geralmente através da aplicação de testes de acertos e erros de vocábulos, e também da análise de parâmetros de avaliação como medidas dos níveis de pressão sonora e do tempo de reverberação. Na rede estadual de ensino público em São Paulo, as salas de aula são projetadas a partir de diretrizes pré-estabelecidas que visam a padronização dos projetos de escolas. Portanto, este trabalho tem como objetivos identificar as formas geométricas mais comuns de salas de aula propostas para a rede pública estadual de ensino em Campinas-SP, apresentar o comportamento dos parâmetros acústicos quanto à inteligibilidade da fala e apontar as formas mais favoráveis à qualidade acústica de salas de aula. Para a definição da amostra realizou-se um levantamento cadastral das escolas e o levantamento arquitetônico das salas. Desse levantamento, identificou-se o número de configurações geométricas mais comuns de salas. Foram analisadas as salas dentro da uma mesma configuração padrão, totalizando dezessete salas de aula. Para a medição acústica foi utilizada a técnica da resposta impulsiva da sala e os parâmetros acústicos foram obtidos através do programa de avaliação acústica de salas, o DIRAC®, da empresa Brüel & Kjaer. Os parâmetros derivados da resposta impulsiva analisados neste trabalho foram: o Tempo de Reverberação (TR), o Tempo de Decaimento Inicial (EDT), a Definição (D50), o Índice de Transmissão da Fala (STI) e a Porcentagem de Perda na Articulação de Consoantes (%ALCons), em função da freqüência na faixa de bandas de 1/1 de oitava. Também foi medido e analisado o Nível de Pressão Sonora ou ruído de fundo ambiental equivalente (LAeq) interno e externo à sala, obtido com o medidor de pressão sonora. A análise complementar da forma para cada sala foi feita pela proporcionalidade das dimensões, segundo a escala do Diagrama de Bolt. As formas geométricas em planta mais comuns de salas são as quadradas (7x7m) e retangulares (6x8m). Dentro de cada configuração as salas apresentaram diferentes desempenhos acústicos. Pelo fato de existir uma grande variedade de fatores e parâmetros que interferem na acústica da sala, foi possível identificar algumas tendências de comportamento acústico por configuração geométrica / Abstract: Studies about classroom acoustics are developed each time more into the scientific and academic society, due to its influence in the teach-learning. The school¿s environments demand acoustical quality that must be foreseen already during the design planning. Some situations of acoustic not adjusted on classrooms are shown in research that using several methods, generally with application of word¿s rightness and error tests as well as of the analysis and evaluation of parameters as the sound pressure levels and reverberation time. In the State of Sao Paulo the classrooms of public education buildings are projected in accordance with same lines of direction that aim at the school design standardization. Therefore, this work has as objective to identify what geometric shapes are more common on classroom¿s design found in public schools at Campinas-SP, to present the acoustic parameters behavior how much to the speech intelligibility of classrooms and to point the shapes that are most favorable to the acoustical quality for classrooms. It was made classroom¿s cadastral survey for sample definition and after was made architectural survey hers. This procedure allows identifying the number of the rooms more common geometric configurations. The classrooms which have the same configuration standard were selected and analyzed, totalizing seventeen classrooms. The acoustical measurements were made using the impulse response technique of the room and the acoustical parameters were obtained of the room acoustics evaluation software, the DIRAC®, by Brüel & Kjaer. The parameters were derived from the impulse response were analyzed in this work: Reverberation Time (RT), Early Decay Time (EDT), Definition (D50), Speech Transmission Index (STI) and Percentage Articulation Loss of Consonants (%ALCons), for each 1/1 octave frequency band. Also it was analyzed the internal and external background noise or ambiental Equivalent Sound Pressure Level (LAeq), which were measured with sound pressure level meter. Complementary analysis of the form for each room was made by the proportionality of the dimensions, according to Bolt¿s Diagram scale. Among the more common geometric shapes in plant of rooms had found were: the square shaped (7x7m) and rectangular (6x8m). Inside each configuration of classroom had presented different acoustical performances. For the fact to exist a great variety of factors and parameters intervening on classroom acoustics, it was possible to identify some acoustical behaviors trends for geometric configuration / Mestrado / Arquitetura e Construção / Mestre em Engenharia Civil

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Neste trabalho é apresentada uma nova abordagem para obter as respostas impulsivas biauriculares (BIRs) para um sistema de aurilização utilizando um conjunto de redes neurais artificiais (RNAs). O método proposto é capaz de reconstruir as respostas impulsivas associadas à cabeça humana (HRIRs) por meio de modificação espectral e de interpolação espacial. A fim de cobrir todo o espaço auditivo de recepção, sem aumentar a complexidade da arquitetura da rede, uma estrutura com múltiplas RNAs (conjunto) foi adotada, onde cada rede opera uma região específica do espaço (gomo). Os três principais fatores que influenciam na precisão do modelo arquitetura da rede, ângulos de abertura da área de recepção e atrasos das HRIRs são investigados e uma configuração ideal é apresentada. O erro de modelagem no domínio da frequência é investigado considerando a natureza logarítmica da audição humana. Mais ainda, são propostos novos parâmetros para avaliação do erro, definidos em analogia com alguns dos bem conhecidos parâmetros de qualidade acústica de salas. Através da metodologia proposta obteve-se um ganho computacional, em redução do tempo de processamento, de aproximadamente 62% em relação ao método tradicional de processamento de sinais utilizado para aurilização. A aplicabilidade do novo método em sistemas de aurilização é reforçada mediante uma análise comparativa dos resultados, que incluem a geração das BIRs e o cálculo dos parâmetros acústicos biauriculares (IACF e IACC), os quais mostram erros de magnitudes reduzidas. / This work presents a new approach to obtain the Binaural Impulse Responses (BIRs) for an auralization system by using a committee of artificial neural networks (ANNs). The proposed method is capable to reconstruct the desired modified Head Related Impulse Responses (HRIRs) by means of spectral modification and spatial interpolation. In order to cover the entire auditory reception space, without increasing the networks architecture complexity, a structure with multiple RNAs (group) was adopted, where each network operates in a specific reception region (bud). The three major parameters that affect the models accuracy the networks architecture, the reception regions aperture angles and the HRIRs time shifts are investigated and an optimal setup is presented. The modeling error, in the frequency domain, is investigated considering the logarithmic nature of the human hearing. Moreover, new parameters are proposed for error evaluation in the time domain, defined in analogy with some of the well known acoustical quality parameters in rooms. It was observed that the proposed methodology obtained a computational gain of approximately 62%, in terms of processing time reduction, compared to the classical signal processing method used to obtain auralizations. The applicability of the new method in auralizations systems is validated by comparative analysis, which includes the BIRs generation and calculation of the binaural acoustic parameters (IACF and IACC), showing very low magnitude errors.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Neste trabalho é apresentada uma nova abordagem para obter as respostas impulsivas biauriculares (BIRs) para um sistema de aurilização utilizando um conjunto de redes neurais artificiais (RNAs). O método proposto é capaz de reconstruir as respostas impulsivas associadas à cabeça humana (HRIRs) por meio de modificação espectral e de interpolação espacial. A fim de cobrir todo o espaço auditivo de recepção, sem aumentar a complexidade da arquitetura da rede, uma estrutura com múltiplas RNAs (conjunto) foi adotada, onde cada rede opera uma região específica do espaço (gomo). Os três principais fatores que influenciam na precisão do modelo arquitetura da rede, ângulos de abertura da área de recepção e atrasos das HRIRs são investigados e uma configuração ideal é apresentada. O erro de modelagem no domínio da frequência é investigado considerando a natureza logarítmica da audição humana. Mais ainda, são propostos novos parâmetros para avaliação do erro, definidos em analogia com alguns dos bem conhecidos parâmetros de qualidade acústica de salas. Através da metodologia proposta obteve-se um ganho computacional, em redução do tempo de processamento, de aproximadamente 62% em relação ao método tradicional de processamento de sinais utilizado para aurilização. A aplicabilidade do novo método em sistemas de aurilização é reforçada mediante uma análise comparativa dos resultados, que incluem a geração das BIRs e o cálculo dos parâmetros acústicos biauriculares (IACF e IACC), os quais mostram erros de magnitudes reduzidas. / This work presents a new approach to obtain the Binaural Impulse Responses (BIRs) for an auralization system by using a committee of artificial neural networks (ANNs). The proposed method is capable to reconstruct the desired modified Head Related Impulse Responses (HRIRs) by means of spectral modification and spatial interpolation. In order to cover the entire auditory reception space, without increasing the networks architecture complexity, a structure with multiple RNAs (group) was adopted, where each network operates in a specific reception region (bud). The three major parameters that affect the models accuracy the networks architecture, the reception regions aperture angles and the HRIRs time shifts are investigated and an optimal setup is presented. The modeling error, in the frequency domain, is investigated considering the logarithmic nature of the human hearing. Moreover, new parameters are proposed for error evaluation in the time domain, defined in analogy with some of the well known acoustical quality parameters in rooms. It was observed that the proposed methodology obtained a computational gain of approximately 62%, in terms of processing time reduction, compared to the classical signal processing method used to obtain auralizations. The applicability of the new method in auralizations systems is validated by comparative analysis, which includes the BIRs generation and calculation of the binaural acoustic parameters (IACF and IACC), showing very low magnitude errors.