O trabalho envolve a pesquisa de técnicas para espacialização sonora musical e o desenvolvimento de um sistema de espacialização sonora sobre uma arquitetura de áudio multicanal aberta (AUDIENCE) para a auralização imersiva. Utilizando-se a técnica Ambisonics, o sistema construído permite a recriação de um campo sonoro tridimensional. O sistema reproduz virtualmente peças musicais espacializadas, por meio de um arranjo de alto-falantes em torno do ouvinte, onde as fontes sonoras podem assumir posições incomuns e movimentar-se no espaço. Através dos resultados dos experimentos musicais realizados com o sistema, chega-se a conclusão de que o sistema pode ser utilizado por compositores, regentes e produtores para a tarefa de espacialização musical. / This work involves the research of techniques for musical spatialization, and the development of a spatialization system, based on an open multichannel audio architecture (AUDIENCE) for immersive auralization. The constructed system uses the Ambisonics technique, which allows the recreation of a three-dimensional sound field. The system reproduces spatial music through an arrangement of loudspeakers around the listener where sound sources can assume some uncommon positions, and also be put into motion. From the results of experiments with a musical piece it follows that the system can be used by composers, conductors, and producers to the musical spatialization task.

O trabalho envolve a pesquisa de técnicas para espacialização sonora musical e o desenvolvimento de um sistema de espacialização sonora sobre uma arquitetura de áudio multicanal aberta (AUDIENCE) para a auralização imersiva. Utilizando-se a técnica Ambisonics, o sistema construído permite a recriação de um campo sonoro tridimensional. O sistema reproduz virtualmente peças musicais espacializadas, por meio de um arranjo de alto-falantes em torno do ouvinte, onde as fontes sonoras podem assumir posições incomuns e movimentar-se no espaço. Através dos resultados dos experimentos musicais realizados com o sistema, chega-se a conclusão de que o sistema pode ser utilizado por compositores, regentes e produtores para a tarefa de espacialização musical. / This work involves the research of techniques for musical spatialization, and the development of a spatialization system, based on an open multichannel audio architecture (AUDIENCE) for immersive auralization. The constructed system uses the Ambisonics technique, which allows the recreation of a three-dimensional sound field. The system reproduces spatial music through an arrangement of loudspeakers around the listener where sound sources can assume some uncommon positions, and also be put into motion. From the results of experiments with a musical piece it follows that the system can be used by composers, conductors, and producers to the musical spatialization task.

Este trabalho apresenta diversas propostas associadas ao uso ótimo de funções de transferência relativas à cabeça (HRTFs) em sistemas de reprodução acústica virtual por fones de ouvido. Estas propostas permitem personalizar a HRTF a indivíduos particulares, tomando como base uma combinação da modelagem estrutural e morfológica de HRTFs. Dentro do contexto da modelagem estrutural, o presente trabalho se concentrou no estudo da contribuição do pinna à HRTF. O pinna é a estrutura anatômica responsável pela percepção de elevação. Assim, o primeiro passo foi extrair um conjunto de funções de transferência relativas ao pinna (PRTFs) das HRTFs de uma base de dados. Para tanto, foram usadas diversas técnicas como análise preditiva linear para rastrear as ressonâncias, janelamento para eliminar a influência do torso, funções de autocorrelação e de atraso de grupo para salientar as antirressonâncias, e outros algoritmos para combinar ressonâncias e antirressonâncias em apenas uma magnitude espectral. Usando essa nova base de dados de PRTFs e parâmetros antropométricos propostos mais outros registrados na base de dados, um espaço vetorial correspondente à antropometria do pinna foi mapeado linearmente em um espaço vetorial correspondente às características espectrais da PRTF, calculando-se assim várias transformações lineares para estimação de novas PRTFs fora da base de dados. A estimação atingiu 66% de reconstrução no grupo de treino. O trabalho está orientado à exploração das características espectrais importantes na percepção de elevação, portanto, está limitado ao plano médio do hemisfério frontal, onde não existem diferenças interaurais significativas nem efeitos difrativos da cabeça. Finalmente é proposto um sistema de testes de localização de fonte sonora para validar o modelo. / This work presents several proposals associated with the optimal use of head-related transfer functions (HRTF) in virtual auditory spaces presented via headphones. These proposals lead to personalization of the HRTF to particular individuals, using a combination of the structural and morphological modeling techniques. In the context of structural modeling, this work focuses on modeling the contribution of the pinna to the HRTF. The pinna is the anatomical structure responsible for vertical sound localization. Thus, the first step was to extract a set of pinna-related transfer functions (PRTFs) from HRTFs published in a database. This was accomplished using several techniques like linear prediction analysis for tracking the resonances, windowing for eliminating the torso influence, autocorrelation and group delay functions for emphasizing the notches and other algorithms for combining resonances and notches in only one magnitude response. Using this novel database of PRTFs and a set of proposed anthropometric parameters plus some others registered in the database, a vector space corresponding to pinna anthropometry is linearly mapped into a vector space corresponding to spectral features of the PRTF, being calculated, in this way, several linear transformations for estimation of new PRTFs, outside the database. The estimation attains 66% of reconstruction in the training group. The work focuses on the exploration of spectral characteristics important for elevation perception, therefore, it is limited to the median plane where there are no meaningful interaural differences nor head diffraction effects. Finally, a system for sound localization tests is proposed in order to validate the model.

Este trabalho apresenta diversas propostas associadas ao uso ótimo de funções de transferência relativas à cabeça (HRTFs) em sistemas de reprodução acústica virtual por fones de ouvido. Estas propostas permitem personalizar a HRTF a indivíduos particulares, tomando como base uma combinação da modelagem estrutural e morfológica de HRTFs. Dentro do contexto da modelagem estrutural, o presente trabalho se concentrou no estudo da contribuição do pinna à HRTF. O pinna é a estrutura anatômica responsável pela percepção de elevação. Assim, o primeiro passo foi extrair um conjunto de funções de transferência relativas ao pinna (PRTFs) das HRTFs de uma base de dados. Para tanto, foram usadas diversas técnicas como análise preditiva linear para rastrear as ressonâncias, janelamento para eliminar a influência do torso, funções de autocorrelação e de atraso de grupo para salientar as antirressonâncias, e outros algoritmos para combinar ressonâncias e antirressonâncias em apenas uma magnitude espectral. Usando essa nova base de dados de PRTFs e parâmetros antropométricos propostos mais outros registrados na base de dados, um espaço vetorial correspondente à antropometria do pinna foi mapeado linearmente em um espaço vetorial correspondente às características espectrais da PRTF, calculando-se assim várias transformações lineares para estimação de novas PRTFs fora da base de dados. A estimação atingiu 66% de reconstrução no grupo de treino. O trabalho está orientado à exploração das características espectrais importantes na percepção de elevação, portanto, está limitado ao plano médio do hemisfério frontal, onde não existem diferenças interaurais significativas nem efeitos difrativos da cabeça. Finalmente é proposto um sistema de testes de localização de fonte sonora para validar o modelo. / This work presents several proposals associated with the optimal use of head-related transfer functions (HRTF) in virtual auditory spaces presented via headphones. These proposals lead to personalization of the HRTF to particular individuals, using a combination of the structural and morphological modeling techniques. In the context of structural modeling, this work focuses on modeling the contribution of the pinna to the HRTF. The pinna is the anatomical structure responsible for vertical sound localization. Thus, the first step was to extract a set of pinna-related transfer functions (PRTFs) from HRTFs published in a database. This was accomplished using several techniques like linear prediction analysis for tracking the resonances, windowing for eliminating the torso influence, autocorrelation and group delay functions for emphasizing the notches and other algorithms for combining resonances and notches in only one magnitude response. Using this novel database of PRTFs and a set of proposed anthropometric parameters plus some others registered in the database, a vector space corresponding to pinna anthropometry is linearly mapped into a vector space corresponding to spectral features of the PRTF, being calculated, in this way, several linear transformations for estimation of new PRTFs, outside the database. The estimation attains 66% of reconstruction in the training group. The work focuses on the exploration of spectral characteristics important for elevation perception, therefore, it is limited to the median plane where there are no meaningful interaural differences nor head diffraction effects. Finally, a system for sound localization tests is proposed in order to validate the model.

[ES] Los recintos de culto son construcciones patrimoniales de importantes valores culturales, históricos, artísticos y arquitectónicos. Además, presentan una sonoridad característica que debe ser objeto de especial protección. En este sentido, la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO) ha reconocido el sonido de los recintos de culto como una parte importante de nuestro patrimonio cultural inmaterial, estableciendo como prioridad su preservación. En este ámbito, la acústica virtual se presenta como una herramienta muy eficaz para el estudio del patrimonio sonoro de los recintos de culto. A través de simulaciones acústicas, es posible analizar en detalle el comportamiento acústico de los diferentes espacios y estudiar la evolución sonora de los templos. La acústica virtual permite predecir y percibir el resultado acústico de cualquier propuesta de intervención antes de su realización práctica, con lo que se presenta una nueva variable a tener en cuenta a la hora de afrontar la restauración del patrimonio: la acústica arquitectónica. Asimismo, la simulación acústica y visual ofrece la posibilidad de realizar turismo virtual por los recintos de culto, fomentando el estudio y disfrute de sus valores patrimoniales. Con todo ello, en esta investigación se ha aplicado la acústica virtual en el estudio del patrimonio sonoro, tanto interior como exterior, de la Catedral de Valencia. / [CA] Els recintes de culte són construccions patrimonials d'importants valors culturals, històrics, artístics i arquitectònics. A més, presenten una sonoritat característica que ha de ser objecte d'especial protecció. En aquest sentit, l'Organització de les Nacions Unides per a l'Educació, la Ciència i la Cultura (UNESCO) ha reconegut el so dels recintes de culte com una part important del nostre patrimoni cultural immaterial, establint com a prioritat la seua preservació. En aquest àmbit, l'acústica virtual es presenta com una eina molt eficaç per a l'estudi del patrimoni sonor dels recintes de culte. A través de simulacions acústiques, és possible analitzar detalladament el comportament acústic dels diferents espais i estudiar l'evolució sonora dels temples. L'acústica virtual permet predir i percebre el resultat acústic de qualsevol proposta d'intervenció abans de la seua realització pràctica, amb el que es presenta una nova variable a tindre en compte a l'hora d'afrontar la restauració del patrimoni: l'acústica arquitectònica. Així mateix, la simulació acústica i visual ofereix la possibilitat de realitzar turisme virtual pels recintes de culte, fomentant l'estudi i gaudi dels seus valors patrimonials. Amb tot això, en aquesta investigació s'ha aplicat l'acústica virtual en l'estudi del patrimoni sonor, tant interior com exterior, de la Catedral de València. / [EN] Places of worship are patrimonial constructions of important cultural, historical, artistic and architectural values. In addition, they have a characteristic sound that must be the object of special protection. In this sense, the United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization (UNESCO) has recognized the sound of places of worship as an important part of our intangible cultural heritage, establishing its preservation as a priority. In this field, virtual acoustics is presented as a very effective tool for studying the sound heritage of places of worship. Through acoustic simulations, it is possible to analyze in detail the acoustic behavior of different spaces and study the sound evolution of temples. Virtual acoustics makes possible to predict and perceive the acoustic result of any intervention proposal before its practical implementation, thus presenting a new variable to consider when dealing with heritage restoration: architectural acoustics. Likewise, acoustic and visual simulation offers the possibility of carrying out virtual tourism around places of worship, promoting the study and enjoyment of their heritage values. With all this, in this research virtual acoustics has been applied in the study of the sound heritage, both inside and outside, of the Cathedral of Valencia. / Gracias al Ministerio de Ciencia e Innovación por los proyectos de investigación BIA2012-36896 y BIA2016-76957-C3-3-R en los que se enmarca este trabajo. / Díaz Rubio, E. (2023). La acústica virtual como herramienta para el estudio del patrimonio arquitectónico. Aplicación en la Catedral de Valencia [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/193837