19 febbraio 2014Misura della Risposta all'Impulso1 Misura della risposta all’impulso.
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19 febbraio 2014 Misura della Risposta all'Impulso 1
Misura della risposta all’impulsoMisura della risposta all’impulso
Misura della Risposta all'Impulso 2
Schema di misura della risposta all’impulso
19 febbraio 2014
Misura della Risposta all'Impulso 3
Schema del processo di misura
• Si desidera misurare la risposta impulsiva lineare h(t). Essa puo’ essere ricavata dalla conoscenza del segnale di test x(t) e del segnale misurato y(t). L’influenza della parte non lineare K e del rumore n(t) deve essere minimizzata.
Not-linear, time variant
system K[x(t)]
Noise n(t)
input x(t) +
output y(t) linear system w(t)h(t)
distorted signal w(t)
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Misura della Risposta all'Impulso 4
Tempo di Riverberazione dalla Risposta Impulsiva
• Integrale inverso di Schroeder.
• E’ possibile ricostruire sia la curva di “carico” sia la curva di “scarico” integrando in avanti o all’indietro la risposta all’impulso.
0
A
B
t
g t d t2
0' '
g t d tt
2 ' '
g t d tt
2
0' '
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Misura della Risposta all'Impulso 5
La Risposta Impulsiva
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Misura della Risposta all'Impulso 6
I metodi tradizionali (veri impulsi)I metodi tradizionali (veri impulsi)
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Misura della Risposta all'Impulso 7
Metodi tradizionali
• Sorgenti veramente impulsive: palloni, pistole, petardi
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Misura della Risposta all'Impulso 8
Palloncini
• Il diametro influenza la risposta alle basse frequenze
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Spettro «a campana»Spettro «a campana»
Esempio di risposta impulsiva (pistola)
Petardo Ottimo spettro ed omnidirezionalità, molto ripetibile
Misura della Risposta all'Impulso 1019 febbraio 2014
Petardo Vs. Dodecaedro• Confronto Nell’Odeion di PatrassoConfronto Nell’Odeion di Patrasso
Dodechaedron
Firecracker
Petardo Vs. Dodecaedro• Confronto Nell’Odeion di PatrassoConfronto Nell’Odeion di Patrasso
Dodechaedron Firecracker
Misura della Risposta all'Impulso 1219 febbraio 2014
Lo spettro del petardo è molto più piatto di quello di un costoso dodecaedro
Misura della Risposta all'Impulso 13
Il metodo MLSIl metodo MLS(Maximum Lenght Sequence)(Maximum Lenght Sequence)
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Misura della Risposta all'Impulso 14
Il primo dispositivo MLS - MLSSA
• MLSSA fu il primo apparato per la misura di risposte all’impulso con segnale MLS19 febbraio 2014
Misura della Risposta all'Impulso 15
Più recentemente - CLIO
• Più recentemete ils sitem,a CLIO, svilupato in Italia, ha rimpiazzato MLSSA per le applicazioni di misura con segnale MLS degli altoparlanti
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Misura della Risposta all'Impulso 16
Il metodo MLS
• x(t) è un segnale periodico binario, ottenuto mediante uno “shift-register”, configurato per la massima lunghezza del periodo di ripetizione
12L N
N stages
XOR
k stages
x’(n)
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Misura della Risposta all'Impulso 17
Deconvoluzione MLS
• Il segnale misurato y(i) è cross-correlato con il segnale di test x(i) mediante una trasformata veloce di Hadamard. Se il sistema in prova è lineare e tempo-invariante, il risultato è la risposta impulsiva h(i)
yM1L
1h
~
In cui M è la matrice di Hadamard trasposta, ottenuta permutando la sequenza MLS originaria m(i)
1Lmod2jim)j,i(M~
Misura della Risposta all'Impulso 18
Procedura di misura con MLS
Portable PC with 4-channels sound board
Original Room
SoundField Microphone
B-format 4-channels signal
(WXYZ)
Measurement of B-format Impulse Responses
MLS excitation signal
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Procedura di misura con MLS
playplay
recordrecord
Esempio di risposta all’impulso MLS
Spettro povero di basse
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Il metodo ESS (exponential sine sweep)Il metodo ESS (exponential sine sweep)
Misura della Risposta all'Impulso 22
Edirol FA-101
Firewire sound card:
10 in / 10 out
24 bit, 192 kHz
ASIO and WDM
Hardware low-cost: PC e scheda audio
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Hardware: altoparlante & microfono
Dodechaedron loudspeaker
Soundfield microphone
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Misura della Risposta all'Impulso 24
Aurora Plugins
Generate MLS
Deconvolve MLS
Generate Sweep
Deconvolve Sweep
Convolution
Kirkeby Inverse Filter
Speech Transm. Index
Il primo Sistema ESS - AURORA
• Aurora fu il primo sistema di misura basato su comuni schede audio a fare impiego del segnale ESS (Exponential Sine Sweep)
• Funziona comunque anche con i tradizionali segnali di test MLS e TDS
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Misura della Risposta all'Impulso 25
Il metodo Exp. Sine Sweep (ESS)
• x(t) è un segnale sinusoidale a frequenza variabile, con variazione esponenziale della frequenza nel tempo.
1e
ln
Tsin)t(x 1
2lnT
t
1
2
1
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Misura della Risposta all'Impulso 26
Il metodo Log Sine Sweep• La metodica di deconvoluzione della risposta all’impulso è semplice:
supponiamo di realizzare un filtro inverso z(t) tale che:
)idealeimpulso()t()t(z)t(x
• Se ora applichiamo tale filtro inverso al risultato della misura y(t), che altro non è che la convoluzione di x(t) con la risposta all’impulso dell’ambiente, h(t), otteniamo:
)()()()()()( thtzthtxtzty
• Il filtro inverso z(t) è semplicemente il “time reversal” del segnale originario x(t), con applicata una appropriata equalizzazione
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Segnale di test – x(t)
StopStop
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Segnale registrato- y(t)
• Le armoniche sono causate dalla distorsione non lineare dell’altoparlante
StopStop
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Filtro Inverso– z(t)
StopStop
19 febbraio 2014
8 novembre 2010 Misura della Risposta all'Impulso 30
Deconvoluzione dell’Exp. Sine Sweep• Viene usata la tecnica del “time reversal mirror”, cioè
la convoluzione del segnale misurato con lo stesso segnale di test, temporalmente invertito. Se il contenuto spettrale del segnale non è piatto, occorre una opportuna ri-equalizzazione del risultato.
Segnale di test x(t) Filtro Inverso z(t)
Misura della Risposta all'Impulso 31
Deconvoluzione = rotazione del sonogramma
• La convoluzione con il filtro inverso fa ruotare il piano tempo-frequenza in senso antiorario
LinearLinear
22ndnd order order
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Misura della Risposta all'Impulso 32
Risultato della deconvoluzione
L’ultima risposta impulsiva è quella lineare, le precedenti sono i prodotti di distorsione armonica ai vari ordini
1°2°3°
5°
Misura della Risposta all'Impulso 33
IR Selection• Dopo che si è ottenuta la sequenza di risposte
all’impulso, è possibile selezionarne solo una (ad esempio l’ultima, la risposta lineare):
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Esempio di misura di risposta all’impulso ESS
Spettro perfettamente piatto
8 novembre 2010 Misura della Risposta all'Impulso 35
Calcolo T20 secondo norma
19 febbraio 2014 Misura della Risposta all'Impulso 35
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