tesis cabeza binaural
DESCRIPTION
tesis del IPN sobre la construccion de microfono binaural y cabeza binauralTRANSCRIPT
-
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA
UNIDAD PROFESIONAL ADOLFO LOPEZ MATEOS
DISEO Y CONSTRUCCIN DE
UNA CABEZA BINAURAL
TESIS PROFESIONAL:
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:
INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA
PRESENTA:
ARMENTA FLORES LORENA
ASESORES:
ING. JOSE JAVIER MUEDANO MENESES
ING. JORGE BECERRA GARCIA
MEXICO, D. F. 2011
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
II
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
III
Diseo y Construccin de
una cabeza binaural
ARMENTA FLORES LORENA
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
Escuela Superior de Ingeniera Mecnica y Elctrica
Unidad Zacatenco
Departamento de Ingeniera en Comunicaciones y Electrnica
Academia de Acstica
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
IV
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
ARMENTA FLORES LORENA, 2011
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
Escuela Superior de Ingeniera Mecnica y Elctrica
Unidad Zacatenco
Departamento de Ingeniera en Comunicaciones y Electrnica
Academia de Acstica
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
V
Agradecimientos:
A Dios:
Por haberme guiado en el camino de la vida y por poner todos los elementos
necesarios para que pudiera seguir adelante y terminar una carrera.
A Mi Madre:
Por ensearme el valor de la vida y ser el ejemplo a seguir, por todo lo que me
ha dado; los valores, los consejos y el apoyo incondicional a pesar de todo.
A Mi Padre:
Por ponerme el ejemplo que aunque las cosas sean muy difciles con esfuerzo y
dedicacin se pueden lograr grandes metas y por ensearme el valor del
estudio.
A Mi Hermano:
Por estar a mi lado, hacerme rer y ser la motivacin para darle un buen
ejemplo y que pueda ser un hombre de bien.
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
VI
Resumen
La acstica es extremadamente amplia, engloba disciplinas tan diversas como la
psicoacstica, la acstica musical, la acstica arquitectnica, la acstica
ambiental, entre otras. El campo de la acstica es uno de los campos de estudio
ms antiguos y con distintas ramas de aplicacin, en las cuales es inevitable
prescindir de grabaciones en las seales acsticas.
Dentro de las aplicaciones ms avanzadas de la acstica, se encuentran las
grabaciones de sonido para obtener un mximo de realismo a la hora de
reproducirlas mediante auriculares o altavoces. Estos beneficios nos los ofrece
la tecnologa binaural.
La tecnologa binaural se basa en el uso de un maniqu que permite crear el
mismo campo acstico interferente, que el cuerpo humano. Logrando as un
mejor entendimiento en los ambientes acsticos, permitiendo identificar la
direccin del sonido, para as poder proporcionar una mejor calidad del
sonido.
Por tal motivo y pensando en las necesidades que tienen los alumnos de la
especialidad de acstica en la ESIME ZACATENCO para lograr un mejor
aprendizaje, se tuvo como propsito realizar un proyecto de tesis que consiste
en el desarrollo de un dispositivo diseado y construido como un prototipo de
cabeza binaural. Para poder utilizarlo como material de apoyo para algunas
de las asignaturas que se imparten en la academia.
El trabajo consiste en la construccin y desarrollo del prototipo de una cabeza
binaural al que llamaremos: PCB-01, el cual nos permite tener una idea ms
amplia de cmo sera el comportamiento de ciertas pruebas hacia el humano.
Con el fin de realizar un trabajo de calidad y realismo, se tomaron en cuenta
ciertas medidas antropomtricas de la cabeza y pabelln auditivo, de un
humano promedio para tener como base en todas nuestras aplicaciones una
mayor efectividad, ya que se realizan pruebas con medidas reales y sin exponer
al ser humano a niveles de presin sonora altos que puedan afectarlo.
Finalmente el PCB-01 arrojo interesantes conclusiones y resultados que seran
de utilidad como una herramienta de estudio para nuevas generaciones.
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
VII
Justificacin:
Tomando como antecedente que los precursores de las cabezas binaurales
tienen en comn elevados precios y no se fabrican en Mxico, la propuesta
de este prototipo tiene como particularidad medidas antropomtricas de un
mexicano promedio, ya que no existen cabezas de prueba con estas medidas
(cabeza y pabelln auditivo).
El propsito de realizar una cabeza artificial dummy head (PCB-01) es con
el fin de hacer pruebas y medidas binaurales, para alguna aplicacin
prctica en la Academia de Acstica en ESIME ZACATENCO.
El diseo del PCB-01 pretende tener una respuesta ptima, con el fin de que
el prototipo sea un proyecto factible que pueda desarrollarse para uso de los
estudiantes de la academia de acstica en ESIME ZACATENCO.
En la especialidad de acstica, principalmente en las unidades de
aprendizaje de grabacin y psicoacstica, se hace necesaria la ejecucin de
prcticas. Por tal motivo la realizacin de este trabajo permitir,
experimentar de forma significativa lo aprendido en el desarrollo temtico
de la especialidad de Acstica.
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
VIII
Objetivo General:
Disear y Construir una cabeza binaural, con medidas antropomtricas de
un mexicano promedio para la Academia de ESIME ZACATENCO como
apoyo y utilizacin en prcticas de laboratorio.
Objetivos Especficos:
Diseo de una cabeza binaural con medidas antropomtricas de un mexicano promedio.
Construir un prototipo en bajo costo.
Utilizar el prototipo como apoyo a los estudiantes de la academia de una forma significativa y vivencial.
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
IX
Introduccin:
El presente trabajo de investigacin consiste en el desarrollo de un dispositivo,
diseado y construido como un prototipo de cabeza binaural al que se le
nombro PCB-01, el cual hace posible tener una idea ms amplia de cmo sera el
comportamiento de pruebas como: grabaciones binaurales, grabacin de
diferentes instrumentos, pruebas de psicoacstica, entre otras. Este prototipo
permite apreciar la percepcin del sonido, y de esta manera evitar arriesgar al
ser humano en pruebas que lo exponen a altos decibeles.
El trabajo se divide en dos partes: el diseo y la construccin del PCB-01 que a
su vez se dividen en cuatro captulos.
En el primer captulo denominado conceptos tericos; tenemos todas las
generalidades que engloban este trabajo as como los conceptos base para
entenderlo.
El segundo captulo presenta las condiciones auditivas de la investigacin
binaural en el laboratorio de acstica; donde se presenta el problema y las
aplicaciones.
El tercer captulo es el estudio tcnico del prototipo, donde se presentan todos
los detalles de la construccin de este trabajo.
En el cuarto captulo tenemos el estudio econmico que presenta los detalles de
costos y mano de obra del PCB-01.
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
X
Antecedentes
Se presenta un cuadro explicativo sobre los antecedentes de las ltimas
dcadas con los hechos ms importantes respecto a los trabajos hechos de
cabezas binaurales.
poca - Autor Aportaciones
Gottingen Group
(Schoeder, Gottlob y Ando) 70s
Fueron los pioneros de las tcnicas binaurales,
cuando el filtrado digital era sumamente lento.
Posteriormente se desarrollaron mltiples
proyectos, en distintas plataformas y con diferentes
aplicaciones y capacidades (procesamiento en
tiempo real, modelando espacios acsticos, etc.).
Hugo Zucarelli 80s Hugo Zuccarelli en 1980, descubre cmo se
realizan las holografas y se le ocurre que se podra
aplicar el mismo principio a las grabaciones de
sonido.
Starkey 90s La tecnlogaa de Starkey data de 1999, y est
basada en un DSP que se calibra en base a medidas
reales con micrfonos en el interior del canal
auditivo del paciente. No es realmente una
grabacin del sonido binaural, ya que se procesa y
emite en tiempo real
Bill Gardner y Keith Martin 90s Los trabajos realizados por Bill Gardner y Keith
Martin de los laboratorios MIT, son de vital
importancia y su cabeza artificial KEMAR, es
tomada como base para trabajos posteriores.
http://www.eter.com.ar/contenidos/cont_zucarelli.html
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
XI
ndice
1. Capitulo I Conceptos Toricos...................................................13
1.1. Percepcin del sonido ................................................................................ 13
1.2. Audicin Binaural ...................................................................................... 16
1.3. Localizacin Binaural ................................................................................ 18
1.4. Laterarizacin .............................................................................................. 20
1.5. Mecanismos de Audicin Espacial ......................................................... 22
1.5.1. Diferencia Interaural de Tiempo DIT ........................................ 23
1.5.2. Diferencia de Intensidad Interaural DII .................................... 25
1.5.3. Diferencia de Nivel Interaural DLI ............................................ 27
1.5.4. Funcin de Transferencia HRTF ................................................. 28
1.6. Efecto Doppler............................................................................................. 30
1.7. Efecto Hass o precedente .......................................................................... 31
1.8. Sistema de coordenadas ............................................................................ 34
1.9. Grabaciones Binaurales ............................................................................. 36
2. Capitulo II Condiciones Auditivas de la Investigacin Binaural
en el laboratorio de Acstica ......................................................38
2.1. Presentacin del problema ....................................................................... 38
2.2. Propuesta de solucin................................................................................ 38
2.3. Estado del arte ............................................................................................. 39
2.4. Aplicaciones ................................................................................................. 40
3. Capitulo III Estudio Tcnico ............................................ ..42
3.1. Desarrollo del Prototipo ............................................................................ 42
3.1.1 Estudio antropometrico de cabeza y pabellon auditivoDesarrollo . 42
3.1.2 Realizacion de Positivo para el PCB-01 ................................................. 45
3.2 Armado de la PCB-01 ................................................................................ 47
3.3. Circuito .................................................................................................. ...51
3.4. Pruebas ........................................................................................................ .53
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
XII
4. Capitulo IV Evaluacion del Prototipo .......................................56
4.1. Ventajas y Desventajas ................................................................................ .56
4.2. Discusion de Resultados .......................................................................... .57
4.3. Costos de Produccion ................................................................................... .58
4.4. Materiales .................................................................................................... .58
4.5. Mano de Obra ............................................................................................. .59
4.6. Conclusiones sobre el estudio Economico ........................................... .60
Conclusiones Generales del Proyecto ............................................61
Bibliografia y referencias .................................................................62
Glosario .............................................................................................63
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
13
1. Conceptos Tericos
1.1. Percepcin del Sonido
El sonido es captado a travs de determinados receptores sensoriales,
en este caso el odo. La onda sonora hace un recorrido por las diferentes
partes del odo: el odo externo, formado bsicamente por el pabelln
auditivo, el cual recoge y dirige la onda hacia el odo medio o conjunto de
elementos (tmpano, cadena de huesecillos, canales vestbulares, etc.) que
convierten la onda sonora en movimiento mecnico (vibracin) que se
transmite hasta la cclea y el nervio auditivo, que configuran el odo interno.
Figura 1: Diagrama del Odo
El movimiento de vibracin se convierte en un impulso elctrico y de esta
manera llega hasta el cerebro.
El sistema para la escucha se compone de un rgano de toma de datos (odo
externo y medio), un rgano de conversin analgica digital (odo interno) y
un sistema de memorias u ordenador central (Cerebro). As, las ondas
acsticas del entorno inciden sobre el pabelln auditivo penetrando por el
canal y poniendo a vibrar el tmpano.
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
14
Posteriormente se convierten esos impulsos mecnicos en excitaciones
nerviosas que llegan al cerebro.
El odo externo presenta una baja impedancia (poca sensibilidad), el odo
interno posee una alta impedancia (gran sensibilidad) y el odo medio se
comporta como un igualador de impedancias acsticas.
La estructura visible del odo es decir el pabelln de la oreja, juega un papel
sumamente importante en la determinacin de la direccin de los sonidos.
Esto solo sucede a frecuencias arriba de los 5KHz.
El canal auditivo que conecta el odo externo con el odo medio, presenta una
pequea resonancia en aproximadamente 4KHz y 13 KHz, lo que hace que el
odo sea ms sensible a esas frecuencias.
El sonido que incide en el odo hace vibrar al tmpano, que es la membrana
que sella y separa el odo medio con el interno. Estas vibraciones se
transmiten al odo interno mediante tres pequeos huesos; martillo, yunque y
estribo, los cuales propagan el sonido a travs de los fluidos del odo interno.
La trompa de Eustaquio sirve para que nuestra propia voz no se oiga
excesivamente fuerte. Este tubo se puede abrir o cerrar involuntariamente
cuando tragamos o bostezamos hacindonos ms sensibles a nuestra voz.
Una vez que el sonido atraviesa el odo interno, es detectado e interpretado
por el cerebro a travs de sensores ubicados en el caracol. Esa informacin ya
interpretada, nos proporciona datos fsicos como intensidad, frecuencia y
ubicacin espacial en tres dimensiones.
La audicin como tal consta de un cierto nmero de procesos distintos cuyas
complicaciones, no permiten encontrar una relacin simple y nica entre las
magnitudes fsicas de la onda sonora y su percepcin por medio del
mecanismo auditivo. Por tanto, para que una onda acstica se transforme en
sensacin de sonido es necesario que esa variacin de presin est entre una
determinada banda y que la amplitud de esas fluctuaciones sea superior a un
determinado valor para cada frecuencia.
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
15
En la figura 2 se puede observar el sistema auditivo de una forma mecnica
Figura 2: Sistema Auditivo
El proceso de escucha en el ser humano depende de varios factores en los que
cabe mencionar que un aumento de 10 dB provoca el doble de la percepcin
del sonido, en donde este aumento en dB puede provocar daos al odo ya
que el menor cambio de tono que puede ser captado por el odo, vara en
funcin del tono y del volumen.
Los odos humanos ms sensibles son capaces de detectar cambios en la
frecuencia de vibracin (tono) que correspondan al 0.03% de la frecuencia
original, en el rango comprendido entre 500 y 8000 vibraciones por segundo.
El odo es menos sensible a los cambios de frecuencia si se trata de sonidos de
frecuencia o de intensidad baja.
La sensibilidad del odo a la intensidad del sonido (volumen) tambin vara
con la frecuencia, la sensibilidad a los cambios de volumen es mayor entre los
1000 y los 3000 ciclos, de manera que se pueden detectar cambios de un
decibel. Esta sensibilidad es menor cuando se reducen los niveles de
intensidad de sonido.
Los canales semicirculares y el vestbulo estn relacionados con el sentido del
equilibrio. En estos canales hay pelillos similares a los del rgano de Corti, y
detectan los cambios de posicin de la cabeza.
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
16
Los tres canales semicirculares se extienden desde el vestbulo formando
ngulos ms o menos rectos entre s, lo cual permite que los rganos
sensoriales registren los movimientos que la cabeza realiza en cada uno de los
tres planos del espacio: arriba y abajo, hacia adelante y hacia atrs, y hacia la
izquierda o hacia la derecha. Sobre las clulas pilosas del vestbulo se
encuentran unos cristales de carbonato de calcio, conocidos en lenguaje
tcnico como otolitos y en lenguaje coloquial como arenilla del odo. Cuando
la cabeza est inclinada, los otolitos cambian de posicin y los pelos que se
encuentran debajo responden al cambio de presin.
Los ojos y ciertas clulas sensoriales de la piel y de tejidos internos, tambin
ayudan a mantener el equilibrio; pero cuando el laberinto del odo est
daado, o destruido se producen problemas de equilibrio.
1.2. Audicin Binaural
El ser humano cuenta con dos odos por lo cual se le conoce como
sistema auditivo binaural, ya que con un odo se puede obtener solo la
informacin de frecuencia e intensidad de eventos acsticos, a diferencia del
sistema auditivo binaural (dos odos) es como se localiza la fuente sonora.
La informacin que el cerebro recibe de los dos odos es diferente (salvo
cuando estn equidistantes de la fuente), porque ambos odos estn
fsicamente separados entre s por la cabeza.
El sonido alcanza primero al odo derecho y despus de un tiempo al odo
izquierdo. La diferencia de tiempo interaural es tericamente la misma para
todas las frecuencias para una localizacin particular del estmulo.
La diferencia de tiempo entre el odo derecho y el odo izquierdo es de 0.6 ms
como se puede observar en la figura 3, llegando la seal primero al odo
derecho y posteriormente con un retraso al odo izquierdo.
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
17
Figura 3: Diferencia de Tiempo entre odos
La localizacin de los sonidos en el espacio se consigue gracias al
procesamiento por separado de la informacin de cada odo y de la posterior
comparacin de fase y nivel entre ambas seales.
sta diferencia en la posicin de los dos odos es la que permite al cerebro la
localizacin de la fuente sonora, ya que si la seal llegara al mismo tiempo en
ambos canales auditivos no se podra identificar fcilmente la ubicacin de la
fuente sonora. El sistema auditivo puede conseguir una mejora efectiva de 6
dB en la relacin seal a ruido si la seal y el ruido estn bien separados en el
espacio.
La informacin sobre la intensidad de las seales que llegan a los odos y sus
retrasos relativos se utiliza para localizar la fuente de sonido en el plano
horizontal. Los cambios pequeos en el contenido en alta frecuencia de un
sonido sirven para detectar la fuente en el plano vertical.
Ventajas sobre la audicin binaural:
Mejor entendimiento en los ambientes ruidosos.
Permite identificar la direccin del sonido.
Proporciona una mejor calidad del sonido
Proporciona un tono de calidad ms suave.
Proporciona un mayor alcance auditivo.
Permite poder identificar el mejor tipo de sonido.
Ayuda a mantener a sus dos odos activos.
Produce menor cansancio y proporciona una experiencia ms placentera
Brinda una sensacin de balance auditivo.
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
18
El sonido binaural u holofnico se fundamenta en grabar un sonido emulando
las condiciones en que escucha el odo humano. Para ello se vale de una
Dummy Head que tiene los canales auditivos construidos a semejanza de los
del ser humano y donde se alojan los correspondientes micrfonos que llevan
a cabo la grabacin. As, se intenta recrear el comportamiento de las ondas
sonoras dentro de los odos y las mismas diferencias en tiempo de llegada y
nivel (fase y amplitud) entre odos que ocurren de forma natural.
La holofonia comprende dos parmetros fsicos importantes que definen
prcticamente todos los fenmenos acsticos que intervienen en l; el tiempo
de llegada al odo de un sonido y su intensidad como tambin la direccin de
llegada del sonido y los eventos acsticos producidos por la interferencia de
la cabeza en el transcurso de la onda.
Dentro de la finalidad de la audicin binaural se puede considerar:
Mayor inteligibilidad del lenguaje en silencio.
Mayor audicin en cada lado estimulado.
Mayor comprensin en ambientes ruidosos.
Localizacin del sonido.
1.3. Localizacin binaural
La localizacin define la capacidad del individuo de determinar la
ubicacin de una fuente sonora en el espacio.
Lord Rayleigh fue el primero en determinar parte del proceso de localizacin
de sonidos. El observo que si la fuente de sonido esta a la derecha del
espectador, entonces el odo izquierdo se encuentra en el rea de sombra
provocada por la cabeza como se muestra en la figura 4.
Por lo tanto la seal en el odo derecho debera ser ms intensa que en el odo
izquierdo, que est directamente relacionado con la diferencia de tiempo entre
los dos odos.
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
19
Figura 4: Sombra Acstica
La audicin binaural es imprescindible para localizar instantneamente de
dnde provienen los sonidos. El cerebro, de forma instintiva, localiza el origen
de un sonido midiendo las minsculas diferencias de duracin e intensidad
entre los dos odos. Con un solo odo no es posible localizar fuentes sonoras.
El sistema auditivo usa una serie de pistas para determinar la ubicacin de las
fuentes sonoras en el espacio, estas derivan del hecho de que se tienen dos
odos que poseen pabellones auditivos y que, adems, estn separados una
distancia significativa por un medio acsticamente opaco. Es por ello que la
localizacin de fuentes sonoras slo es posible a partir de la audicin binaural.
Para el estudio de la localizacin es necesario el uso de tres planos
caractersticos (plano frontal, medio y horizontal), que se muestran en la
figura 5.
Figura 5: Planos caractersticos
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
20
La localizacin se realiza a partir de la determinacin de una direccin y
una distancia. Para establecer una direccin es necesario determinar un
ngulo lateral y un ngulo de elevacin.
La principal forma de localizar una fuente de sonido es de acuerdo a su
posicin angular, la cual involucra la diferencia relativa de la forma de
onda entre los dos odos en el plano horizontal.
Desde el punto de vista evolutivo, la posicin horizontal de los odos
maximiza las diferencias de los eventos auditivos que ocurren a travs del
oyente, ya sea hacia arriba o hacia abajo, esto permite la audicin de
fuentes auditivas fuera del campo visual.
La frecuencia depende de la diferencia de tiempo interaural ITD y de la
diferencia de intensidad interaural IID, estas ayudan a determinar la
sensibilidad relativa de los mecanismos fisiolgicos de las seales.
Para describir estas seales bajo experimentos psicoacsticos, se recurre al
paradigma de lateralizacin.
1.4. Lateralizacin
El trmino lateralizacin se usa para describir la forma y la
localizacin de la fuente, donde: la percepcin espacial se escucha dentro
de la cabeza sobre todo a lo largo del eje interaural entre los odos.
Los medios de producir la percepcin implican la manipulacin de las
diferencias de tiempo o de intensidad interaural sobre los audfonos.
La posicin donde se ubica la imagen sonora a lo largo de una lnea
imaginaria trazada entre los odos, se denomina lateralizacin de la
imagen. Por el contrario, cuando el estmulo se presenta a travs de
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
21
altavoces, el sujeto percibe que el sonido proviene desde algn lugar
situado en el espacio externo fuera de la cabeza, esto es, externalizacin de
la imagen sonora. La posicin subjetiva o aparente se denomina
localizacin.
Un ejemplo es cuando se tienen sonidos idnticos (monoaurales) y son
emitidos por audfonos estreos, la imagen espacializada aparece en una
posicin virtual en el centro de la cabeza.
Aunque la lateralizacin puede ocurrir con parlantes en ambientes
anecoicos, los experimentos de lateralizacin utilizan casi siempre los
audfonos.
Un sonido presentado idnticamente a ambos odos a travs de
auriculares, llamado estmulo ditico [i], se lateraliza en el centro de la
cabeza. Se puede lograr que la imagen se mueva al odo derecho, por
ejemplo, introduciendo un retardo de tiempo a la entrada del odo
izquierdo o bien haciendo ms intensa la seal del odo derecho.
La posicin horizontal de los odos maximiza las diferencias de los eventos
auditivos que ocurren a travs del oyente, ya sea hacia arriba o hacia abajo,
esto permite la audicin de fuentes auditivas fuera del campo visual.
En experimentos psicoacsticos la lateralizacin juega un papel muy
importante ya que est directamente relacionada con el manejo de los
mecanismos de audicin espacial (DIT, DII) determinando las respuestas
sensoriales de estos y su comportamiento fisiolgico.
Con el paradigma de lateralizacin, es posible hacer hiptesis limitadas
pero demostrables sobre la fisiologa del sistema auditivo y de la
localizacin por parmetros simples controlados por algn medio.
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
22
li Estimulo Diotico: El oyente recibe informacin, grabada mediante un nico micrfono, a
travs de dos auriculares, uno para cada odo. Nombre dado para distinguirlo del sistema de
grabacin monoaural, es un sistema de reproduccin utilizado sobre todo para ensayos
clnicos de audicin y obtencin de respuestas audio mtricas.
1.5. Mecanismos de audicin espacial
Una persona que tiene condiciones auditivas normales refleja una
inmediata apreciacin del espacio auditivo en tanto se orienta la mayora de
veces, de manera natural, rpida y exacta hacia el evento acstico. Aunque la
precisin espacial es ms pobre en el dominio auditivo.
El odo humano utiliza una serie de parmetros y se ubica en ciertos planos
(Ver figura 6) para localizar a la fuente del sonido, estos dependen de cada
individuo, por la forma de la cabeza, pabellones auditivos, y dems
miembros.
El sistema auditivo es un sofisticado procesador espacial que le permite al
organismo detectar y monitorear las posiciones de objetos auditivos en los
planos horizontal y vertical y en distancia, facilitndole la identificacin de los
mismos.
Figura 6: Representacin esquemtica de los planos caractersticos
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
23
Las caractersticas por las que se localiza el sonido, se refieren a la diferencia
de tiempos interaurales (Interaural time difference ITD), el movimiento de
la cabeza y movimiento de la fuente, la respuesta del pabelln auditivo,
localizacin con caractersticas HRTF, caracterstica de la distancia
(Intensidad, volumen, caractersticas espectrales y binaurales para la
distancia, reverberacin.)
1.5.1 DIT Diferencia Interaural de Tiempo
La diferencia interaural de tiempo o ITD se define como la diferencia entre el
tiempo de llegada de una seal a cada odo. Sin embargo, sufre variaciones de
acuerdo a la frecuencia debido a interferencias (difraccin de la misma
cabeza) y su percepcin se ve afectada asimismo en bajas frecuencias, cuando
la longitud de onda es lo suficientemente larga como para que la diferencia de
fase entre la seal percibida por ambos odos sea despreciable.
As, la diferencia de tiempo interaural (ITD - Interaural Time Difference) es un
parmetro que nos permite explicar nuestra capacidad de localizacin de
fuentes de baja frecuencia.
Las DIT pueden calcularse a partir de las diferencias en las distancias que
deben recorrer las ondas.
Figura 4: Representacin esquemtica de los ngulos en la cabeza
http://es.wikipedia.org/wiki/Interferenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Difracci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Longitud_de_ondahttp://es.wikipedia.org/wiki/Fase_(onda)
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
24
Las DIT van de 0 s para fuentes sonoras con un ngulo de 0 (exactamente
delante del sujeto), hasta cerca de 0.69 ms para fuentes sonoras con un ngulo
de 90
Figura 5: Grafica ITD con respecto al azimut
Para sonidos senoidales las diferencias de tiempo son equivalentes a
diferencias de fase entre las ondas que arriban a cada uno de los dos odos.
Para sonidos senoidales de bajas frecuencias las diferencias de fase pueden
brindar pistas efectivas para la localizacin lateral de las fuentes sonoras.
Para sonidos senoidales con longitudes de onda comparables o menores al
dimetro promedio de la cabeza (entre 19 y 23 cm segn diferentes autores,
promediaremos entonces en 21 cm), las diferencias de fase suministran pistas
ambiguas. Estas frecuencias rondan los 1.6 kHz.
Las diferencias de fase pueden ser tales que haya ciclos enteros de diferencia
entre uno y otro odo, y nuestro sistema auditivo no tiene forma de
determinar cul ciclo corresponde a cul en uno y otro odo.
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
25
La ambigedad comienza a ocurrir a partir de frecuencias cuya mitad de
longitud de onda sea la dimensin del dimetro de la cabeza (21 cm), es decir
para ondas de aproximadamente unos 800 Hz (longitud de onda = 43 cm).
Un sonido senoidal con una frecuencia exacta de (800 Hz) o mltiplos de ella
produce una sensacin ambigua, dado que las ondas en ambos odos tienen
una diferencia de fase de 180, por lo que el sistema auditivo no puede
establecer si uno est adelantado o atrasado medio ciclo con respecto al otro.
No obstante las DIT se vuelven totalmente ambiguas para sonidos senoidales
con frecuencias superiores a los 1.5 kHz.
ITD en funcin del azimut para diferentes elevaciones de la fuente, se tiene
que la diferencia de tiempos de llegada es mxima para 90 y mnima para
270, al igual que para el IID, los valores mximo y mnimo son menos
pronunciados conforme aumenta la elevacin de la fuente.
1.5.2 DII Diferencia de Intensidad Interaural
IID (Interaural Intensity Difference) es la diferencia de intensidad o amplitud
que hay entre la seal que llega a un odo y al otro.
Como en la ITD tambin se ve afectada por la cabeza y los pabellones
auriculares (odos), que actan como filtro reforzando algunas frecuencias y
atenuando otras.
En los mecanismos de la audicin binaural subyacen los procesos de
localizacin del odo humano. Se han propuesto diferentes parmetros para
cuantificar diferentes aspectos de la audicin binaural. Uno de estos
parmetros es la IID. sta es la diferencia entre las intensidades que llegan a
los odos izquierdo y derecho. Un evento sonoro situado a la izquierda del
oyente provocar una sensacin sonora ms intensa en su odo izquierdo que
en el derecho.
IID = I izq. I der.
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Intensidad_(sonido)&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Amplitud_(sonido)http://es.wikipedia.org/wiki/Filtro
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
26
El valor del IID normalizado a partir de las respuestas binaurales medidas en
funcin del azimut para las diferentes elevaciones.
El valor mximo del IID corresponde a 270 ya que en este caso la fuente est
situada a la izquierda del maniqu acstico. Sucede al contrario a 90; la
fuente est a la derecha del maniqu el valor del IID es negativo y mnimo.
No obstante, conforme aumenta la elevacin de la fuente respecto del
maniqu, la diferencia de nivel es menor.
El IID depende mucho de la frecuencia. En la percepcin de seales de alta
frecuencia, se nota el efecto de sombra de la cabeza y las diferencias de
intensidad son mayores. Sin embargo, para la localizacin de fuentes que
emiten bajas frecuencias (f =500Hz) los efectos de la difraccin son notables y,
por tanto, el nivel de intensidad que percibimos en ambos odos es similar.
Los sonidos de bajas frecuencias tienen longitudes de onda relativamente
grandes con respecto a las dimensiones de la cabeza. El estudio de la
difraccin determina que cuando la longitud de la onda es suficientemente
grande con respecto al obstculo que encuentra la onda, sta se difracta
fcilmente y no se genera una "sombra acstica" (o, al menos, se produce una
sombra acstica pequea). Por el contrario, cuando las longitudes de onda
son pequeas, se produce poca difraccin y por lo tanto existe una sombra
acstica mayor.
Para frecuencias de 500 Hz la longitud de onda del sonido es de unos 69 cm,
unas tres veces el dimetro promedio de una cabeza humana concluyendo as
que la difraccin es poca.
Para frecuencias de 4 kHz (longitud de onda del orden de los 8.5 cm) la
sombra acstica es importante.
Las DII son prcticamente despreciables para frecuencias inferiores a los 500
Hz, pero pueden ser de hasta 20 dB para frecuencias mayores de 5 kHz.
En la siguiente figura tenemos una grafica que nos muestra la relacin entre la
frecuencia y los ngulos del azimut para frecuencias hasta 6 kHz.
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
27
Figura 6: Grafica de relacin entre frecuencia y ngulo azimut
1.5.3 ILD Diferencia de Nivel Interaural
La diferencia interaural de nivel ILD se define como la diferencia entre los
niveles de las seales que arriban a cada odo. ILD se calcula como la razn
entre las energas de la seales.
El sonido de una fuente que venga de la izquierda (por ejemplo) llegar
primero al odio izquierdo, pero tendr que viajar hasta el otro lado. Lo que
ocurre, es que el sonido es difractado alrededor de la cabeza para llegar al
odo derecho y por lo tanto tendr que viajar ms, que abarca tanto el efecto
pantalla de la cabeza como el debido a la distancia extra que recorre.
ste tiempo se llama (ILD) Interaural Level Difference, que abarca en cuanto a
intensidad tanto el efecto pantalla de la cabeza como el debido a la distancia
extra que recorre.
El ILD depende fuertemente de la frecuencia. A frecuencias bajas, donde la
longitud de onda del sonido es ms grande que el dimetro de la cabeza, hay
poca diferencia de presin sonora en las dos orejas, sin embargo, a altas
frecuencias, donde la longitud de onda es pequea, puede haber 20dB o ms
de diferencia.
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
28
Cuando los ITD's y ILD's son prcticamente los mismos, entra en juego otro
factor, el HRTF (Head Related Transfer Functions). Esto ocurre cuando el
sonido est localizado en el plano medio. De tal modo, que parece que la
localizacin se lleva a cabo con la convolucin de la seal y de la forma del
torso superior, cabeza, cuello y orejas. La informacin recogida es til para
determinar tanto la elevacin como la localizacin trasera o delantera.
1.5.4 Funcin de Transferencia HRTF
El pabelln auditivo acta como una cavidad de resonancia, donde amplifica
algunas frecuencias, y su geometra genera ciertos efectos de interferencia que
atenan otras frecuencias. Dicho de otra forma, su respuesta en frecuencia
depende de la direccin.
A frecuencias elevadas, la seal directa est en desfase con la seal que llega
ms tarde. La mayor interferencia ocurre, cuando la diferencia de recorrido d
es la mitad de la longitud de onda.
Por ejemplo si Como el pabelln auditivo es mucho ms efectivo
con sonidos que vienen de la parte delantera, este efecto es por lo tanto
mucho ms pronunciado.
Figura 7. Relacin de frecuencia en ambos pabellones auditivos
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
29
Las funciones de transferencia HRTF (Head related Transfer Function)
matemticamente describen el efecto combinado del odo, cabeza y torso
sobre los sonidos procedentes de una determinada posicin como se puede
observar en la (Figura 8).
Las HRTF captan todas las seales fsicas ayudando a la localizacin de
la fuente y son diferentes para cada persona, tomando en cuenta las medidas
de pabelln auditivo, cabeza y torso, ya que no todos tenemos las medidas.
Figura 8. Expresin Matemtica (HRTF)
Para encontrar la presin sonora sobre una fuente x (t) que produce en el
tmpano, es necesario obtener la respuesta al impulso h(t) desde la fuente a el
tmpano. A esta relacin le llamamos Relacin Cabeza (Head - Related) con
respuesta al Impulso (HRIR), y su transformada de Fourier H(f) se llama Head
Related Transfer Function (HRTF).
Con la informacin de las medidas HRTF, y con la ecualizacin pertinente de
auriculares, un sonido puede ser procesado y presentado a el individuo, el
cual lo percibir desde la posicin del espacio cuya HRTF se haya utilizado, a
pesar de que en realidad los sonidos proceden de los auriculares. Esta tcnica
se denomina externalizacin o auralizacin de sonidos.
La funcin HRTF consta de cuatro variables: Intensidad, tono, timbre y
frecuencia, caractersticas que nos permiten realizar pruebas de audicin
Binaural, lateralizacin o auralizacin.
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
30
En coordenadas esfricas, para distancias de un metro o mayores se dice que
la energa sonora se encuentra en el campo lejano. En HRTF la mayora de las
mediciones se realizan en el campo lejano que reduce el HRTF a una funcin
de azimut. Si consideramos el efecto del cuerpo en la seal que llega desde
una direccin determinada y con una cabeza de rotacin como un filtro,
entonces podemos medir la funcin de transferencia de ese filtro.
La funcin de un filtro que genera seales de elevacin, est dada por:
H(, ) = 1 + Ae-jA() + VejV()
El cuerpo fsico crea diferentes efectos de filtro para las diferentes relaciones
entre la ubicacin de la fuente de sonido y sus pabellones auditivos. Tomando
en cuenta que, a menos que la fuente de sonido se encuentre en el plano
medio entonces las seales que llegan a los odos sern diferentes.
1.6. Efecto Doppler
El efecto Doppler establece el cambio de frecuencia de un sonido de
acuerdo al movimiento relativo entre la fuente del sonido y el observador.
Este movimiento puede ser de la fuente del observador o de los dos.
Asume la frecuencia de la fuente como una constante pero lo escuchado
depende de las velocidades de la fuente y del observador.
El efecto Doppler se origina cuando hay un movimiento relativo entre la
fuente sonora y el oyente; cuando cualquiera de los dos se mueve con
respecto al medio en el que las ondas se propagan.
Como resultado del efecto Doppler podemos decir que es la aparente
variacin de la altura del sonido. Sin embargo existe una variacin en la
frecuencia que se percibe con respecto a la frecuencia que la fuente que lo
origina. Ver (Figura 9).
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
31
Figura 9. Representacin del Efecto Doppler
Fuente mvil:
Receptor en movimiento:
Ambos en movimiento:
Frecuencia aparente
c = Velocidad del sonido
v = Velocidad del observador
u = Velocidad de la fuente
= Frecuencia de la fuente
1.7. Efecto precedente o Efecto Hass
Este efecto es una estrategia utilizada de manera inconsciente por el
individuo para enfrentar la informacin sonora conflictiva de los ambientes
reverberantes. Esta habilidad denominada tambin como Ley del primer
frente de onda, ha sido definida como el fenmeno de audicin espacial que
ocurre cuando dos sonidos similares se presentan desde diferentes lugares
separados por un breve retardo de tiempo.
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
32
El sujeto escucha slo un sonido que localiza en la direccin del sonido que le
lleg primero, llamado lder o directo.
Aunque la persona se da cuenta de la presencia del segundo sonido, i.e., el
sonido reflejado o retardado, le resulta difcil y hasta imposible localizarlo en
algunas condiciones.
El efecto precedente es un mecanismo que le ayuda al individuo a localizar
con precisin la fuente sonora primaria que es la que tiene mayor significado.
El sistema auditivo le atribuye un gran peso al sonido directo reduciendo, de
esta manera, la influencia de la informacin direccional contenida en los
sonidos retardados.
Para entender mejor este comportamiento, se cita el siguiente ejemplo:
En un campo libre se emplean dos altavoces separados entre s y
equidistantes del sujeto (Ver figura 10).
Figura 10. Representacin del Efecto precedente
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
33
Un altavoz emite el primer sonido (el lder), el segundo altavoz emite, desde
un lugar distinto y despus de un breve retardo variable (t), una rplica del
primer sonido a manera de reflexin simulada es decir, el sonido retardado.
Cuando ambos sonidos se presentan simultneamente (t=0 ms), el sujeto
percibe una nica imagen fusionada fantasma ubicada en la mitad del
trayecto entre ambos altavoces. A medida que el retardo se incrementa de 0 a
1 ms, la imagen fantasma migra hacia el sonido lder.
Para retardos entre 1 ms y 30 ms, la fuente sonora se localiza en la posicin
del sonido lder y la informacin direccional contenida en el sonido retardado
es prcticamente descartada. Para retardos que exceden los 30 - 35 ms la
imagen se parte en dos y el sujeto puede localizar separadamente ambos
eventos segn la posicin de los respectivos altavoces.
El retardo para el cual la imagen fusionada se parte en dos se llama umbral
del eco y depende fuertemente del tipo de estmulo empleado. La fusin,
localizacin y supresin del sonido retardado son parmetros de vital
importancia en el Efecto Hass.
La fusin de los dos sonidos en uno solo e imagen auditiva, resulta til para
evitar imgenes sonoras mltiples. La presencia del sonido retardado se
detecta claramente: si se apaga el altavoz que emite el sonido retardado la
imagen percibida cambia notablemente en sonoridad, espacialidad y timbre.
Es interesante destacar que este mecanismo dinmico se libera cuando
ocurren cambios repentinos en la configuracin del estmulo o cuando
aparece informacin nueva, proceso que se denomina rompimiento de los
fenmenos de precedencia o liberacin de la supresin.
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
34
1.8. Sistema de Coordenadas
Para poder especificar la localizacin de un sonido, necesitamos un
sistema de coordenadas. Los tres ejes coordenados definen tres planos
estndar x-y el plano horizontal, x-z el plano frontal, y el y-z el plano medio.
Definiendo, arriba/abajo, delante/atrs y derecha/izquierda respectivamente.
Como se ve en la figura 11. Existen dos sistemas de coordenadas para definir
estos parmetros (azimut, elevacin y radio).
Figura 11. Coordenadas esfricas
"Sistema de coordenadas vertical-polar :
En este sistema primero se mide el azimut como el ngulo desde el plano
medio al plano vertical que contiene la fuente y el plano z, y luego se mide la
elevacin, que parte desde el plano horizontal.
Las superficies con azimut constante son planos que pasan a travs del eje z, y
las superficies con elevacin constante, son conos concntricos alrededor del
eje z.
"Sistema de coordenadas interaural-polar ":
Se mide la elevacin como el ngulo que va desde el plano horizontal hasta
un plano que contiene el eje (x y), la fuente. Con esta eleccin las superficies
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
35
de elevacin constante son planos alrededor del plano interaural (x) y
superficies con azimut constante son conos concntricos con el eje Interaural.
Figura 11. Sistema de Coordenadas esfricas
En la figura anterior (Ver Figura 11). Podemos concluir que el sistema de
coordenadas esfricas se basa en la misma idea que las coordenadas polares y
se utiliza para determinar la posicin espacial de un punto mediante una
distancia y dos ngulos.
En consecuencia, en el centro de la cabeza que tomamos como punto de
referencia queda representado por un conjunto de tres magnitudes:
el radio r, el ngulo polar o colatitud y el azimut .
http://es.wikipedia.org/wiki/Coordenadas_polareshttp://es.wikipedia.org/wiki/Radio_(geometr%C3%ADa)http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=%C3%81ngulo_polar&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Colatitudhttp://es.wikipedia.org/wiki/Azimut
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
36
1.9. Grabaciones Binaurales.
Esta tecnologa se basa en el uso de una cabeza binaural que permite
crear el mismo campo acstico interferente, que el cuerpo humano.
Uno de los principales inconvenientes, radica en que la funcin HRTF, es
cambiante con cada individuo, de manera que las sensaciones que se pueden
percibir, con una grabacin que introduce una HRTF distinta a la de cada
individuo, pueden ser confusas.
La imagen sonora, la realiza el cerebro a partir de las informaciones
binaurales percibidas. Durante la fase de aprendizaje (infancia) se sabe
localizar fuentes sonoras, as como analizar sus caractersticas, familiaridad de
un sonido, mensaje acstico, etc. Es en sta fase del aprendizaje, donde
nuestra fisiologa del odo externo, y nuestro cuerpo, nos determinan una
funcin HRTF propia. Las diferencias de niveles y de tiempos entre los
mensajes recibidos por nuestros odos.
(Los ITD y Los ILD) permiten identificar la procedencia del sonido en el
espacio 3D.
La tcnica binaural se basa en el uso de una cabeza binaural ms o menos
realista en formas, que incorpora dos micrfonos situados en los puntos
donde estara la entrada del pabelln auditivo.
Figura 12. Grabaciones Binaurales
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
37
Bsicamente la tcnica de grabacin binaural hace uso de dos micrfonos
omnidirecionales que se colocan en los odos de un maniqu creando una
imagen estreo.
Estos sistemas de doble canal emulan la percepcin del sonido, y proveen a la
grabacin de una importante informacin aural sobre la distancia y la
direccin de las fuentes sonoras. Cuando estas grabaciones se reproducen con
auriculares, la audiencia experimenta una imagen sonora esfrica, donde
todas las fuentes de sonido son reproducidas con la direccin espacial
correcta.
Las grabaciones binaurales se usan a menudo para sonido ambiente o en
aplicaciones de realidad virtual. En una mezcla, nunca est de ms contar con
una o varias pistas capturadas en "estreo real", mediante el uso de esta
tcnica. De este modo, obtendremos una referencia espacial realista que nos
permita situar el resto de las pistas a partir de una "anchura" estreo ya dada.
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
38
2. Condiciones auditivas de la
investigacin binaural en el
laboratorio de acstica.
2.1. Presentacin del problema
Tomando como referencia que en el laboratorio de Acstica no se cuenta con
una cabeza binaural para atacar los ejemplos prcticos de las unidades de
aprendizaje de la especialidad de acstica, surge la necesidad de presentar un
prototipo de una cabeza binaural, para poder ser utilizada en la academia de
Acstica con fines prcticos y para ayudar al estudiante a que el aprendizaje
sea llevado de una forma significativa y vivencial.
2.2. Propuesta de solucin
Dado que el fenmeno acstico es un fenmeno universal, surge la
posibilidad de simularlo una vez caracterizado por una cabeza binaural que
nos pueda dar un criterio amplio del entorno acstico de un humano, sin
someter a un ser humano a pruebas que puedan daar gravemente su salud.
Una tcnica relativamente nueva utilizada en la especializacin y en la
reconstruccin de las caractersticas temporales y espaciales del campo sonoro
en una sala, consiste en aplicar un filtrado a seales monofnicas anecoicas
obteniendo seales binaurales. Esta tcnica es conocida como grabacin
binaural.
La idea principal es tener un diseo de una cabeza binaural que se pueda
someter a pruebas utilizando la tcnica de auralizacion, se utilizaran las
seales anecoicas para las pruebas que son seales de audio que no tienen
contenido de espacio, es decir que se registra solo el sonido directo que
proviene del instrumento o sonido que se vaya a ser grabado.
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
39
En la reconstruccin de espacios acsticos mediante auralizacin se pretende
reproducir en el oyente la sensacin psicoacstica en cuanto a la
reverberacin, sonido binaural, impresin espacial; y en cuanto a la respuesta
del obstculo compuesto por el torso, cabeza y pabellones auditivos.
En la especializacin o simulacin de 3D mediante auralizacin, se pretende
recrear la imagen acstica del sonido ubicando artificialmente la fuente en un
lugar deseado del espacio, para lo cual se utiliza la respuesta de una "cabeza
binaural" excitada desde distintos puntos.
Como propuesta inmediata de solucin, se desarrollo un Dummy head o
cabeza binaural que para nuestra conveniencia lo identificaremos con el
nombre de PCB-01.
La idea principal de utilizar este instrumento es ayudar al alumno en su
desarrollo facilitndole esta herramienta que le ser til para ejercer los
conocimientos y poner en prctica lo visto en el saln de clases. Cabe
mencionar que el PCB-01 es el primer prototipo para este fin; por lo que
puede tomarse como base para mejoras en un futuro.
2.3. Estado del arte
En investigaciones sobre los pioneros de las cabezas binaurales se encontr
que: Hugo Zuccarelli ideo una cabeza que llam Ringo y en la que situ dos
micrfonos en el lugar natural que ocupan los odos, replicando los mismos
en la cabeza. Bsicamente la idea era la misma que la de la Kunstkpof, pero
mejorada. La mejora radica en la aportacin que Zuccarelli hizo sobre el
concepto de la grabacin binaural.
En 1983 Zuccarelli grab en el Reino Unido con la CBS un disco llamado
"Zuccarelli Holophonics (The Matchbox Shaker)" en el que se incluan una
serie de muestras de sonido de la caja de cerillas, el corte de pelo, abejas,
globos, bolsas de plstico, pjaros, aviones, fuegos artificiales, truenos, coches
de carreras, etc.
http://img104.imageshack.us/img104/6439/ringo2ax.jpg
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
40
Algunos trabajos similares:
Binaural. La Revolucin del Sonido BGAT 01
Datasheet KEMAR Manikin Type 45BA.
Product data Head and Torso Simulator 4128C. Brel & Kjaer
En los ltimos aos ha incrementado el inters por el estudio de estas tcnicas
de grabacin nuevas como lo es la binauralidad y el desarrollo de la mejora en
las Dummy head por lo que podemos citar, las mejoras han sido en gran
medida y con la tecnologa de materiales nuevos.
2.4. Aplicaciones
Las aplicaciones de estas tcnicas son muy variadas a continuacin se
citan algunas:
La gran cantidad de aplicaciones en prcticas que para el alumno de ESIME
en la Especialidad de Acstica le ser bastante til en las materias impartidas
que le ayuden a un aprendizaje de forma significativa.
Las tcnicas de auralizacin permiten contar con una herramienta de
simulacin (cabeza binaural) capaz de reproducir la sensacin psicoacstica
del oyente. Esto nos permite utilizar el prototipo como instrumento
complementario de ayuda en otras pruebas en donde el ser humano no pueda
ser expuesto.
Una aplicacin interesante es la reconstruccin de espacios acsticos. Es
posible recrear las caractersticas acsticas de espacios distantes
geogrficamente del oyente, o de espacios que ya no existen.
La realidad virtual es un vasto campo de aplicaciones para la auralizacin.
Desde presenciar conciertos multimedia como si estuviramos en
determinada butaca de un teatro en particular, hasta todo lo relacionado con
aplicaciones interactivas como viajes, juegos, eventos, etc.
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
41
Otra aplicacin que me parece importante es la posibilidad de obtener
grabaciones en las que la especializacin (la ubicacin de los instrumentos)
est dada por tcnicas de auralizacin.
La mezcla de una grabacin podra tratar las seales de diferentes
instrumentos de forma de obtener un panorama ms definido de la
localizacin de los sonidos (en especial para frecuencias graves).
Algunos ejemplos de discos que fueron grabados con tcnicas de binauralidad
usando una cabeza binaural son:
Aqua de Edgar Froese (Tangerine Dream) 1975
Flow Motion de Can - 1976
The final cut de Pink Floyd - 1982
The pros and cons of hitchhicking de Roger Waters - 1984
Finn de Finn Brothers 1995
Fire Garden de Steve Vai 1996
Binaural de Pearl Jam - 2000 Nothing as it seems.ogg
Radiohead 2009
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/1/10/Nothing_As_It_Seems.ogg
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
42
3. Estudio Tcnico
3.1. Desarrollo del prototipo
Para el desarrollo del PCB-01 se llevaron a cabo los siguientes pasos:
Se realiz un estudio antropomtrico con una muestra de 25 personas
para tomar las medidas de cabeza y pabelln auditivo
Se hizo un sondeo de los materiales factibles para realizar la
construccin de la cabeza binaural
Se propuso un circuito de un preamplificador para conectarlo hacia los
canales auditivos
Tomando en cuenta los puntos anteriores se llevo a cabo el armado de
la cabeza artificial PCB-01.
3.1.1 Estudio antropomtrico de cabeza y pabelln auditivo:
Para la realizacin del estudio antropomtrico, se tomo una muestra de 25
personas del sexo femenino entre 18 y 25 aos de edad, en donde se les tomo
medidas del margen inferior de la rbita ocular, el pabelln auditivo
verticalmente, la medida de lo largo de la cabeza, y el dimetro de la cabeza,
las mediciones se realizaron con una cinta mtrica para obtener 4 mediciones
por cada persona y poder sacar un promedio de todas las medidas tomadas y
as la medida que ms se acerque a la promedio, tomarla como base para la
realizacin del producto.
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
43
Muestras tomadas:
PERSONA
Medida O-T
Medida Oi
Medida x
Medida v
Persona 1 8 cm 6 cm 17 cm 54 cm
Persona 2 7.5 cm 5.5 cm 14 cm 52 cm
Persona 3 7 cm 6 cm 17 cm 50 cm
Persona 4 6.8 cm 7 cm 14 cm 51 cm
Persona 5 6 cm 6.8 cm 15 cm 53 cm
Persona 6 7.1 cm 5.7 cm 15 cm 53 cm
Persona 7 7 cm 6 cm 16 cm 50 cm
Persona 8 8 cm 4 cm 17 cm 54 cm
Persona 9 8 cm 5 cm 16 cm 52.4 cm
Persona 10 6.5 cm 6 cm 15 cm 50.8 cm
Persona 11 7.2 cm 5.8 cm 14 cm 54 cm
Persona 12 7 cm 4.5 cm 18 cm 52.6 cm
Persona 13 5.6 cm 7 cm 15 cm 50.5 cm
Persona 14 7 cm 6 cm 15 cm 54 cm
Persona 15 6 cm 7 cm 16 cm 52 cm
Persona 16 8 cm 5 cm 17 cm 50 cm
Persona 17 7 cm 6 cm 14 cm 54.6 cm
Persona 18 6.5 cm 4.8 cm 14 cm 52 cm
Persona 19 7.2 cm 6.2 cm 17 cm 52 cm
Persona 20 8.1 cm 5.5 cm 16 cm 52 cm
Persona 21 5.8 cm 4.3 cm 16 cm 50.4 cm
Persona 22 7 cm 6.2 cm 12 cm 52.5 cm
Persona 23 6.4 cm 5.7 cm 15 cm 51.7 cm
Persona 24 6.3 cm 4.8 cm 13 cm 54 cm
Persona 25 6.6 cm 5.2 cm 18 cm 53.8 cm
Tabla 1. Muestra de medidas antropomtricas para cabeza binaural.
En la tabla anterior tenemos un machote de las medidas obtenidas a un grupo
de 25 personas del sexo femenino para su estudio, cabe mencionar que estas
medidas nicamente son tomadas de una poblacin mexicana promedio, por
lo que para el estudio en otras identidades las medidas pueden cambiar ya
que la fisiologa es diferente en cada nacionalidad, aunque para fines de
estudio acadmico el PCB-01 es muy til en la prctica.
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
44
Figura 13. Esquema base de parmetros de medicin
O-T = Margen inferior de la rbita ocular.
Oi = Medida de pabelln auditivo verticalmente.
X = Medida vertical del largo de la cabeza.
V = dimetro de la cabeza.
En base a las muestras tomadas, se utiliz una muestra de la persona que ms
se acerco a un promedio, que en este caso fue la muestra de la persona
Medidas utilizadas en el PCB-01
CABEZA BINAURAL
Medida O-T
Medida Oi
Medida x
Medida v
Persona 14 7 cm 6 cm 15 cm 54 cm
Tabla 2. Medidas utilizadas en el PCB-01
Se utilizaron las medidas de la persona 14 como positivo para obtener el molde de lo
que sera el PCB-01.
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
45
3.1.2 Realizacin del positivo para el PCB-01
Para la realizacin del PCB-01 se tomaron en cuenta distintos materiales,
dentro de los cuales, se tena presente la fibra de vidrio; por su dureza y la
facilidad de ser moldeable, se trabajo con este material.
1. Para obtener el positivo de la cabeza, antes se tuvo que hacer una mscara de yeso, que se tomo como base para la construccin de la cabeza.
El proceso que se utilizo para el molde fue a base de mascaras de yeso para la
parte de la cara, donde primero se hizo la parte frontal y despus la parte
trasera, colocando vendas de yeso en toda la cara; para que no se pegara el
yeso en la piel, se cubri la cara con vaselina y se coloco una gorra de nylon
para el cabello, ya que la cara quedo perfectamente cubierta con vaselina, se
saco el positivo con las mascaras de yeso colocando venda por venda en el
contorno de la cara, las vendas se tuvieron que recortar para que pudieran
verse mas los detalles de la cara. Ya que se seco el yeso se procedi a despegar
de la cara la mscara con mucho cuidado, de la misma manera se hizo la parte
trasera de la cabeza a manera de que se pudieran unir las dos partes y sacar
un molde de yeso de la cabeza completa.
Se dejo secar por 2 das las mascaras de yeso de tal forma que se pudiera
trabajar con las mascaras totalmente secas, se lijaron las mascaras con una lija
de agua cuidando sacar perfectamente los detalles de la cara.
2. Para poder colocar la fibra de vidrio se tuvo que cubrir las mascaras de yeso con peridico obteniendo un nuevo positivo.
Teniendo las mascaras de yeso limpias y afinadas en detalles, se cubrieron con
papel peridico en pedazos pequeos y remojados en pegamento blanco para
poder cubrir bien los huecos de la cara, colocando con una brocha una capa de
pegamento blanco y otra capa de pedacera de papel peridico colocando as 3
capas de papel a manera de obtener un nuevo positivo y dejndolo secar por 2
das, ya seco el papel se procedi a retirar las mascaras de yeso. El nuevo
positivo toma una mayor rigidez y para afecto de manejarlo con la fibra de
vidrio es mejor que el yeso.
3. El nuevo positivo de papel peridico sirve para poder trabajar sobre este la fibra de vidrio y obtener el proyecto final.
Ya con la mscara en peridico se hizo una mezcla de un pegamento especial
el cual consta de un catalizador y la resina para poder trabajar la fibra de
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
46
vidrio, se utilizo un 3% de catalizados por 97% de resina, ya que esto facilito
el poder trabajar la fibra de vidrio, de lo contrario se secara muy rpido y no
dara oportunidad a moldear la fibra.
Usando guantes y cubre bocas se colocaron varias laminas recortadas en
rectngulos pequeos de fibra de vidrio por encima de los positivos de las
mascaras de papel peridico hasta cubrir perfectamente cada hueco en la
mscara tanto de la parte frontal como de la parte de atrs de la cabeza, se
colocaron varias capas de fibra de vidrio usando una brocha y se dejo secar
por un par de das.
4. Teniendo el proyecto final en fibra de vidrio, se procede a retirar las mascaras de peridico, para obtener el molde en fibra de vidrio y poder afinar los ltimos detalles.
Ya estando seco y duro el positivo final en fibra de vidrio, se quito de las
mascaras con cuidado y paciencia se introdujo en agua para quitar las capas
de peridico, quedando nicamente las mascaras ya en fibra de vidrio, para
afinar los detalles con una lija de agua se fueron quitando las impurezas para
tomar un aspecto ms liso y fino.
5. Ya con las mascaras en fibra de vidrio limpias y lisas, se unieron de tal manera de obtener una sola pieza de la cabeza completa en fibra de vidrio.
Para unir las 2 partes de las marcaras se colocaron algunas laminas de fibra de
vidrio en las orillas para unir tomando ya la forma de la cabeza, ya unidas las
dos partes se le dio una ltima lijada para tomar una forma uniforme y sin
bordes, afinando detalles, despus se pinto con pintura de aceite color carne.
6. Para obtener la base de la cabeza, se hizo una caja simulando el torso, donde se coloco la cabeza y el circuito del proyecto.
Se hizo una caja como soporte de madera con un orificio en el centro para
colocar la cabeza y se sello con silicn para evitar que se escape el ruido, se
checo que no hubiera hoyos por ninguna parte y poder colocar la parte del
circuito por adentro.
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
47
3.2. Armado de la cabeza binaural
Para las medidas del pabelln auditivo, se recurri a un proceso de vaciado
como tcnica para obtener un molde exacto del odo y as tener una mejor
respuesta para la cabeza binaural.
En la parte del odo se realizo un proceso de vaciado el cual consiste en
utilizar un material llamado alginato que es el que se utiliza para las prtesis
dentales, este es un polmero el cual a base de una mezcla con agua forma una
pasta que se vierte y toma la forma de el molde deseado. Este material debe
trabajarse con rapidez porque el proceso de secado es rpido.
Figura 14. Molde del pabelln auditivo en alginato
Ya teniendo el molde en alginato se hizo un vaciado con la resina de modo
que se obtuvo dos pabellones auditivos con las mismas caractersticas que las
del sujeto muestra; estos pabellones en fibra de vidrio tienen el canal auditivo
a semejanza del sujeto con los orificios iguales para traer practicas binaurales
ms realistas.
Los pabellones auditivos en resina se colocaron posteriormente en la cabeza
ya terminada igualmente en fibra de vidrio, se hicieron los ltimos retoques
para pegar las partes y lijando para darle una forma uniforme a toda la cabeza
se uni a la caja que simula el torso uniendo con silicn y teniendo especial
cuidado de no dejar algn orificio ya que esto provocara graves
consecuencias en el proyecto provocando resonancia en el prototipo lo
llevara a darnos falsas mediciones y grabaciones en las pruebas.
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
48
Figura 15. Positivo del pabelln auditivo en resina
El proceso de armado del PCB-01 se llevo a cabo uniendo las partes del
pabelln auditivo de la misma manera de cmo se uni la cabeza (la parte
frontal y la trasera) con la caja base.
En los orificios del pabelln auditivo se colocaron los micrfonos de capacitor
uno por cada pabelln estos se metieron dentro de una manguera que simula
el canal auditivo y va hasta el circuito, los electret (micrfonos) se pegaron
con cola-loca en plastilina para un pegado efectivo y que no se escapara el
ruido por algn lado.
Figura 16. Micrfonos Electret simulando conducto auditivo.
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
49
En la siguiente figura se muestran los odos representados en fibra de vidrio,
despus de un proceso de vaciado con alginato.
Figura 17. Pabellones auditivos
El diseo de la caja se pens de modo que pudiera simular el torso humano y
que contara con el orificio en el centro para poder colocar la cabeza y que a su
vez se pudiera manejar como una caja para el circuito del prototipo, con una
puerta que tiene unas bisagras con el fin de manipular el circuito si fuera
necesario.
Figura 18. Caja base de la cabeza binaural
Finalmente se unen todas las partes para tener al PCB-01 tomando la forma
final, no resultando muy esttico ya que a comparacin con las Dummy head
que se fabrican con caractersticas ms especificas resulta robusto, pero para
fines de pruebas acadmicas el resultado es satisfactorio.
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
50
Figura 19. PCB-01 Prototipo Final
Figura 20. PCB-01 Prototipo Final con Circuito
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
51
3.3. Circuito
Figura 21. Circuito para el PCB-01
En este circuito se presenta un preamplificador que es el que se uso para la
cabeza binaural, se alimenta con 2 pilas de 9 V, cada electret tiene una salida y
este va hacia una manguera que se conecta por dentro de la cabeza,
simulando el canal auditivo, tiene 2 salidas para conectarlo hacia una consola
si fuera necesario.
C1 cermico .1F
C2 cermico .1F
C3 cermico .1F
C4 electroltico 470 F
R1 2.2K
R2 2.2M
R3 330K
R4 33K
R5 470
Transistor NPN BC-547
Tabla 3. Valores del circuito para el PCB-01
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
52
El circuito propuesto para el PCB-01 se pens en base a las necesidades a
cubrir para las prcticas de binauralidad. El circuito contiene:
Un transistor para cada odo que funciona para amplificar la pequea seal
de entrada y pueda acoplarse al amplificador.
Un micrfono normal debe ser conectado en la entrada MIC.
Dos micrfonos electret que se colocan en la entrada que dice E, ya que
tiene un transistor FET en su configuracin interna que se ocupa al ser
alimentado con voltaje para lograr su funcionamiento.
La fuente de alimentacin de ste pre-amplificador debe ser independiente y
no debe de ser acoplado con la fuente del amplificador.
ESPECIFICACIONES ELCTRICAS
Tensin Nominal: 9 VCD
Ganancia: 35 dB
Consumo de corriente: 5 mA
Impedancia de entrada: 10 K
Tensin de salida: 300 mV
Sensibilidad de entrada: 2 mV
Impedancia de salida: 50 K
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
53
3.4. Pruebas
Para efecto de comprobar que se cumplieran los objetivos principales se realizaron
ciertas pruebas corroborando el funcionamiento correcto de la cabeza binaural.
1. Prueba en el laboratorio de acstica en donde se comprob el
funcionamiento adecuado de la cabeza binaural, con una semiesfera acstica.
Figura 22. Practica con la Semiesfera
Desarrollo de la practica Semiesfera Acstica
Se cuenta con tres altavoces montados sobre una estructura, cada altavoz
tiene su control de ganancia (volumen) lo que nos permite aislar de manera
induvidual la seal, esta funcion puede servirnos para hacer pruebas de
localizacion de seales; al aislar algun altavoz y ajustarse ganancias, pueden
provocarse varios fenomenos que son objeto de estudio en el campo de la
Psicoacustica.
Los altavoces horizontales (azimut) pueden usarse para pruebas de
lateralizacion, pudiendo medir en diferentes circunstancias la respuesta del
oido con ayuda de un dummy head o personas interesadas en la comprension
del fenomeno.
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
54
El altavoz vertical puede ser utilizado tanto como para lateralizacion como
para pruevas de angulos de elevacion, ya que el sistema nos permite hacer
pruebas con angulos de 70 .
La entrada de los amplificadores es RCA, lo que nos permite alimentar los
circuitos con diversas fuentes sonoras como pueden ser; reproductores de CD,
reproductores de MP3, computadoras, sintetizadores, cajas de ritmos y otros
instrumentos electronicos.
En el caso de las computadoras, pueden utilizarse diferentes tipos de
software, desde generadores de funciones para hacer pruebas con tonos
puros, cajas de ritmo que pueden servir para pruebas de Head-Related
Impulse Response con golpes de batera hasta sintetizadores, para estudios
con sonidos complejos.
Resultados de las pruebas con la semiesfera
Utilizando el PCB-01 para observar el patrn de captacin de una seal
impulsiva (sonido de batera), con ayuda de un osciloscopio procedemos
medir la intensidad de captacin de cada micrfono que simula un odo, con
esto podemos ver qu factores afectan la captacin del impulso, la prueba se
realiza con sonidos de batera realizados por el dispositivo: DRUM MACHINE
Alesis SR-16 (Figura 23).
Figura 23. DRUM MACHINE Alesis SR-16
La ganancia es de 25 dBm y los altavoces estn colocados en un ngulo
azimutal de 138 y un {ngulo de elevacin de 70
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
55
A continuacin se muestra la respuesta de los micrfonos y preamplificadores
internos de la cabeza, teniendo en cuenta que cada canal del osciloscopio
representa un odo.
Figura 24. Respuesta en Frecuencia del PCB-01
La seal que arrojo el osciloscopio al medir la respuesta al impulso HRIR con
la semiesfera, se observo que la cabeza binaural es apta para este tipo de
pruebas.
Puede apreciarse que bajo las condiciones antes mencionadas, el odo
izquierdo (canal 1) capta con menor intensidad la seal que el odo derecho
(canal 2).
Como conclusin de esta prueba podemos decir que la ayuda en
complemento con la semiesfera acstica fue muy til ya que se pudieron
detectar y observar varios detalles en cuestin de la respuesta acstica, el
PCB-01 es una gran ayuda respondiendo satisfactoriamente a las pruebas
realizadas.
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
56
4. Evaluacin del prototipo
El PCB-01 demostr ser un buen prototipo para pruebas binaurales y con un
costo bajo, tambin cumple con el objetivo de hacer las practicas significativas
y de una manera vivencial para los alumnos de la academia de acstica.
La idea principal fue basada en hacer un prototipo a bajo costo y funcional,
por lo que se puede decir que en comparacin con otras cabezas binaurales el
costo es mucho menor y en cuestin de efectividad cumple ampliamente para
los fines acadmicos que se quiere usar.
4.1. Ventajas y desventajas
VENTAJAS DESVENTAJAS
Bajo costo No es muy esttica
Medidas antropomtricas reales Es el primer prototipo de prueba
PCB-01
Fcil acceso de transportacin Es til para un ambiente acadmico
de pruebas pero no para un ambiente
profesional.
Buena respuesta a los mecanismos de
audio.
Calculo de HRTF con forme al sujeto
muestra
Ayuda a la grabacin de
instrumentos musicales por separado
Usa pilas de 9V
Es muy til para grabaciones de
holofinia y sonido en 3D
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
57
4.2. Discusin de Resultados
El PCB-01 es un prototipo de una cabeza binaural el cual permite la
realizacin de diferentes tipos de pruebas o aplicaciones como las grabaciones
binaurales, que se basa en grabar el sonido emulando las condiciones en las
que un ser humano escucha.
Para esto se toma como base una cabeza binaural que tiene los canales
auditivos construidos a semejanza de y donde se alojan los correspondientes
micrfonos que llevan a cabo la grabacin. As intentan recrear el
comportamiento de las ondas sonoras dentro de nuestros odos y generar de
esta manera las mismas diferencias en el tiempo de llegada y el nivel (fase y
amplitud) entre los dos odos como ocurre de forma natural. Son
precisamente estas diferencias las que procesa nuestro cerebro para poder
localizar el origen del sonido. Luego de ser grabados de esta manera, los
sonidos se mezclan con un algoritmo especial que combina los dos en una
sola pista y que permite que al reproducirse se recreen de manera tan
increblemente realista y que al cerrar los ojos casi podamos recrear la escena
como si estuviera sucediendo en ese mismo momento.
En la localizacin del sonido intervienen muchos elementos, principalmente
los ITDs (Interaural Time Difference) que son la diferencia de tiempo de
llegada entre los dos odos y los ILDs (Interaural Time Loudness difference)
que es la diferencia entre nivel de los dos odos, los cuales podemos evaluar y
calcular con ayuda de la cabeza binaural
http://deaparatos.com/glossary/term/273http://www.lpi.tel.uva.es/~nacho/docencia/ing_ond_1/trabajos_03_04/Csound/43.htm
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
58
4.3. Costos de produccin
Los costos de produccin del proceso de elaboracin de la cabeza binaural, no
fueron muy elevados tomando como referencia que el producto PCB-01 fue
hecho totalmente a mano y con un material resistente efectivo y no tan caro.
Los materiales con los que fue construido el Dummy head no fueron
excesivamente caros y la eleccin de estos fue primero con respecto a la
efectividad y luego a el costo.
4.4. Materiales
Lista de material para la construccin de la cabeza
Material Cantidad Costo
Fibra de vidrio kg $100.00
Resina lt. $80.00
Catalizador 125 ml $20.00
Vendas de yeso 6 pza. $150.00
Yeso kg. $5.00
Peridico 2 hojas gratis
Alginato 463 g $120.00
Pintura de esmalte color carne lt. $35.00
Manguera de plstico 1 m $4.50
Estopa kg $10.00
Total $524.50
Lista de materiales para la construccin del circuito
Material Cantidad Costo
Micrfono electret 2 $10.00
Pilas de 9V 2 $90.00
Caja de madera 1 $150.00
Resistencia 2.2 K 1 paq. $1.50
Resistencia 2.2 M 1 paq. $1.50
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
59
Resistencia 330 K 1 paq. $1.50
Resistencia 33 K 1 paq. $1.50
Resistencia 470 1 paq. $1.50
Capacitores cermicos 1F 3 $6.00
Capacitor electroltico 470 mF 1 $2.00
Total $265.50
COSTO DE PRODUCCION TOTAL
Material del circuito $265.50
Material para la cabeza $524.59
TOTAL $790.00
4.5. Mano de Obra
Tomando en cuenta las horas que se llevaron realizando este proyecto y que
actualmente un Ingeniero que es pasante; est cobrando quincenalmente
$3,000 pesos en promedio, y considerando que se trabajo 3 meses seguidos en
este proyecto tendra un costo de mano de obra de $18, 000 aproximadamente.
COSTO TOTAL DEL PROTOTIPO
Costo total de la cabeza $ 790.00
Mano de obra $ 18, 000.00
TOTAL $ 18,790.00
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
60
4.6. Conclusiones del estudio Econmico
Con medidas antropomtricas de un mexicano promedio, por lo que este
proyecto es viable tomando en cuenta que su principal objetivo es servir como
instrumento de pruebas para prcticas que se realicen en el laboratorio de
acstica de la ESIME Zacatenco;
El costo comparado con las cabezas que se venden en el extranjero es muy
accesible, pues en el extranjero tienen un costo desde $45 000 pesos hasta las
de cien mil con especificaciones muy avanzadas; se puede concluir que para el
uso que se requiere el PCB-01 es viable y confiable.
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
61
Conclusiones Generales del Proyecto.
La decisin de llevar a cabo este proyecto fue ms que nada para dejarle algo
a la escuela de todo lo que aprend.
El proyecto PCB-01 fue construido para ser utilizado como material de apoyo
en la academia de Acstica y que los alumnos puedan ejemplificar de una
manera vivencial lo que estn aprendiendo.
Este proyecto est pensado para ser tomado como base para algn otro
proyecto y hacerle mejoras con el fin de ayudar a entender mejor los temas de
las asignaturas de Acstica que se imparten en la academia de Acstica.
El diseo fue basado en las medidas antropomtricas de un mexicano
promedio con el propsito de verlo en un plano ms real y poder tener
resultados ms cercanos a los que se perciben en el odo humano, las pruebas
realizadas con el PCB-01 fueron exitosas y es confiable en resultados.
Uno de los objetivos del proyecto fue el bajo costo, comparado con las cabezas
binaurales el PCB-01 es realmente econmico y los resultados que arroja son
certeros.
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
62
Bibliografa y referencias
[1] Kinsler, Lawrence; Frey, Austin; Coppens, Alan; Sanders, James: Fundamentos de Acstica. Editorial Limusa. Mxico,
[2] http://www.fxwarehouse.info/facecast.shtml
[3] http://sound.media.mit.edu/resources/KEMAR.html
[4] http://www.sea-acustica.es
[5] http://www.lpi.tel.uva.es/~nacho/docencia/ing_ond_1/trabajos_03_04
[6] http://www.eumus.edu.uy/docentes/maggiolo/acuapu/loc.html
[7] http://iie.fing.edu.uy/ense/asign/dsp/proyectos/2002/localizacion/motiva.htm
[8] Beranek, Leo L.: Acoustics. American Institute of Physics (Acoustical Society of America). Cambridge,USA, 1986.
[9] Roederer, Juan G.: Acstica y Psicoacstica de la Msica. Ricordi Americana. Buenos Aires, 1997
[10] J. Linares.: Acstica Arquitectonic. Ed. Limusa. Mexico, 2007
i Estimulo Diotico:
http://www.fxwarehouse.info/facecast.shtmlhttp://sound.media.mit.edu/resources/KEMAR.htmlhttp://www.sea-acustica.es/http://www.lpi.tel.uva.es/~nacho/docencia/ing_ond_1/trabajos_03_04http://www.eumus.edu.uy/docentes/maggiolo/acuapu/loc.html
-
Diseo y Construccin de una Cabeza Binaural
63
Glosario
Tono: o sensacin de agudeza, propia de la frecuencia, de modo que un
sonido parece ms agudo cuanto mayor sea su frecuencia.
Sonoridad: o sensacin de intensidad, propia de la presin acstica, cuanto
ms alta es la presin ms intenso parece el sonido.
Umbral auditivo: Es la presin mnima o mxima que el odo puede
detectar. La experiencia confirma que ese umbral vara con la frecuencia y con
el individuo.
Nivel de sonoridad: sta percepcin est en funcin de la intensidad pero
tambin de la frecuencia por tal, la percepcin subjetiva del sonido se
comporta como el umbral de audicin ya que el odo humano no es igual de
sensible a todas las frecuencias.
Timbre: El timbre de un sonido es la caracterstica subjetiva que hace
posible al odo, distinguir entre dos sonidos de igual frecuencia fundamental
e intensidad emitidos por fuentes de diferente naturaleza. ste radica en el
conjunto de armnicos o frecuencias que acompaan a la frecuencia
fundamental y que por la interaccin entre ellas produce el color
caracterstico de un instrumento o sonido.
Enmascaramiento del sonido: La percepcin de un determinado sonido
est influenciado por la presencia o no de otros. As, un mismo sonido
emitido en dos ambientes distintos con niveles de ruido de fondo distintos,
puede resultar audible o no.