19 febbraio 2014Misura della Risposta all'Impulso1 Misura della risposta all’impulso

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


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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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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La Risposta Impulsiva

19 febbraio 2014


I metodi tradizionali (veri impulsi)I metodi tradizionali (veri impulsi)

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Metodi tradizionali

• Sorgenti veramente impulsive: palloni, pistole, petardi

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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


Il metodo MLSIl metodo MLS(Maximum Lenght Sequence)(Maximum Lenght Sequence)

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Il primo dispositivo MLS - MLSSA

• MLSSA fu il primo apparato per la misura di risposte all’impulso con segnale MLS19 febbraio 2014


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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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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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~


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


Il metodo ESS (exponential sine sweep)Il metodo ESS (exponential sine sweep)


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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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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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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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

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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)


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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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°


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


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