DISEÑO DETALLADO DEL SUBSISTEMA DE AUDIO DEL SISTEMA
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IAC INSTRUMENTACIÓN DE/DD-EAV/007v.1 DEDDEAV_7v1.DOC 16 de enero de 2002 Ref. Proyecto: PROYECTO / DESTINO: ESPACIO ACÚSTICO VIRTUAL II TÍTULO: DISEÑO DETALLADO DEL SUBSISTEMA DE AUDIO DEL SISTEMA DE MEDIDAS DE HRTF'S INSTITUTO DE ASTROFISICA DE CANARIAS 38200 La Laguna (Tenerife) - ESPAÑA - Teléfono (922)605200 - Fax (922)605210 Página: 2 de 19 DISEÑO DETALLADO DEL SUBSISTEMA DE AUDIO DEL SISTEMA DE MEDIDAS DE HRTF'S Fecha: 16 de enero de 2002 Código: DE/DD-EAV/007v.1 Fichero: DEDDEAV_7v1.DOC CUADRO DE AUTORES Nombre Función Haresh Chulani Ingeniero Electrónico CUADRO DE CONTROL Control Nombre Función Revisado por: Luis Fernando Rodríguez Ramos Responsable técnico proyecto Aprobado por: Autorizado por: HISTORIA DEL DOCUMENTO Versión Fecha Resumen Modificación 1 16-ene-2002 Primera versión Página: 3 de 19 DISEÑO DETALLADO DEL SUBSISTEMA DE AUDIO DEL SISTEMA DE MEDIDAS DE HRTF'S Fecha: 16 de enero de 2002 Código: DE/DD-EAV/007v.1 Fichero: DEDDEAV_7v1.DOC RESUMEN En este documento se presenta el diseño del subsistema de audio del sistema de medidas de HRTFs del proyecto Espacio Acústico Virtual II. Se comienza presentando un diseño de concepto. Luego, el diseño detallado con listado de componentes comerciales. Finalmente se justifica el diseño frente a los requerimientos del sistema. Página: 4 de 19 DISEÑO DETALLADO DEL SUBSISTEMA DE AUDIO DEL SISTEMA DE MEDIDAS DE HRTF'S Fecha: 16 de enero de 2002 Código: DE/DD-EAV/007v.1 Fichero: DEDDEAV_7v1.DOC TABLA DE CONTENIDO CUADRO DE AUTORES ......................................................................................................2 CUADRO DE CONTROL......................................................................................................2 HISTORIA DEL DOCUMENTO ..........................................................................................2 RESUMEN ...............................................................................................................................3 TABLA DE CONTENIDO .....................................................................................................4 LISTA DE ABREVIATURAS ...............................................................................................5 1. INTRODUCCIÓN ......................................................................................................6 2. DISEÑO CONCEPTUAL ..........................................................................................6 3. DISEÑO DETALLADO ............................................................................................8 3.1 3.2 ESQUEMÁTICO ..............................................................................................................8 LISTADO DE COMPONENTES .......................................................................................11 ANEXOS ................................................................................................................................16 A. LISTA DE DOCUMENTOS DE REFERENCIA .................................................16 B. ADECUACIÓN DEL DISEÑO A LOS REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA16 B.1. B.2. B.2.1. B.2.2. B.3. B.3.1. B.3.2. B.4. B.4.1. B.4.2. B.5. B.6. FUNCIONALIDAD ...................................................................................................16 PRESTACIONES ......................................................................................................16 Ruido eléctrico ....................................................................................................16 Respuesta en frecuencia .....................................................................................18 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS....................................................................................18 Auriculares .........................................................................................................18 Micrófonos miniatura .........................................................................................18 SEGURIDAD ...........................................................................................................18 Nivel sonoro ........................................................................................................18 Micrófonos miniatura .........................................................................................19 MONITORIZACIÓN DE LAS MEDIDAS ......................................................................19 IDENTIFICACIÓN DE COMPONENTES ......................................................................19 Página: 5 de 19 DISEÑO DETALLADO DEL SUBSISTEMA DE AUDIO DEL SISTEMA DE MEDIDAS DE HRTF'S Fecha: 16 de enero de 2002 Código: DE/DD-EAV/007v.1 Fichero: DEDDEAV_7v1.DOC LISTA DE ABREVIATURAS dBFS dB Full Scale HRTF Head Related Transfer Function MLBS Maximum Length Binary Sequence RD Reference Document RDL Radio Design Labs SPL Sound Pressure Level TBC To be confirmed TBD To be defined THD Total Harmonic Distorsion Página: 6 de 19 DISEÑO DETALLADO DEL SUBSISTEMA DE AUDIO DEL SISTEMA DE MEDIDAS DE HRTF'S Fecha: 16 de enero de 2002 Código: DE/DD-EAV/007v.1 Fichero: DEDDEAV_7v1.DOC 1. INTRODUCCIÓN En el marco del proyecto Espacio Acústico Virtual II, uno de los objetivos es el desarrollo de un sistema de medición de HRTFs que tenga la calidad y la resolución que exige el nuevo prototipo portable, y que permita realizar investigación en el campo del modelado matemático de HRTFs. Tal y como se recoge en RD-1, los subsistemas principales que componen dicho sistema son: Sala acondicionada acústicamente Robot manipulador de la fuente sonora y el sujeto Subsistema de audio En el presente documento se recoge el diseño del subsistema de audio. Existe un documento que lo precede, el RD-2, en el que se recoge todo el trabajo preliminar de Iván Lojo, y que ha servido naturalmente de base al diseño que en este documento se presenta. 2. DISEÑO CONCEPTUAL En la Ilustración 1 se muestra el diseño conceptual del subsistema de audio. Se pueden distinguir en el mismo dos bloques: uno destinado a la realización de la medida de función de transferencia HRTF; otro para la intercomunicación entre el voluntario en la sala de medidas y el operario en la sala de control. El bloque superior en la Ilustración 1 es el encargado de la medida de la función de transferencia HRTF. En el camino de grabación de la respuesta de los micrófonos miniatura, se ha incluido un distribuidor que reparte la señal entre la placa de audio situada en el PC y los altavoces y auriculares de monitorización. El bloque inferior funciona como un intercomunicador. Las señales procedentes del micrófono de corbata del voluntario y del micrófono de mesa del operario de control se escucharán tanto en la sala de control como en la sala de medidas, simultáneamente. Asímismo, cuando se reproduzca música desde el reproductor de CDs, se escuchará en ambas salas simultáneamente. El voluntario podrá silenciar el preamplificador de su micrófono de corbata a voluntad. El micrófono de mesa ha de tener su propio interruptor. Durante la realización de las medidas, las tres entradas de este bloque intercomunicador, es decir, micro de corbata con su previo, micro de mesa y reproductor de CDs, han de estar apagadas. Página: 7 de 19 DISEÑO DETALLADO DEL SUBSISTEMA DE AUDIO DEL SISTEMA DE MEDIDAS DE HRTF'S Fecha: 16 de enero de 2002 Código: DE/DD-EAV/007v.1 SALA MEDIDAS Fichero: DEDDEAV_7v1.DOC Auriculares monitorización SALA CONTROL Distribuidor PRE Preamplificador Amplificador Micros miniatura Altavoces monitorización Altavoz HRTFs PC Amplificador Auriculares HRTFs Preamplificador conmutable Amplificador Mono a estéreo Micrófono mesa PRE Reproductor CD CD Micrófono de corbata Mezclador MIX Conmutador Amplificador Altavoz intercomunicador Ilustración 1. Diseño conceptual del subsistema de audio. Altavoz intercomunicador Página: 8 de 19 DISEÑO DETALLADO DEL SUBSISTEMA DE AUDIO DEL SISTEMA DE MEDIDAS DE HRTF'S Fecha: 16 de enero de 2002 Código: DE/DD-EAV/007v.1 Fichero: DEDDEAV_7v1.DOC 3. DISEÑO DETALLADO 3.1 Esquemático Véase en la Ilustración 2 el esquema detallado del subsistema de audio con todos los componentes que intervienen en el procesado de la señal, y las conexiones entre los mismos. Las conexiones diferenciales se realizan por medio de cable apantallado doble, tal y como se representa en el esquema, mientras que las conexiones no balanceadas se realizan con cable de audio para altavoz. Véase en la Ilustración 3 el esquema detallado de elementos y conexiones de alimentación. La fuente de alimentación conmutada RDL PS24U2 alimenta a todos los componenentes de la casa RDL que requieren de alimentación referenciada a tierra. La fuente de alimentación lineal RDL PS24E alimenta al único dispositivo RDL que requiere alimentación flotante, el mezclador RDL ST-MLX3. Para desacoplar la alimentación de todos los elementos RDL que se alimentan de la fuente RDL PS24U2, utilizamos dos distribuidores del tipo RDL STPD5U, uno para la sala de medidas y otro para la sala de control. En la Ilustración 4 se muestra la ubicación física de los componentes del subsistema de audio. En la sala de control, en un rack de 19’’ se ubican el amplificador de potencia CLOUD CX A200 y todos los componentes modulares RDL por medio de los adaptadores a rack adecuados. Las fuentes de alimentación RDL van en el mismo rack gracias al adaptador RDL WH2. Los jack hembra RDL D-1/4F van colocados en una caja de montaje para pared RDL WB2, que irá empotrada en la mesa de trabajo. Aunque no aparezca en la figura, debe contarse con la presencia del PC, que irá al lado del rack sobre la mesa de trabajo. En la sala de medidas, en una caja de montaje de sobremesa RDL WDG-1 irán los preamplificadores de micrófono y el distribuidor de alimentación. Esta caja puede ir sobre el “pupitre” que protege al voluntario. La caja de montaje RDL WB2 que contiene un interruptor para el preamplificador silenciable y un jack hembra debería ir empotrada en alguna superficie cercana a dicho pupitre, pudiendo ser el propio pupitre. Adaptador Sennheiser K6P Micro miniatura Sennheiser KE4 OFF Ilustración 2. Esquema de detalle de subsistema de audio. Conexiones de señal de audio. Altavoz intercom Micro corbata intercomunicador PWR + GND Preamp RDL STM-2X Jack hembra RDL D1/4F Output L + GND Output R + Ampli auricular RDL ST-SH2 Micro mesa dinámico +24 Vdc GND Input L + Input L GND Input R + Input R - Input 1 + Input 1 SPK Out+ Amp pot SPK Out - CX A200Input 1 GND Preamp +24 Vdc RDL GND RU-MP2 Phantom A IN Phantom A OUT Phantom B IN Phantom B OUT Mic Input + Mic Input Mic Input GND PHNTM + Line level output + Line level ouput Line level output GND CTRL +24 Vdc GND Sennheiser HD580 DAS BIFLEX-8 Line Output A GND Line Output B + Line Output B Line Output B GND Line Output A + Line Output A - Mic Input A + Mic Input A Mic Input A GND Mic Input B + Mic Input B Mic Input B GND Mic Input + Mic Input - PWR + PWR - Line 1 Input + Line Output + Line 1 Input Line Output Input GND Line Output GND Line Input 2 + Line Input 2 - Mezclador RDL ST-MLX3 PC Sound Blaster CardDeluxe Line Output + Line Output Line Output GND Input A + Input A Input A GND Input B + Input B Input B GND Output A + Output A Output A GND Output B + Output B Output B GND +24 Vdc Output 1A + Input A + Input A Output 1A Input A GND Output 1A GND Input B + Output 1B + Input B - DistribuidorOutput 1B Input B GND Output 1B GND RDL Output 2A + Output 3A + Output 3A - RU-DA4D Output 2A Output 3A GND Output 2A GND Output 3B + Output 2B + Output 3B Output 2B Output 3B GND GND Output 2B GND PWR + PWR GND 8 ohm + 8 ohm GND Amp pot RDL ST-PA2 Output L + GND Output R + Ampli auricular RDL ST-SH2 Input + Input GND +24 Vdc GND Input L + Input L GND Input R + Input R - Jack hembra RDL D1/4F Altavoces autoamplificados Altavoz intercom Jack hembra RDL D1/4F Sennheiser HD580 Código: DE/DD-EAV/007v.1 switch RDL RT2ON Adaptador Sennheiser K6P Micro miniatura Sennheiser KE4 Página: 9 de 19 DISEÑO DETALLADO DEL SUBSISTEMA DE AUDIO DEL SISTEMA DE MEDIDAS DE HRTF'S Fecha: 16 de enero de 2002 Fichero: DEDDEAV_7v1.DOC PWR + GND OFF Preamp RDL STM-2X Mic Input + Mic Input Mic Input GND PHNTM + Line level output + Line level ouput Line level output GND CTRL +24 Vdc GND Input 1 + Toma tierra Toma tierra Toma red Output L + GND Output R + +24 Vdc GND Input L + Input L GND Input R + Input R - PC Ilustración 3. Esquema de detalle de subsistema de audio. Conexiones de alimentación y tierra. Mic Input + Mic Input - Mezclador RDL ST-MLX3 PWR + PWR - Line 1 Input + Line Output + Line 1 Input Line Output Input GND Line Output GND Line Input 2 + Line Input 2 - Amp pot Input 1 CX A200Input 1 GND Toma red Ampli auricular RDL ST-SH2 SPK Out - SPK Out+ Preamp +24 Vdc RDL GND RU-MP2 Phantom A IN Phantom A OUT Phantom B IN Phantom B OUT +24 Vdc Output 1A + Input A + Input A Output 1A Input A GND Output 1A GND Input B + Output 1B + Input B - Distribuidor Output 1B Input B GND Output 1B GND RDL Output 2A + Output 3A + Output 3A - RU-DA4D Output 2A Output 3A GND Output 2A GND Output 3B + Output 2B + Output 3B Output 2B Output 3B GND GND Output 2B GND Fuente RDL PS-24E PWR + PWR GND Input + Input GND Output L + GND Output R + Ampli auricular RDL ST-SH2 8 ohm + 8 ohm GND Amp pot RDL ST-PA2 Fuente RDL PS-24U2 OUT A + OUT A OUT B + Distribuidor OUT B OUT C + potenciaPWR IN + OUT C RDL PWR IN OUT D + OUT D - ST-PD5U OUT E + OUT E - +24 Vdc GND Input L + Input L GND Input R + Input R - Altavoces autoamplificados Toma red Toma red Código: DE/DD-EAV/007v.1 switch RDL RT2ON OUT A + OUT A B+ DistribuidorOUT OUT B PWR IN +potencia OUT C + PWR IN - RDL OUT C OUT D + ST-PD5U OUT D OUT E + OUT E - Line Output A + Line Output A Line Output A GND Line Output B + Line Output B Line Output B GND Mic Input A + Mic Input A Mic Input A GND Mic Input B + Mic Input B Mic Input B GND Toma tierra Página: 10 de 19 DISEÑO DETALLADO DEL SUBSISTEMA DE AUDIO DEL SISTEMA DE MEDIDAS DE HRTF'S Fecha: 16 de enero de 2002 Fichero: DEDDEAV_7v1.DOC Página: 11 de 19 DISEÑO DETALLADO DEL SUBSISTEMA DE AUDIO DEL SISTEMA DE MEDIDAS DE HRTF'S Fecha: 16 de enero de 2002 Código: DE/DD-EAV/007v.1 Fichero: DEDDEAV_7v1.DOC SALA MEDIDAS SALA CONTROL RDL WH2 RACK 19'' RDL PS24U2 RDL PS24E 2RU CLOUD CX A200 RDL STR-19B 2 RU S T S H 2 RDL WDG-1 18RU RDL STPD5U RDL STM2X S T M L X 3 S T S H 2 S T P D 5 U S T P A 2 1 RU RDL RURA3A RU-DA4D RU-FP1 RU-FP1 RDL RU-MP2 RDL WB2 + CP2 RDL WB2 + CP2 RDL D-1/4F RDL D-1/4F RDL RT2 RDL D-1/4F Ilustración 4. Ubicación física de los componentes del subsistema de audio. 3.2 Listado de componentes # Referencia Descripción Especificaciones Precio unitario (euros) 2 Sennheiser Micrófonos miniatura 38 dB SPL (CCIR 468-3) de ruido eléctrico equivalente 192,32 MKE-2-60 Sensibilidad: 10 mV/Pa 2 Sennheiser K6P Módulo alimentador adaptador 1 RDL Preamplificador estéreo de micrófono RU-MP2 198,09 Respuesta en frecuencia: 25hz-20khz +/- 0.5 dB Ganancia: 45-65 dB Ruido: <-75dB por debajo de +4dBu a la salida 244,10 Página: 12 de 19 DISEÑO DETALLADO DEL SUBSISTEMA DE AUDIO DEL SISTEMA DE MEDIDAS DE HRTF'S Fecha: 16 de enero de 2002 Código: DE/DD-EAV/007v.1 Fichero: DEDDEAV_7v1.DOC Alimentación: 24-33 Vdc @ 50mA, ref. a tierra 1 RDL RU-DA4D Amplificador de distribución Respuesta en frecuencia: 20hz-20khz +/-0.5 dB 188,11 Ganancia: -15dB a +18dB Ruido: <-85dB por debajo de +4dBu a la salida Alimentación: 24-33 Vdc @ 120 mA, ref. a tierra 2 2 Desconocida Altavoz monitor autoamplificado RDL ST-SH2 Amplificador para auriculares Entrada nivel de línea 120W Salida nominal: +4dBu en 100 ohm (app 15 mW) Incluido con el PC 93,31 Salida máxima: 250 mW en 8 ohm. Ganancia: -2 a 24 dB Respuesta en frecuencia: 20hz–40khz (+/- 0.25 dB) Ruido: <-100dB por debajo del nivel nominal Alimentación: 24-33 Vdc @ 200 mA, ref a tierra 1 Sennheiser HD580 1 DAL CardDeluxe Auriculares dinámicos Carga de 0.2 W. Impedancia de 300 ohm. 0 (reciclados EAV I) Placa de audio profesional Entradas analógicas: 2 canales diferenciales, resolución entre 8 y 24 bits, respuesta en frecuencia de +/- .05 dB entre 20-20khz, frecuencias de muestreo de audio estándares entre 8 y 96 kmuestras/s, nivel de señal +4/-10 dBu seleccionable por jumper, ruido de –110dBFS, ruido + distorsión de –104 dBFS a 1 khz U.S.$. 469.5 Portes incluidos App. 521.67 euros Salidas analógicas: 2 canales diferenciales, resolución entre 8 y 24 bits, respuesta en frecuencia de +/- .25dB entre 20-20khz, frecuencias de muestreo ídem entrada, nivel de señal ídem entrada, ruido de –114dBFS, ruido + distorsión de –100 dBFS a 1 khz. 1 CLOUD CXA200 Amplificador de potencia de 4 canales Potencia nominal: 50 vatios/4ohm 35 vatios/8 ohm 862,45 Salida puenteada: 100 vatios/8 ohm Respuesta en frecuencia: +/- 1dB 10hz a 50khz Ruido: >90dB por debajo de la potencia nominal Dimensiones: 482,6 mm x 88mm (2 unidades) x 300mm de fondo (+conectores) Peso: 6 kg neto 1 DAS BIFLEX-8 Altavoz fullrange Peso: 6 kg Impedancia nominal: 8 ohm Respuesta en frecuencia: 80hz-15khz +/- 4dB 70hz20khz +/- 6dB Potencia: Programa: 160 W RMS: 80 W 75,73 Página: 13 de 19 DISEÑO DETALLADO DEL SUBSISTEMA DE AUDIO DEL SISTEMA DE MEDIDAS DE HRTF'S Fecha: 16 de enero de 2002 Código: DE/DD-EAV/007v.1 Fichero: DEDDEAV_7v1.DOC Sensibilidad: 90dB/W/m Ancho de haz a –6dB horizontal: 176º (200-800hz) 145º (1-16 khz) 1 SONY Auricular para MDR-Q33LP HRTFs Tipo: Abiertos, dinámicos 33,06 Potencia máxima: 1 W Impedancia: 24 ohm @ 1 khz Sensibilidad: 104 dB/mW Respuesta en frecuencia: 18hz-24khz 1 Sennheiser MKE-2-P Micrófono de corbata Sensibilidad: 10 mV/Pa, o –60 dB ref. a 1V/microbar Reciclados de EAV I Capacitivo, alimentación fantasma de 12-48 V. 1 RDL STM2X Preamplificador de micrófono silenciable Entrada de micrófono capacitivo o dinámico, proporcionando alimentación fantasma con fuente externa hasta 32 V. 121,68 Impedancia entrada: 150 a 600 ohm balanceada. Ganancia (salida nivel línea): 0 a 65 dB. Ruido residual: <-70 dB (ref a +4 dBu) Atenuación OFF: >70dB (50hz a 10khz) Entrada de control: conectar a tierra para activar señal, corriente requerida de 15 mA máximo Alimentación: 24 a 33 Vdc @ 30 mA. Ref a tierra. 1 1 RDL RT2 RDL STMLX3 Selector para control remoto Dos salidas separadas en colector abierto (25mA) Mezclador micro y línea a línea Ganancia nivel línea: -14 a +24 dB 73,9 Alimentación: 24-33 Vdc @ 30 mA, ref. a tierra 98,53 Ganancia nivel micro: 30 a 70 dB Ruido (bajo +4dBu): <-60dB Alimentación: 24 a 33 Vdc @ 55 mA. FLOTANTE 1 AKG-D60 Micrófono de mesa Dinámico, sin alimentación fantasma. 45 Sensibilidad del orden de 1 –10 mV/Pa Con interruptor propio 1 1 Desconocida Tarjeta sound blaster + reproductor de CDROM de PC RDL ST-PA2 Amplificador de potencia 2 W 0 (incluido en PC) Nivel de entrada de línea, mínimo –18 dBu para salida de 1 W en 8 ohm. Impedancia salida mínima: 4ohms. Máxima: 50ohms. Ruido: <-80dB (8 ohm @ 2 W RMS) 52,25 Página: 14 de 19 DISEÑO DETALLADO DEL SUBSISTEMA DE AUDIO DEL SISTEMA DE MEDIDAS DE HRTF'S Fecha: 16 de enero de 2002 Código: DE/DD-EAV/007v.1 Fichero: DEDDEAV_7v1.DOC 24 a 33 Vdc @ 150 mA, ref. a tierra 2 Wharfedale Force 1 Altavoz intercomunicador Respuesta en frecuencia: >rango de voz (100hz15khz) 48 Potencia máxima: 30W Sensibilidad: app. 87 dBSPL/W/m 2 RDL STPD5U Distribuidor de potencia Tensión de entrada y salida: 24 Vdc regulados, sin exceder los 2.0 A (pensado para trabajar con ftes de alimentación conmutadas PS-24U2 de RDL) 59,72 1 RDL PS24U2 Fuente de alimentación conmutada Entrada: de 100 a 240 VAC, 50/60 Hz 50,76 Salida: 24 V DC a 2.0 A Ruido y rizado: 1% p-p máximo 1 1 RDL PS-24E RDL WDG1 Fuente de alimentación lineal Entrada de 230 Vac, salida de 24 Vdc a 400 mA Caja de montaje Caja de montaje en forma de cuña para sobremesa 25,38 CE 76,14 Capacidad: 1 módulo RU + 2 módulos STICKON 2 RDL WB2 Caja de montaje Caja de montaje para pared 5,23 Capacidad: 2 módulos selectores o de la serie d (conectores) 2 RDL CP-2/G Tapa de caja Para la WB2 7,46 Color gris 3 RDL D-1/4F Conector jack ¼ pulgada Plato con un único conector jack estéreo de ¼ pulgada 7,46 Dimensiones para la caja WB2 1 RDL STR19B Adaptador para rack de 19’’ Permite la instalación de 10 módulos STICKON en un rack de 19’’, ocupando 2 alturas 119,43 Dimensiones: 19’’ x 2ru x app 100 mm de fondo 1 RDL RURA3A Adaptador para rack de 19’’ Permite la instalación de 3 módulos RU + 5 módulos STICKON en un rack de 19’’, ocupando 1 altura 46,28 Dimensiones: 19’’ x 1ru x app 150 mm de fondo Rellena los espacios vacíos – sin módulo- del RURA3A. 7,46 Adaptador para montaje de fuentes de alimentación 36,58 Rack de 19’’ con accesorios Dimensiones: 19’’ x 18U x 600 mm de fondo App 1150 1 Cable Cable de audio profesional balanceado, apantallado. 55,13 1 Cable Cable de audio para altavoz Reciclado de EAV I 2 RDL RUFP1 1 RDL WH2 1 Rittal VarioRack Panel de relleno para RURA3A Ventilación pasiva en paneles laterales, superior, trasero. Página: 15 de 19 DISEÑO DETALLADO DEL SUBSISTEMA DE AUDIO DEL SISTEMA DE MEDIDAS DE HRTF'S Fecha: 16 de enero de 2002 Código: DE/DD-EAV/007v.1 1 Cable Fichero: DEDDEAV_7v1.DOC Cable de alimentación El precio total approx. 5121.74 euros 852186 Ptas. A este precio ha de sumarse el PC y el paquete de software “Labview”, que el subsistema de audio comparte con el subsistema de posicionamiento del altavoz y sujeto bajo medida. Página: 16 de 19 DISEÑO DETALLADO DEL SUBSISTEMA DE AUDIO DEL SISTEMA DE MEDIDAS DE HRTF'S Fecha: 16 de enero de 2002 Código: DE/DD-EAV/007v.1 Fichero: DEDDEAV_7v1.DOC ANEXOS A. LISTA DE DOCUMENTOS DE REFERENCIA RD-1. VASII HRTF Measurement System Requirements and Specifications. Haresh Chulani. Documento interno IAC. Ref: DE/UR-EAV/003v.1 RD-2. Diseño del subsistema de audio del sistema de medidas de HRTFs. Iván Lojo. Documento interno IAC. Ref: DE/DD-EAV/006v.1 B. ADECUACIÓN DEL DISEÑO A LOS REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA En el documento RD-1 se especifican los requerimientos del sistema de medidas de HRTFs del EAV II. B.1. Funcionalidad El cumplimiento del requerimiento funcional (HMS-AU/5.2.1.) queda asegurado al haberse seleccionado una placa de sonido full duplex, con dos salidas analógicas y dos entradas analogicas, todas ellas seleccionables por software. B.2. Prestaciones B.2.1. Ruido eléctrico El requerimiento de ruido eléctrico para los componentes que intervienen directamente en la medida de la HRTF, es decir, en el camino desde que la MLBS sale de la placa de sonido hasta que se recoge la respuesta de los micrófonos miniatura de vuelta en la placa de sonido, es que debe ser menor a 35 dB SPL equivalentes. Esta especificación no se puede cumplir con los micrófonos miniatura seleccionados, que tienen un ruido eléctrico equivalente de 38 dB SPL. Se considera, por tanto, un buen comportamiento en lo que a ruido se refiere el que el ruido esté en torno a esos 38 dB SPL. Revisando las especificaciones de ruido de los componentes del camino crítico mencionado, tenemos: Micros miniatura (Sennheiser KE4): 38 dB SPL –ruido equivalente a la entrada- Preamplificador de micro (RDL RU-MP2): <-75dB por debajo de +4dBu a la salida (referido a fuente de 150ohm y ganancia de 50 dB) Amplificador de distribución (RDL RU-DA4D): <-85dB por debajo de +4dBu a la salida Tarjeta de audio de PC (CardDeluxe): ruido + distorsión de –104 dBFS a la entrada y de –100 dBFS a la salida. Página: 17 de 19 DISEÑO DETALLADO DEL SUBSISTEMA DE AUDIO DEL SISTEMA DE MEDIDAS DE HRTF'S Fecha: 16 de enero de 2002 Código: DE/DD-EAV/007v.1 Fichero: DEDDEAV_7v1.DOC Amplificador de potencia para altavoz (CLOUD AX200): ruido <-90dB por debajo de potencia nominal Atenuador de salida G=0dB Altavoz HRTFs Amplificador Sens=90dB/W/m Full-scale=4dBu de potencia Smax=3,6W natt + THD= npot = -74,56dBw s=80dBSPL -100dBFS PC Amplificador de entrada ndist=-81dBu G=0dB G=0dB Full-scale=4dBu namp_in+THD = -104dBFS= -100 dBu s=3,23dBu Amplificador de distribución s=3,23dBu npre=-66dBu PRE G=55dB S=2mV=-51,77dBu neq_mic=38dBSPL Preamplificador Micrófonos miniatura Sens=10mV/Pa -131,77dBu/dBSPL Ilustración 5. Contribución al ruido de los componentes del sistema En la Ilustración 5 se muestran los componentes del camino crítico de reproducción de la MLBS y grabación de la respuesta de los micrófonos miniatura, con los valores de ganancia, potencia y niveles de señal y potencia y niveles de ruido introducido por cada uno de los mismos. Con estos datos se procede a calcular el valor de ruido equivalente acústico del sistema, como suma de los ruidos equivalentes de cada uno de los componentes: El nivel de salida de la placa de audio de PC se ajusta a +4dBu (1,23 Vrms) de escala entera. La ganancia del amplificador de potencia se ajustará de manera que la señal máxima a la salida sea de 3,6W (5,56dBw), que es la potencia necesaria para obtener 80dBSPL a 6 m. de distancia del altavoz. Un ruido de –100dBFS a la entrada del amplificador de potencia se traduce, por tanto, en –94,44dBw introducidos al altavoz, que son 7,6 dBSPL de ruido acústico equivalente a 0,25 m del altavoz, que es el caso peor. La especificación de ruido del amplificador de potencia es de 90dB por debajo de la potencia nominal, que en nuestro caso es de 35W, lo cual se traduce en –74,56dBw inyectados al altavoz. El nivel de ruido acústico equivalente a 0,25 m (caso peor) del altavoz es de 27,48dBSPL. Se desconoce y se considera despreciable la distorsión añadida por el altavoz, teniendo en cuenta la elevada potencia que admite (80W RMS) frente a la reducida potencia de trabajo (se deberá evaluar sobre el terreno si esta aproximación es válida). La especificación del micrófono miniatura es de 38dBSPL de ruido acústico equivalente. Se estima un ruido de –66dBu introducidos por el preamplificador cuando su ganancia se ha ajustado a 55dB. Esto equivale a –121dBu a la entrada del mismo. Teniendo en cuenta la sensibilidad del micrófono de –131,77dBu/dBSPL, tenemos un ruido acústico equivalente de 10,77dBSPL. Página: 18 de 19 DISEÑO DETALLADO DEL SUBSISTEMA DE AUDIO DEL SISTEMA DE MEDIDAS DE HRTF'S Fecha: 16 de enero de 2002 Código: DE/DD-EAV/007v.1 Fichero: DEDDEAV_7v1.DOC Teniendo en cuenta que la ganancia del amplificador de distribución es la unidad, entonces es fácil deducir, por similitud con el cálculo hecho para el previo, que sus –81 dBu de ruido introducidos se traducen en –4,23dBSPL. Los –100dBu de ruido a la salida del amplificador de entrada de la placa de audio del PC se traducen en –155 dBu a la entrada del previo, y por tanto en –23,23dBSPL de ruido acústico equivalente. Sumando obtenemos 38,38dBSPL. Suponiendo un ruido acústico real de 35dBSPL, la suma de ambos (en potencia, pues son ruidos incorrelados) es 40,02dBSPL. El sistema tiene un ruido peor a la especificación de 40dBSPL por sólo 0,02 dBSPL. B.2.2. Respuesta en frecuencia La especificación es de una respuesta plana +/-1dB entre 300 Hz y 18 khz. Esto se refiere al bloque dedicado a la medición de funciones HRTF. En el camino de grabación de la señal, el preamplificador RDL RU-MP2 y el distribuidor RDL RU-DA4D tienen una variación en la respuesta en frecuencia de +/- 0.5 dB cada uno. Estas variaciones en el camino de grabación se compensan al ecualizar la medida del altavoz con la inversa de la del auricular. En el camino de reproducción, el amplificador para auriculares RDL ST-SH2 tiene una variación de +/- 0.25 dB, mientras que la del propio auricular es desconocida. De todos modos la variación del auricular es anulada al incluir la HRTF la inversa de la respuesta del auricular. El amplificador de potencia para el altavoz tiene una variación de +/- 1 dB, pero en el propio altavoz tiene una variación en torno a +/- 4 dB. No se cumple, pues, la especificación. Debe tratarse de encontrar un altavoz full-range con una respuesta frecuencial más plana. De no lograrse, debe evaluarse si supone un serio problema perceptual que todas las HRTFs tengan una coloración común. Existen técnicas de ecualización para resolver este problema: recordemos aquí las ecualizaciones “free-field” y “diffuse field”. B.3. Características físicas B.3.1. Auriculares Se consideran auriculares abiertos. B.3.2. Micrófonos miniatura Los micros miniatura van forrados de una esponja, excepto por la propia abertura del micro, que a la vez que protege el canal auditivo del voluntario, lo cierra, permitiendo realizar medidas con el canal auditivo obturado. B.4. Seguridad B.4.1. Nivel sonoro En prinicipio, se controlará el nivel sonoro de la MLBS que le llega al voluntario variando la amplitud de la MLBS en formato digital con la distancia entre altavoz y voluntario. El cálculo de relación señal-ruido realizado en el punto B.2.1 está basado en este supuesto. Se Página: 19 de 19 DISEÑO DETALLADO DEL SUBSISTEMA DE AUDIO DEL SISTEMA DE MEDIDAS DE HRTF'S Fecha: 16 de enero de 2002 Código: DE/DD-EAV/007v.1 Fichero: DEDDEAV_7v1.DOC podría mejorar este control, en el sentido de una mayor elegancia, variando remotamente la ganancia del amplificador de potencia CLOUD CX A200, que ofrece esta posibilidad. B.4.2. Micrófonos miniatura Los micros van forrados de una esponja que protege el canal auditivo del voluntario. B.5. Monitorización de las medidas En el camino de grabación, el distribuidor RDL RU-DA4D reparte la señal hacia el PC por un lado y hacia elementos para monitorización por otro, tal y como se ha explicado en el punto 2. B.6. Identificación de componentes Se ha optado por eliminar el panel de conexiones en la pared de la sala acondicionada acústicamente –sala de medidas-. En cambio, hay una abertura en la misma a través de la cual deben pasar los cables. Los cables y conectores, auriculares para HRTF y micrófonos miniatura, han de etiquetarse para cumplir el requerimiento HMS-AU/5.2.6.