PROCESAMIENTO DIGITAL DE SEÑALES Paso 5 – Evaluar el aprendizaje mediante la implementación de un proyecto
Estudiante
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA Colombia
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INTRODUCCIÒN
En el presente trabajo se estudia los efectos digitales de audio, específicamente se trabaja con el efecto reverb, historia, características, y se realiza simulación de diferentes efectos de audio mediante el software Matlab- Simulink Este trabajo corresponde al paso 5 del curso de Procesamiento digital de Señales dictado por la UNAD. La información aquí contenida tuvo como origen la consulta en diferentes referencias bibliográficas con norma IEEE que se encuentran debidamente citadas al final del documento.
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DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD
2.1 Cada estudiante escogerá un (1) tipo de efecto de los que están a continuación:
Flanger Múltiples Retrasos/Ecos Reverberación Múltiple Panorama Estéreo Trémolo
NOTA: Cada estudiante escogerá un efecto diferente, no se pueden repetir efectos, o que dos estudiantes investiguen el mismo efecto.
2.2 Cada estudiante investigará las características del efecto escogido, entre ellas se debe incluir los siguientes ítems:
Historia y definición teórica del efecto de audio Ecuaciones que describan el comportamiento del efecto (Hechas en el editor de ecuaciones de Word) Diagramas de bloque Cualquier información adicional que consideren agregar
EFECTO REVERB HISTORIA Originalmente (ya en 1920) el retraso se obtenía mediante dispositivos de grabación magnética que grababan el audio con una cabeza y reproducían el audio con una cabeza diferente. El espacio entre las cabezas y la velocidad del medio magnético (la cinta de grabación) determinaron la demora. Se hicieron varias unidades con una cabeza de registro y varias cabezas de reproducción para dar varias demoras posibles simultáneamente. Apareció por primera vez en la década de 1970 la línea de retardo digital. Casi todos los dispositivos de retardo y reverberación utilizados en la sala de control moderna se basan en la línea de retardo digital. En la línea de retardo digital, la onda de audio se muestrea y luego se convierte en una señal digital (una serie de
pulsos que definen un número que representa el nivel de audio en un instante dado). La señal digital se retrasa y se convierte de nuevo en una señal de audio. A principios y mediados de los 90, todos los mezcladores digitales (como el Yamaha 02R) y los grabadores multipista digitales modulares (como el ADAT) aparecieron y tenían como una de sus funciones un retraso de canal o de pista (generalmente hasta 100 ms) en cada Channe, haciendo que el uso de la demora sea muy común. [1]
DEFINICIÓN TEÓRICA Este efecto lo encontramos presente todos los dias, ya que este efecto es la señal original y los miles de rebotes que tiene con paredes, pisos, ventanas, árboles, etc. Como el sonido tiene una velocidad constante estas reflexiones llegan mas o menos tarde unas con respecto a otras, esto depende de nuestro posicionamiento en el espacio y los materiales alrededor. Nuestro cerebro procesa esta información para posicionarnos en el espacio. Auditivamente esto se caracteriza por una prolongación a modo de “cola sonora”, que se le añade al sonido original. La duración y timbre de esta cola dependen de la distancia entre el oyente y la fuente sonora, la naturaleza de las superficies que reflejan el sonido y el volumen espacial donde suceden los reflejos. Asi que una reverberación es simplemente un espacio artificial que le damos a la señal de audio. Sus principales parámetros son:
Tiempo de decaimiento: se define como el tiempo en que tarda un sonido en disminuir 60db. Las salas grandes tienen tiempos largos(un segundo o mas), mientras las habitaciones de una casa tienen tiempos cortos (menos de medio segundo).
Tipos de reverberación: se pueden clasificar en tres tipos ROOM, HALL y PLATE, cada una da un color diferente.
Retardo de las primeras reflexiones (predelay): en las salas grandes estas primeras reflexiones se demoran mucho más en llegar que en las habitaciones, dando inclusive un efecto eco.
Intensidad de las primeras reflexiones: ésta la determina la distancia entre el oyente y la fuente sonora respecto a las superficies reflectantes. Si el oyente o la fuente sonora están junto a ellas las primeras reflexionas tendrán mucha intensidad. Otros tipos de reverb como las gate-reverb o las reverb no-lineales, en las que las intensidades de las reflexiones no se atenúan, pueden alterar la coloración y provocar sensaciones extrañas, ya que son “anti-naturales”
Densidad de las reflexiones: aumenta en función de la cantidad de las trayectorias reflejadas que llegan al oyente.
Absorción selectiva de determinadas frecuencias: se puede simular aplicando una ecualización; ésta esta directamente relacionada con los materiales. Una pared de hormigón refleja muchas más frecuencias altas que una corti na. [2]
ECUACIÓN DE COMPORTAMIENTO [3] La señal de salida viene definida por la siguiente ecuación: [] = [] + [ − ]
Donde, El valor inicial de y[n] es x[n]
D es el retardo en número de muestras que experimenta la señal a<1 representa las pérdidas debidas a las reflexiones durante la transmisión DIAGRAMA DE BLOQUES [3] [4]
2.3 Cada estudiante diseñará los cinco (5) efectos de audio mencionados en la primera parte, esto se realizará en la herramienta Simulink de Matlab, específicamente se utilizarán los bloques mencionado en la web conferencia de la actividad Final. Nota: Dedido a dificultades técnicas con la versión de Matlab 2017b, se realiza montaje en simulink de los 5 efectos mencionados, pero en lugar de tener como entrada una señal de audio (guitarra), se realiza mediante el bloque sine wave para generar una señal sinusoidal, configurada de la siguiente manera:
El multiefectos también está configurado con esta entrada. RELAY
FLANGER
TREMOLO
PANNER
REVERB
2.4 Una vez diseñados los efectos de audio, cada uno de los estudiantes procederá a ensamblar un procesador de efectos múltiple (Multi-Efecto), para ello deben agregar el bloque “From Multimedia File” el cual servirá
como fuente de entrada (audio) al procesador, este audio debe tener como mínimo una frecuencia de muestreo de 44.1 Khz. A continuación, se presenta un enlace para descargar un archivo de audio que les servirá: MULTIEFECTOS
2.5 Una vez cada estudiante tenga su procesador de efectos ensamblado y funcionando, se realizará análisis en frecuencia y tiempo, mediante analizadores de espectro y tiempo que tenga Simulink. Recuerden que pueden controlar los “Slider Gain” mientras el modelo está corriendo. Se recomienda usar un tiempo de simulación largo, por ejemplo 200. SEÑAL DE ENTRADA
DELAY
FLANGER
TREMOLO
PANNER
REVERB
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CONCLUSIONES
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REFERENCIAS BIBLIOGRÀFICAS
Alvarado, J. (2011). Procesamiento Digital de Señales. Notas de Clase. Tecnológico de Costa Rica: Escuela de Ingeniería Electrónica. Recuperado de http://www.ie.itcr.ac.cr/palvarado/PDS/pds.pdf [1]"Aislación y Absorción Acústica. Desarrollo Materiales Acústicos", Acusonic.cl, 2017.
[Online].
Disponible
http://www.acusonic.cl/materiales_acusticos.htm.
[Accesado:
en: 03-
Dic-
2017]. [2]R. Dennis, "History Of Delay & Reverberation", Recordinginstitute.com, 2001. [Online].
Disponible
en:
http://www.recordinginstitute.com/da154/ARP/chap3Sig/0308hist.html. [Accesado: 04- Dic- 2017]. [3]"Implementación de efectos acústicos", Read.pudn.com. [Online]. Disponible en: http://read.pudn.com/downloads157/sourcecode/math/696448/PRAC3/PRA C3.pdf. [Accesado: 06- Dic- 2017]. [4]"Software para diagrama de bloques", Draw.io. [Online]. Disponible en: https://www.draw.io/. [Accesado: 07- Dic- 2017].
