ES2751224A1 - Sistema y metodo de sonido espectral posicional - Google Patents

Abstract

Se describen un sistema y un método de sonido espectral posicional, capacitados para generar en un entorno una multiplicidad de señales variables en función de la posición y resultantes de la captación de impulsos de sonido emitidos desde una fuente sonora que cambia de posición, y la reproducción de sonidos con intensidad uniforme en cualquier posición del entorno. El sistema comprende una multiplicidad de medios captadores de sonido (2) distribuidos uniformemente por las superficies que delimitan el entorno, una fuente (3) emisora de impulsos de sonido, y dispositivos electrónicos de recepción y tratamiento de señales procedentes de los medios captadores de sonido (2). El método comprende realizar un análisis espectral a partir de las señales recibidas desde dichos medios captadores de sonido (2), sustituir estos últimos por medios reproductores de sonido (5) y controlar la emisión de sonidos con dichos dispositivos electrónicos de recepción y tratamiento de señales.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema y método de sonido espectral posicional

Campo técnico de la invención

La presente invención se refiere a un sistema y un método de sonido espectral posicional, y más en particular a un sistema y un método mediante los que resulta posible medir la captación posicional de sonidos en un determinado entorno, y la posterior reproducción de sonidos en ese mismo entorno conforme a las mediciones previamente realizadas, y así poder posicionar el sonido en cualquier punto del recinto.

El campo técnico en el que se inscribe la presente invención se encuentra comprendido dentro del sector industrial dedicado a la captación y producción de sonidos en determinados entornos espaciales.

Antecedentes de la invención

Como se sabe, la generación de un sonido, desde un punto de vista físico, se produce cuando existe una vibración en un punto del espacio a una determinada frecuencia, desde donde puede propagarse hasta otros puntos espaciales a través de un medía elástico de carácter tanto sólido, como líquido o gaseoso. Es decir, es necesaria la existencia de un medio material para que pueda viajar la vibración generada, sin que esto sea posible en el vacío.

La vibración se propaga en forma de ondas sonoras de tal modo que cuando alcanzan el oído humano, las ondas se transmiten a través del conducto auditivo hasta el tímpano, produciendo una vibración interna que se transmite hasta el oído interno.

Como se sabe, la propagación del sonido a través del medio material de que se trate depende de un conjunto de factores tales como la velocidad de transmisión (dependiente de cada medio), la absorción (derivada de las características de los materiales existentes en el entorno), reflexión, refracción, dispersión y difusión.

También, en la propagación del sonido es fundamental considerar los conceptos de intensidad de propagación y frecuencia de la oscilación. Por lo general, el sonido se desplaza en forma de ondas esféricas que al alejarse del foco van incrementando su superficie y, por lo tanto, la intensidad del sonido se va reduciendo en virtud del aumento de la distancia desde el foco y el consiguiente incremento del tamaño superficial de la esfera propagada. Por ello, de acuerdo con este fenómeno, la intensidad del sonido variará para un oyente de la manera indicada en función de la posición que ocupe respecto al foco que emite el sonido.

En cuanto a la frecuencia, corresponde con la capacidad del foco vibratorio para oscilar un número variable de veces por segundo. En el caso del oído humano, la gama de sonidos que puede oír y distinguir se conoce como espectro audible, y, como se sabe, corresponde a un intervalo de frecuencias que en general está comprendida en 20 Hz y 20 KHz.

Por todo ello, se entiende que la audición de un sonido depende de una multiplicidad de factores entre los que tiene especial importancia la posición que ocupe una persona con relación al foco emisor. Esto pone de relieve una necesidad existente en el estado actual de la técnica en cuanto a poder disponer de medios que permitan reproducir sonidos con intensidades equiparables con independencia de la posición ocupada por un oyente en un espacio concreto.

Breve descripción de la invención

La presente invención propone una solución práctica para subsanar el inconveniente mencionado con anterioridad, y para ello ha desarrollado un sistema y un método asociados a la captación y reproducción de sonido espectral (es decir, sonido correspondiente a las frecuencias comprendidas en el espectro de audición), con unos niveles variables que posibiliten una audición uniforme independiente de la posición ocupada dentro del entorno de aplicación, y perfeccionar de ese modo la calidad de la audición.

El sistema propuesto por la invención comprende una multiplicidad de medios captadores de sonido (por ejemplo, pequeños micrófonos), distribuidos (con preferencia, de manera uniforme) a través de la superficie que delimita un espacio de aplicación determinado (por ejemplo, en el caso de una habitación, la superficie de las paredes de la habitación, incluyendo también suelo y techo); una fuente sonora capacitada para generar impulsos transitorios desde posiciones variables previamente seleccionadas en relación con el mencionado entorno; equipamiento electrónico capacitado para medir y evaluar los datos obtenidos a partir de las señales eléctricas procedentes de cada uno de los captadores de sonido, y una multiplicidad de medios reproductores de sonido (tal como, por ejemplo, pequeños altavoces), en número equivalente al de captadores de sonido, capacitados para ser ubicados en las mismas posiciones ocupadas por los captadores de sonido, en sustitución de estos últimos.

El método de la invención consiste en generar, mediante una fuente sonora con difusión omnidireccional, impulsos transitorios producidos sucesivamente desde distintas posiciones de un entorno; medir las características de las señales generadas por cada uno de los medios captadores de sonido, y tratar tales señales con los medios adecuados (tanto hardware como software); por último, proporcionar señales correspondientes a través de los medios reproductores de sonido de manera controlada de acuerdo con las mediciones previas, con vistas a posicionar en el espacio las señales generadas

El sistema y el método son igualmente aplicables a la circunstancias de un usuario que utilice auriculares para la audición, en cuyo caso el espacio de aplicación se divide en dos partes y el método se aplica a cada una de ellas para la discriminación del sonido en correspondencia con cada uno de los auriculares

Breve descripción de los dibujos

Estas y otras características y ventajas de la invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción detallada que sigue de una forma de realización preferida de la misma, dada únicamente a título de ejemplo ilustrativo y sin carácter limitativo alguno con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:

La Figura 1 es una ilustración esquemática de un entorno (por ejemplo, una habitación) con el sistema de la invención instalado;

La Figura 2 muestra una ilustración esquemática del sistema de la Figura 1 en estado de emisión de impulsos transitorios, y

La Figura 3 es una representación esquemática de sistema al caso de utilización de auriculares para la audición

Descripción de una forma de realización preferida

Tal y como se ha mencionado con anterioridad, la presente invención va a ser descrita tomando como referencia las Figuras 1 a 3 de los dibujos anexos, para una exposición detallada de las características del invento. Así, haciendo referencia en primer lugar a la Figura 1 de los dibujos, se ha ilustrado una representación esquematizada de un ejemplo de instalación y uso de los componentes que integran el sistema de sonido espectral posicional. Según se aprecia, se ha representado un entorno de forma general prismática, en especial de forma cúbica, indicado en general mediante la referencia numérica 1. Según se aprecia, la superficie de cada una de las seis caras que delimitan el entorno de aplicación soporta una multiplicidad de medios captadores de sonido 2, tal como, por ejemplo, micrófonos de pequeño tamaño, que están distribuidos uniformemente por la totalidad de la superficie de cada cara, cada uno de ellos separado de sus adyacentes por distancias cortas predeterminadas, estando cada uno de dichos captadores de sonido 2 conectado a dispositivos electrónicos (no representados) de tipo conocido (hardware y/o software, según sea el caso) capacitados para evaluar y tratar las señales que en cada momento sean proporcionadas desde cada uno de los captadores de sonido. Una fuente difusora de impulsos, preferiblemente de tipo omnidireccional, indicada esquemáticamente en la Figura 1 con la referencia numérica 3, se encarga de difundir impulsos transitorios, a frecuencias fijas o variables, generados por un dispositivo generador 4 externo, proyectándolos hacia el espacio del entorno considerado. Dicha fuente 3 difusora de impulsos es de posicionamiento cambiante, es decir, puede ser sucesivamente colocada en distintas posiciones del entorno considerado conforme a la metodología seguida durante el proceso de generación y medición del sonido espectral. El sistema comprende además una multiplicidad de medios reproductores de sonido, en número preferentemente igual al de los medios captadores de sonido 2, identificados mediante la referencia numérica 5, capacitados para ser instalados en las mismas posiciones ocupadas por dichos medios captadores de sonido 2 previa retirada de estos últimos. La utilización de la doble numeración 2, 5 para indicar las mismas posiciones indica precisamente la utilización de los medios captadores de sonido 2 o de los medios reproductores de sonido 5, en idénticas posiciones, dependiendo del estado del proceso.

Tal y como se ha dicho, la fuente 3 difusora de impulsos es susceptible de posicionamiento cambiante con vistas a la generación de impulsos desde un número de posiciones distintas. En la Figura 2 se muestra el efecto de difusión de los impulsos sonoros emitidos por la fuente 3 de difusión omnidireccional, en forma de ondas esféricas "O" que se inician en el punto de difusión y que se van incrementando según se alejan del foco emisor. Esto hace que la intensidad de la señal emitida varíe de forma inversamente proporcional a la distancia (es decir, disminuya al alejarse) y alcance cada uno de los medios captadores 2 con valores de intensidad asimismo variables (más reducidos cuanto más lejos estén del foco). La cantidad de percepción del sonido, por tanto, es una función dependiente de la posición que se ocupe en el interior del espacio. Los cambios de posición de la fuente difusora 3 permiten que, en cada caso, se puedan captar tales diferencias y ser evaluadas por los medios electrónicos del sistema.

De acuerdo con la exposición anterior, el método derivado del sistema de la presente invención puede ser deducido con facilidad. El método comprende:

- en una primera fase, se procede a colocar una multiplicidad de medios captadores de sonido 2 de tamaño reducido (por ejemplo, micrófonos de pequeño tamaño), distribuidos por las superficies que delimitan el entorno de aplicación (por ejemplo, una habitación con una configuración cualquiera, por ejemplo prismática o cúbica) , estando cada uno de estos medios captadores 2 separado de sus adyacentes por distancias cortas previamente establecidas, teniendo en cuenta que la calidad y la perfección de la medición son una función de la cantidad de medios captadores de sonido utilizados para una mayor o menor cobertura de las superficies a las que se aplican.

- a continuación, en una segunda fase, se procede a la conexión de todos y cada uno de los medios captadores de sonido 2 a uno o más dispositivos electrónicos encargados de la recepción y tratamiento de las señales proporcionadas desde dichos medios captadores de sonido 2 (hardware y/o software), estando con preferencia uno de dichos dispositivos electrónicos de recepción y tratamiento de señales ubicado en relación a cada pared respectiva;

- en una tercera fase, se procede al posicionamiento de una fuente 3 difusora de sonido de tipo omnidireccional, en una posición que se considere que es lo más independiente posible de los medios captadores de sonido 2, como por ejemplo, una esquina del recinto o entorno de aplicación, y se emite al menos un impulso, preferiblemente de corta duración, cuya difusión alcanza a todos los medios captadores de sonido 2 y provoca que cada uno de ellos genere señales eléctricas que son transmitidas a cada uno de los respectivos dispositivos electrónicos encargados de la recepción y tratamiento de las señales, con el fin de que dichos dispositivos electrónicos realicen las pertinentes evaluaciones de las señales recibidas desde cada medio captador de sonido 2;

- en una cuarta fase, se procede a cambiar sucesivamente la fuente 3 difusora de sonido a distintas posiciones separadas de la posición anterior por una corta distancia, y se repite la emisión de al menos un impulso para la generación de las señales eléctricas respectivas por parte de cada uno de los medios captadores de sonido 2 y su transmisión a los dispositivos electrónicos de recepción y tratamiento de señales;

- en una quinta fase, una vez cumplimentada la serie de cambios de posición de la fuente difusora a la pluralidad de posiciones previamente establecida, los dispositivos electrónicos de captación y tratamiento de señales complementan un análisis espectral con la multiplicidad de señales recibidas en cada momento y desde cada uno de los medios captadores de sonido 2, durante las pruebas realizadas en las fases anteriores, y

- en una sexta fase, se procede a la sustitución de la pluralidad de medios captadores de sonido 2 por una pluralidad equivalente de medios reproductores de sonido, tal como pequeños altavoces 5.

Con ello, en base al análisis espectral realizado por los dispositivos electrónicos de recepción y tratamiento de señales eléctricas, éstos últimos están capacitados para ejercer un control apropiado del sonido que se reproduce de modo que la intensidad permanezca uniforme en las distintas posiciones del entorno.

Por último, con referencia a la Figura 3 de los dibujos, se ha mostrado un ejemplo que ilustra esquemáticamente el caso de aplicación al uso de auriculares para la audición del sonido. A este respecto, el espacio proporcionado por un entorno l ' de aplicación del sistema y método de la invención, equipOarable al entorno 1 descrito con anterioridad, está dividido internamente en dos sub-espacios 1a, 1b, es decir en dos porciones de igual tamaño, en los que se repite el proceso del ejemplo anteriormente descrito en relación con cada uno de los auriculares utilizados por el usuario. Con ello, se garantiza igualmente la uniformidad de la audición con independencia de la posición que ocupe el usuario en el espacio interior del entorno 1 de aplicación.

Como se comprenderá, el sistema y el método de la invención son susceptibles de adaptación a cualquier tamaño del entorno al que se apliquen sin necesidad de cambio operativo alguno.

Aplicabilidad industrial

Tal y como se desprende la descripción que antecede de una forma de realización preferida, la invención es particularmente aplicable en el sector industrial del desarrollo de instalaciones y métodos para la generación espectral de sonido, en cualquier espacio o entorno.

No se considera necesario hacer más extenso el contenido de la presente descripción para que un experto en la materia pueda comprender su alcance y las ventajas que de la misma se derivan, así como llevar a cabo la realización práctica de su objeto. No obstante lo anterior, los expertos en la materia podrán entender y determinar que dentro de la esencialidad del invento podrán introducirse múltiples variaciones de detalle, que podrán afectar a las formas, dimensiones y tamaños, sin apartarse por ello del alcance de la invención según se define mediante las reivindicaciones anexas.

Claims (5)

REIVINDICACIONES

1. Sistema de sonido espectral posicional, específicamente diseñado para la generación de señales en base a la intensidad del sonido previamente captado en una multiplicidad de posiciones distintas en un entorno (1) cualquiera de aplicación y la reproducción uniforme de sonido en cualquier posición de ese mismo entorno a partir de un análisis espectral realizado en base a las mediciones de las captaciones previas de sonido, caracterizado porque el sistema comprende:

- una multiplicidad de medios captadores de sonido (2) distribuidos uniformemente a través de todas y cada una de las superficies que delimitan el espacio del entorno (1) de aplicación, para la generación de señales eléctricas resultantes de la intensidad del sonido que alcanza a cada captador en función de la posición en la que está ubicado cada uno de dichos medios captadores de sonido (2);

- uno o más dispositivos electrónicos conectados eléctricamente a la pluralidad de medios captadores de sonido (2) , destinados a recibir y tratar las señales eléctricas recibidas desde dichos medios captadores de sonido (2);

- una fuente (3) sonora encargada de difundir uno o más impulsos de sonido proporcionados desde un generador (4) externo, estando dicha fuente (3) sonora capacitada para ser posicionada sucesivamente a través de una multiplicidad de lugares en el entorno (1) de aplicación y generar impulsos de sonido respectivos de cada posición seleccionada, y

- una pluralidad de medios reproductores de sonido (5), capacitados para ser colocados en las mismas posiciones ocupadas por los medios captadores de sonido (2), previa retirada de estos últimos, para la reproducción de sonidos bajo el control de los mencionados dispositivos electrónicos de recepción y tratamiento de señales.

2. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque los mencionados medios captadores de sonido (2) comprenden micrófonos de tamaño reducido.

3. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque los mencionados medios reproductores de sonido (5) comprenden altavoces de tamaño reducido.

4. Sistema según una o más de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la distancia entre medios captadores de sonido (2), y por consiguiente entre medios reproductores de sonido (5), es variable.

5. Un método de sonido espectral posicional, ejecutable con el sistema reivindicado en una o más de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque comprende:

- colocar una multiplicidad de medios captadores de sonido (2) de tamaño reducido distribuidos por las superficies que delimitan el entorno (1) de aplicación, cada uno de ellos separado de sus adyacentes por distancias cortas preestablecidas;

- conectar todos y cada uno de los medios captadores de sonido (2) a uno o más dispositivos electrónicos encargados de la recepción y tratamiento de las señales proporcionadas desde dichos medios captadores de sonido (2);

- posicionar una fuente (3) difusora de sonido de tipo omnidireccional, en una ubicación que sea lo más independiente posible de las posiciones de los medios captadores de sonido (2), tal como una esquina del recinto o entorno (1) de aplicación, y emitir al menos un impulso, de corta duración, destinado a todos los medios captadores de sonido (2) para la generación por parte de estos últimos de señales eléctricas que son transmitidas a cada uno respectivo de dichos dispositivos electrónicos encargados de la recepción y tratamiento de señales;

- cambiar sucesivamente la fuente (3) difusora de sonido a distintas posiciones separadas de la posición anterior por una corta distancia, y repetir la emisión de al menos un impulso que provoque la generación de las señales eléctricas respectivas por parte de cada uno de los medios captadores de sonido (2) y su transmisión a los dispositivos electrónicos de recepción y tratamiento de señales;

- realizar en dichos dispositivos de recepción y tratamiento de señales, un análisis espectral a partir de las características de la multiplicidad de señales recibidas desde dichos medios captadores de sonido (2) en función de la posición ocupada por cada uno de ellos, y

- sustituir la pluralidad de medíos captadores de sonido (2) por una pluralidad equivalente de medios reproductores de sonido (5) para la emisión de sonidos con intensidad posicional uniforme.