8 novembre 2010 Misura della Risposta all'Impulso 1

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

8 novembre 2010 Misura della Risposta all'Impulso 2

The first MLS apparatus - MLSSA

• MLSSA was the first apparatus for measuring impulse responses with MLS

8 novembre 2010 Misura della Risposta all'Impulso 3

More recently - the CLIO system

• The Italian-made CLIO system has superseded MLSSA for most low-cost electroacoustics applications (measurement of loudspeakers, quality control)

8 novembre 2010 Misura della Risposta all'Impulso 4

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)

8 novembre 2010 Misura della Risposta all'Impulso 5

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~

8 novembre 2010 Misura della Risposta all'Impulso 6

Esempio di misura 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

8 novembre 2010 Misura della Risposta all'Impulso 7

Esempio di misura MLS

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Example of a MLS impulse response

8 novembre 2010 Misura della Risposta all'Impulso 9

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

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Edirol FA-101

Firewire sound card:

10 in / 10 out

24 bit, 192 kHz

ASIO and WDM

Today’s Hardware: PC and audio interface

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Hardware: loudspeaker & microphone

Dodechaedron loudspeaker

Soundfield microphone

8 novembre 2010 Misura della Risposta all'Impulso 12

Aurora Plugins

Generate MLS

Deconvolve MLS

Generate Sweep

Deconvolve Sweep

Convolution

Kirkeby Inverse Filter

Speech Transm. Index

The first ESS system - AURORA

• Aurora was the first measurement system based on standard sound cards and employing the Exponential Sine Sweep method

• It also works with traditional TDS and MLS methods, so the comparison can be made employing exactly the same hardware

8 novembre 2010 Misura della Risposta all'Impulso 13

Il metodo Log Sine Sweep

• 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

8 novembre 2010 Misura della Risposta all'Impulso 15

Test Signal – x(t)

StopStop

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Measured signal - y(t)

• Le armoniche sono causate dalla distorsione non lineare dell’altoparlante

StopStop

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Inverse Filter – z(t)

StopStop

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Deconvoluzione del Log 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)

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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

The last impulse response is the linear one, the preceding are the harmonics distortion products of various orders

1°2°3°

5°

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IR Selection• After the sequence of impulse responses has been

obtained, it is possible to select and insulate just one of them:

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Example of an ESS impulse response

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Esperimento di comparazioneTest comparativo fra diverse tecniche di misurazione

Organizzato dalla AES Italian Section (Bergamo’s Workshop 1999, 27/28 aprile 1999)

Sperimentatore Sistema di misura - Metodo Altoparlante Microfono Angelo Farina Aurora (synchronous measurement

on PC+Layla) – MLS Dodechaedron (Look Line D1)

Soundfield MKV + binaural (Ambassador)

Angelo Farina Aurora (synchronous measurement on PC+Layla) – log sweep

Dodechaedron (Look Line D1)

Soundfield MKV + binaural (Ambassador)

Angelo Farina MLSSA board – MLS Dodechaedron (Look Line D1)

Soundfield channel W

A. Ricciardi MLSSA board – MLS Directional, custom-made

Stage Accompany omnidirectional

Walter Conti Techron TEF 20 – MLS & TDS Directional, custom-made

B&K Omnidirectional

Nicola Prodi Aurora (asynchronous playback & record through a Tascam DA38 recorder) – log sweep

Dodechaedron (Look Line D-300)

Soundfield ST250 + binaural (Neumann KU-100)

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Apparecchi

Rack-mounted PCPentium II-400

Mlssa sound board

Layla sound board

Power amplifier

Ambassador pre-amp

Soundfield pre-ampSoundfield Microphone

Ambassador Dummy Head

Dodechaedron Loudspeaker

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Risultati

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Calcolo T20 secondo norma