Electroacústica

Para ofrecer calidad sonora, es esencial analizar el sonido que se produce y se almacena durante las actividades de I+D. Hay un gran número de parámetros críticos para una reproducción del sonido auténtica.

Los nuevos dispositivos electroacústicos, como teléfonos móviles, tablets o altavoces, no dejan de ampliar las fronteras del diseño. Los nuevos smartphones se presentan con un sinfín de funciones, a cuál más impresionante —si no, no podrían competir en un mercado feroz— pero también tienen que cumplir los estándares de telefonía internacionales en materia de captura y reproducción de voz. Y si los clientes quieren auriculares abiertos o altavoces con respuesta en frecuencia plana, los fabricantes tienen que proporcionar la calidad sonora que los consumidores esperan, tal y como promete la marca.

Reproducción de sonido con calidad de ingeniería

Para ofrecer un sonido de calidad, es esencial analizar el sonido que se produce y captura durante la actividad de I+D. Hay un gran número de parámetros críticos para una reproducción del sonido auténtica. Por ejemplo, la distorsión, la respuesta en frecuencia y la direccionalidad. Para encontrar el equilibrio adecuado puede que sean necesarias muchas pruebas. Por eso la automatización, la correlación de datos y la facilidad de uso contribuyen a la productividad de las pruebas electroacústicas.

Simulación del uso del teléfono en la vida real

Hacer una simple llamada de teléfono parece algo muy sencillo, pero por detrás, hay una multitud de procesos en juego. Para eliminar el ruido de fondo al tiempo que se aísla la voz de la persona que llama —aunque el teléfono está sobre una mesa en modo manos libres—, los smartphones emplean múltiples micrófonos y algoritmos sofisticados. Y, para hacer pruebas de este tipo de funciones, se necesitan equipos de medición de alta precisión. Además, la mayoría de los parámetros de ensayo exigen sistemas de análisis versátiles con una gestión de datos sofisticada.

Pruebas de conformidad con los estándares telefónicos

Los dispositivos de comunicación modernos, los smartphones y los terminales que utilizan VoIP deben cumplir un gran número de normas nacionales e internacionales, además de las que establecen los operadores de las redes. Todo ello permite a los equipos comunicarse de manera eficaz con dispositivos similares en todo el mundo. La normativa define los mínimos de calidad que deben alcanzar estos dispositivos, como la velocidad a la que cambian entre habla y recepción o la inteligibilidad de la conversación. Los métodos empleados para probar estos parámetros se describen en detalle en distintas normas. Nuestro software las incorpora todas ellas y orienta a los usuarios para que no pasen nada por alto. Entre estas normas cabe destacar las ITU-T, ETSI y 3GPP, entre otras.

El comportamiento acústico de los teléfonos, tanto móviles como fijos, es esencial para la aceptación del producto por parte del usuario final y para el cumplimiento de las normas nacionales e internacionales. Los usuarios exigen una buena calidad de voz en todo tipo de situaciones, por lo que la percepción acústica de un dispositivo es de vital importancia. El comportamiento acústico es especialmente importante en el caso de los móviles, porque con ellos se mantienen conversaciones en prácticamente cualquier sitio, desde una oficina en silencio hasta una calle con ruido o un bullicioso centro de atención telefónica.
Tanto los teléfonos fijos como los móviles llevan a cabo un procesamiento avanzado de las señales electrónicas y acústicas. Aparte de eso, se les exige un diseño superior y unas dimensiones compactas. En todas las fases del proceso de desarrollo y producción de los teléfonos se efectúan pruebas, muchas y muy estrictas. Los departamentos de I+D tienen que evaluar cómo afecta cada cambio en el diseño de un teléfono a su comportamiento acústico. Los diseños finales deben someterse a ensayos de voz para garantizar la calidad, la inteligibilidad y el cumplimiento de las normas nacionales e internacionales, como 3GPP TS.26.132, 3GPP2 C.S0056, YD/T 1538, CES-Q003-2, CMCC, ITU-T P.862 (PESQ) e ITU-T P.863 (POLQA). Una vez en la fase de producción, el aseguramiento de la calidad, las pruebas de muestras y las validaciones, se suceden de forma continua y todos los componentes se someten a una rigurosa inspección.
Electroacústica
Sistema recomendado

El Simulador de Cabeza y Torso (HATS) de Brüel & Kjær, con simuladores de oído y boca conectados a nuestro software de ensayo de teléfonos, permite evaluar in situ parámetros de rendimiento acústico muy variados en auriculares y cascos. Entre ellos cabe citar la transmisión y recepción de la señal, los tonos acústicos laterales y las características del ruido de fondo. El resultado es una medición realista de las prestaciones del teléfono.

> Telephone Test Software - Type 8770

> 4128D - Head and Torso Simulator (HATS)

> Generator module - LAN-XI Type 3160

> Measurement Power Amplifier - Type 2735

> 4938-A-011 - ¼-inch pressure-field microphone with Type 2670 preamplifier, 4 Hz to 70 kHz, 200 V polarization

Cuando se evalúa el comportamiento acústico de los dispositivos de comunicación de manos libres, como los sistemas de comunicación y audio a bordo de los vehículos, los teléfonos de conferencia o las tecnologías VoIP para ordenadores portátiles, es importante tener en cuenta el entorno y la influencia acústica de la cabeza y el cuerpo. Además de los parámetros tradicionales de caracterización de los dispositivos de comunicación, como la respuesta en frecuencia, el índice de sonoridad y la respuesta direccional, es necesario determinar la calidad de la transmisión en presencia de ruido de fondo, la conmutación y la cancelación del eco, ya que se sabe que estos aspectos guardan una estrecha relación con las prestaciones de audio y con la calidad percibida de reproducción de la voz humana en los dispositivos de manos libres.

Sistema recomendado

Para probar dispositivos de manos libres, recomendamos un sistema que simule situaciones de comunicación reales con la mayor fidelidad posible, sin que la presencia física de un ser humano interfiera en las mediciones. Este sistema consta de un HATS con simuladores de oído y boca, una unidad de adquisición y el software Voice Testing Software for Hands-free-equipment 7909-NS1 de PULSE. El software dispone de funciones de adquisición y análisis de señal conformes con las normas de la organización alemana VDA (Verband der Automobilindustrie). Esta configuración se puede utilizar en laboratorios y en ensayos de las prestaciones de audio a bordo de vehículos.

PULSE Electroacoustics Type 7907-NS1

Electroacoustic test automation and data management

Type 4128-C Head and Torso Simulator (HATS)

Type 3160 LAN-XI Generator module

Type 2735 Measurement Power Amplifier

Desde que Sony inventó el Walkman® a finales de los setenta, los dispositivos portátiles con funciones de audio y auriculares se han hecho omnipresentes. Los consumidores tienen altas expectativas sobre la acústica de los auriculares. De hecho, los auriculares deben ofrecer una calidad de audio extraordinaria y, al mismo tiempo, proteger el oído del usuario. A la hora de desarrollar y hacer pruebas de auriculares, es necesario tener en cuenta la influencia del pabellón auditivo y simular cargas acústicas realistas con las que hacer evaluaciones precisas de los auriculares abiertos, cerrados e intraurales.

Sistema recomendado

El 4128-C es un Simulador de Cabeza y Torso con simuladores de oído integrados que reproducen de manera realista las propiedades acústicas de la cabeza y el torso de un adulto medio. Cuando se utiliza con un módulo LAN-XI de entrada/salida y con nuestro software de Pruebas Electroacústicas 7797 para PULSE, es posible determinar in situ diversas características de los auriculares. Entre ellas:

• Respuesta a la salida
• Respuesta en frecuencia
• Distorsión armónica
• Intermodulación
• Carga acústica
• Respuestas de inserción simuladas
• Tracking izquierdo/derecho
• Pérdida de inserción por ruido de fondo

El sistema se puede configurar de modo que cumpla los requisitos de la norma europea EN 50332, que define el nivel máximo de presión sonora admisible en los reproductores de audio portátiles.

> Type 4128-C Head and Torso Simulator (HATS) 

> PULSE Electroacoustic Testing Software Type 7797

Los diseñadores de audífonos tienen que dar respuesta a una larga lista de expectativas, cada una de las cuales constituye en sí misma un desafío. Por ejemplo:

  • Mejorar la inteligibilidad en presencia de ruido
  • Reproducir los sonidos de la naturaleza
  • Conseguir que los sonidos más tenues resulten audibles
  • Garantizar que los sonidos más intensos no lleguen a resultar incómodos
  • Reproducir la música de forma óptima
  • Mejorar la percepción de la propia voz del usuario

Optimizar la reproducción del sonido tanto en el caso de los audífonos intrauriculares (los que se colocan dentro del oído) como en los retroauriculares (lo que se ponen detrás de la oreja).

Para desarrollar audífonos se necesitan sistemas que permitan hacer pruebas, hacer comparaciones con respecto a cotas de referencia, controlar la calidad y ampliar las prestaciones de los productos, con una buena calidad de reproducción y sin problemas de comunicación. Los sistemas tienen que ser compatibles con las mediciones electroacústicas tradicionales normalizadas, pero también con otros procesos más abiertos y flexibles, que facilitan el desarrollo de nuevas prestaciones y tecnologías de audífonos.

Sistema recomendado

El montaje de medición típico para las pruebas de audífonos emplea un simulador de oído (acoplador) y una caja de ensayos anecoicos. Las cajas de ensayos anecoicos proporcionan un aislamiento excelente frente al ruido exterior — incluso a bajas frecuencias— así como unas condiciones de ensayo uniformes y bien definidas. Todos estos aspectos son requisitos importantes para hacer mediciones precisas y repetibles de elementos clave; por ejemplo, las características de entrada/salida, la generación de ruido interno y la detección de pérdidas. A su vez, el acoplador facilita el montaje y ayuda a realizar mediciones precisas en un amplio espectro de audífonos. Las mediciones se gestionan y los datos se analizan con nuestro software de Pruebas Electroacústicas PULSE 7907.

> Anechoic Test Box Type 4232

PULSE Electroacoustic Testing Software Type 7907-NS1

> TYPE 4946 2 cc click-on coupler

Vivimos rodeados de altavoces y sistemas de entretenimiento: el teléfono, el coche, la televisión, los cascos, los ordenadores, los juguetes, los sistemas de megafonía, el cine y un largo etcétera. Los usuarios finales tienen ideas muy claras y arraigadas de lo que esperan de los productos, de modo que es de vital importancia transformar estas expectativas en productos que satisfagan a los clientes. Las mediciones de la calidad sonora ayudan a dar satisfacción a esas preferencias del consumidor y constituyen una forma de diferenciación de los productos. No obstante, la calidad sonora no es el único parámetro que los fabricantes quieren o necesitan evaluar:

• Definición de objetivos: ¿la respuesta, la distorsión, la impedancia, la sensibilidad, la direccionalidad y otros valores son los adecuados?
• Material acústico: ¿cómo afecta al sonido el empleo de materiales más ligeros, resistentes y económicos?
• Estructura: ¿cómo afectan los cambios en las cajas o el diseño de los componentes a las propiedades vibratorias y acústicas de un altavoz?
• Producción: ¿puede un fabricante confiar en los resultados de las pruebas de conformidad y recibir un producto de calidad?
La cantidad de pruebas necesarias para verificar las especificaciones y requisitos de rendimiento puede resultar abrumadora para un ingeniero de I+D con un plazo que cumplir y un presupuesto al que ajustarse. Por este motivo, la estandarización, la automatización, la correlación de datos y la facilidad de uso son algunas de las características más buscadas en las pruebas de I+D del sector. Si los ingenieros tienen estos elementos —sin que se vea afectada la fiabilidad y la precisión—, estarán en muy buena situación para cumplir sus objetivos de manera rápida y eficiente.

Sistema recomendado

Para las pruebas de altavoces recomendamos el software Loudspeaker Test Application BZ-5603 para PULSE. Este software permite llevar a cabo mediciones en altavoces con un montaje de instrumentación que incluye una plataforma giratoria con la que es posible registrar directamente las características direccionales del objeto del ensayo. Esta aplicación automatiza las mediciones de la respuesta en frecuencia, la distorsión armónica, la respuesta direccional y el cálculo de los parámetros de Thiele-Small mediante los métodos de impedancia simple, volumen añadido, masa añadida o métodos láser.

Altavoces

> LAN-XI Type 3160 generator module

> TYPE 4191 ½-inch free-field microphone, 3.15 Hz to 40 kHz, 200V polarization

> Type 4930 artificial mastoid

> TYPE 2735 Measurement Power Amplifier

TYPE 9640 Turntable system

> PULSE Loudspeaker Test Application BZ-5603

 

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