| 16 Septiembre 2007
El grupo de investigación de Señales, sistemas y telecomunicación de la Universidad de Alicante ha desarrollado un método numérico para la simulación de campos sonoros en recintos cerrados.
El método realiza el análisis sobre el campo de intensidad en lugar del de presión. Para ello, discretiza la ecuación de onda acústica, obteniendo representaciones no sólo de la presión, sino también de la velocidad de las partículas en el medio.
De este modo se pueden realizar acciones de gran utilidad como por ejemplo:
- Detectar errores producidos en el proceso de conformación del frente de ondas como consecuencia de interacciones con los elementos interiores.
- Confirmar los resultados que se obtienen con la simulación de la presión.
- Detectar el origen de la fuente sintetizada.
Con las técnicas FDTD utilizadas en el método, se pueden simular con relativa facilidad las condiciones de contorno típicas que se dan en el interior de los recintos de escucha. Además, el método FDTD permite un análisis rápido para un ancho de banda dado, así como una sencilla implementación de los efectos del contorno producidos por las paredes.
Características del método
- Está basado en una aproximación precisa de segundo orden de un espacio central de diferencias finitas de derivadas (tanto en el espacio como en el tiempo) de la ecuación de onda.
- Las ecuaciones acústicas implementadas en este método vienen definidas por capas perfectamente igualadas (Perfectly Matched Layer -PML) y condiciones de contorno con absorción. Actualmente se está estudiando incluir los efectos del material absorbente de las paredes en las reflexiones (dependencia con la frecuencia y con el ángulo de incidencia), y los elementos arquitectónicos interiores.
- Se obtienen representaciones no sólo de la presión, sino también de la velocidad de las partículas en el medio.
- Se pueden analizar diferentes configuraciones de arrays de altavoces para WFS (Wave Field Synthesis).
- Incluye efectos de difracción.
- Discretiza la presión sonora y tres componentes de la velocidad de las partículas, que son los parámetros que utiliza el método FDTD.
Principales ventajas
- Permite comprobar el funcionamiento de un sistema de audio sin necesidad de construirlo físicamente o antes de ponerlo en marcha.
- Permite simular sistemas que no tienen modelo teórico.
- Permite conocer el efecto combinado de una fuente de audio en una sala concreta (auditorio, sala de conciertos, iglesia, etc.).
- Es posible analizar condiciones de contorno.
- Se puede analizar WFS en el dominio del tiempo.
- No utiliza álgebra lineal.
- Trata naturalmente el comportamiento impulsivo y el comportamiento no lineal.
- Es conceptualmente simple y sistemático.
- Es preciso y robusto.
- Las capacidades de los PCs actuales están al nivel de las necesidades de FDTD.
Posibilidades de utilización
- Simulación del comportamiento de salas de audición.
- Simulación del comportamiento de cajas acústicas y altavoces sin modelos teóricos.
- Análisis del campo sonoro que crea un sistema WFS.
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