Procedimiento para adquirir señales de audio y sistema de adquisición de audio del mismo.

Procedimiento para adquirir señales de audio, en el que una sonda microfónica (11) provista de una pluralidad decápsulas microfónicas (B) detecta una pluralidad de señales de audio,

y en el que dichas señales de audiodetectadas se combinan a fin de obtener una señal de un micrófono virtual (207),

en el que dicha señal de un micrófono virtual se genera en función de unos datos de sonda característicos (206)medidos durante una etapa de caracterización de la sonda, en el que se miden las señales detectadas por cadacápsula microfónica (B) después de una señal de prueba predeterminada correspondiente, en el que cada cambioen los parámetros de dicho micrófono virtual es seguido por una nueva generación de filtros (203) que puedenutilizarse para filtrar las señales recibidas por dicha pluralidad de cápsulas y generar una nueva señal de audio dedicho micrófono virtual,

caracterizado porque, cuando los parámetros de dicho micrófono virtual se cambian para conmutar de un primermicrófono virtual, correspondiente a un primer filtro, a un segundo micrófono virtual, tiene lugar lo siguiente:

- se calcula un segundo filtro correspondiente al segundo micrófono virtual;

- se calcula un conjunto ordenado de filtros de transacción, en el que cada uno de dichos filtros de transaccióncomprende submatrices correspondientes a submatrices de dicho primer filtro o dicho segundo filtro,en el que el número de submatrices del segundo filtro de dicho filtro de transacción es mayor que el númerode submatrices del segundo filtro de un filtro de transacción anterior,

y en el que el número de submatrices del primer filtro de dicho filtro de transacción es menor que el númerode submatrices del primer filtro de un filtro de transacción anterior;

- la señal captada por dichas cápsulas (B) se filtra a través de dichos filtros de transacción según el orden dedicho conjunto de filtros de transacción;

- después del último filtro de transacción de dicho conjunto, la señal captada por dichas cápsulas (B) se filtra através de dicho segundo filtro.

Procedimiento para adquirir señales de audio y sistema de adquisición de audio del mismo.

La presente invención se refiere a un procedimiento para adquirir señales de audio y un sistema de adquisición de audio que puede implementar dicho procedimiento.

En el ámbito del cine y la televisión y similares, hay una necesidad creciente de grabar sonidos con precisión en el entorno tridimensional donde tiene lugar el rodaje, de tal forma que estos se puedan reproducir fielmente en las dependencias del usuario.

La grabación de sonidos en un entorno tridimensional conlleva la necesidad de conocer la presión y la velocidad de las partículas de aire en un punto espacial determinado.

Para este fin, actualmente se conoce la forma de utilizar sondas microfónicas que comprenden varias cápsulas microfónicas dispuestas en una superficie (por ejemplo, una superficie esférica) .

Un ejemplo de dichas sondas es la sonda microfónica comercializada con el nombre "EigenMike32" y fabricada por la empresa norteamericana "mhAcoustics". Se da a conocer una agrupación de micrófonos miniaturizados en el artículo "A miniaturized adaptive microphone array under directional constraint utilizing aggregated microphones" de Matsumoto y Hashimoto (The Journal of the Accustical Society of America, vol. 119, nº 1, enero de 2006, páginas 352-359) .

La figura 1 representa un ejemplo de sonda 11 que permite adquirir señales de audio de varias direcciones espaciales. Dicha sonda 11 comprende un número Y de cápsulas microfónicas B (treinta y dos, en este caso) dispuestas sobre una carcasa rígida y sustancialmente esférica C.

Cada una de las cápsulas B detecta una señal de audio procedente de una dirección espacial diferente.

Combinando adecuadamente estas señales, es posible obtener una señal que se correspondería con la señal que mediría un micrófono dotado de determinadas características deseadas.

Gracias a estas sondas, el usuario puede utilizar micrófonos "virtuales" dotados de las características de directividad (cardioide, supercardioide o similares) y posición (azimut, elevación, etc.) deseadas.

Las sondas de este tipo se utilizan generalmente en combinación con sistemas gráficos a fin de mostrar al usuario cualquier fuente de ruido y detectar cualquier defecto mecánico en una máquina (por ejemplo, un diente roto en una rueda dentada) o cualquier fuente de contaminación acústica.

Por este motivo, en las sondas conocidas, se concede mucha importancia a la directividad del micrófono, y se dedican muchos esfuerzos a definir filtros óptimos que puedan asegurar la mejor direccionalidad posible.

Una vez que se han encontrado los filtros teóricamente óptimos, se genera la señal de audio del micrófono virtual deseado por el usuario ponderando correctamente las salidas del filtro y aplicando a estos retardos y ganancias debidamente calculados y, a continuación, combinándolas para obtener determinadas formas de directividad del micrófono.

Un primer límite de estas sondas se relaciona con el hecho de que, aunque el uso de filtros teóricos predeterminados proporciona una buena directividad, a menudo no asegura una buena calidad de la señal de audio.

Por otra parte, otro límite de estas sondas conocidas es el hecho de que solo pueden proporcionar buena directividad hasta unas frecuencias determinadas, habitualmente en torno a los 4 kHz, mientras que por encima de este valor la directividad tiende a deteriorarse.

Estas sondas, por consiguiente, no son aptas para utilizar en los entornos de televisión o cinematográficos, en los que, además de la direccionalidad de los micrófonos, también es muy importante tener la capacidad de adquirir señales de audio de gran calidad.

El objetivo de la presente invención consiste en ofrecer un procedimiento para adquirir las señales de audio y un sistema de adquisición de audio relacionado que puedan superar los inconvenientes de la técnica anterior.

Este objetivo se alcanza a través de un procedimiento y un sistema que comprenden las características expuestas en las reivindicaciones adjuntas, que se conciben como partes integrantes de la presente descripción.

La presente invención se basa en la idea de procesar las señales adquiridas por las cápsulas de la sonda a partir de datos de la sonda reales medidos empíricamente durante una etapa de caracterización de la sonda.

En particular, se utilizan filtros que, en lugar de calcularse teóricamente, se determinan empíricamente durante una etapa de caracterización mediante sonda, en la que se detectan las respuestas a impulsos de las cápsulas a una o más señales de prueba predeterminadas.

Por lo tanto, en funcionamiento, el sistema permite detectar señales de audio de alta calidad, debido a que cualquier diferencia en el rendimiento de las cápsulas respecto de las especificaciones nominales no va a afectar a la calidad de la señal detectada.

Asimismo, también es posible tener en cuenta el efecto del soporte de la sonda, que rompe de facto la simetría perfecta de la sonda.

Además, la sonda puede mantener una buena directividad del micrófono virtual incluso a altas frecuencias por encima de 4 kHz, en la medida en que la señal de micrófono virtual no está basada en un procedimiento de filtrado teórico, sino en un procedimiento de filtrado que depende de las características concretas de la sonda y, en particular, de las respuestas a impulsos de las cápsulas, calculadas a partir de las señales de prueba determinadas de antemano durante una etapa de caracterización de la sonda.

Otros objetivos y ventajas de la presente invención se pondrán de manifiesto a partir de la descripción siguiente de una forma de realización de la misma representada en los dibujos adjuntos, proporcionada a título de ejemplo no limitativo, y en los que:

la figura 1 representa una sonda microfónica conocida como la descrita anteriormente;

la figura 2 representa esquemáticamente las etapas del procedimiento según la presente invención;

la figura 3 Ilustra sintéticamente una operación de convolución utilizada por el procedimiento según la presente invención;

la figura 4 es un diagrama de bloques de una etapa del procedimiento según la presente invención;

la figura 5 es un diagrama de bloques de una etapa del procedimiento según la presente invención en la que se cambian los parámetros de un micrófono virtual;

la figura 6 ilustra un sistema de adquisición de audio 1 según la presente invención para implementar el procedimiento según la presente invención;

la figura 7 representa una primera variante del sistema de adquisición de audio según la presente invención;

la figura 8 representa una segunda variante del sistema de adquisición de audio según la presente invención.

Haciendo referencia a la figura 2, el procedimiento según la presente invención permite la ejecución preliminar de una primera etapa de caracterización de la sonda microfónica 11, denominada "caracterización de la sonda" en la figura 2, generando una matriz de IR (respuestas a impulsos) derivada de una medición de las respuestas de un número Y de cápsulas microfónicas de una sonda microfónica (como la sonda A descrita anteriormente) que se someten a una señal de prueba (preferentemente de tipo impulsivo) en una cámara anecoica, y de una segunda etapa (denominada "generación del filtro") de generación de una matriz de FIR (respuestas a impulsos finitas) basándose en la matriz de IR (respuestas a impulsos) y en los parámetros del micrófono virtual que puede establecer el operador.

En la primera etapa del procedimiento 200, la sonda microfónica 11 se coloca en una cámara anecoica (o un entorno similar) en la que se genera una o más señales de prueba, preferentemente por lo menos una señal sinusoidal cuya frecuencia se cambia a lo largo de sustancialmente todo el espectro de frecuencias audibles, es decir, se somete a un procedimiento denominado "barrido senoidal logarítmico", a partir de cuya convolución con una señal inversa (es decir "invertida" en el eje del tiempo) se obtiene la respuesta de la sonda al impulso. Aunque esta técnica sea conocida de por sí y por consiguiente no se describa en mayor detalle, cabe mencionar que también puede hallarse en las principales normas que definen las mediciones de las respuestas a impulsos (por ejemplo, la norma ISO 3382) .

Para cada señal de prueba, se registran las respuestas a impulsos de cada cápsula B variando en etapas regulares (acción esquematizada en el bloque 201) el azimut y la elevación de la dirección de procedencia de la señal de prueba. En la figura 2,... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para adquirir señales de audio, en el que una sonda microfónica (11) provista de una pluralidad de cápsulas microfónicas (B) detecta una pluralidad de señales de audio, y en el que dichas señales de audio 5 detectadas se combinan a fin de obtener una señal de un micrófono virtual (207) ,

en el que dicha señal de un micrófono virtual se genera en función de unos datos de sonda característicos (206) medidos durante una etapa de caracterización de la sonda, en el que se miden las señales detectadas por cada cápsula microfónica (B) después de una señal de prueba predeterminada correspondiente, en el que cada cambio en los parámetros de dicho micrófono virtual es seguido por una nueva generación de filtros (203) que pueden utilizarse para filtrar las señales recibidas por dicha pluralidad de cápsulas y generar una nueva señal de audio de dicho micrófono virtual,

caracterizado porque, cuando los parámetros de dicho micrófono virtual se cambian para conmutar de un primer 15 micrófono virtual, correspondiente a un primer filtro, a un segundo micrófono virtual, tiene lugar lo siguiente:

- se calcula un segundo filtro correspondiente al segundo micrófono virtual;

- se calcula un conjunto ordenado de filtros de transacción, en el que cada uno de dichos filtros de transacción comprende submatrices correspondientes a submatrices de dicho primer filtro o dicho segundo filtro,

en el que el número de submatrices del segundo filtro de dicho filtro de transacción es mayor que el número de submatrices del segundo filtro de un filtro de transacción anterior,

y en el que el número de submatrices del primer filtro de dicho filtro de transacción es menor que el número de submatrices del primer filtro de un filtro de transacción anterior;

- la señal captada por dichas cápsulas (B) se filtra a través de dichos filtros de transacción según el orden de dicho conjunto de filtros de transacción;

- después del último filtro de transacción de dicho conjunto, la señal captada por dichas cápsulas (B) se filtra a través de dicho segundo filtro.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la etapa de caracterización de la sonda comprende por lo 35 menos las etapas siguientes:

- someter a dicha sonda (11) , a varias señales de prueba, cuyas coordenadas de emisión M, K relativas a la sonda (11) son conocidas,

- detectar las señales captadas por cada cápsula microfónica (B) de dicha sonda (11) en dichas señales de prueba,

- generar una matriz de las respuestas a impulsos de dichas cápsulas.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, en el que dicha señal de un micrófono virtual se calcula basándose en los parámetros deseados, en particular, la orientación y la directividad, del micrófono virtual.

4. Procedimiento según la reivindicación 2 o 3, en el que dicha señal de un micrófono virtual se genera filtrando las señales recibidas por dicha pluralidad de cápsulas (Y) a través de un filtro H calculado según la fórmula siguiente:

en la que:

IRs (w) es la matriz de las respuestas a impulsos de cada cápsula microfónica (B) como respuesta a dicha señal de prueba predeterminada, A es una matriz denominada "de función objetivo" generada basándose en dichos parámetros de dicho micrófono virtual, £ (w) es un parámetro de ajuste predefinido.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que, para conmutar de un filtro en uso al filtro que sigue a dicho filtro en uso, tiene lugar lo siguiente:

-se calcula dicho filtro que sigue a dicho filtro en uso;

- se filtra la señal captada por dichas cápsulas (B) , a través de dicho filtro que sigue a dicho filtro en uso;

-se mezclan entre sí las señales de dicho filtro en uso y de dicho filtro que sigue a dicho filtro en uso;

-se reduce el nivel de la señal de dicho filtro en uso en proporción con el incremento del nivel de la señal de 10 dicho filtro que sigue a dicho filtro en uso.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que una cámara de vídeo (8) toma imágenes de un área en la que van a adquirirse señales de audio por medio de dicho micrófono virtual, en el que dichas imágenes tomadas se visualizan en un monitor, y en el que dicho por lo menos un elemento gráfico, en particular, un puntero cuyos forma y/o tamaño dependen de las características de dicho micrófono virtual, se superpone sobre dichas imágenes visualizadas.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que un operador establece las características de orientación y/o directividad de dicho micrófono virtual. 20

8. Sistema de adquisición de audio (1, 1') , que comprende por lo menos una sonda microfónica (11) provista de una pluralidad de cápsulas microfónicas (B) para detectar una pluralidad de señales de audio, y por lo menos un procesador (300) adaptado para combinar las señales recibidas por dicha pluralidad de cápsulas (B) a fin de obtener una señal de un micrófono virtual,

que comprende además un área de memoria que almacena datos característicos de dichas cápsulas medidos después de una señal de prueba predeterminada, en el que dicho procesador comprende unas partes de código que, una vez ejecutadas, permiten que se genere dicha señal de un micrófono virtual basándose en dichos datos característicos de las cápsulas, caracterizado porque dicho sistema de adquisición de audio (1, 1') está adaptado para implementar el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

9. Sistema (1, 1') según la reivindicación 8, que comprende además unos medios (4, 9) practicables por un operador de dicho sistema para establecer los parámetros de por lo menos un micrófono virtual.

10. Sistema (1, 1') según la reivindicación 9, en el que dichos medios practicables por un operador comprenden una pantalla táctil.

11. Sistema (1, 1') según la reivindicación 8 o 9 o 10, caracterizado porque comprende además una grabadora (5) y/o una salida analógica (6) y/o una salida digital (7) para grabar y/o transmitir la señal captada por dicho por lo menos 40 un micrófono virtual.

12. Sistema (1') según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, en el que dicho sistema comprende una cámara de vídeo (8) conectada funcionalmente a unos medios de interfaz gráfica (9) adaptados para visualizar en un monitor las imágenes tomadas por dicha cámara de vídeo, y en el que dicho procesador (300) está adaptado para transmitir

información acerca de las características de dicho micrófono virtual a dichos medios de interfaz gráfica, de tal manera que dichos medios de interfaz gráfica puedan generar un elemento gráfico adaptado para superponerse a dichas imágenes visualizadas en dicho monitor, y representativo de dicho micrófono virtual.

13. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, en el que dicho sistema comprende una cámara de 50 vídeo (8) conectada funcionalmente a los medios de interfaz gráfica (9) adaptados para visualizar en un monitor las imágenes tomadas por dicha cámara de vídeo (8) , y en el que dicho sistema comprende un temporizador (10) para sincronizar el audio captado por la sonda (11) con el vídeo captado por la cámara de vídeo (8) .