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William D . Fonseca
UFSM - Universidade Federal de Santa Maria, Acoustical Engineering, Department Member
- More than ten years experience in the fields of acoustics, instrumentation, noise, signal processing and vibration, w... moreMore than ten years experience in the fields of acoustics, instrumentation, noise, signal processing and vibration, with field applications in automotive, aerospace and navy. Fast learner, self-motivated and creative problem solver. Moreover, experienced in programming languages, graphic design and hardware. Professor of the Acoustical Engineering undergraduate course in South Brazil (advising master and undergrad projects). Technical reviewer of the book "Room Acoustics: project and design" by Eric Brandão (original: Acústica de Salas: projeto e modelagem). Editor of the journal "Acústica e Vibrações". Specialties: acoustical engineering, electrical engineering, signal processing, instrumentation, beamforming, hardware, programming and electroacoustics.edit
The Boundary Element Method (BEM) is widely employed to address acoustic problems like radiation and scattering. When combined with shape optimization, it provides engineers with the ability to design components, cavities, and rooms with... more
The Boundary Element Method (BEM) is widely employed to address acoustic problems like radiation and scattering. When combined with shape optimization, it provides engineers with the ability to design components, cavities, and rooms with the desired acoustic characteristics. However, obtaining the sensitivities of acoustic measures via this technique is not as simple as it is with the Finite Element Method. This study presents a node-based shape optimization procedure in which the coordinates of each node of a predefined 2D mesh (consisting of isoparametric elements) are considered as design variables aiming to minimize the radiation efficiency of an infinite-length cylinder. To accomplish this objective, sequential convex programming is employed and a detailed mathematical framework is proposed for the sensitivity analysis of acoustic measures obtained by BEM, taking advantage of the properties of the resulting discretized systems. Derivatives of the BEM matrices with respect to the nodal coordinates are analytically computed, even for a large number of variables, allowing an accurate use of the adjoint method, and avoiding semi-analytical methods or direct differentiation methods. A regularization scheme is proposed to circumvent undesirable results with very irregular shapes. The examples demonstrate the potential of the procedure, highlighting the efficacy of the method.
Research Interests:
Beamforming is an acoustic imaging technique that allows the visualization of sound scenes via the generation of acoustic images, which can be treated as maps. The technique works with the processing of signals acquired with an array of... more
Beamforming is an acoustic imaging technique that allows the visualization of sound scenes via the generation of acoustic images, which can be treated as maps. The technique works with the processing of signals acquired with an array of microphones, therefore requiring a computational implementation to be applied. Currently, there are several toolboxes to work with the technique, each with its unique implementation characteristics — including peculiarities of their different application fields. On that account, it would be fruitful to combine such tools, extracting and using their specialized parts. This work proposes and describes the development of a new set of tools that allows the integration between such toolboxes. It aims to facilitate the combined use and the sharing of inputs and outputs. The toolbox under development helps communicating between the beamforming tools Acoular, Beamap, and the tool within the ITA Toolbox — with the first one being in Python and the last two in Matlab language. Furthermore, it provides a connection between Acoular and Amiet Tools, the latter focused on aeroacoustics — simplifying the sophisticated creation of acoustic maps for simulated noise prediction data caused by the interaction of a turbulent velocity field with the leading edge of an airfoil. This article clarifies development details, as well as demonstrates computational results of beamforming, obtained with the integration between tools. The study is part of the developments of the research group in signal processing and acoustic imaging of the Acoustical Engineering of the Federal University of Santa Maria (UFSM), in south Brazil. Resumo: Beamforming é uma técnica de imageamento acústico que permite visualizar cenários sonoros por meio da geração de imagens acústicas, as quais podem ser tratadas como mapas. A técnica trabalha com o processamento de sinais adquiridos via a utilização de um arranjo de microfones, dessa maneira, necessitando de implementação computacional para que possa ser aplicada. Atualmente existem diversas toolboxes (ou conjunto de ferramentas) para trabalhar com a técnica, cada uma traz suas características únicas de implementação — podendo incluir peculiaridades de suas distintas áreas de atuação. Desse modo, seria frutífero poder combinar tais ferramentas, extraindo e utilizando a sua parte aprimorada. Este trabalho propõe e descreve o desenvolvimento de um novo conjunto de ferramentas que permite a integração entre toolboxes, trazendo consigo a facilitação da utilização e de compartilhamento de entradas e saídas. A toolbox em desenvolvimento facilita a comunicação entre as ferramentas de beamforming Acoular, Beamap e aquela dentro do ITA Toolbox — sendo a primeira em linguagem Python e as duas últimas em Matlab. Além disso, propicia a conexão entre o Acoular e o Amiet Tools, este focado em aeroacústica, a fim de simplificar a sofisticada criação de mapas acústicos para dados simulados de predição de ruído causado pela interação da turbulência com aerofólios. O presente artigo aclara detalhes de desenvolvimento, bem como demonstra resultados computais de beamforming, obtidos nas integrações entre ferramentas. O estudo faz parte dos desenvolvimentos do grupo de pesquisa em processamento de sinais e imageamento acústico da Engenharia Acústica da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM).
Research Interests:
Acoustics is a broad field of knowledge that extends branches all over the physics of wave phenomena, psychology, natural sciences, and engineering. It is taught, in general, as part of engineering, physics, or architecture programs, or... more
Acoustics is a broad field of knowledge that extends branches all over the physics of wave phenomena, psychology, natural sciences, and engineering. It is taught, in general, as part of engineering, physics, or architecture programs, or even in graduate programs specialized in the theme. In Brazil, acoustics was taught in graduate programs, until the creation of Acoustical Engineering in 2009, at the Federal University of Santa Maria, an integral undergraduate program dedicated to acoustics, audio, and vibration (lasting ten semesters). This article presents its complete academic program, its creation process, and the professional establishment of the acoustical engineer. In the following, the program of study and subjects are elucidated and detailed, and the teaching methodologies used are also discussed. The program employs several active learning strategies, like project-based learning, aiming to transform abstract into concrete knowledge. The interaction of the university, the acoustical engineer, and society is also presented and clarified. The placement of graduates in fields and their workplaces are presented as outcomes. As a fundamental part of the engineer's formation, the infrastructure used, whether state-of-the-art or cost-effective equipment, is detailed in the context of teaching and research. Finally, some of the ongoing research projects of the students are described.
Research Interests:
The low-frequency behavior of acoustical transducers can be simulated with the so-called electroacoustical analogies (or lumped parameters). The main idea is that visual inspection of the transducer allows the derivation of an... more
The low-frequency behavior of acoustical transducers can be simulated with the so-called electroacoustical analogies (or lumped parameters). The main idea is that visual inspection of the transducer allows the derivation of an electroacoustic circuit that can be analyzed. The technique is computationally efficient and provides significant physical insight into the transducer. Electroacoustical analogies are taught today in many courses around the world. However, it is difficult to find reading material with an algorithmic approach to derive the electroacoustic circuit from the visual inspection of the transducer. This paper presents algorithms to derive the mechanical and acoustical circuits of transducer systems and how to couple the electrical, mechanical, and acoustical circuits for electrodynamic and capacitive transducers. A number of examples of the derivation are presented in detail. These techniques were conceived from an extensive search of the classical literature in acous...
Research Interests:
Resumo Para o cálculo exato e projeto acústico de salas na faixa de baixas frequências é necessário utilizar ferramentas numéricas de simulação, cujo custo e dificuldade de uso são entraves no dia a dia do projetista acústico. Com a... more
Resumo Para o cálculo exato e projeto acústico de salas na faixa de baixas frequências é necessário utilizar ferramentas numéricas de simulação, cujo custo e dificuldade de uso são entraves no dia a dia do projetista acústico. Com a finalidade de analisar a aplicabilidade de modelos analíticos (mais simples e de custo reduzido), a presente pesquisa compara, em modelos de escala reduzida (1:8), possíveis formatos de salas acústicas (retangulares e não retangulares) com duas metodologias de análise de baixas frequências. As comparações são feitas paraos parâmetros acústicos T 20, EDT, C 80, D 50 e T s, extraídos por modelos computacionais que usam o método de elementos finitos (FEM) e obtidos por um modelo analítico de cálculo. Este trabalho avaliou ainda, por meio do coeficiente de correlação de Pearson (r), a similaridade existente entre o modelo analítico e computacional para as curvas de decaimento energética EDC (ou Energy Decay Curve), a função resposta em frequência (FRF) H(f) ...
Research Interests:
Auralization is a well-known method used to create virtual acoustic scenarios. This work elaborates techniques for the Binaural Room Impulse Response (BRIR) extraction of the interior of a passenger car cabin. As a novelty, this study... more
Auralization is a well-known method used to create virtual acoustic scenarios. This work elaborates techniques for the Binaural Room Impulse Response (BRIR) extraction of the interior of a passenger car cabin. As a novelty, this study developed a binaural recorder based upon digital MEMS (micro-electro-mechanical system) microphones combined with an Arduino compatible microcontroller (Teensy). To improve the recordings, spectral corrections to the acquired data were carried out. The system is compact and cost-effective, creating an advantage for those measuring different source-receiver positions. For this paper, several combinations of BRIRs were tested, including combinations of binaural recordings for ambiance. Finally, equipped with the BRIRs database, it was possible to auralize different situations in real-time, for example, a conversation between two people (with the possibility to switch/tune background music and engine sound on and off). Furthermore, it was also possible to combine sources and receivers simultaneously with a contactless camera head tracker. Listening tests revealed that the spatial impression was preserved, rendering exceptional results as a virtual environment.
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Noise assessment and monitoring are essential parts of an acoustician's work since it helps to understand the environment and propose better solutions for noise control and urban noise management. Traditionally, equipment to carry out... more
Noise assessment and monitoring are essential parts of an acoustician's work since it helps to understand the environment and propose better solutions for noise control and urban noise management. Traditionally, equipment to carry out this task is standardized, and, eventually, expensive for the early career professional. This work develops a high-quality (and cost-effective) prototype for an embedded noise monitoring device based upon a digital I2S MEMS microphone and an Arduino compatible microcontroller, named Teensy. Its small size and low power consumption are also advantages designed for the project. The system captures and processes sound in real-time, computes A and C frequency-weighted equivalent sound levels, along with time-weighted instant levels with a logging interval of 125 ms. Part of the software handles the audio environment, while the biquadratic IIR filters present in the Cortex Microcontroller library are responsible for the frequency- and time-weightings - ...
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Binaural rendering is a technique that seeks to generate virtual auditory environments that replicate the natural listening experience, including the three-dimensional perception of spatialized sound sources. As such, real-time knowledge... more
Binaural rendering is a technique that seeks to generate virtual auditory environments that replicate the natural listening experience, including the three-dimensional perception of spatialized sound sources. As such, real-time knowledge of the listener's position, or more specifically, their head and ear orientations allow the transfer of movement from the real world to virtual spaces, which consequently enables a richer immersion and interaction with the virtual scene. This study presents the use of a simple laptop integrated camera (webcam) as a head tracker sensor, disregarding the necessity to mount any hardware to the listener's head. The software was built on top of a state-of-the-art face landmark detection model, from Google's MediaPipe library for Python. Manipulations to the coordinate system are performed, in order to translate the origin from the camera to the center of the subject's head and adequately extract rotation matrices and Euler angles. Low-lat...
Research Interests:
Research Interests:
This paper presents a ray tracing algorithm developed as a research and teaching tool. The motivations to pursue this task and some novel features of the algorithm are presented. Amongst them, it is possible to cite: (i) the receivers may... more
This paper presents a ray tracing algorithm developed as a research and teaching tool. The motivations to pursue this task and some novel features of the algorithm are presented. Amongst them, it is possible to cite: (i) the receivers may grow in size, which saves some computational cost; (ii) sound intensity calculations are performed in a separate step than geometrical ray tracing; and (iii) those features allow Monte Carlo simulations for uncertainty prediction related to absorption data. The results obtained with the proposed algorithm are compared with the measured data (and other software packages) of Round Robins II (Elmia Hall) and III (PTB recording studio) and proved to be in good agreement with measured data. The ratio of the mean error by the JND of each parameter are compatible with the results presented by the other round robin participants. The product of this research is also scalable to an hybrid algorithm and alternatives to do so are provided through the discussio...
Research Interests:
Research Interests: Physics and Humanities
This paper presents an overview of the methodologies employed in teaching Room Acoustics at the Federal University of Santa Maria (UFSM). Located in southern Brazil, it is currently the only undergraduate program in Acoustical Engineering... more
This paper presents an overview of the methodologies employed in teaching Room Acoustics at the Federal University of Santa Maria (UFSM). Located in southern Brazil, it is currently the only undergraduate program in Acoustical Engineering in the country. Furthermore, some context is also given regarding graduate-level instruction. Throughout the work, the UFSM Acoustical Engineering course is presented as a whole. The active learning approaches used in Room Acoustics and related disciplines are discussed, as well. The tools developed in research and teaching contexts during these eight years of experiences are also presented, along with some feedback from students of the first semester of 2019.
Research Interests:
Esse campo é destinado ao resumo do artigo que deve ter entre 180 e 300 palavras. O resumo, palavras-chave, PACS, title, abstract e keywords constituem a primeira página do artigo, não devendo estender-se para outra página. O resumo deve... more
Esse campo é destinado ao resumo do artigo que deve ter entre 180 e 300 palavras. O resumo, palavras-chave, PACS, title, abstract e keywords constituem a primeira página do artigo, não devendo estender-se para outra página. O resumo deve fazer uma apresentação concisa do artigo técnico científico, contendo, uma introdução, o objetivo, uma síntese da metodologia, o principal resultado e a principal conclusão (preferencialmente nessa ordem). Assim, o leitor pode conhecer a essência do conteúdo do artigo. Lembre-se que o resumo é como o trailer de um filme, as pessoas ficarão interessadas em ler completamente o artigo se o resumo lhes interessar. O resumo não deve conter informações novas não contidas no artigo; abreviações indefinidas; discussão prévia de outra literatura; referências e citações e excesso de detalhes acerca dos métodos empregados. Ele também não é o parágrafo de introdução do documento, isso deve ser colocado no início do texto. Utilize apenas informações úteis e rele...
Research Interests: Physics and Humanities
Abstract Porous materials present many important characteristics for the field of acoustics like thermal insulation, acoustic absorption, impact insulation and lightweight. There are many situations where one can find applications, such... more
Abstract Porous materials present many important characteristics for the field of acoustics like thermal insulation, acoustic absorption, impact insulation and lightweight. There are many situations where one can find applications, such as aeronautics, automotive industries, heat and air conditioning systems, buildings, industry in general and others. Nowadays, with advances in the material fabrication process, it's possible to create complex structures according to the final objective. In this study, the greater interest is to increase sound wave absorption for industrial or residential applications. For a complete understanding of the needed characteristics to have a good absorber, it is recommended to model the structure through geometric pore reconstruction. This is a better way to later define which direction to take in order to increase the absorption curve, as well as which modifications and geometric restrictions must be performed to manufacture the best material for a given application. Simple macroscopic or empiric analytical models can be used to describe the visco-thermal dissipation inside the material. However, this approach does not present a clear link between micro and macro properties. This study proposes the reconstruction of cellular porous media using microscopic technique images. The proposed model basically is a 2D duct network made of simple uni-dimensional acoustical cylinders or pores. The theory based on acoustic transfer matrix method and mobility matrix model has been merged with analytical visco-thermal dissipation to implement the model proposed. Two cellular materials have been experimentally validated against the surface impedance and absorption for normal incidence: melamine foam and the porous aluminum. Valid agreements have been found between the experimental and numerical data. Future experiments will investigate geometry optimization methods to increase the absorption curve in frequency bands of interest.
Research Interests:
Porous materials present many important characteristics for the field of acoustics like thermal insulation, acoustic absorption, impact insulation and lightweight. There are many situations where one can find applications, such as... more
Porous materials present many important characteristics for the field of acoustics like thermal insulation, acoustic absorption, impact insulation and lightweight. There are many situations where one can find applications, such as aeronautics, automotive industries, heat and air conditioning systems, buildings, industry in general and others. Nowadays, with advances in the material fabrication process, it's possible to create complex structures according to the final objective. In this study, the greater interest is to increase sound wave absorption for industrial or residential applications. For a complete understanding of the needed characteristics to have a good absorber, it is recommended to model the structure through geometric pore reconstruction. This is a better way to later define which direction to take in order to increase the absorption curve, as well as which modifications and geometric restrictions must be performed to manufacture the best material for a given application. Simple macroscopic or empiric analytical models can be used to describe the visco-thermal dissipation inside the material. However, this approach does not present a clear link between micro and macro properties. This study proposes the reconstruction of cellular porous media using microscopic technique images. The proposed model basically is a 2D duct network made of simple uni-dimensional acoustical cylinders or pores. The theory based on acoustic transfer matrix method and mobility matrix model has been merged with analytical visco-thermal dissipation to implement the model proposed. Two cellular materials have been experimentally validated against the surface impedance and absorption for normal incidence: melamine foam and the porous aluminum. Valid agreements have been found between the experimental and numerical data. Future experiments will investigate geometry optimization methods to increase the absorption curve in frequency bands of interest.
Research Interests:
Tráfego rodoviário é um dos maiores poluidores sonoros do ambiente e um dos problemas ambientais mais relevantes em zonas urbanas. Este pode gerar algumas mazelas, como estresse, insônia, perdas de habilidade mental e motora, perda de... more
Tráfego rodoviário é um dos maiores poluidores sonoros do ambiente e um dos problemas ambientais mais relevantes em zonas urbanas. Este pode gerar algumas mazelas, como estresse, insônia, perdas de habilidade mental e motora, perda de memória, dores de cabeça e possíveis perdas auditivas. Devido a isso, propõe-se neste trabalho a caracterização da radiação sonora e da redução do nível de pressão sonora de amostras asfálticas porosas em relação a amostras convencionais, usando método de elementos finitos. A simulação consiste de um modelo simplificado de pneu sobreposto a uma camada porosa equivalente. Uma fonte pontual é inserida na parte inferior do pneu para simular a interação pneu-pavimento e o efeito da absorção é verificado no nível de pressão sonora. Nessa camada foram inseridos os valores dos parâmetros macroscópicos e microgeométricos obtidos através do modelo de dois diâmetros, a fim de simular uma camada asfáltica. Foi possível, após análise numérica, fazer uma comparação dos resultados de nível pressão sonora de quatro tipos diferentes de amostras asfálticas, sendo três amostras de Camada Porosa de Atrito (CPA) e uma amostra de Concreto Asfáltico Usinado à Quente (CAUQ). Notou-se que a amostra de CPA, por ser mais porosa, apresentou uma redução de 5 a 15 dB no nível de pressão sonora (NPS) quando comparada com à amostra de CAUQ. Este é um valor considerável para a percepção humana, além de condizer com os resultados esperados, pois a CAUQ é uma amostra mais densa e com nível de absorção sonoro menor, como os dados experimentais demonstram. Também foi possível obter mapas de isolinhas de radiação e difração do campo de pressão em torno do pneu.
Research Interests:
Em medições acústicas, dentre os diversos instrumentos existentes no mercado, o microfone é um dos mais utilizados. Para que se possa confiar nos resultados de uma medição, é necessário garantir que o transdutor quantifique o fenômeno... more
Em medições acústicas, dentre os diversos instrumentos existentes no mercado, o microfone é um dos mais utilizados. Para que se possa confiar nos resultados de uma medição, é necessário garantir que o transdutor quantifique o fenômeno físico corretamente, sendo que tais resultados são assegurados por meio de processos de calibração. Calibrar um microfone significa determinar uma relação entrada-saída para cada frequência, sua sensibilidade. Todavia, é comum que usuários em vez de calibrar os transdutores em toda faixa de frequências, realizem apenas um ajuste indireto das respostas. Nesse caso, assume-se que a resposta do microfone é aproximadamente plana (o que na prática, nem sempre acontece). Determina-se, assim, a sensibilidade e um fator de correção para uma única frequência, ajustando todo o espectro por meio desse único fator. Contudo, para algumas medições, a calibração indireta dos microfones pode não garantir a exatidão necessária, principalmente quando se utiliza alguma instrumentação de baixo custo, como microfones de eletreto, que não são projetados exclusivamente para fins de medição. Sendo assim, torna-se necessário determinar a sensibilidade de cada frequência do espectro sonoro individualmente, utilizando algum processo de calibração. Para essa finalidade, foi projetado na Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) um pequeno acoplador de microfones, idealizado para a realização de uma calibração por comparação simultânea em campo de pressão. Normalmente, essas calibrações são processos mais complexos realizados por laboratórios acreditados. No entanto, buscou-se uma alternativa mais rápida, de relativo baixo custo e portátil, que viabiliza a realização dessas calibrações em campo. O aparato consiste em uma cavidade fechada, suficientemente pequena para simular o campo de pressão que acopla acusticamente dois microfones: um de referência e um a ser calibrado. O equipamento completo foi denominado calibrador de resposta relativa. No presente trabalho são apresentadas a concepção e a caracterização desse aparato, bem como resultados preliminares.
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Em medições acústicas, dentre os diversos instrumentos existentes no mercado, o microfone é um dos mais utilizados. Para que se possa confiar nos resultados de uma medição, é necessário garantir que o transdutor quantifique o fenômeno... more
Em medições acústicas, dentre os diversos instrumentos existentes no mercado, o microfone é um dos mais utilizados. Para que se possa confiar nos resultados de uma medição, é necessário garantir que o transdutor quantifique o fenômeno físico corretamente, sendo que tais resultados são assegurados por meio de processos de calibração. Calibrar um microfone significa determinar uma relação entrada-saída para cada frequência, sua sensibilidade. Todavia, é comum que usuários em vez de calibrar os transdutores em toda faixa de frequências, realizem apenas um ajuste indireto das respostas. Nesse caso, assume-se que a resposta do microfone é aproximadamente plana (o que na prática, nem sempre acontece). Determina-se, assim, a sensibilidade e um fator de correção para uma única frequência, ajustando todo o espectro por meio desse único fator. Contudo, para algumas medições, a calibração indireta dos microfones pode não garantir a exatidão necessária, principalmente quando se utiliza alguma instrumentação de baixo custo, como microfones de eletreto, que não são projetados exclusivamente para fins de medição. Sendo assim, torna-se necessário determinar a sensibilidade de cada frequência do espectro sonoro individualmente, utilizando algum processo de calibração. Para essa finalidade, foi projetado na Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) um pequeno acoplador de microfones, idealizado para a realização de uma calibração por comparação simultânea em campo de pressão. Normalmente, essas calibrações são processos mais complexos realizados por laboratórios acreditados. No entanto, buscou-se uma alternativa mais rápida, de relativo baixo custo e portátil, que viabiliza a realização dessas calibrações em campo. O aparato consiste em uma cavidade fechada, suficientemente pequena para simular o campo de pressão que acopla acusticamente dois microfones: um de referência e um a ser calibrado. O equipamento completo foi denominado calibrador de resposta relativa. No presente trabalho são apresentadas a concepção e a caracterização desse aparato, bem como resultados preliminares.
Research Interests:
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O presente trabalho analisa a importância do ensino da música para profissionais da Engenharia Acústica. O texto mostra que o único curso de graduação do Brasil possui quatro disciplinas com conteúdos de Música voltados para a Engenharia... more
O presente trabalho analisa a importância do ensino da música para profissionais da Engenharia Acústica. O texto mostra que o único curso de graduação do Brasil possui quatro disciplinas com conteúdos de Música voltados para a Engenharia Acústica, as quais tratam desde conceitos físicos e matemáticos até assuntos relacionados à teoria musical, ritmos e melodias. Enfatiza que tais ementas são um diferencial do curso, visto que outras ênfases da engenharia não abordam tal temática. Demonstra ainda que os assuntos apresentados nessas disciplinas são utilizados como base teórica para outras ao longo do curso, tais como: O Ruído, as Vibrações e o Ser Humano; Fundamentos de Acústica; Sonorização Teórica; Sonorização Experimental; Psicoacústica; Projeto Sonoro e Técnicas de Gravação. Por se tratar de um curso multidisciplinar muitos alunos ingressam com conhecimentos em música e instrumentos musicais, podendo aproveitar essas qualificações. Os desempenhos das turmas que cursaram as disciplinas nos sete primeiros anos do curso são avaliados e contextualizados. Ademais, apresentam-se considerações finais que visam ao aperfeiçoamento do processo de ensino e aprendizagem desse conteúdo essencial para o adequado desempenho dos profissionais da Engenharia Acústica.
Research Interests:
O presente trabalho analisa a importância do ensino da música para profissionais da Engenharia Acústica. O texto mostra que o único curso de graduação do Brasil possui quatro disciplinas com conteúdos de Música voltados para a Engenharia... more
O presente trabalho analisa a importância do ensino da música para profissionais da Engenharia Acústica. O texto mostra que o único curso de graduação do Brasil possui quatro disciplinas com conteúdos de Música voltados para a Engenharia Acústica, as quais tratam desde conceitos físicos e matemáticos até assuntos relacionados à teoria musical, ritmos e melodias. Enfatiza que tais ementas são um diferencial do curso, visto que outras ênfases da engenharia não abordam tal temática. Demonstra ainda que os assuntos apresentados nessas disciplinas são utilizados como base teórica para outras ao longo do curso, tais como: O Ruído, as Vibrações e o Ser Humano; Fundamentos de Acústica; Sonorização Teórica; Sonorização Experimental; Psicoacústica; Projeto Sonoro e Técnicas de Gravação. Por se tratar de um curso multidisciplinar muitos alunos ingressam com conhecimentos em música e instrumentos musicais, podendo aproveitar essas qualificações. Os desempenhos das turmas que cursaram as disciplinas nos sete primeiros anos do curso são avaliados e contextualizados. Ademais, apresentam-se considerações finais que visam ao aperfeiçoamento do processo de ensino e aprendizagem desse conteúdo essencial para o adequado desempenho dos profissionais da Engenharia Acústica.
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Sandwich shingles have been used on a large scale in recent years, in roofs of buildings, from small works, to industrial buildings, cultural centers, sports or schools, and are assigned thermic and acoustic properties. Besides this... more
Sandwich shingles have been used on a large scale in recent years, in roofs of buildings, from small works, to industrial buildings, cultural centers, sports or schools, and are assigned thermic and acoustic properties. Besides this application, this system has been applied in the lateral closure of buildings. The Brazilian standard NBR 16373: 2015 - Tiles and thermo-acoustical panels - established the requirements and criteria for the performance classification of this type of tiles, including the acoustic question. In addition, the validity of NBR 15575: 2013 has had an impact, mainly in the sector of construction suppliers, who need to characterize their products and systems. The work developed presents results of the evaluation of the sound absorption and isolation of two sandwich typologies (aluzinco tile and EPS), with different formats, which are also used in lateral closure of buildings. The two typologies proved to be unsatisfactory in absorption and reasonable in the loss of sound transmission. Another analysis was the use of these tiles as lateral closure in areas considered industrial according to NBR 10151. The knowledge and dissemination of these material performances are important because there are commercially announced products without proving the results of judicious evaluations.
Research Interests:
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Porous materials are widely used as means for reverberation and noise control. One of the ways to characterize its acoustical performance is with the aid of the impedance tube. Measurements can be taken in accordance with the standard ISO... more
Porous materials are widely used as means for reverberation and noise control. One of the ways to characterize its acoustical performance is with the aid of the impedance tube. Measurements can be taken in accordance with the standard ISO 10534-2 1. It is relatively well known that even for homogeneous samples, there can be a relatively large dispersion on the measurement of the absorption coefficient. Such dispersions can be caused by compression of the sample, different impedance tubes used in the measurement, deviation when mounting different samples of the same material and spatial variation along a given material. This paper analyses this experimental dispersion for those scenarios, with the aid of several experiments. Furthermore, different types of materials (foams, felt, glass fiber) are measured. A statistical analysis is made on every set of measurements to test for normal distribution (for each frequency), to calculate mean value, standard deviation and the confidence interval.
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Active noise control can be a powerful tool when dealing with problematic low-frequency tones or general broadband noise. The primary goal of this paper is to discuss design methods, analyze their performance in measurements and to... more
Active noise control can be a powerful tool when dealing with problematic low-frequency tones or general broadband noise. The primary goal of this paper is to discuss design methods, analyze their performance in measurements and to compare analog and digital Active Noise Control (ANC) systems for headphones. The systems were implemented for an AKG K44 headphone. The algorithm used for the digital system was the FXLMS (Filtered Least Mean Squared), which is a variation of the Least Mean Square algorithm (LMS). As for the analog version, filtering and inversion circuits were designed based on a precision operational amplifier. The same microphone preamplifier was used in both systems. The performances were measured using a head and torso simulator (HATS) and the external noise was generated by a dodecahedral omnidirectional sound source (in a reverberation room). Some results were impaired by the poor coupling between the headphone and the pinna of the HATS utilized. For this reason, the complete measurement set was carried out with and without the artificial pinna (outcomes are discussed throughout this study). Although the digital system was designed to attenuate broadband noise, great results were achieved for both: broadband and tonal noise. The results for the tonal noise were not as expressive in the analog system as they were for the digital version. Nevertheless, similar results were accomplished for the broadband noise. For this paper, only a few values of the algorithm's convergence parameters were tested. Therefore, better results may still be obtained for the digital system with the correct adjustment of these values. Moreover, it is possible to improve the sound attenuation (for both systems) with a more refined design for the preamplifier and analog filters.
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Active noise control can be a powerful tool when dealing with problematic low-frequency tones or general broadband noise. The primary goal of this paper is to discuss design methods, analyze their performance in measurements and to... more
Active noise control can be a powerful tool when dealing with problematic low-frequency tones or general broadband noise. The primary goal of this paper is to discuss design methods, analyze their performance in measurements and to compare analog and digital Active Noise Control (ANC) systems for headphones. The systems were implemented for an AKG K44 headphone. The algorithm used for the digital system was the FXLMS (Filtered Least Mean Squared), which is a variation of the Least Mean Square algorithm (LMS). As for the analog version, filtering and inversion circuits were designed based on a precision operational amplifier. The same microphone preamplifier was used in both systems. The performances were measured using a head and torso simulator (HATS) and the external noise was generated by a dodecahedral omnidirectional sound source (in a reverberation room). Some results were impaired by the poor coupling between the headphone and the pinna of the HATS utilized. For this reason, ...
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Auralization techniques, used in many applications within the acoustics context, are powerful tools that allow for recreating sound stimulus via convolution of an anechoic recording (of the desired sound signal) with the binaural room... more
Auralization techniques, used in many applications within the acoustics context, are powerful tools that allow for recreating sound stimulus via convolution of an anechoic recording (of the desired sound signal) with the binaural room impulse response (BRIR) of a specific environment. Nevertheless, the frequency response (FRF) of the instrumentation employed in the BRIRs (or RIRs) evaluations may generate a negative impact (coloration) in the auralization results. In this context, this study proposes a method to extract the free-field response of the measurement chain. The technique consists of finding the direct sound, the first reflection inside the RIR and designing a hybrid window (with smooth decay) to avoid spectrum leakages. To test effectiveness, five distinct sound sources were used to obtain the BRIRs of an auditorium/lecture room at the Federal University of Santa Maria, Brazil. The frequency coloration caused by the instrumentation can be corrected with an appropriate in...
Research Interests:
Auralization techniques, used in many applications within the acoustics context, are powerful tools that allow for recreating sound stimulus via convolution of an anechoic recording (of the desired sound signal) with the binaural room... more
Auralization techniques, used in many applications within the acoustics context, are powerful tools that allow for recreating sound stimulus via convolution of an anechoic recording (of the desired sound signal) with the binaural room impulse response (BRIR) of a specific environment. Nevertheless, the frequency response (FRF) of the instrumentation employed in the BRIRs (or RIRs) evaluations may generate a negative impact (coloration) in the auralization results. In this context, this study proposes a method to extract the free-field response of the measurement chain. The technique consists of finding the direct sound, the first reflection inside the RIR and designing a hybrid window (with smooth decay) to avoid spectrum leakages. To test effectiveness, five distinct sound sources were used to obtain the BRIRs of an auditorium/lecture room at the Federal University of Santa Maria, Brazil. The frequency coloration caused by the instrumentation can be corrected with an appropriate inverse filtering process (extracted from the instrumentation free-field response) to properly convolve the anechoic recordings. Thus, the BRIRs would contain less impact from the instruments FRFs. Ultimately, the following step is the comparison concerning corrected and uncorrected outcomes.
Research Interests:
Arduino is an open-source platform that combines the use of microcontrollers with a user-friendly interface. With these microcontrollers, it is possible to read all kinds of sensors as well as manage actuators based on readings and codes... more
Arduino is an open-source platform that combines the use of microcontrollers with a user-friendly interface. With these microcontrollers, it is possible to read all kinds of sensors as well as manage actuators based on readings and codes previously programmed by the user. For audio transducers, like microphones and loudspeakers, some adjustment circuits are necessary. The signal provided by the microphone is too small in amplitude to be sampled by the microcontroller. Therefore, a preamplifier circuit must be designed. In a similar way, a loudspeaker may not be attached directly to the controller’s output without a driver circuit. The primary goal of this paper is to demonstrate and analyze signal conditioning circuits for audio transducers designed to work with Arduino platforms (input and output). Furthermore, a frequency analysis is carried out to determine the expected coloration in the recording signal.
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Arduino is an open-source platform that combines the use of microcontrollers with a user-friendly interface. With these microcontrollers, it is possible to read all kinds of sensors as well as manage actuators based on readings and codes... more
Arduino is an open-source platform that combines the use of microcontrollers with a user-friendly interface. With these microcontrollers, it is possible to read all kinds of sensors as well as manage actuators based on readings and codes previously programmed by the user. For audio transducers, like microphones and loudspeakers, some adjustment circuits are necessary. The signal provided by the microphone is too small in amplitude to be sampled by the microcontroller. Therefore, a preamplifier circuit must be designed. In a similar way, a loudspeaker may not be attached directly to the controller's output without a driver circuit. The primary goal of this paper is to demonstrate and analyze signal conditioning circuits for audio transducers designed to work with Arduino platforms (input and output). Furthermore, a frequency analysis is carried out to determine the expected coloration in the recording signal.
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Considering growing cities and portable audio devices, increasingly people have deviations in the threshold of hearing. Thus, hearing loss is a point of concern in modern society, being one of the most common causes of disability.... more
Considering growing cities and portable audio devices, increasingly people have deviations in the threshold of hearing. Thus, hearing loss is a point of concern in modern society, being one of the most common causes of disability. Furthermore, it may cause social isolation, dependence, cognitive impairment among several other undesired effects that certainly limit the quality of life of individuals. The prevalent origin of hearing loss is sensorineural, caused by irreversible loss of hearing cells (hair cells in the organ of Corti and/or spiral ganglion neurons). Sensorineural hearing loss has a multifactorial etiology including genetic and environmental factors such as exposure to high levels of noise, pathologies, ototoxic substances, nutritional deficiencies and aging. Some recent studies have been shown a correlation between hearing loss and certain nutrients (such as folic acid and omega-3 fatty acids). This work focuses on the nutritional aspects detected in hearing loss studi...
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A técnica de identificações de sistema é uma ferramenta poderosa na caracterização de sistemas dinâmicos. Uma das aplicações mais significativas desse algoritmo é em sistemas de controle ativo de ruído. Este trabalho tem por objetivo... more
A técnica de identificações de sistema é uma ferramenta poderosa na caracterização de sistemas dinâmicos. Uma das aplicações mais significativas desse algoritmo é em sistemas de controle ativo de ruído. Este trabalho tem por objetivo expor as teorias, a implementação e os resultados experimentais dessa técnica que faz o uso de filtros adaptativos e do algoritmo LMS. Dois microcontroladores, o Arduino Due e o Teensy 3.6, foram utilizados na implementação dos algoritmos e as velocidades de processamento e precisão dos resultados foram comparados. Para a parte experimental, filtros RC foram utilizados e os resultados das estimativas de resposta em frequência foram comparados com simulações numéricas. Além disso, uma estimativa da planta de um sistema de controle ativo de ruído em fones de ouvido foi obtida e comparada com uma resposta da medição dos transdutores e simulação dos filtros analógicos. Os resultados mostraram que o Arduino Due não foi capaz de lidar com altas frequências de amostragem devido às limitações do processador. O Teensy, por outro lado, foi capaz de gerar resultados satisfatórios até para frequências altas. As evidências obtidas revelaram que a precisão das estimativas dependem fortemente do número de coeficientes do filtro adaptativo utilizado e do parâmetro de convergência do algoritmo.
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A técnica de identificações de sistema é uma ferramenta poderosa na caracterização de sistemas dinâmicos. Uma das aplicações mais significativas desse algoritmo é em sistemas de controle ativo de ruído. Este trabalho tem por objetivo... more
A técnica de identificações de sistema é uma ferramenta poderosa na caracterização de sistemas dinâmicos. Uma das aplicações mais significativas desse algoritmo é em sistemas de controle ativo de ruído. Este trabalho tem por objetivo expor as teorias, a implementação e os resultados experimentais dessa técnica que faz o uso de filtros adaptativos e do algoritmo LMS. Dois microcontroladores, o Arduino Due e o Teensy 3.6, foram utilizados na implementação dos algoritmos e as velocidades de processamento e precisão dos resultados foram comparados. Para a parte experimental, filtros RC foram utilizados e os resultados das estimativas de resposta em frequência foram comparados com simulações numéricas. Além disso, uma estimativa da planta de um sistema de controle ativo de ruído em fones de ouvido foi obtida e comparada com uma resposta da medição dos transdutores e simulação dos filtros analógicos. Os resultados mostraram que o Arduino Due não foi capaz de lidar com altas frequências de...
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Resumo: Propõe-se neste trabalho a caracterização da absorção e de parâmetros microgeométricos e macroscópicos usando métodos inversos de ajuste de modelo. O modelo proposto será constituído de uma combinação de poros cilíndricos com dois... more
Resumo: Propõe-se neste trabalho a caracterização da absorção e de parâmetros microgeométricos e macroscópicos usando métodos inversos de ajuste de modelo. O modelo proposto será constituído de uma combinação de poros cilíndricos com dois diâmetros acoplados de forma periódica, tomando como referência o modelo de Tian Lu, de 2000. Esse modelo unidimensional é de certa forma mais robusto, se considerados os efeitos viscotérmicos. Para caracterizar as amostras asfálticas realizaram-se medições de coeficiente de absorção, utilizando um tubo de impedância usando o método da função transferência. Após a medição do coeficiente de absorção comparou-se o modelo clássico de Johnson-Lafarge com os modelos de matriz de transferência e o modelo de elementos finitos. Notou-se que os resultados possuem boa concordância, com apenas uma variação em frequência do modelo de elementos finitos. Além disso, utilizou-se também a consideração viscotérmica nas simulações de elementos finitos. Também foi possível comparar, tanto para a amostra de Camada Porosa de Atrito (CPA), tanto para o Concreto Asfáltico Usinado a Quente (CAUQ), o resultado experimental em relação ao modelo de dois diâmetros proposto e o modelo clássico de Johnson-Lafarge. A amostra CAUQ-B mostrou-se menos eficiente no que tange à absorção sonora do ruído em relação a amostra CPA. O método de algoritmos genéticos foi utilizado para extrair os parâmetros microgeométricos e macroscópicos das amostras. Os valores microgeométricos obtidos poderão ser utilizados em trabalhos futuros na construção de modelos de elementos finitos para verificar se os resultados analíticos estão em conformidade com os outros modelos. Palavras-chave: Asfalto. Ruído ambiental. Absorção sonora. Métodos de elementos finitos. Parâmetros macroscópicos.
Abstract: This paper proposes the characterization of the absorption and macroscopic parameters using an inverse adjustment method. The built model consists of a combination of two cylindrical pores with periodically coupled diameters as described by Lu (2000). This one-dimensional model is suitable for the application with visco-thermal effects. Moreover, the finite element method can also include the visco-thermal effects to validate the processed results. To characterize the asphalt samples, absorption coefficient measurements were performed using an impedance tube using the transfer function method. After the absorption coefficient measurement, the classic Johnson-Lafarge model was compared with the transfer matrix models and the finite element model. It was observed that the results have good agreement, with only one frequency variation of the finite element model. In addition, we have also used the visco-thermal considerations in finite element simulations. It was also possible to compare both the Porous Friction Layer (CPA) sample for both the Machined Concrete Asphalt (CAUQ), the experimental result in relation to the proposed two-diameter model and the classic Johnson-Lafarge model. The CAUQ-B sample was shown to be less efficient with respect to the sound absorption of the noise in relation to the CPA sample. The genetic algorithm method was used to extract the microgeometric and macroscopic parameters of the samples. The microgeometric values obtained may be used in future work on the construction of finite element models to verify that the analytical results are in accordance with the other models.
Abstract: This paper proposes the characterization of the absorption and macroscopic parameters using an inverse adjustment method. The built model consists of a combination of two cylindrical pores with periodically coupled diameters as described by Lu (2000). This one-dimensional model is suitable for the application with visco-thermal effects. Moreover, the finite element method can also include the visco-thermal effects to validate the processed results. To characterize the asphalt samples, absorption coefficient measurements were performed using an impedance tube using the transfer function method. After the absorption coefficient measurement, the classic Johnson-Lafarge model was compared with the transfer matrix models and the finite element model. It was observed that the results have good agreement, with only one frequency variation of the finite element model. In addition, we have also used the visco-thermal considerations in finite element simulations. It was also possible to compare both the Porous Friction Layer (CPA) sample for both the Machined Concrete Asphalt (CAUQ), the experimental result in relation to the proposed two-diameter model and the classic Johnson-Lafarge model. The CAUQ-B sample was shown to be less efficient with respect to the sound absorption of the noise in relation to the CPA sample. The genetic algorithm method was used to extract the microgeometric and macroscopic parameters of the samples. The microgeometric values obtained may be used in future work on the construction of finite element models to verify that the analytical results are in accordance with the other models.
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Resumo: O controle de ruído é uma área que caminha junto com a saúde e conforto do ser humano, e é de vital importância no acompanhamento da evolução tecnológica. Os filtros acústicos desempenham função crucial nesse campo, em que tornam... more
Resumo: O controle de ruído é uma área que caminha junto com a saúde e conforto do ser humano, e é de vital importância no acompanhamento da evolução tecnológica. Os filtros acústicos desempenham função crucial nesse campo, em que tornam possível a atenuação do ruído da fonte sonora ao mesmo tempo que permite a passagem do fluxo de ar. O intuito deste trabalho é investigar o comportamento da resposta em frequência de filtros acústicos reativos na presença de um fluxo de ar para baixos números de Mach, uma vez que a passagem de ar pode alterar as características de atenuação de um filtro acústico dependendo da velocidade. A comparação será feita a partir do tripé de análise: modelo analítico, experimental e numérico computacional. O modelo analítico é feito através de matrizes de transferência, considerando-se efeitos viscosos e turbulentos no número de onda. Para o experimento, utilizou-se bomba de vácuo para gerar fluxo de ar na mesma direção de propagação da onda sonora, e o modelo numérico computacional foi feito em dois software que utilizam a ferramenta do método dos elementos finitos. Em todos esses métodos optou-se em avaliar os modelos por meio da redução de ruído, pela simplicidade e eficiência do método em comparação a perda de transmissão. Foram observados, como principais efeitos, o deslocamento das ressonâncias em direção às baixas frequências, assim como um maior amortecimento da curva, resultando em atenuação dos picos de ressonâncias.
Abstract: Noise control walks hand in hand with human health and comfort. It is of notable importance to the technological evolution. Acoustical filters play an important part of this field; they enable the air flows while the noise source is partly attenuated. The aim of this present work is to enquire about the frequency response behavior of a reactive acoustical filter in the presence of low Mach numbers airflow. The comparison is carried out using three models: analytical, experimental and a numerical. The analytical model is generated using the Transfer Matrix Method (TMM), taking into account visco-thermal effects. An experimental system was setup using a vacuum pump to yield an airflow through the muffler towards the same direction of the propagating wave. The numerical model is calculated by the aid of two software using the finite element method (FEM). In order to access the results, the noise reduction method was used to evaluate the silencer performance, mainly because of its facility and practicality. It was sought to inspect the main effects of the flow, such as the resonances' frequency shiftings and also the curve flattening, leading to the reduction of the peak resonances.
Abstract: Noise control walks hand in hand with human health and comfort. It is of notable importance to the technological evolution. Acoustical filters play an important part of this field; they enable the air flows while the noise source is partly attenuated. The aim of this present work is to enquire about the frequency response behavior of a reactive acoustical filter in the presence of low Mach numbers airflow. The comparison is carried out using three models: analytical, experimental and a numerical. The analytical model is generated using the Transfer Matrix Method (TMM), taking into account visco-thermal effects. An experimental system was setup using a vacuum pump to yield an airflow through the muffler towards the same direction of the propagating wave. The numerical model is calculated by the aid of two software using the finite element method (FEM). In order to access the results, the noise reduction method was used to evaluate the silencer performance, mainly because of its facility and practicality. It was sought to inspect the main effects of the flow, such as the resonances' frequency shiftings and also the curve flattening, leading to the reduction of the peak resonances.
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A caracterização de fones de ouvido é realizada para a aplicação em diversos tipos medições em acústica que necessitem de uma reprodução fidedigna em relação a gravação. O objetivo é evitar a coloração espectral que geralmente é... more
A caracterização de fones de ouvido é realizada para a aplicação em diversos tipos medições em acústica que necessitem de uma reprodução fidedigna em relação a gravação. O objetivo é evitar a coloração espectral que geralmente é introduzida na reprodução via esses dispositivos. O controle ativo, por sua vez, baseia-se no princípio de cancelamento sonoro por meio da inversão e anulação de fase. Técnica que geralmente funciona de médias para baixas frequências. Neste trabalho, é apresentada a metodologia de avaliação de resposta de fone de ouvido utilizando-se da técnica de divisão espectral. Quatro fones distintos foram avaliados, estimando sobretudo as magnitudes e coerências experimentais. Ademais, foi conduzido também um ensaio de isolamento passivo, isto é, a quantidade aproximada de energia que é detida devido ao uso dos fones. Os resultados entre fones são comparados, bem como entre lados de um mesmo fone (esquerdo/direito). Ao final, pode-se estimar as respostas em contraste a um sinal de excitação de espectro plano, mostrando as divergências espectrais. Tais resultados serão utilizados para a etapa conseguinte, que tratará de aplicar os filtros inversos em um chip processador de sinais de baixo custo.
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Este trabalho aplica técnicas de processamento de arranjo para imageamento tridimensional. Para este fim, o campo acústico é adequado ao cenário de recepção de sinais por um arranjo cilíndrico de hidrofones. O arranjo causa um campo de... more
Este trabalho aplica técnicas de processamento de arranjo para imageamento tridimensional. Para este fim, o campo acústico é adequado ao cenário de recepção de sinais por um arranjo cilíndrico de hidrofones. O arranjo causa um campo de difração (ou interferência) que é adicionado ao campo recebido, assim, existe uma composição de sinais em cada um dos receptores. Para a criação de imagens, a técnica de beamforming foi aplicada, contudo foram experimentadas duas topologias: a consideração de campo livre e campo difratado adicionado ao campo livre. Pode-se constatar que a hipótese de campo livre leva a resultados pobres e eventualmente sem representatividade. No entanto, o campo difratado adicionado ao campo livre obtém resultados bastante aprimorados em comparação com a hipótese anterior (que é comumente aplicada em muitos casos). Conclui-se assim, a relevância da consideração do campo sonoro correto da descrição e formulação do problema e, nos conseguintes, métodos de cálculo.
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Este trabalho busca mostrar princípios de imageamento acústico utilizando-se do beamforming como ferramenta no desenvolvimento de projetos de veículos automotores, bem como a aplicação da técnica em soluções para subsistemas. Inicialmente... more
Este trabalho busca mostrar princípios de imageamento acústico utilizando-se do beamforming como ferramenta no desenvolvimento de projetos de veículos automotores, bem como a aplicação da técnica em soluções para subsistemas. Inicialmente são apresentados: a técnica de imageamento e as potencialidades no setor automotivo. Em conseguinte, situações de aplicação são apontadas e discutidas mostrando a diversidade de momentos no projeto e os pertinentes ensaios possíveis. Resultados de diversos tipos de arranjos (plano e esférico) são mostrados, aclarando, por exemplo, situações de controle de ruído. Ao final, ficam evidenciadas as aplicações de ruído externo e interno e seu auxílio e conexão na qualificação dos produtos para normativas internacionais.
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Resumo O objetivo deste trabalho é a implementação de um modelo de propagação acústica na coluna d'água que possa ser utilizado para simular dados de entrada para algoritmos de processamento de sonar de múltiplos feixes. O método de... more
Resumo O objetivo deste trabalho é a implementação de um modelo de propagação acústica na coluna d'água que possa ser utilizado para simular dados de entrada para algoritmos de processamento de sonar de múltiplos feixes. O método de simulação utilizado é baseado na solução da integral de Kirchhoff-Helmholtz e obtém os dados de pressão sonora em pontos específicos do espaço considerando a re-flexão sobre uma superfície. Os dados foram processados utilizando algoritmos de processamento de arranjos, utilizando apontamento e conformação de feixes para imagear fatias do ambiente. Através do agrupamento de múltiplas simulações, mapas tridimensionais foram gerados. O modelo de propagação se mostrou robusto e capaz de representar fielmente os principais fenômenos esperados, gerando dados válidos para os algoritmos de múltiplos feixes. Os resultados obtidos por esses algoritmos foram capa-zes de estimar os perfis de fundo simulados em duas e três dimensões com erros na ordem de grandeza de centímetros.
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Resumo Este trabalho tem como objetivo apresentar uma maneira alternativa para caracterização acústica de salas, utilizando técnicas de medições biauriculares com instrumentação de baixo custo. A representatividade dos dados obtidos é... more
Resumo Este trabalho tem como objetivo apresentar uma maneira alternativa para caracterização acústica de salas, utilizando técnicas de medições biauriculares com instrumentação de baixo custo. A representatividade dos dados obtidos é alcançada a partir da calibração da cadeia de medição, com especificações de sensibilidade de microfones e de tensão do conversor analógico digital. Objetivando uma posterior auralização da sala, as respostas impulsivas mono e biauriculares foram obtidas. Estudou-se um auditório de 62 lugares, localizado na Universidade Federal de Santa Maria, o qual é utilizado para exposições orais (aulas e palestras). Para caracterização da sala determinou-se os parâmetros objetivos: EDT, D 50 , TR e no caso do EDT e D 50 comparados às suas respectivas diferenças no limiar do observável (DLO). Para isso foi proposta uma metodologia de medição mono auricular e biauricular, com duas configurações de fonte sonora, sendo uma composta de monitores de referência KRK Rokit 5 (comum do ambiente) e outra com uma fonte omnidirecional. Através de uma calibração indireta, foi possível a obtenção de resultados experimentais em escalas relativa e absoluta. Foram ainda estimadas as sensibilidades dos microfones utilizados. Os resultados dos dados experimentais foram compara-dos com modelos analíticos e simulações realizadas através de um programa que utiliza um método híbrido de cálculo: traçado de raios e fonte-imagem. A partir desses dados, o campo acústico da sala foi analisado, considerando a finalidade da sala como auditório para fala.
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Autor: Eric Brandão. Revisão Técnica: William D'Andrea Fonseca. "Este livro aborda os princípios para a modelagem e caracterização da propagação do som em ambientes, bem como os fundamentos para o desenvolvimento de projetos de recintos... more
Autor: Eric Brandão. Revisão Técnica: William D'Andrea Fonseca. "Este livro aborda os princípios para a modelagem e caracterização da propagação do som em ambientes, bem como os fundamentos para o desenvolvimento de projetos de recintos com uma qualidade acústica adequada. A obra apresenta conceitos básicos sobre o som e processamento de sinais, propagação sonora em ambientes (em baixas, médias e altas frequências), cálculo e medição de parâmetros objetivos, como tempo de reverberação, claridade, espacialidade e inteligibilidade da fala etc. Além disso, aborda a modelagem, a caracterização e o projeto de dispositivos utilizados no tratamento acústico de ambientes (absorvedores e difusores). O capítulo final trata de diretrizes para o projeto de vários tipos de ambientes, como estúdios, salas de concerto, teatros, salas de aula, cinemas etc. A obra é destinada a professores, alunos e profissionais que atuam no projeto acústico de ambientes, como os engenheiros acústicos, engenheiros civis, arquitetos, físicos e técnicos de áudio; também serve de base para pessoas que almejam um bom entendimento sobre o tema da acústica de salas. O livro conta com sólido desenvolvimento matemático e diversos exemplos e discussões, contribuindo para solidificar os conceitos apresentados." Preview/amostra em: https://www.blucher.com.br/livro/detalhes/acustica-de-salas-1163
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O Ano Internacional do Som (International Year of Sound — IYS) teve início em 2020 e foi prorrogado por mais um ano, em decorrência da pandemia da COVID-19. O presente artigo reúne informações sobre eventos e ações relacionados ao IYS que... more
O Ano Internacional do Som (International Year of Sound — IYS) teve início em 2020 e foi prorrogado por mais um ano, em decorrência da pandemia da COVID-19. O presente artigo reúne informações sobre eventos e ações relacionados ao IYS que aconteceram no Brasil ao longo dos seus dois anos de duração.
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A Revista Acústica & Vibrações (A&V) publica artigos técnicos em diversas áreas relacionadas com os temas de A&V. Ela é coordenada pela Sociedade Brasileira de Acústica via seus editores (ainda apoiados por revisores e pareceristas). As... more
A Revista Acústica & Vibrações (A&V) publica artigos técnicos em diversas áreas relacionadas com os temas de A&V. Ela é coordenada pela Sociedade Brasileira de Acústica via seus editores (ainda apoiados por revisores e pareceristas). As submissões podem ser feitas em português, espanhol e inglês, sempre incluindo resumo, palavras-chave, PACS, title, abstract e keywords (na primeira página). Há um modelo (template) completo com instruções e detalhes sobre escrita, formato e submissão — ele pode ser obtido clicando no ícone na coluna à esquerda (no PDF), direto no site da Sobrac, no site da revista ou no Overleaf. Veja mais detalhes no PDF.
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Nesta edição da revista inauguramos a seção de resenhas de livros (ou book reviews). A ideia é trazer de forma resumida o conteúdo de livros clássicos e novidades — nos assuntos relacionados com as diversas ciências que envolvem acústica... more
Nesta edição da revista inauguramos a seção de resenhas de livros (ou book reviews). A ideia é trazer de forma resumida o conteúdo de livros clássicos e novidades — nos assuntos relacionados com as diversas ciências que envolvem acústica e vibrações. Além disso, informações interessantes acerca dos autores serão geralmente acompanhadas, trazendo um pouco mais de contexto sobre as obras. Os livros resenhados foram: Physical Approach to Engineering Acoustics (Ronald N. Miles), Environmental and Architectural Acoustics (Z. Maekawa, J. H. Rindel e P. Lord), Acoustics: An Introduction to Its Physical Principles and Applications (Allan D. Pierce) e Fundamentals of Spherical Array Processing (Boaz Rafaely).
O curso Engenharia Acústica da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), o ainda primeiro único curso do tema no Brasil, recebe novamente (em 2021) a nota de 5 estrelas segundo o Guia Estadão da Faculdade. O curso teve início em 2009,... more
O curso Engenharia Acústica da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), o ainda primeiro único curso do tema no Brasil, recebe novamente (em 2021) a nota de 5 estrelas segundo o Guia Estadão da Faculdade. O curso teve início em 2009, de modo que foi reconhecido pelo Ministério da Educação (MEC) em 2014. Ademais, em 2016 Conselho Federal de Engenharia e Agronomia (CONFEA) reconheceu a profissão de Engenheiro(a) Acústico(a), regulamentando e estabelecendo atribuições específicas.
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O YAN é uma rede de jovens acústicos cooperativa e voluntária. O objetivo é disseminar conhecimento e promover a acústica e áreas correlatas no Brasil e no mundo. Este encarte apresenta a iniciativa, um breve histórico (no Brasil e fora... more
O YAN é uma rede de jovens acústicos cooperativa e voluntária. O objetivo é disseminar conhecimento e promover a acústica e áreas correlatas no Brasil e no mundo. Este encarte apresenta a iniciativa, um breve histórico (no Brasil e fora dele), assim como um pequeno relato de atividades. Ao final, é apresentado como um jovem pode participar e cooperar, aclarando como começar e quais são as responsabilidades. Esperamos que seja a ignição de sua participação.
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Nesta edição da revista, a presente seção conta com cinco resenhas de livros (também chamadas de book reviews). E há uma novidade: as duas primeiras resenhas foram escritas pelos próprios autores dos livros. As outras três resenhas... more
Nesta edição da revista, a presente seção conta com cinco resenhas de livros (também chamadas de book reviews). E há uma novidade: as duas primeiras resenhas foram escritas pelos próprios autores dos livros. As outras três resenhas ficaram a cargo dos editores do número 53. Outra novidade é que todas elas estão também disponíveis em língua inglesa (elas começam na página 7). Lembramos que as resenhas são escritas de forma abreviada e concisa, de modo a resumir o conteúdo dos livros (em assuntos relacionados com as diversas ciências que envolvem acústica, vibrações e áudio) e trazer informações acerca dos autores (para contextualizar ainda mais as obras). Para este número trazemos as resenhas dos seguintes livros: Sound-Politics in São Paulo Autor: Leonardo Cardoso | Oxford Press, 2019 Dinâmica Aplicada Autor: Roberto A. Tenenbaum | Editora Manole, 2016 (4 ed.) Acústica nos Edifícios Autor: Jorge Patrício | Publindústria, 2018 (7 ed.) Understanding Acoustics: An Experimentalist’s Vie...
Research Interests: Humanities and Art
This erratum concerns errors of the authors' names in the publication titled “Development of a low-cost microphone array system for vehicle noise source identification.”1 The second author's name, which was printed as “Willoium Fonseca”... more
This erratum concerns errors of the authors' names in the publication titled “Development of a low-cost microphone array system for vehicle noise source identification.”1 The second author's name, which was printed as “Willoium Fonseca” is incorrect. The correct version is “William D'Andrea Fonseca.” Moreover, “Joel Mobley” is incorrectly listed as an author; his name and affiliation should be removed. Finally, the first two authors' emails should be added as y*****@gmail.com and w*****@gmail.com.
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The system identification technique is a powerful real-time signal processing tool when dealing with the characterization of dynamic systems. This approach uses adaptive filtering techniques and the least mean square (LMS) algorithm to... more
The system identification technique is a powerful real-time signal processing tool when dealing with the characterization of dynamic systems. This approach uses adaptive filtering techniques and the least mean square (LMS) algorithm to estimate the impulse response of a system in a finite impulse response (FIR) filter format. The main purpose of this paper is to compare the results and processing speed of two ARM-based microcontrollers as well as to give a theoretical background and an implementation procedure of the technique. ARM (Advanced RISC Machine) is an architecture of 32-bit processors usually applied in embedded systems due to its processing power, relatively low consumption, cost and small size. The impulse responses obtained by the method for several passive electronic filters were transformed to the frequency domain and compared with simulations of the circuits' frequency responses. This practice was repeated for both boards and for different parameters of the algorithm. The results have shown that the Arduino Due was unable to deal with higher sampling frequencies due to its processor limitations. On the other hand, the Teensy 3.6, a more powerful controller, yields great results even for higher frequencies.
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The most used computer codes for simulating the sound propagation in closed spaces are based on geometrical acoustics. Such an approach is known to be suitable when sound waves interference does not play a major role. For estimating a... more
The most used computer codes for simulating the sound propagation in closed spaces are based on geometrical acoustics. Such an approach is known to be suitable when sound waves interference does not play a major role. For estimating a cross-over frequency above which this condition is met, acousticians use a simple formula for the so called “Schroeder frequency,” which in turn is related to modal overlap. In this work, two methods for observing experimentally the cross-over frequency above which wave interference may be disconsidered are presented. One of them is related to the statistical independence of room impulse responses (in space), while the other one is based on the analysis of impulse responses' phase information within a frequency band. Preliminary results for a shoebox room, based on analytically generated impulse responses, and measurements performed in an auditorium are shown, and indicate similar frequency values, also comparable to the estimated Schroeder frequencies.
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The acoustic phased array is a powerful tool for identification and quantification of noise sources on complex systems. Acoustic sources generate waves which propagate through space to the N microphones of the array. The acoustic... more
The acoustic phased array is a powerful tool for identification and quantification of noise sources on complex systems. Acoustic sources generate waves which propagate through space to the N microphones of the array. The acoustic pressures are sampled and converted to time series data and processed using either time domain or frequency domain delayed and averaged. The output of signal processing is a colored image with relative sound pressure levels distribution. In this paper application of beamforming technique is used to identify leakage areas in a vehicle firewall. Two acoustic rooms are used and the firewall was installed in the apertures in between with careful control of noise flank paths. Source room was excited with white noise and a phased array microphone was used to measure the sound field in the anechoic receiving room. The firewall was evaluated both with all holes sealed and with the regular pass-through components installed. Two different acoustic insulators were also tested on the firewall. The results show clearly the areas of leakage with relative noise levels at each test configuration.
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The evolution of data acquisition systems and the resulting cost reduction allow a higher channel count system to be used in the development of noise source identification systems. Unfortunately, the cost of measurement microphones... more
The evolution of data acquisition systems and the resulting cost reduction allow a higher channel count system to be used in the development of noise source identification systems. Unfortunately, the cost of measurement microphones remains impracticable for most applications containing dozens of channels. To overtake this problem, it is possible to use low cost sensors with a duly magnitude and phase response characterization. This article will present the low cost microphone array systems design and evaluation with 32 microphones. The microphones were constructed with electrets cartridges and mounted with an electronic preamplifier circuit. Different shapes for the sensors’ placement were computationally simulated for the adequate choice of the array geometry. The signal processing and data acquisition are implemented in a commercial platform. This allows the development of algorithms based on the beam‐forming technique to obtain noise maps overlapped to the photographic image of the analyzed system. The goal of this work is to present the design, construction, and qualification of the 32‐channel noise source identification system for applications in the automotive industry.
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The acoustic phased array is a powerful tool for identification and quantification of noise sources on complex systems. Acoustic sources generate waves which propagate through space to the N microphones of the array. The acoustic... more
The acoustic phased array is a powerful tool for identification and quantification of noise sources on complex systems. Acoustic sources generate waves which propagate through space to the N microphones of the array. The acoustic pressures are sampled and converted to time series data and processed using either time domain or frequency domain delayed and averaged. The output of signal processing is a colored image with relative sound pressure levels distribution. In this paper application of beamforming technique is used to identify leakage areas in a vehicle firewall. Two acoustic rooms are used and the firewall was installed in the apertures inbetween with careful control of noise flank paths. Source room was excited with white noise and a phased array microphone was used to measure the sound field in the anechoic receiving room. The firewall was evaluated both with all holes sealed and with the regular pass-through components installed. Two different acoustic insulators were also tested on the firewall. The results show clearly the areas of leakage with relative noise levels at each test configuration.
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O presente trabalho analisa a importância do ensino da música para profissionais da Engenharia Acústica. O texto mostra que o único curso de graduação do Brasil possui quatro disciplinas com conteúdos de Música voltados para a Engenharia... more
O presente trabalho analisa a importância do ensino da música para profissionais da Engenharia Acústica. O texto mostra que o único curso de graduação do Brasil possui quatro disciplinas com conteúdos de Música voltados para a Engenharia Acústica, as quais tratam desde conceitos físicos e matemáticos até assuntos relacionados à teoria musical, ritmos e melodias. Enfatiza que tais ementas são um diferencial do curso, visto que outras ênfases da engenharia não abordam tal temática. Demonstra ainda que os assuntos apresentados nessas disciplinas são utilizados como base teórica para outras ao longo do curso, tais como: O Ruído, as Vibrações e o Ser Humano; Fundamentos de Acústica; Sonorização Teórica; Sonorização Experimental; Psicoacústica; Projeto Sonoro e Técnicas de Gravação. Por se tratar de um curso multidisciplinar muitos alunos ingressam com conhecimentos em música e instrumentos musicais, podendo aproveitar essas qualificações. Os desempenhos das turmas que cursaram as disciplinas nos sete primeiros anos do curso são avaliados e contextualizados. Ademais, apresentam-se considerações finais que visam ao aperfeiçoamento do processo de ensino e aprendizagem desse conteúdo essencial para o adequado desempenho dos profissionais da Engenharia Acústica.
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Noise monitoring is a useful diagnostic tool for making better decisions in noise control projects and understanding the sonic behavior of a place. Traditionally, sound pressure levels are measured using a sound level meter (SLM), usually... more
Noise monitoring is a useful diagnostic tool for making better decisions in noise control projects and understanding the sonic behavior of a place. Traditionally, sound pressure levels are measured using a sound level meter (SLM), usually for a limited time frame. However, recently much interest has arisen in developing wireless sensor networks that work continuously, especially using cost-effective embedded systems. In this sense, digital micro-electrical-mechanical (MEMS) microphones are a great promise in creating such devices due to their low-cost, high-quality, and integrated analog to digital converter. This paper presents a noise monitoring system based upon digital MEMS microphones and an Arduino compatible microcontroller (Teensy). The system connects to a server through an ethernet cable (providing also a power supply), and sound pressure level data is saved both on the server and an SD card (for redundancy). Furthermore, a backup power supply guarantee that the system con...
Research Interests:
O INAD Brasil é o ramo brasileiro da campanha International Noise Awareness Day (INAD), que visa à conscientização sobre os impactos do ruído na vida cotidiana e na saúde da população. Este artigo descreve o desenvolvimento da campanha... more
O INAD Brasil é o ramo brasileiro da campanha International Noise Awareness Day (INAD), que visa à conscientização sobre os impactos do ruído na vida cotidiana e na saúde da população. Este artigo descreve o desenvolvimento da campanha brasileira referente ao ano de 2021. Inicialmente, há uma breve apresentação do INAD e sua contextualização no Brasil, seguida da descrição do tema, lema e desenvolvimento dos materiais, além das atividades realizadas. O texto finaliza anunciando a organização do INAD 2022.