Proposta di una architettura per una LAN dedicata al trasferimento di contenuti multimediali

Carlo Perretta - Mediaset

Le esigenze delle moderne strutture di produzione e di post-produzione in merito al trasporto e al trasferimento di contenuti non possono più prescindere da una efficiente rete di distribuzione locale. Le caratteristiche intrinseche del prodotto, inoltre, rendono indispensabile la protezione del contenuto stesso da errori o manomissioni sia accidentali che intenzionali, e devono inoltre rendere possibile una completa tracciabilità degli eventi legati alle modifiche subite durante le varie fasi delle lavorazioni. Una soluzione vantaggiosa sotto ogni aspetto è quella di una LAN studiata in funzione di queste esigenze, che renda possibile un sicuro trasferimento del contenuto sotto forma di file, ne garantisca integrità e corretto utilizzo in funzione delle varie policies adottate, e ne permetta inoltre la navigazione a bassa qualità da ogni punto della rete. Lo schema ipotetico di una simile infrastruttura ne illustrerà pregi e vantaggi rispetto all’ormai obsoleta metodologia che prevedeva il trasporto su supporto fisico.

Manipolazione Diretta di Codifiche Audio MPEG in dominio compresso

Goffredo Haus, Giancarlo Vercellesi - Laboratorio di Informatica Musicale, Dipartimento di Informatica e Comunicazione, Università degli Studi di Milano

Generalmente, la manipolazione di segnali audio compressi avviene in dominio PCM, decodificando il segnale e ricodificandolo al termine dell’elaborazione. Il trattamento diretto in dominio compresso permette di ridurre il numero di operazioni di decodifica e ricodifica, fornendo dei benefici sia in termini di qualità audio percepita che in termini di costi computazionali. In questo articolo presenteremo differenti metodi per l’elaborazione diretta di codifiche MPEG audio, analizzandone limiti e problemi. Tratteremo l’aliasing introdotto dal banco di filtri ibrido e il fenomeno del demascheramento nella manipolazione dello spettro. Differenti approcci per l’implementazione di alcune tipiche funzioni di editing saranno studiate, mostrando vantaggi e svantaggi di ognuna rispetto a costi computazionali e limiti nell’elaborazione

Interazione uomo-macchina: il ruolo fondamentale delle tecnologie vocali

Daniele Sereno - Loquendo

La continua evoluzione nel settore delle tecnologie vocali ha aumentato la domanda di servizi automatici che consentono l’interazione naturale in voce tra uomo e macchina. Inoltre, la disponibilita’ di algoritmi ottimizzati per operare su piccoli device ha lasciato ampio spazio al crescente mercato delle tecnologie embedded che aggredendo il mercato tradizionale di settore degli IVR (Interactive Voice Response) ha il potenziale di assumere una posizione dominante. Oltre ai miglioramenti tecnologici, un elemento importante nella diffusione delle tecnologie vocali e’ stata la comparsa negli ultimi due anni di diversi standard, prodotti sia da W3C che IETF, che, facilitando l’interoperablita’ tra tecnologie differenti, ha consentito un ulteriore sviluppo del settore. L’articolo presenta una panoramica delle tecnologie di base abilitanti i sistemi automatici in voce, considerando il riconoscimento automatico della voce (ASR), la verifica del parlatore (SV) e la sintesi da testo (TTS) e passando poi a descrivere le aree piu’ promettenti di evoluzione seguite dalla ricerca. Un capitolo infine e’ dedicato a presentare le architetture di piattaforma piu’ tipiche che, sfruttando gli standard piu’ recenti della voce basati su XML, consentono alla grande comunita’ di sviluppatori in tecnologia web di affiancare gli esperti in interfacce vocali uomo-macchina nello sviluppo di applicazioni vocali evolute.

Weighted Soundfield Synthesis: a Perceptual Approach

Davide Renzi, Raffaele Parisi, Aurelio Uncini - InfoCom, Università "La Sapienza" di Roma  

In this work an innovative sound field synthesis technique is introduced and described. Based on array processing concepts, the proposed methodology builds up the sound field by taking into account both the desired wavefront spatial distribution and psycho-acoustics features of a reference room. More specifically, psycho-acoustic effects are generated by use of a proper ad hoc filtering matrix. Results obtained on simulated data demonstrate that the proposed approach is able to perform accurate source positioning in the three-dimensional space by using a 2D loudspeaker array, thus resulting in a fully immersive acoustic behavior of the environment and realistic depth of the sound sources.

Spatial Sound Reproduction with Wave Field Synthesis

Rudolf Rabenstein, S. Spors - Friedrich-Alexander-Universität, Erlangen-Nürnberg

Modern multimedia applications call for reproduction techniques that go beyond the playback of previously recorded multi-channel sound. Increased user participation requires interactive generation of virtual acoustic environments. However, a faithful production of sounds in enclosed spaces is only possible by considering the physical models for wave propagation. This talk shows how to derive real-time algorithms for wave field synthesis from physical models. Suitable mathematical tools allow to convert the physical description of a sound field into discrete-time, discrete-space algorithms. They can be implemented with current PC-hardware and controlled by user-interaction. Examples of implemented wave field synthesis systems are presented.

Espressività ed Interfacce Multimodali

Antonio Camurri - Università degli Studi di Genova   

Il seminario discute il ruolo del gesto espressivo nei sistemi interattivi multimodali (multimodal interactive systems - MIS) per arti performative e applicazioni nei settori della cultura. MIS sono sistemi capaci di interpretare le informazioni di alto livello che utenti (ad esempio, musicisti, danzatori, il pubblico di una installazione museale) trasferiscono attraverso l'espressività: ad esempio, canto, esecuzione musicale, danza, gesto corporeo. In tal modo si stabilisce un dialogo non-verbale in cui espressività, contenuti emozionali ed affettivi giocano un ruolo fondamentale, dando vita a efficaci e coinvolgenti esperienze. Il seminario presenta una breve rassegna di tecniche e algoritmi per l'elaborazione di gesto espressivo, di strategie di controllo che lo utilizzano, con particolare attenzione ai progetti attivi a InfoMus Lab. Concreti scenari applicativi e una descrizione della piattaforma EyesWeb per sistemi interattivi multimodali ed interazione espressiva concludono la presentazione.

Impiego di un sistema Sound Quality per il miglioramento della sonorità di strumenti musicali: un’applicazione alle chitarre elettriche

Enrico Esposito - Dipartimento di Meccanica, Università Politecnica delle Marche

Questo lavoro nasce con l’obiettivo di ricercare le correlazioni tra i parametri psicoacustici del suono prodotto da una serie di chitarre elettriche, calcolati con il software Sound Quality (SQ) della Bruel & Kjaer, e i giudizi soggettivi di gradevolezza espressi da una giuria di ascoltatori. Per cercare tali correlazioni è stato svolto un ciclo completo di Sound Quality, partendo dalla registrazione dei suoni delle chitarre a disposizione al calcolo delle metriche, per proseguire con le prove d’ascolto e la manipolazione dei suoni per migliorarne la qualità (ovvero le caratteristiche timbriche), fino alla modifica di una delle chitarre, con l’aiuto di un liutaio, e le successive misurazioni sullo strumento modificato, per verificare l’efficacia del sistema Sound Quality in ambito musicale e la reale validità delle correlazioni trovate.

Intensità di acustica musicale IAR  negli strumenti a percussione

Lamberto Tronchin - Dienca, Università degli Studi di Bologna - GAM (Gruppo di Acustica Musicale)

Nelle caratterizzazioni acustiche degli strumenti musicali rivestono particolare importanza la generazione e produzione del suono da parte della cassa armonica e la sua propagazione in direzione dell'ascoltatore. Normalmente queste caratteristiche fisico-acusiche vengono studiate mediante alcune misurazioni ormai consolidate, quali lo studio della direttività sonora, l'analisi modale o ancora più semplicemente l'analisi delle forme d'onda prodotte dagli strumenti musicali nel dominio del tempo e delle frequenze. Le misurazioni sopra citate, invero, appaiono spesso non strettamente correlate con la effettiva percezione sonora, ed addirittura alcune di esse forniscono risultati spesso contraddittori.
Allo scopo di determinare una netta correlazione tra caratteristiche meccanico-vibrazionali ed emissione acustica sono stati introdotti negli ultimi anni una serie di studi teorico-sperimentali che hanno condotto alla definizione di un nuovo parametro, l'Intensità di Radiazione Acustica (IAR), che consente di correlare strettamente la radiazione acustica con l'analisi modale. Tale nuovo parametro è definito a partire dalle caratteristiche acustiche e vibrazionali dei corpi vibranti, ed è stato misurato con successo su alcuni strumenti musicali a percussione. I risultati provenienti dalle misurazioni vengono pertanto presentati.

Nuova Liuteria: Caratterizzazione acusto-vibrazionale dei planofoni, un nuovo strumento (e concetto) per la musica e l'arte contemporanee

Lorenzo Seno - Dipartimento di Nuove Tecnologie e linguaggi musicali, Conservatorio de L’Aquila (IT) - Centro Ricerche Musicali, Roma  

Le necessità espressive della musica contemporanea spingono compositori e ricercatori a definire nuovi strumenti e nuovi concetti della fruizione artistica. Da qualche anno il compositore Michelangelo Lupone lavora attorno il concetto di Planofono^Ò, installazione sonora planare (che unisce dunque alla musica aspetti visivi), della quale sono stati costruiti e installati molti esemplari di diversi materiali e forme. I Planofoni disegnano in campo vicino uno “spazio d’ascolto”, rendendo ancora più pregnante la loro definizione come elementi plastici: tali sono sia visivamente che dal punto di vista musicale. Questo lavoro illustra i risultati di una ricerca volta a caratterizzare i Planofoni e a impostare una metodologia per il loro design sotto il profilo acusto-vibrazionale. Nel corso della ricerca è stata utilizzata per la prima volta, grazie ad Umberto Iemma del Dipartimento di Ingegneria Meccanica Industriale dell’Università Roma 3, la Decomposizione di Karhunen-Loeve (KLD) per la ricostruzione delle forme modali a partire da misure vibrazionali

Metodi computazionali per la comunicazione audio espressiva

Giovanni De Poli - Centro di Sonologia Computazionale, Università degli studi di Padova

Oggetti grafici ed audio sono inseriti nei prodotti multimediali per arricchire l’informazione testuale. La combinazione di questi elementi rende più facile l’interazione degli utenti con il software. Normalmente gli autori multimediali focalizzano l’attenzione più sugli oggetti grafici che sul suono. Questo infatti è spesso visto come un complemento all’immagine e fornisce un commento musicale al testo e alla parte grafica. D’altra parte mentre la richiesta di una maggiore interazione con i programmi ha aiutato l’evoluzione della parte visiva, il paradigma nell’uso dell’audio non è cambiato adeguatamente. Spesso inoltre si ha un uso di vari oggetti separati, piuttosto che una trasformazione continua degli stessi. Si può osservare che l’evoluzione dell’interazione nell’audio promuove l’uso e l’elaborazione del contenuto espressivo. L’espressività è un aspetto importante di una esecuzione musicale. E’ il valore aggiunto di una esecuzione ed è parte della ragione per cui la musica risulta cosi’ interessante da ascoltare e sembra viva. Inoltre, capire e modellare la comunicazione del contenuto espressivo è importante in molte applicazioni dell’ingegneria. In questo lavoro verranno passati in rassegna i paradigmi dei modelli e i problemi della comunicazione audio espressiva. Verranno inoltre discussi le future direzioni di ricerca, anche con particolare riferimento a quella condotta al Centro di Sonologia Computazionale, Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, dell’Università di Padova.

Digital soundshaping: graphical design of physical models for the construction of timbral spaces

G. De Sanctis, A. Sarti, G. Scarparo, S. Tubaro – Laboratorio di Acustica Immersiva,  Politecnico di Milano  

Sound design through physical modeling is a traditionally challenging problem because it usually requires the designer to combine a variety of rare skills: the ability to describe physics of the sound-generation mechanism and formalize the math behind it; the ability to identify the conditions on the model parameters that accurately define a timbral space, i.e. the subset of the parameter space in which the algorithm engage in “stable” orbital trajectories; and the ability to implement efficient sound generation algorithms that are flexible and “playable” enough to be of musical interest. As the necessary expertise in musical acoustics, physics, control theory, and signal processing are rare to find in an individual, we propose a solution that allows the user design high-quality physical timbral spaces in a graphical fashion just by assembling exciter and resonating structure in a block-wise fashion, and by specifying the nonlinear interaction between them.

Artefatti sonanti. Sull'urgenza di una disciplina per il sound design

Davide Rocchesso - Università degli studi di Verona

Negli anni cinquanta del ventesimo secolo, le nuove possibilita' offerte dalla disponibilita' di strumenti di registrazione e riproduzione di dischi fonografici e nastri magnetici, aprirono l'era della descrizione e manipolazione fenomenologica del suono. Nei decenni seguenti, la diffusione dei calcolatori, dei linguaggi di programmazione di alto livello, e di varie tecniche di analisi e sintesi, consenti' di affrontare la decostruzione della materia sonora nei suoi attributi elementari. Oggi abbiamo a disposizione un ricco repertorio di tecniche di modellizzazione che consentono di affrontare il mondo sonoro a diversi livelli di complessita', lungo un continuo che va dalla descrizione fisica all'esperienza fenomenica. Possiamo sviluppare oggetti sonanti come modelli ispirati dalla fisica e quindi manipolabili secondo la nostra esperienza quotidiana. Cio' consente l'inclusione di tali oggetti in dispositivi interattivi nei quali l'interazione e' naturale e continua. Finalmente, la fondazione di una disciplina del sound design, intesa come coniugazione di esigenze estetiche e funzionali, diventa possibile.

Digital soundscaping: a real-time beam tracer for 3D virtual acoustics

F. Antonacci, A. Dell’Acqua, M. Foco, A. Sarti, S. Tubaro - Laboratorio di Acustica Immersiva,  Politecnico di Milano

The prediction of the acoustic response of complex environments is a problem of crucial interest for applications of architectural acoustics. The ability to perform this task in real time opens the way to a new generation of applications such as virtual acoustics, immersive gaming, acoustic interfaces, etc. We propose a new real-time audio-realistic rendering technique based on fast 3D beam tracing. The method, originally developed for environments with separable geometry (vertical walls and horizontal floor and ceiling) is here extended to 3D environments using the tools of geometric algebra. The method uses the 3D geometry of the environment to pre-compute the global visibility information. Once we specify the location of the acoustic sources, it constructs the beam trees associated with them in real time through a look-up procedure on the visibility information. The acoustic paths are then determined in real time as soon as we specify the listening points, once again through a look-up process on the beam trees. The method enables the user to experience the acoustics of a generic 3D environment through a virtual audio-visual walkthrough. The method that we propose acconts for physical phenomena such as reflection, transmission, diffraction and diffusion, and allow the user to specify material properties of the reflecting walls as well as the HRTF of the listener, to maximize the rendering’s realism.

Emulation of not-linear, time-variant devices by the convolution technique

In recent years, the convolution technique has been used (and abused) for emulating the reverberation of acoustical spaces and the functionality of hardware devices (loudspeakers, microphones, preamps, etc.). Now it is also widely employed for attempting the emulation of strongly not linear and not time-invariant components, such as compressors, limiters, level maximizers, dynamic processors, automatic gain controllers. As the results obtained by purely linear convolution for emulating the behaviour of notlinear devices revealed to be completely unsatisfactory, two methods for obtaining not-linear convolution were pioneered by the author: Impulse Response switching [1,2] and diagonal Volterra multiple convolution [3]. However, both these methods fail for devices which are inherently time-variant (providing a gain variable as a function of the average of the input signal taken over a significant time history). Consequently, new time-dependent convolution techniques are presented here.

Applicazione in acustica musicale di sonde intensimetriche: il caso Microflown^®

Emiliano Boniotto, Davide Bonsi, Antonio Di Bella, Domenico Stanzial  - Dipartimento di Fisica Tecnica, Università di Padova - Laboratorio di acustica Musicale ed Architettonica, Scuola di San Giorgio, Venezia - Dipartimento di Fisica Tecnica, Università di Padova

La complessità degli strumenti musicali ha, da sempre, stimolato la ricerca all’implementazione di tecniche di misura innovative ma, allo stesso tempo, efficienti nella descrizione di un fenomeno, quale la generazione sonora,  in cui l’elevato numero di variabili coinvolte, rende difficile una descrizione esauriente dell’intero processo. Il suono e le vibrazioni sono due manifestazioni della stessa grandezza fisica, che molto spesso non è adeguatamente misurata con le tecniche tradizionali, volte al rilevamento di una sola variabile. Ecco, quindi, che l’introduzione dell’intensimetria nel campo dell’acustica musicale ha segnato, a livello internazionale, un salto di qualità nella comprensione del processo di generazione del suono in alcuni strumenti musicali alquanto complessi come il pianoforte. Sembra essere rivolto principalmente all’analisi di questi sistemi vibro-meccanici complessi, l’utilizzo di sonde intensimetriche che, seppur nate da poco tempo, hanno già dimostrato ampiamente le loro enormi potenzialità. Questo lavoro, quindi, si focalizza sull’analisi dell’utilizzo di una sonda intensimetrica Microflown^® per misure in campo acustico molto ravvicinato di un pianoforte a coda Fazioli^®.

Un sistema di strumenti software per la valutazione della qualità audio in automobile

Francesco Piazza - DEIT, Università Politecnica delle Marche

In questo lavoro viene presentato un sistema software per la valutazione della qualità audio in veicoli commerciali. Tale sistema è composto di due strumenti software principali: il primo realizza l’acquisizione dei dati necessari al processo di modellamento dei sistemi audio di interesse (secondo l’approccio dell’auralizzazione), mentre il secondo offre una interfaccia all’utente per la simulazione in tempo reale degli ambienti audio relativi a differenti automobili. Il sistema software nel suo insieme permette di realizzare una valutazione sia oggettiva che soggettiva. In quest’ultimo caso la procedura di ascolto è completamente effettuata alla postazione PC di lavoro, risultando in una notevole semplificazione della procedura di valutazione al fine di comparare i sistemi audio prescelti. La validità dell’approccio proposto è stata esaminata e provata mediante un adeguato numero e tipologie di test di ascolto soggettivi, sviluppati attraverso una apposita applicazione software e basati sulle relative raccomandazioni internazionali ITU. E’ significativo dal punto di vista industriale che l’intero sistema software sia utilizzato da parte della FAITAL Spa (Fabbrica Italiana Altoparlanti) all’interno del ciclo di progetto per la valutazione comparativa di vari ambienti audio in automobile, consentendo di ottenere una riduzione importante del time-to-market.

Panoramica sul “Rub&Buzz” alla luce delle attuali conoscenze

Mauro Bigi, Maurizio Jacchia - Audiomatica

Passando attraverso un approfondimento sul significato del termine, così da renderlo meno generico, si esaminano tutte le tecniche di rilevazione di questo importante e possibile difetto nella produzione di altoparlanti. Vengono messi in risalto i “casi persi”, l’importanza dell’operatore sulla linea e la notevole pressione che il fenomeno esercita sull’ingegnere di produzione e sul management.

L'efficienza nell'altoparlante dinamico

Carlo Zuccatti - Consulente

Il lavoro tratta gli aspetti teorici e pratici legati alla efficienza dell’ altoparlante dinamico, per discuterne il campo di validità, i parametri che vi sono coinvolti ed il loro effetto. Si esaminano  alcuni casi particolari e si propone una estensione della nozione di efficienza dell’ altoparlante dinamico, basata su un modello più dettagliato dello stesso.

Aumento della potenza in altoparlanti per basse frequenze

Dario Cinanni - Consulente

Negli altoparlanti una maggiore efficienza nella dissipazione del calore aumenta la capacità di pilotare più potenza, limitando danni e rotture dei diffusori. Il miglior rapporto costo/prestazioni è dato dal raffreddamento della bobina mobile per convezione forzata attraverso il passaggio dell’aria nel traferro, ma l’eccessivo aumento della sua velocità è il fattore limitante, laddove vi sono alte escursioni della membrana. La presentazione verterà circa l’esposizione di una nuova tecnica per incrementare la potenza negli altoparlanti per medie e basse frequenze, attraverso un opportuno design meccanico che rende indipendente il percorso dell’aria dall’esigua sezione del traferro. Sarà presentato un prototipo.

L’alta efficienza negli amplificatori audio integrati per applicazioni automotive

Edoardo Botti, Fabio Cagnetti - ST Microelectronics, CarRadio & Multimedia

Nella progettazione di amplificatori audio integrati per applicazioni automotive l’alta efficienza è un requisito importante. Mentre gli amplificatori switching possono essere facilmente utilizzati in molte applicazioni, nei sistemi audio per automobili, il costo del filtro di uscita e la necessità di evitare interferenze elettromagnetiche con il sintonizzatore radio, non permettono l’utilizzo diffuso di questa soluzione. Questo articolo tratta alcune soluzioni già note ed una innovativa, denominata classe SB-I, che si basa sulla naturale correlazione tra i diversi canali di uno stesso programma audio per ridurre la potenza dissipata, senza utilizzare i principi caratteristici della classe D o simili.

Tecniche di modellazione dell’altoparlante: quale usare?

Massimo Navarri - Faital

La trasposizione semplificata dei fenomeni della natura in modelli è pratica da sempre usata in ambito di ricerca e progettazione. In particolare la descrizione della realtà tramite equazioni matematiche più o meno complesse è un utile supporto e valido strumento di progettazione. Questo approccio da sempre presente in ambito scientifico è in continua evoluzione proponendo nuove tecniche di analisi e sintesi. Analogamente calcolatori sempre più potenti e strumenti di misura sempre più sofisticati consentono di esplorare tecniche ancora più complesse. L’altoparlante non è esente da questo percorso, anzi è stato e rimane un laboratorio interdisciplinare (elettrico, acustico e meccanico) dove testare le nuove frontiere. Il presente articolo focalizzerà l’attenzione sui tre principali approcci relativi alla modellazione: l’approccio classico, l’approccio con tecniche agli elementi finiti (FEM) e l’approccio con tecniche di identificazione. Il primo, l’approccio classico, giunge alla rappresentazione del fenomeno attraverso equazioni in forma chiusa e/o modelli “analoghi” risolvibili con le tecniche dei circuiti lineari, avendo considerato adeguate ipotesi per permettono di linearizzare e semplificare le equazioni differenziali costitutive del fenomeno.  Nell’approccio FEM la forma geometrica del modello è suddivisa in un numero di cosidetti elementi finiti dove si applica e si risolvono le equazioni differenziali, avendo dato opportuna definizione delle condizioni al contorno. Il terzo approccio mira ad determinare i parametri che costituiscono l’equazione o il sistema di equazioni che è stato previsto per il fenomeno a seguito di misure dirette sul fenomeno fisico. Il presente paper si prefigge di descrivere i tre approcci con applicazioni dirette sull’altoparlante, così come i relativi vantaggi e gli svantaggi. L’analisi viene fatta considerando lo stato dell’arte ad oggi e l’esperienza acquisita dall’autore sul campo.

Un approccio alternativo per minimizzare l'induttanza e le distorsioni ad essa correlate negli altoparlanti

Andrea Manzini (1) Marco Carlisi(2), Mario di Cola(2) - (1) 18 sound, (2) Audio Labs System

Gli altoparlanti magnetodinamici risentono di una grande varietà di problemi a causa dell'induttanza della bobina mobile. Questa induttanza non è un parametro costante, ma dipende dalla frequenza, dall'escursione e dalla corrente circolante nella bobina. Inoltre, queste ultime due dipendenze sono anche non-lineari. Diverse cause di distorsione, soprattutto nella gamma vocale, derivano da questi fenomeni. Una soluzione pratica per minimizzare l'induttanza viene qui analizzata. Questa soluzione si basa su una bobina addizionale fissata nel gap dotata di 2 terminali aggiuntivi che offrono diverse modalità di collegamento. Questo dispositivo è stato chiamato A.I.C (Active Impedance Control). Saranno discussi i vantaggi di questo approccio e verranno mostrati i risultati delle misurazioni effettuate.