Corso di Acustica Applicata (6 CFU*) - A/A 2011/2012

Warning !!! In academic year 2012/2013 this course will be taught in English

* 3 CFU addizionali disponibili per gli ing. Meccanici tramite il meccanismo delle attivita' di progetto e/o laboratorio

Corsi di Laurea Magistrale in Ingegneria: civile, ambiente e territorio, meccanica, elettronica, telecomunicazioni ed informatica

Corso di Laurea in Tecniche della prevenzione nell'ambiente e nei luoghi di lavoro


Orario:   venerdi' ore 14.30-18.30 (aula 8, sede didattica di Ingegneria, Campus)

Inizio del corso il giorno venerdi' 7/10/2011

docente: prof. Angelo Farina

E-MAIL: farina@unipr.it

Internet: http://pcfarina.eng.unipr.it/ oppure http://www.angelofarina.it/

Ricevimento studenti: lunedi' 10:30 - 12:30 - palazzina 7 (sconsigliato: meglio la posta elettronica).

ATTENZIONE! a partire dal 5/3/2012 e sino al 25/5/2012, l'orario di ricevimento avra' luogo il venerdi', dalle 10.30 alle 12.30.

Telefono: 0521-905854 (risponditore telefonico) (sconsigliato)

Fax: 0521-905705 (attenzione, vengono letti mediamente solo dopo 2-3 giorni)

Contenuti

 

Introduzione

Il corso di Acustica Applicata e' un corso introduttivo ad un settore scientifico e tecnologico in rapidissimo sviluppo, che offre grandi potenzialitÓ occupazionali, e che coinvolge aree disciplinari apparentemente molto diverse: architettura, ingegneria strutturale, fisiologia, psicologia, statistica, fisica, elettronica, meccanica delle vibrazioni, fluidodinamica, elaborazione numerica del segnale, telecomunicazioni, elettronica, misure, igiene del lavoro, musica, musicologia, realtÓ virtuale.

Ovviamente in un corso di 6 CFU si riesce a fornire solo la base metodologica della materia, che deve essere poi approfondita in ulteriori corsi, quali i Corsi per Tecnici Competenti in Acustica Ambientale, oppure Master Universitari disponibili presso alcune UniversitÓ italiane o straniere (ad esempio Perugia, Napoli, Firenze, Roma), o addirittura a corsi di laurea appositi (questi solitamente all'estero, ma in Italia va segnalato il Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria e Design del Suono del Politecnico di Milano, con didattica completamente in lingua inglese, erogato presso il Polo di Como).

Stante la sua natura multidisciplinare e trasversale, il Corso di Acustica Applicata e' frequentato da studenti di vari corsi di laurea (praticamente tutte le branche di Ingegneria, ma partecipano anche alcuni allievi di Architettura, e si avvalgono di questo corso anche gli allievi del corso di laurea in Tecniche della Prevenzione nell’ambiente e nei luoghi di lavoro della FacoltÓ di Medicina e Chirurgia, per i quali e' obbligatoria la frequenza solo alla prima parte del corso, con esclusione della parte finale dedicata alle applicazioni elettroacustiche e musicali).

Per gli studenti di tutte le branche di Ingegneria questo e' un corso chiave, praticamente costituisce l'unica occasione di vedere (o meglio, sentire) applicate le tecniche imparate in corsi precedenti, in cui vengono impartiti i fondamenti puramente teorici delle moderne metodiche matematiche avanzate. Quando i "numeri" si trasformano in suoni, procedimenti matematici astrusi e di difficile assimilazione divengono rapidamente immediati e chiarissimi, e le possibilita' offerte dai sistemi di "editing" sonoro su PC, utilizzate ampiamente nel corso sia in fase di didattica frontale, sia durante le esercitazioni di laboratorio, rendono possibile ascoltare immediatamente (solitamente in tempo reale) gli "effetti" di filtri o altri dispositivi (compressori, gate, convolutori, denoising, etc.).

ESEMPIO:

Molti studenti universitari non capiscono bene il significato fisico degli operatori "derivata" ed "integrale" applicati ad una funzione. I docenti di matematica tendono a dare spiegazioni "grafiche", quali "la derivata e' la pendenza di una curva" oppure "l'integrale e' l'area sottesa sotto una curva". Queste spiegazioni lasciano il tempo che trovano per chi e' privo delle capacita' di visualizzazione grafica necessarie a trasformare tali concetti in immagini, e/o tali immagini in comprensione di cosa accade alla funzione che viene derivata o integrata.

In acustica, le operazioni di derivazione o integrazione modificano lo spettro di un suono. In particolare, la derivazione esalta le alte frequenze (fa crescere il livello sonoro di 6dB/ottava). Al contrario, l'integrazione esalta le basse frequenze. Ecco qui un esempio, che consente di "ascoltare" una derivata ed un integrale applicati ad una registrazione di voce umana:

Original.mp3

Differentiated.mp3

Integrated.mp3

Una presentazione piu' estesa di questo argomento e' sviluppata in questa pagina web, in Inglese

Stanti gli interessi scientifici del docente, il corso copre sia le tematiche "standard" di patrimonio comune a tutte le branche ingegneristiche e igienistico/sanitarie (anche in funzione dell'attuale esteso quadro legislativo vigente in materia edilizia, ambientale e del lavoro), sia i temi piu' specifici relativi all'acustica delle sale da spettacolo, alla produzione audio in campo musicale e tele/cinematografico, agli strumenti musicali, ai sistemi di registrazione e riproduzione sonora ad alta fedeltÓ (1D), surround (2D) e tridimensionali (3D). Ovviamente questa successiva parte del corso non si applica agli allievi del Corso di Laurea in Tecniche della Prevenzione, che hanno un programma ridotto ai soli primi 3 CFU del corso.


Programma del Corso di Acustica Applicata 

  • Acustica Fisica: definizione delle grandezze, meccanismo di propagazione di perturbazioni meccaniche in un mezzo elastico: pressione sonora, velocita' delle particelle, velocita' dell’onda sonora. Equazione delle onde acustiche.
  • Acustica Energetica: la propagazione del suono vista come trasporto di energia. Definizione di Intensita' Acustica e Densita' dell’Energia. Energia attiva e reattiva, campi sonori propaganti e stazionari. La velocita' dell’energia acustica ed il rapporto (o indice) di reattivita'.
  • Psicoacustica: meccanismi fisiologici e psicologici della percezione del suono da parte dell'uomo. La scala logaritmica dei decibel (dB), operazioni elementari su grandezze espresse in dB. Curve di ponderazione in frequenza, tecniche di valutazione della sonorita' (loudness), analisi in frequenza a banda costante, a banda percentuale (ottave, etc.), in bande critiche (bark). Fenomeni di mascheramento nel tempo e nella frequenza. Utilizzo della psicoacustica per la codifica "lossy" e "lossless" del segnale audio con elevata riduzione del "bitrate" necessario (MP3, WMA, AAC, FLAC, OGG, etc.).
  • Propagazione del suono: onde piane, onde sferiche, onde stazionarie. Fenomeni di riflessione ed assorbimento. Riflessione speculare e diffusa. Definizione del coeff. di assorbimento acustico e del coeff. di scattering. Tecniche di misura del coeff. di assorbimento e del coeff. di scattering.
  • Propagazione in ambiente esterno: assorbimento del terreno, effetti del gradiente di temperatura e del vento, assorbimento dell’aria, schermatura da parte di ostacoli. Le relazioni di Maekawa e di Kurze-Anderson per il dimensionamento delle schermature antirumore.
  • Propagazione in ambiente chiuso: il fenomeno delle riflessioni multiple, campo riverberante in regime stazionario. Formula del campo riverberante e del campo semi-riverberante. Fenomeni transitori all’accensione e allo spegnimento di una sorgente sonora: la coda sonora, la risposta all’impulso di un ambiente, l’integrazione all’indietro di Schroeder. Definizione del tempo di riverberazione e delle altre grandezze acustiche relative ai transitori temporali. Formule di Sabine per la stima del tempo di riverberazione. Il coeff. di assorbimento acustico apparente, e sua misurazione mediante prove in camera riverberante.
  • Propagazione attraverso le strutture edilizie: isolamento dei divisori, dei serramenti, isolamento del rumore di calpestio. Tecniche di misura e legislazione italiana.
  • Elettroacustica: trasduttori (microfoni, altoparlanti). Dispositivi per il processamento analogico e digitale del segnale acustico: amplificatori, equalizzatori, riverberi, compressori, etc.. Applicazioni in campo audio/elettronica, in campo di sistemi di telecomunicazioni e di broadcasting, all’industria discografica e dello spettacolo, all’industria automotive, aereonautica e navale.
  • Tecniche di simulazione numerica della propagazione del suono: modelli agli elementi finiti, boundary elements, ray tracing, beam tracing. Utilizzo di programmi di simulazione, con esercitazione pratica in laboratorio. 
  • Strumentazione ed apparecchiature per misure acustiche: fonometro, analizzatore di spettro, sistema di misura delle risposte all’impulso. Strumentazione virtuale su PC, software per misure acustiche, con esercitazioni pratiche in laboratorio.
  • Elaborazione numerica del segnale acustico: dalla teoria generale ad applicazioni pratiche su PC. L’auralizzazione, la realta' virtuale acustica. Cenni alle moderne applicazioni nel campo dell’industria dello spettacolo e discografica, e a futuri utilizzi in tempo reale per applicazioni “live”. I “plugins” per la generazione numerica di effetti acustici; filtri FIR ed IIR, convoluzione veloce, calcolo di filtri numerici inversi, cancellazione attiva del suono.
  • Esercitazioni pratiche in laboratorio: misura delle risposta all'impulso e degli altri principali parametri acustici, simulazione numerica del campo sonoro facendo impiego di un programma di calcolo.

Le parti iniziali (indicate in blu) sono in comune anche agli studenti della Facolta' di Medicina, corso di laurea in Tecniche della Prevenzione, mentre le successive parti (indicate in nero) riguardano i soli studenti della Facolta' di Ingegneria.

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Per il programma "ufficiale" del corso e le altre informazioni sull'esame, si rimanda alle pagine ufficiali: Pagina Ufficiale della Facolta' di Ingegneria - Pagina Ufficiale del Corso di Laurea in Tecniche della prevenzione nell'ambiente e nei luoghi di lavoro.


Modalita' di esame

L'esame si svolge sotto forma di colloquio, nel corso del quale puo' comunque capitare qualche esercizio da svolgere in forma numerica (quindi occorre avere con se la calcolatrice, nonche' grafici, tabelle, etc.).

AttivitÓ integrative di progetto e/o laboratorio

Per i soli studenti del Corso di Laurea Magistrale in Ing. Meccanica, il corso di Acustica Applicata prevede anche il riconoscimento di AttivitÓ integrative di progetto e/o laboratorio, come definite in base al vigente regolamento didattico della Facolta' di Ingegneria.

Tali attivita' consentono l'accreditamento di ulteriori 3 CFU.

A tal fine, pero', occorre rammentare l'obbligatoria presenza a TUTTE le esercitazioni in laboratorio (firmando l'apposito foglio presenze), e la necessita' di presentare, in sede d'esame, una tesina che descrive il lavoro di esercitazione svolto in laboratorio . In sede di esame, gli studenti che chiedono il riconoscimento di queste attivita' integrative di progetto e/o laboratorio sono invitati a portare con se una penna USB o un CD contenente tutti i files oggetto dell'esperienza svolta: testo della tesina in formato PDF con figure e grafici, risposte all'impulso misurate e simulate, files di Ramsete, auralizzazioni.

Inoltre, per gli studenti del Corso di Laurea (triennale) di ing. Meccanica che svolgono una tesi sperimentale in Acustica Applicata e' possibile il riconoscimento di ulteriori 6 CFU come "Attivita' di Laboratorio".


Date degli appelli d'esame

Data

Giorno

Ora

Luogo

12/09/2011

Lunedi'

9.00

sede didattica

23/09/2011

Venerdi'

9.00

sede didattica

03/02/2012

Venerdi'

9.00

sede didattica

24/02/2012

Venerdi'

9.00

sede didattica

     11/04/2012 (*)

Mercoledi'

9.00

sede didattica

22/06/2012

Venerdi'

9.00

sede didattica

27/07/2012

Venerdi' 9.00 sede didattica

07/09/2012

Venerdi' 9.00 sede didattica

28/09/2012

Venerdi' 9.00 sede didattica

(*) Appello ufficiale, in base alla Delibera della Facolta' che ha ridotto di un giorno la durata delle vacanze pasquali, consentendo A TUTTI di fare esami in data 11 aprile 2012.

Le date degli appelli, essendo state fissate con quasi un anno d'anticipo, potranno essere posticipate di alcuni giorni (al massimo 1 settimana) in caso di inderogabili impegni del docente emersi in tempi successivi all'iniziale fissazione del calendario, o causa problemi di disponibilita' delle aule, ma comunque con congruo preavviso su questo sito Web e mediante affissione di avviso in bacheca, almeno una settimana prima della data originariamente indicata. Di regola invece le date degli appelli ufficiali non possono venire anticipate.


Esami in orario di ricevimento

Gli studenti possono chiedere al docente di sostenere l'esame anche in date diverse da quelle "ufficiali" su indicate, concordando data e luogo dell'esame tramite E-mail. In particolare la regola generale e' quella di presentarsi agli esami "fuori appello" durante l'orario di ricevimento, anche se e' sempre opportuno preavvisare via E-mail. Spetta agli studenti interessati verificare che sia loro consentito sostenere l'esame in tali date "non ufficiali": se poi risulta che non era consentito, la segreteria annulla l'esame, che deve essere ripetuto....

Per maggiore chiarezza: chi fa l'esame "fuori appello" in un giorno di ricevimento ha l'immediata verbalizzazione dell'esame svolto. Pertanto occorre verificare di poter fare l'esame nella data in cui esso effettivamente si svolge. Per nessun motivo si lascera' la verbalizzazione "in sospeso" sino alla successiva sessione di esami. Chi non e' autorizzato a fare l'esame in una certa data, ovviamente non lo puo' fare in tale data. Non ho fatto io queste regole che impediscono di fare esami in certi periodi dell'anno; esse sono state fatte per motivi presumibilmente buoni, per cui non c'e' alcun motivo di aggirare queste regole. Se esse sono ritenute inappropriate, basta chiedere alla facolta' di cambiarle, anziche' tempestare il sottoscritto di improprie richieste di aggiramento delle stesse...

D'altro canto, queste regole sono complesse, e la posizione di uno studente e', in generale, diversa da quella di un altro. Non ho le conoscenze e gli strumenti per valutare chi ha diritto a far l'esame in una certa data e chi no. E' quindi inutile chiederlo a me, per me lo potete sempre fare tutti.... Bisogna verificarlo con la segreteria studenti, onde evitare che poi l'esame venga annullato.


Esercitazioni in laboratorio

Sono previste  tre esercitazioni della durata di 4 h cadauna, che si svolgeranno presso il CEDI (Sede Didattica di Ingegneria, palazzina B), nel mese di Gennaio 2012. Le date sono le seguenti:

Data

Orario

Luogo

09/01/2012

09:00 - 13:00

Lab. CAD-CAM (pal. B, sede scientifica, 1░ piano))

11/01/2012

09:00 - 13:00

Lab. Gestionale (pal. B, sede scientifica, 1░ piano)

17/01/2012

09:00 - 13:00

Lab. Gestionale (pal. B, sede scientifica, 1░ piano)

Poiche' nel corso della prima esercitazione sono previste prove acustiche con un altoparlante dodecaedrico abbastanza potente (200W), gli studenti sono invitati a procurarsi adeguati dispositivi di protezione individuale. Si consigliano i tappi auricolari "usa e getta" (tipo Ear, Bilsom, etc.).

Gli studenti in possesso di un computer portatile sono invitati a portarlo in aula, ma solo se lo stesso dispone di:

  1. Microfono esterno (a filo), possibilmente di forma cilindrica (in modo da poter essere inserito nel calibratore). Va (meno) bene anche il microfono in dotazione alle cuffiette per uso telefonico VOIP (Skype, etc.). In laboratorio e' disponibile un certo numero di cuffiette con microfono, ma il loro uso e' prioritariamente per i computer in dotazione dell'aula.
  2. Cuffie (onde ascoltare i risultati dell'auralizzazione senza disturbare i colleghi).
  3. Software Adobe Audition con plugins Aurora, oppure Audacity (sempre con plugins Aurora)
  4. Software Ramsete
  5. Software SpectraRTA o SpectraPlus
  6. Software Comsol

Gli studenti della L.M. in Ing. Meccanica che necessitano del riconoscimento di 3  CFU addizionali per le attivita' integrative di progetto e/o laboratorio, dovranno realizzare una vera e propria tesina descrittiva delle attivitÓ svolte durante le esercitazioni. Inoltre dovranno essere obbligatoriamente presenti ad entrambe le esercitazioni, firmando l'apposito registro presenze.

Anche gli altri studenti, comunque, se presenti alle esercitazioni, possono fare facoltativamente la tesina, al fine di incrementare il punteggio dell'esame orale.

La tesina va portata all'esame, in forma cartacea o, preferibilmente, su supporto informatico (CD, penna USB, etc.). Nel secondo caso e' utile portare anche tutti i files derivanti dalle misure e dalle simulazioni eseguite.


Testi raccomandati/consigliati

Il testo raccomandato per una prima introduzione alla materia e':

  • P. Fausti: Acustica in Edilizia, Rockwool Italia, Milano (2005) - scaricabile gratuitamente in formato PDF, inoltre si puo' fare richiesta alla Rockwool di una copia cartacea, anch'essa gratuita. Grazie Rockwool!

I testi CONSIGLIATI (non obbligatori) per la preparazione approfondita dell'esame sono:


Dispense "on line"

Il materiale didattico relativo al corso (presentazioni Powerpoint, fogli Excel, files WAV, etc.) utilizzato durante le lezioni e' disponibile nella area "Public" di questo sito web:
http://pcfarina.eng.unipr.it/Public/Corso_acustica/ - Si consiglia di scaricare soprattutto le slides Powerpoint ed i fogli Excel contenenti gli esercizi svolti in aula.

Puo' inoltre essere utile consultare il materiale didattico predisposto per il Corso di Alta Formazione per Tecnici Competenti in Acustica Ambientale, organizzato dell'Universita' di Parma negli anni 2005 e 2006. Si tratta di 11 dispense che coprono la prima parte del programma (quella che copre gli argomenti "rumoristici", comune anche al Corso di Laurea in Tecniche della Prevenzione).

Inoltre si rammenta agli studenti che sono disponibili "on line" le dispense del vecchio corso di Fisica Tecnica (ordinamento quinquennale), che erano state redatte dagli studenti dell'epoca. Tale corso conteneva una parte di circa 30 ore di Acustica, il cui programma copriva , almeno parzialmente, quello dell'attuale corso di Acustica Applicata. In realta' lo copriva pressoche' integralmente, anzi, addirittura si facevano un paio di cose che non si riescono piu' a fare, perche' il livello medio degli studenti dell'ordinamento quinquennale era enormemente superiore al livello medio degli studenti attuali, e si poteva andar via molto veloci su una vasta serie di argomenti, che invece debbono ora venire spiegati partendo dal livello di base...

La pagine web da cui e' possibile scaricare queste dispense sono le seguenti:

Anno Accademico

Corso di Laurea

Elenco Dispense

Formato

1998/1999

Ingegneria Elettronica

Dispense 98/99

DOC e HTML

1999/2000

Ingegneria Elettronica

Dispense 99/00

DOC e HTML

2000/2001

Ingegneria Elettronica

Dispense 00/01

DOC e HTML

2001/2002

Ingegneria Elettronica

Dispense 01/02

DOC e HTML

2002/2003

Ingegneria Meccanica

Dispense 02/03

PDF

Una raccolta integrata e (parzialmente) corretta di queste dispense e' stata resa disponibile in forma stampata e rilegata:

P. Martignon: FISICA TECNICA II (Appunti dalle Lezioni del prof. Angelo Farina), Goliardica Editrice, Parma 2004

E infine possibile reperire su Internet una serie di utili dispense riguardanti alcuni degli argomenti del corso:

 

Registrazione audio/video delle lezioni

A partire dall' A/A 2010/2011, viene realizzata la registrazione audio/video delle lezioni, in formato AVI, grazie al programma Open Source CamStudio.

I seguenti due link portano all'elenco di tali registrazioni per gli A/A 2010/2011 e 2011/2012 (quest'ultimo aggiornato man mano che le lezioni stesse vengono effettuate)

Si consiglia l'uso del programma Open Source VLC Mediaplayer per visualizzare ed ascoltare i files AVI su qualsiasi piattaforma.

Queste registrazioni audio/video sono rese disponibili primariamente per facilitare l'apprendimento a studenti con disabilita', ma possono essere fruite da tutti gli studenti, e costituiscono l'occasione per recuperare, almeno in parte, alla mancata presenza in aula durante durante le lezioni: ricordate pero' che frequentare le lezioni di persona costituisce sempre il miglior modo di assimilare la materia. I vari esperimenti di tele-universita' mostrano infatti, purtroppo, un livello di preparazione degli studenti significativamente inferiore a quello ottenibile con una buona didattica "faccia a faccia".


Pubblicazioni On Line

Il corso contiene argomenti di ricerca avanzata, che non vengono approfonditi nei normali manuali di Acustica Applicata, per quanto aggiornati. Questo soprattutto riguardo le tecniche di misura, le metodiche di simulazione a computer, e le moderne tecnologie di registrazione e riproduzione sonora tridimensionale.

Gli studenti che volessero approfondire queste tematiche, possono scaricare le pubblicazioni scientifiche del docente in formato PDF dall'Elenco Cronologico. Ovviamente sono quasi tutte in inglese.

Gli articoli di cui e' consigliata la lettura ai fini della preparazione dell'esame sono i seguenti:

N.

Author(s)

Title

Publisher

24

A. Farina

Nuove tendenze nell' acquisizione dei dati acustici: strumentazione, software, normativa

Atti del Convegno Nazionale RUMORE e VIBRAZIONI, Bologna e Modena, 20-24 Novembre 1990

26

A. Farina

Modelli matematici per la previsione della diffusione del suono

Acqua Aria, n. 3, pagg. 257-268, Marzo 1991

32

A. Farina , G. Raffellini

Potere fonoisolante di murature in laterizio: verifiche sperimentali di laboratorio e considerazioni applicative

Costruire In Laterizio, N. 23 pagg. 378-385 (Settembre-Ottobre 1991)

48

A. Farina , P. Galaverna, G. Truffelli

"RAMSETE" - un nuovo software per la previsione del campo sonoro in teatri, ambienti industriali ed ambiente esterno

Atti del XXII Congresso Nazionale AIA, Lecce, 13-15 aprile 1994

49

A. Farina

Tecniche di convoluzione applicate al trattamento di segnali sonori per prove di ascolto

Atti del XXII Congresso Nazionale AIA, Lecce, 13-15 aprile 1994

50

A. Cocchi - A. Farina - P. Fausti - R. Pompoli - G. Semprini

Prestazioni acustiche dei solai in laterizio

COSTRUIRE IN LATERIZIO n░ 38, MAR-APR 1994, p.156-163

87

Farina A., Brero G., Pollone G.

Computer code based on experimental results for acoustical mapping of urban areas

Proc. of NOISE & PLANNING 96, Pisa (28-31 May 1996)

88

Farina A., Brero G.

Computer code based on experimental results for designing sound reduction devices

Proc. of NOISE & PLANNING 96, Pisa (28-31 May 1996)

94

A. Farina, A. Torelli

Measurement of the sound absorption coefficient of materials with a new sound intensity technique

Pre-prints of the 102nd AES Conference, Berlin, 23-26 March 1997

97

A. Farina, F. Righini

Software implementation of an MLS analyzer, with tools for convolution, auralization and inverse filtering

Pre-prints of the 103rd AES Convention, New York, 26-29 September 1997

106

A. Farina, P. Fausti

Misure di isolamento, del rumore di calpestio e del tempo di riverberazione

atti del convegno Edilizia e Ambiente, Trento, 18-20 febbraio 1998

107

A. Farina

Valutazione di impatto acustico previsionale relativamente alle sorgenti pi¨ diffuse

Atti del Seminario sul tema "Acustica Ambientale - effetti sull'uomo e pianificazione del territorio" - Repubblica di S.Marino, 9 maggio 1998

119

A. Farina, P. Galaverna, M. Giabbani

Il processo di auralizzazione: metodologia ed esemplificazione

Atti del Convegno "L'acustica dei teatri storici: un bene culturale" - Ferrara, 4 novembre 1998

122

G. Fornari, A. Farina

Studio della propagazione del rumore in ambienti industriali bassi e vasti

Industria delle Bevande (ISSN 0390-0541), anno 27, n. 158, Dicembre 1998, pp. 585-596

125

A. Farina

Misurazioni e rilievi fonometrici

Atti del Seminario "L'acustica negli edifici e nelle cittÓ"- Firenze, 26 marzo 1999 

131

A. Farina

Propagazione sonora e previsione del rumore negli ambienti di lavoro

atti del seminario "rumore e vibrazioni negli ambienti di lavoro: dalla valutazione alla bonifica" - Modena, 23 settembre 1999

134

A. Farina

Simultaneous measurement of impulse response and distortion with a swept-sine technique

108th AES Convention, Paris 18-22 February 2000

164

A. Torger, A. Farina

Real-time partitioned convolution for Ambiophonics surround sound

2001 IEEE Workshop on Applications of Signal Processing to Audio and Acoustics - Mohonk Mountain House New Paltz, New York October 21-24, 2001.

179

A. Farina, A. Avanzini

Registrazione della risposta acustica delle sale da concerto per i posteri

Seminario AES-Italia "Workshop sulle tecniche di ripresa stereofoniche multicanale per le orchestre sinfoniche" - Adria, 16 maggio 2003

188

E. Armelloni, C. Giottoli, A. Farina

Implementation of Real-Time Partitioned Convolution on a DSP Board

2003 IEEE Workshop on Applications of Signal Processing to Audio and Acoustics - October 19-22, 2003, New Paltz, NY

200

A. Farina, L.Tronchin

Cap. 19 - Misure acustiche nei teatri e nelle sale

nel volume "Acustica Musicale ed Architettonica", UTET Libreria, Torino 2004, ISBN 88-7750 -941-4

226

A. Farina

Advancements in impulse response measurements by sine sweeps

122th AES Convention, Vienna, Austria, 5-8 May 2007

238

A. Farina

Impulse Response Measurements

23rd Nordic Sound Symposium, Bolkesj° (Norway) 27 – 30 September 2007

244

Angelo Farina, Andrea Capra, Simone Campanini

La misura della risposta all'impulso per la caratterizzazione di sistemi acustici e vibrazionali

"Strumenti e metodi di misura per l’acustica e le vibrazioni" - Seminario in ricordo di Eugenio Mattei - Ancona, 21 settembre 2008

252

Angelo Farina, Andrea Capra, Lorenzo Chiesi, Leonardo Scopece

A Spherical Microphone Array For Synthesizing Virtual Directive Microphones In Live Broadcasting And In Post Production

40th AES Conference "Spatial Audio - Sense the Sound of Space", Tokyo, Japan, 8-10 October 2010


Software

Questo e' l'elenco del software utilizzato durante le lezioni e le esercitazioni, con i relativi "Link" per poterlo scaricare.

Nome

Descrizione

Link

 Adobe Audition

Programma per la registrazione ed il riascolto di suoni, editor di forme d'onda, semplice analisi FFT e sonogramma, gestione multitraccia, e' in grado di fungere da programma "host" per plugins in tre diversi formati (VST, Direct-X, XFM)

http://www.adobe.com/it/products/audition/

 Aurora

Suite di plugins XFM per Adobe Audition: generazione di segnali di test (MLS, sweep) elaborazione della risposta all'impulso, calcolo parametri acustici ISO 3382, calcolo filtri inversi. Include un modulo di convoluzione veloce, che serve per effettuare l'auralizzazione

http://www.aurora-plugins.com

 AudioMulch

Programma Host-VST di uso generale, programmabile mediante costruzione di diagramma a blocchi, corredato di una vasta serie di effetti. Shareware, utilizzo molto semplice. Versioni Windows e Mac.

http://www.audiomulch.com

 Plogue Bidule

Programma Host-VST di uso generale, programmabile mediante costruzione di diagramma a blocchi, corredato di una vasta serie di effetti. Shareware. Versioni Windows e Mac. Puo' essere usato a sua volta come plugin VST dentro un altro programma Host VST.

http://www.plogue.com/

 SynthEdit

Programma Host-VST e compilatore di plugins VST, con interfaccia grafica a "diagramma a blocchi". Interfaccia personalizzabile mediante "skins" editabili. Contiene una vasta libreria di oggetti grafici e di funzioni di elaborazione. Shareware. Meglio di Labview....

http://www.synthedit.com/

 SpectraRTA

Analisi spettrale in bande d'ottava, terzi ed FFT, generatore di segnale per test acustici, misura dei tempi di riverberazione. Funziona con uno o due canali, puo' essere usato per registrare e per analizzare files WAV

http://www.soundtechnology.com/

 SpectraPLUS

Analisi FFT e in bande, funzioni di trasferimento, cross-spectrum, sonogramma, waterfall, generatore di segnale per test acustici, misura dei tempi di riverberazione. Funziona con uno o due canali, puo' essere usato per registrare e per analizzare files WAV

http://www.telebyte.com/pioneer/index.html

 Ramsete

Simulazione della propagazione del suono entro spazi chiusi ed all'aperto. Consente di calcolare la risposta all'impulso, e da essa derivare tutti i parametri acustici. Comprende un modulo di disegno CAD 3D ed un modulo per la mappatura dei risultati a colori o mediante curve isolivello. Consente infine l'esportazione delle risposte all'impulso in formato WAV, onde effettuare l'auralizzazione

http://www.ramsete.com

 Comsol

Simulazione "multifisica", che include i moduli di Acustica e di Vibrazioni. Utile per lo studio dei fenomeni di tipo ondoso (risonanze, interferenze, diffrazioni, etc.) a frequenze basse e medie, utilizzando il metodo degli Elementi Finiti. Licenza di prova gratuita disponibile per gli studenti.

http://www.comsol.com

 Disia

Pacchetto comprendente Citymap e Disiapyr. Si tratta di programmi per la simulazione del rumore da traffico stradale e ferroviario, in grado di operare sia su vasta scala (Citymap), sia per simulazioni di dettaglio (Disiapyr). Essi sono stati sviluppati nell'ambito di un progetto DISIA finanziato dal Ministero dell'Ambiente, e costituiscono i modelli di calcolo di riferimento per il parco veicolare italiano.

http://pcfarina.eng.unipr.it/Public/DISIA

 Psysound

Suite di moduli Matlab, con interfaccia utente evoluta, per elaborazione di segnali audio ed analisi acustiche di ogni genere

http://psysound.wikidot.com/

Nota: il software suddetto e' in gran parte software commerciale o shareware (esclusi gli ultimi due, che sono free), che funziona gratuitamente in modalita' completa per un periodo di tempo limitato, oppure funziona indefinitamente ma con funzionalita' ridotta. Gli utenti che non gradiscono questo approccio, possono utilizzare il seguente software open-source e multipiattaforma:

 Audacity

Semplicissimo programma "open source" per la registrazione/riascolto dei suoni, con numerosi effetti di editing, opera anche in multitraccia. Supporta tutte le piattaforme (Windows, Mac, Linux). E' in corso il porting dei plugins Aurora all'interno di Audacity (tesi disponibile).

La speciale versione di Audacity contenente i moduli Aurora sinora sviluppati e' scaricabile QUI.

http://audacity.sourceforge.net/

 

http://pcfarina.eng.unipr.it/Public/Aurora-for-Audacity/

 Sonicbirth

Compilatore di plugins VST e AudioUnit per piattaforma MAC, con interfaccia grafica a "diagramma a blocchi". Interfaccia personalizzabile mediante "skins" editabili. Contiene una vasta libreria di oggetti grafici e di funzioni di elaborazione. Simile a Synthedit, ma meno potente e versatile.

http://sonicbirth.sourceforge.net/

 RoomEQ

Applicazione JAVA per la misura della risposta all'impulso di un ambiente con tecnica Exponential Sine Sweep ed il calcolo di un filtro di equalizzazione per impianti audio. Include un analizzatore di spettro realtime, una misura fonometrica realtime, e la misura del tempo di riverberazione.

http://www.hometheatershack.com/roomeq/


Argomenti di Tesi

Sono disponibili numerosi argomenti di tesi, per tutte le branche di Ingegneria. Se ne elencano di seguito alcuni, ma altri sono disponibili, per cui si consiglia di contattare il docente per maggiori informazioni.

Attenzione: in Acustica Applicata si fanno solo tesi sperimentali di grande impegno, quindi se cercate una tesi "leggera" e rapida, siete nel posto sbagliato...
 

Titolo

Descrizione

CdL suggeriti

Amplificatore audio digitale 

Ricerca svolta in collaborazione con ASK Industries, Reggio Emilia, che cerca un laureando che abbia voglia di imparare la programmazione di dispositivi DSP "embedded" dentro amplificatori audio di tipo automotive. Il DSP integrato nel dispositivo potrebbe essere impiegato per la cancellazione attiva del rumore, per la modifica dinamica della curva di equalizzazione e del guadagno in funzione del rumore di fondo, e per la correzione della risposta non lineare dell'altoparlante. Lo studente avra' modo di lavorare come stagista presso la ASk di Montecavolo (RE), partecipando attivamente alla sperimentazione, ed acquisendo una esperienza professionale sul campo estremamente utile per il successivo inserimento nel mondo del lavoro

Elettronica, Telecomunicazioni, Informatica

Misure impianto audio autoveicoli

Ricerca svolta in collaborazione con ASK Industries, Reggio Emilia. Lo scopo e' quello di valutare la qualita' acustica percepita di un impianto audio "automotive", basandosi sia su innovative tecniche di misura (STI, AQT, PEAQ), sia su test di ascolto eseguito entro i veicoli o in camera di riascolto. Si impiegano tecniche di registrazione mono, binaurale, o con array di microfoni. A seconda delle capacita' del laureando, si sviluppa software di misura o di analisi "ad hoc" (in Matlab o in Visual C), si definiscono nuove metriche di valutazione, si analizzano statisticamente i risultati dei test soggettivi, si progettano nuove strategie di equalizzazione temporale, spettrale e spaziale del sistema di riproduzione sonora.

Elettronica, Informatica, Telecomunicazioni, Meccanica

Cancellazione Attiva del Rumore

Ricerca svolta in collaborazione con ASK Industries, Reggio Emilia e con SIDEL, Parma. Lo scopo e' quello di progettare e realizzare un prototipo di dispositivo, basato su DSP, per l'elaborazione in tempo reale del segnale catturato da un microfono primario. Il segnale filtrato viene emesso da uno o piu' altoparlanti, generando un campo sonoro in controfase che cancella il rumore originario. Si richiede allo studente la capacita' di programmare dispositivi DSP (anche usando interfacce di alto livello tipo "diagramma a blocchi"), di eseguire misure di risposta all'impulso (Aurora) e spettrali (SpectraRTA), e di lavorare anche in officina per realizzare le componenti meccaniche del dispositivo.

Meccanica, Elettronica, Informatica

Analisi della qualita' sonora di prodotti da forno

Ricerca svolta in collaborazione con Barilla, Parma. Lo scopo e' l'ottimizzazione del suono che si genera durante la frattura e/o la masticazione di prodotti da forno (quali biscotti, fette biscottate, cracker, grissini, etc.). Si utilizzano sia registrazioni binaurali per una analisi oggettiva del suono prodotto, sia test di assaggio con soggetti umani, al fine di operare una raccolta di questionari ed ottenere una analisi soggettiva delle sensazioni evocate. 

Meccanica, Meccanica per l'Industria Alimentare, Informatica, Gestionale

Utilizzo di ultrasuoni nell'industria alimentare

Ricerca svolta in collaborazione con Barilla, Parma. Si tratta di valutare le possibilita' di utilizzo di una sezione di trattamento con ultrasuoni per la sanificazione e/o l'omogenizzazione di fluidi alimentari, sia come unico trattamento, sia come trattamento sinergico con altri dispositivi. Il laureando dovra' affiancare un assegnista di ricerca nell'effettuazione di sperimentazioni su linea pilota e nell'analisi dei risultati.

Meccanica, Meccanica per l'Industria Alimentare

Analisi del rumore di pompe ad ingranaggi

Ricerca svolta in collaborazione con Casappa, Parma. Lo scopo e' quello di sviluppare nuove metodiche di analisi del segnale, applicabili sia al rumore generato durante il funzionamento di pompe ad ingranaggi, sia al segnale di "pressure ripple" rilevabili nel circuito di mandata della pompa. Ci si attende sia di trarre utili indicazioni al fine di individuare problemi nella pompa (diagnostica), sia di riuscire a sviluppare nuove pompe meno rumorose e di durata maggiore.

Meccanica, Elettronica

Analisi del suono generato da dispositivi di riproduzione sonora d'epoca

Ricerca svolta in collaborazione con la Casa del Suono, Parma. Si tratta di misurare le caratteristiche sonore di antichi grammofoni o ricevitori radio, facenti parte della famosa collezione Patane'. Le registrazioni effettuate potranno venire usate tal quali nella parte espositiva della Casa del Suono, o anche essere "Virtualizzate" facendo impiego delle avanzate tecniche di analisi e risintesi disponibili presso il laboratorio di riproduzione virtuale della Casa del Suono.

Telecomunicazioni, Elettronica

Riproduzione sonora mediante array di altoparlanti

Ricerca svolta in collaborazione con la Casa del Suono, Parma e con l'universita' di York (UK), Music Technology Department. Si tratta di realizzare registrazioni o composizioni, principalmente di eventi musicali, ma anche di "effetti speciali", da riprodurre su uno od entrambi i sistemi di riproduzioni WFS della Casa del Suono: il Lampadario Sonoro e la Sala Bianca. Il laureando dovra' acquisire anzitutto una adeguata comprensione dei meccanismi fisici alla base della Wave Field Synthesis, e padroneggiare il sistema Hardware e Software che opera preso la Casa del Suono. Indi dovra' realizzare uno o piu' "documentari sonori" che verranno "proiettati" presso la Casa del Suono, e successivamente anche presso l'Universita' di York.

Telecomunicazioni, Elettronica, Informatica

Tecniche di ripresa multimicrofonica virtuale

Ricerca svolta in collaborazione il Centro Ricerche RAI, Torino. Lo scopo e' lo sviluppo di un dispositivo multimicrofonico per la registrazione di eventi "Live" quali concerti, eventi sportivi, teatro, etc., in tutti i casi in cui non e' possibile utilizzare radiomicrofoni collocati preso le sorgenti sonore. Gli array microfonici impiegati sono l'Holophone  e l'Eigenmike 32. Il laureando dovra' effettuare una serie di registrazioni di prova con questi dispositivi, elaborare le tracce registrate in modo da sintetizzare un adeguato numero di microfoni virtuali con idonea direttivita' e puntamento, e gestire l'organizzazione di appositi test di ascolto "surround" con ascoltatori specializzati, al fin di individuare la miglior tecnica di elaborazione del segnale.

Telecomunicazioni, Elettronica, Informatica

Misurazione di risposte all'impulso tridimensionali in teatri e sale da concerto

Ricerca svolta in collaborazione con AIDA srl, Parma e con l'Universita' Politecnica di Valencia (Spagna). Lo scopo e' quello di sviluppare una metodica di misurazione delle caratteristiche acustiche di un locale per lo spettacolo, facendo impiego di un nuovo sistema di registrazione portatile dotato di sonda microfonica tetraedrica, denominato Brahma. Il laureando dovra' effettuare misure con la tecnica "sine sweep" in numerose sale, confrontando i risultati della nuova tecnica con quelli tradizionali, ed utilizzando i risultati per proporre idonee correzioni acustiche ai locali misurati.

Elettronica, Civile, Telecomunicazioni

Porting sotto Audacity dei plugins Aurora
Gia' Assegnata!
(Luca Novarini)

 

Il progetto, recentemente avviato grazie all'attivita' dell'assegnista di ricerca Simone Campanini, si prefigge di ricompilare la suite di plugins Aurora (www.aurora-plugins.com) come moduli addizionali per il programma open-source e multipiattaforma Audacity.
Il laureando avra' la possibilita' di partecipare allo sviluppo dei nuovi moduli software, operando sulla piattaforma preferita (Windows, Mac, Linux), e di testarne la corretta funzionalita' mediante esperimenti di misura e di ascolto, eseguiti per confronto sia con l'attuale implementazione per Adobe Audition, sia con strumentazione di laboratorio d'avanguardia (Audio Precision, Bruel & Kjaer, etc.).

Informatica, Telecomunicazioni, Elettronica

Porting in formato VST dei plugins Aurora ed X-volver

 

Il progetto, recentemente avviato grazie all'attivita' dell'assegnista di ricerca Andrea Venturi, si prefigge di ricompilare la suite di plugins Aurora (www.aurora-plugins.com) come moduli addizionali in formato VST.
Il laureando avra' la possibilita' di partecipare allo sviluppo dei nuovi moduli software, operando sulla piattaforma preferita (Windows, Mac, Linux), e di testarne la corretta funzionalita' mediante esperimenti di misura e di ascolto, eseguiti per confronto sia con l'attuale implementazione per Adobe Audition 3.0, sia con strumentazione di laboratorio d'avanguardia (Audio Precision, Bruel & Kjaer, etc.).

Informatica, Telecomunicazioni, Elettronica

Analisi non distruttiva di affreschi mediante misurazioni acustiche e vibrazionali

Ricerca sponsorizzata dalla Fondazione Cariparma, Parma. Lo scopo e' quello di mettere  a punto una nuova metodica di test a bassissima invasivita', finalizzata alla localizzazione di aree strutturalmente degradate di intonaci, affreschi, mosaici, ed altre strutture di valore storico. La nuova metodica fa impiego di un segnale "sine sweep", onde operare con livello di pressione molto contenuto; di un array di altoparlanti, onde concentrare la sollecitazione sonora in una ristretta area della superficie da scansionare; e di un array di microfoni (oppure di un misurare laser di velocita'), onde rilevare in modo puntuale la risposta vibrazionale della struttura sollecitata. Il laureando dovra' anzitutto operare una verifica della nuova metodica su campioni artificiali in laboratorio, e poi effettuare test sperimentali "in situ" presso chiese o altri edifici storici di Parma.

Civile, Meccanica

Sviluppo di un sistema sonar per "sub-bottom profiling"

Ricerca svolta in collaborazione con WASS, La Spezia e Livorno. Scopo della ricerca e' lo sviluppo di un sistema Sonar a bassa frequenza, operante nel campo audio (1000-20000 Hz), a banda larga, al fine di ottenere una buona penetrazione nel fondale marino e poter visualizzare la stratigrafia sottostante. Il sistema utilizza un array di 16 idrofoni ed una sorgente subacquea alimentata con segnale sine sweep. Il laureando dovra' effettuare una serie di prove in laboratorio, in vasca ed in mare, onde validare la funzionalita' del sistema, elaborando i risultati delle tracce acquisite in modo da ottenere immagini tridimensionali della stratigrafia del fondale.

Elettronica, Ambiente e Territorio, Informatica

Sviluppo di un sistema di registrazione subacquea tridimensionale

Ricerca svolta in collaborazione con Parco Miramare di Trieste e con AIDA srl, Parma. Scopo della ricerca e' lo sviluppo di un dispositivo per la registrazione subacquea a 4 canali, in grado di determinare la direzione di provenienza del suono, da utilizzare per monitoraggio ambientale subacqueo in aree marine protette. Il laureando dovra' seguire lo sviluppo elettromeccanico del prototipo ed effettuarne la caratterizzazione prestazionale con test in vasca ed in mare.

Elettronica, Ambiente e Territorio, Informatica, Meccanica

Messa a punto di un sistema "Acoustic Camera"

Ricerca svolta in collaborazione con AIDA srl, Parma. Lo scopo e' quello di rimettere in funzione il sistema di "acoustic camera" che era stato realizzato 4 anni fa, e che ora puo' fare impiego di microfoni di alta qualita' e di un nuovo sistema hardware portatile di acquisizione, cosa che ne dovrebbe consentire l'utilizzo anche fuori dal laboratorio. Il laureando dovra' anzitutto riassemblare e riportare in operativita' il sistema, indi verificarne le prestazioni mediante una serie di misurazioni da effettuare sia in laboratorio, sia in ambiente industriale. Se versato nella programmazione, potra' anche partecipare allo sviluppo del nuovo applicativo software in tempo reale, che dovrebbe sostituire l'esistente software Matlab di elaborazione "off line".

Meccanica, Civile, Elettronica, Informatica

Mappatura del rumore ambientale mediante misure e simulazioni

Ricerca svolta in collaborazione con il Comune di Parma, Assessorato all'Ambiente. Si tratta di realizzare un primo prototipo di centralina per il monitoraggio acustico delle aree urbane, basato sull'assemblaggio di componenti gia' esistenti di basso costo. Il laureando dovra' effettuare una serie di rilevazioni posizionando le centraline nei punti caldi della citta', al fine di addivenire alla realizzazione della mappa del rumore nella citta' di Parma, facendo anche impiego del software di simulazione Citymap.

Ambiente e Territorio, Civile

Sviluppo di un sistema di misura "low cost" per l'acustica edilizia

Ricerca svolta in collaborazione con AIDA srl, Parma. Si tratta di verificare la possibilita' di utilizzare strumentazione di basso costo, facente impiego di apparecchi audio digitali sviluppati originariamente nel settore musicale, per l'effettuazione di misure di acustica edilizia, grazie alle recenti norme tecniche che consentono l'utilizzo del segnale sine sweep. Questo rende possibile usare un piccolo altoparlante, e registratori audio digitali low cost. Il laureando dovra' effettuare una campagna di misurazioni comparative, usando sia la nuova metodica, sia quella tradizionale, e confrontare i risultati ottenuti in una serie di edifici civili e pubblici (scolastici, ospedalieri, etc.).

Civile, Ambiente e Territorio,


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Ultima revisione: 21/08/12