Quando a audição humana começou a ser estudada era necessária a colaboração de seres humanos no processo de captação, colocando microfones à entrada dos canais auditivos dos indivíduos, mas era preciso que a cabeça se mantivesse imóvel durante todo o processo, algo que o ser humano tem dificuldade de conseguir durante um período de tempo prolongado, levando assim a alguns erros e incerteza em todo o processo e seus resultados. Com o tempo e os desenvolvimentos alcançados na área, foram criados alguns substitutos artificiais para estas tarefas, sob a forma de manequins, para utilizar, nomeadamente em testes de sistemas, equipamentos e dispositivos de comunicação acústica.
A produção da fala por um simulador como o Madalena tem a grande vantagem de ter características uniformes e bem controladas, emitidas pelo período de tempo necessário sem alterações, algo que o ser humano não é capaz de fazer com a mesma qualidade.
4.1 K.E.M.A.R
Knowles Eletronic, atualmente pertencente á G.R.A.S., foi a primeira empresa em 1972 a comercializar um manequim antropométrico, chamado Knowles Eletronics Manikin for Acoustic
Research, que permitiu realizar testes extensivos e repetitivos a aparelhos auditivos
minimizando desta forma o erro humano. Este manequim tem as dimensões de um adulto de estatura média respeitando as normas ANSI S3.36/ASA58-2012 e IEC 60318-7:2011.
A Figura 12 mostra algumas perspetivas do K.E.M.A.R, do lado mais a esquerda pode ser observado que todas as ligações por cabos, a amplificadores ou sound devices, ao simulador são feitas na parte traseira. As duas perspetivas mais a direita do manequim mostram o canal de saída pronto a ser utilizado, existe, contudo uma versão com a boca fechado caso o utilizador esteja apenas interessado em utilizar o canal de entrada. A quando da aquisição de um destes manequins o utilizador pode escolher a pinna que quiser de todas disponibilizadas pela G.R.A.S, a empresa tem a disposição vários conjuntos de acessórios que se adaptam a necessidade do utilizador (G.R.A.S 2017).
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Figura 12: Exemplo do manequim KEMAR produzido pela G.R.A.S. visto de varias perspetivas, podem ainda ser observados os vários conectores e simuladores existentes.
Nos últimos 45 anos foram desenvolvidos vários modelas do K.E.M.A.R, todos eles completamente adaptáveis a situações desejadas. A G.R.A.S permite ainda que após a compra inicial haja espaço para evolução do conjunto de acessórios adquiridos inicialmente, ou seja o utilizador pode sempre comprar novos acessórios para modificar o manequim de base que adquiriu readaptando-o assim as suas necessidades
Este produto é utilizado principalmente em teste de aparelhos auditivos, auriculares, microfones e todo o tipo de aparelhos de comunicação que contenham um ou mais destes elementos (G.R.A.S 2017).
4.2 Head and Torso Simulator (HTS)
A empresa Bruel&Kjaer, produtora de equipamentos acústicos, foi a criadora de manequim mais famoso entre os vários simuladores que existem no mercado. Os modelos 4128-C e 4128- D representam um adulto de estatura média, com pescoço ajustável de forma a melhorar posição da cabeça e otimizar a situação para a qual está a ser utilizada, contêm ainda um simulador bocal e dois simuladores dos órgãos auditivos que consistem em moldes de borracha da pinna consistentes com a norma IEC 60318–4/ITU‐T Rec. P.57 Type 3.3 (Bruel&Kjear
2014).
A Figura 13 apresenta estes simuladores estilizados com o canal de entrada embutido no interior da cabeça, não havendo uma solução sem produção de fala. Quanto ao canal de entrada, possível ver do lado direito da figura, cada simulador auditivo consiste de uma pinna de silicone em conjunto com um canal auditivo dentro das normas IEC 60318.
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Figura 13: Modelo 4128-C da Bruel&Kjaer com simuladores auditivos e bucal, este modelo é composto por dois microfones com pré-amplificador e um altifalante.
De acordo com a data sheet do manequim as suas aplicações variam entre testes precisos a telefones, aparelhos mãos-livres, auriculares, aparelhos auditivos, análises de situações que possam ocorrer em locais pequenos como o interior de um carro e calibração de microfones e protetores auditivos.
4.3 O Manequim “Madalena”
O manequim utilizado como apoio ao estudo desta dissertação é o molde de uma dadora, ex-aluna de Bioengenharia da FEUP, no decorrer de uma unidade curricular. O molde negativo foi feito com silicone e o manequim realizado, posteriormente, com silicone e fibra de vidro em seguida preenchido localizadamente por espuma de poliuretano. Ambos os canais auditivos estão equipados com um microfone de eletrete de 6 mm colocado à entrada. As orelhas são removíveis, o que permite fazer experiências que envolvam a comparação entre vários tamanhos de ouvidos ou tipos de microfones. Para facilitar o transporte, foi colocada uma placa de madeira na parte inferior do manequim com quatro espaçadores de plástico de alguns centímetros de altura para permitir a inserção de uma mão.
Em comparação com os manequins apresentados anteriormente, o manequim tem a particularidade de ser um molde de uma pessoa o que ainda não tinha sido feito entre nós, como pode ser observado na Figura 14. Este processo tem a vantagem de aproximar o simulador das medidas e formas do corpo humano o que por sua vez melhora o estudo das HRTFs. O material com que são construídos estes manequins também vai influenciar o estudo da audição
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binaural, não pode ser demasiado absorvente da energia sonora pois as reflexões do sinal no corpo humano também são importantes para o cérebro processar a localização de uma fonte sonora.
Na Figura 15 podemos observar o manequim de perfil e o microfone utilizado na captura dos sinais alvos de análise durante dota esta dissertação.
Figura 15: Imagens do perfil do simulador "Madalena" e o pormenor do canal auditivo com o microfone utilizado na aquisição dos sons utilizados no estudo apresentado.
Ambos os canais auditivos são removíveis no caso de se querer mudar os microfones ou até mesmo estudar a influência da forma da concha para a audição binaural, nesse caso há a possibilidade de fazer o molde dos ouvidos de outra pessoa e colocar no manequim e fazer um novo estudo.
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