Áudio, Acústica, Ultrasons

(1)

z

ieeta

instituto de engenharia electrónica e telemática de aveiro

universidade de aveiro

Laboratório de

Processamento de Sinal

Áudio, Acústica, Ultrasons

José Vieira

jnvieira@ua.pt

IEETA, 25 de Maio de 2011

Propostas de Dissertação MIEET e MIECT 2011-2012

Guilherme Campos

guilherme.campos@ua.pt

Propostas de Dissertação MIEET e MIECT 2011-2012: Áudio, Acústica, Ultrasons 24 de Maio de 2011 2

(2)

Alguns desafios de Processamento de Sinal

• Modelação acústica de salas (RIR)...

• Modelos geométricos

• Modelos físicos

• ...Influência do ouvinte – HRIR/HRTF bi-aural (localização)

• Geração de modelos (salas reais) – CAD, laser scanning

• Validação dos modelos – medição de RIR e HRTF

• Peso computacional – Paralelização

• Clusters

• GPGPU

• ASH

• Apresentação – Auralização

• Altifalantes (loudspeaker arrays) – formatos de espacialização (som 3D:

Ambisonics, WFS, Surround Sound)

• Auscultadores (headphones / earphones)

• Realidade Virtual (VR) Áudio - imersão

• Sincronização Aúdio-vídeo (CAVE, HMD...)

• Tempo real – sistemas de localização e head-tracking

• inerciais, de ultra-sons, infravermelhos, magnéticos...

APEA

– Associação Portuguesa de Engenharia de Áudio

• Audio Engineering Society (AES)

• Sede na U. de Aveiro

(3)

APEA -

Associação Portuguesa de Engenharia de Áudio

•

Secção Portuguesa da AES –

Audio Engineering Society

•

Próximo encontro a 8 e 9 de

Outubro de 2011 na

ESMAE, Porto

TheremUS

• Nova Iorque, 2009

• A. Gomes, D. Albuquerque,

G. Campos e J. Vieira

• Hiper-instrumento musical

controlado por movimento

(sensores ultrasónicos)

• Aplicações em terapia

musical para deficientes

(4)

Propostas de Dissertação MIEET e MIECT 2011-2012: Áudio, Acústica, Ultrasons 24 de Maio de 201124 de Maio de 2011 7 Propostas de Dissertação MIEET e MIECT 2011-2012: Áudio, Acústica, Ultrasons 7

Meshotron

• Londres, 2010

• G. Campos, S. Barros

• Hardware para paralelização de

modelos físicos (3D DWM) para

simulação acústica de salas

128 th

_{AES Convention}

Modelação física com GPGPU

• Londres, 2010

• A. Southern, D. Murphy, G. Campos, P. Dias:

‘Finite Difference Room Acoustic Modeling on a

General Purpose Graphics Processing Unit’

• Acção Integrada Luso-Britânica (U. Aveiro/U. York):

‘Acoustic Modelling and Virtual Audio

for Heritage Applications’

(5)

• Londres, 2010

• D. Branco, I. Skliarova, J. Vieira

MIAUDIO

• Sistema de difusão multicanal para música electrónica,

baseado em FPGA (a instalar no DeCA)

128 th

_{AES Convention}

Auralização com HRTF

• S. Francisco, 2010

• C. Mendonça, J. Santos, G. Campos, P. Dias,

J. Vieira, J. Ferreira:

129 th

_{AES Convention –> JAES}

‘On the improvement of auditory accuracy with

non-individualized HRTF-based sounds’

(6)

AcousticAVE

• Projecto FCT (PTDC/EEA-ELC/100347/2008)

• 3 anos / €106.233

• U. Aveiro (Guilherme Campos, José Vieira, Paulo Dias + bolseiro)

• U. Minho (Jorge Santos, Catarina Mendonça, Ido Iurgel + bolseiro)

• Damian Murphy (U. York)

• Software de auralização I – ouvinte estático (só head-tracking)

• Software de auralização II – ouvinte móvel (posição)

• Sincronização áudio-vídeo

• Casos de estudo de aplicação: Interacção virtual, visitas virtuais,

ferramentas de navegação.

Auralisation Models and Applications in

Virtual Reality Environments

Visualisation with material filter

Materials database

Geração de modelos de salas reais

BoxWidget

selection

Re-triangulation

Simplification

Individual triangle selection

(7)

Aplicações em Património

Auralização e visualização em tempo real

Modelos físicos para simulação acústica

• Modelação utilizando hardware de alto desempenho:

• Meshotron (ASH – FPGA ou ASIC)

• GPGPU... (NVidia CUDA)

Validação

• Estudo (medição) de campos acústicos em ambientes reais:

projecto FORTIUS

(8)

Pervasive Tourism

• Projecto QREN (Ref. 11507)

• 3 anos / €284407

• Ubiwhere

• DETI (José Vieira, Guilherme Campos, Carlos Bastos, João Rodrigues

+ bolseiro)

• DeCA (Rui Raposo + bolseiro)

Criação de espaços acústicos virtuais para

museus. Desenvolvimento de conteúdos para

este tipo de ambiente.

Pervasive Tourism

• Localização Indoors

• Identificação automática das obras

de arte

• Medição da distância às obras de

arte e orientação do utilizador

• Utilização da localização para

criar um ambiente de realidade

aumentada

• Os visitantes podem receber

informação áudio apenas por

entrarem na zona de influência de

uma dada obra.

(9)

Detecção de Obstáculos com Ultra-sons

• Bengala de apoio a cegos

• Estado actual

• Detecção de desníveis e buracos no

chão utilizando ultra-sons

• Futuro

• Detecção de obstáculos utilizando

altifalantes de ultra-sons

• Utilização de uma FPGA para

implementar um sonar de baixo

custo com dezenas de DACs do

tipo Σ∆ para conseguir realizar

beam-forming.

Sonar de Baixo Custo

(10)

Projecto Wind & BioDiversity

• Colaboração com Departamento de

Biologia e a empresa Bio3 para

desenvolver um sistema de

monitorização e afastamento dos

morcegos das torres eólicas.

• Projecto ADI (Ref. 11541)

• 3 anos / 1 128 096€ (UA 379 203€)

• IEETA (José Vieira, Guilherme Campos, Carlos Bastos + 2 bolseiros)

• DepBIO (Carlos Fonseca, Maria João + bolseiro)

• Bio3 (Miguel Mascarenhas, Joana Bernardino)

Projecto TACCS

• Projecto FCT (PTDC/EEA-TEL/099646/2008)

• 3 anos / 153510€ (UA 67204€)

• IEETA (José Vieira, Paulo Jorge Ferreira + bolseiro)

• IT (Nuno Borges de Carvalho, Arnaldo Oliveira + bolseiro)

(11)

Projecto TACCS

ADC

y

3

y

4

x

z

Detecção e classificação de SAP

Projecto QREN (Ref. 13638)

• 3 anos / €407680

• ESSUA (Alda Marques et al.) + Hospital Infante D. Pedro + ISA

• IEETA (G. Campos, J. Rodrigues; bolseiros: C. Pinho e J. Dinis)

Sons pulmonares adventícios como indicadores de severidade e

recuperação de patologia respiratória e localização de secreções

• Estetoscopia multicanal

• Algoritmos de detecção de fervores (crackles)

• Algoritmos de detecção de sibilos (wheezes)

• Algoritmos de detecção de ciclos respiratórios

Projecto FCT (PTDC/SAU-BEB/101943/2008)

• 3 anos / €115000

(12)

Sons adventícios pulmonares: crackles

Sons explosivos, agudos, transitórios de curta duração (<20ms). A sua

gama de frequências é alargada, variando dos 100 aos 2000 Hz.

Plataforma Web para Sons Respiratórios

Repositório de anotações (ficheiros .mat por exemplo) Repositório de auscultações pulmonares Auscultações Base de dados de anotadores Painéis de anotadores Anotação Humana: •SAP: - Crackles - Wheezes •Ciclos respiratórios Escolha ad hoc Selecção Acordo Anotadores Critérios automáticos Gravação

(ficheiros .wav) Registos associados Anotação Automática: •SAP: - Crackles - Wheezes •Ciclos respiratórios Avaliação Algoritmos de detecção de SAP e ciclos respiratórios Critérios e métricas de acordo Anotações Anotações de uma dada auscultação Anotações de referência → gold-standards Anotações Acordo Anotações de uma dada auscultação Anotação de referência Anotação a avaliar Conjunto de algoritmos Selecção