44º CONGRESO ESPAÑOL DE ACÚSTICA
ENCUENTRO IBÉRICO DE ACÚSTICA
EAA EUROPEAN SYMPOSIUM ON ENVIRONMENTAL
ACOUSTICS AND NOISE MAPPING
EVALUACIÓN PARAMÉTRICA Y SENSORIAL EN LA ENSEÑANZA DE
ACÚSTICA DE SALAS
PACS: 43.55.Gx
Bas u k, Seckin1, 2; Pe ea Pé ez, F ancisca1, 2; Ál a ez-Mo ales, L.2; Zama eño, T.2
1Soundimensions, SC. Calle Páez de Ri e a, nº 6- 1ºD. 41012 Se illa, España.
E-Mail: bas u [email protected]; pe eape [email protected]
2Uni e sidad de Se illa, Dp o. Física Aplicada II, ETS A qui ec u a, IUACC
A da. Reina Me cedes 2, 41012 Se illa, España. Tel.: + 34 954556612. Fax: +34 954557892.
E-Mail: cal a e[email p o ec ed], eo [email p o ec ed]
ABSTRACT
This pape p esen s an ini ial e sion o an in e ac i e ool which is in ended o be used in oom
acous ics educa ion. The in e ac i e ool enables a i ual wo kspace in which use s can apply
di e en acous ic condi ioning solu ions o a oom and ob ain bo h, i s pa ame ic e alua ion in
e ms o he mos signi ican acous ic pa ame e s, and i s senso y ( isual and audi o y)
e alua ion h ough i ual eali y imme sion . Pa ame e s and au aliza ions associa ed o each
condi ioning solu ion can be ob ained om he measu ed and/o simula ed impulse esponses.
RESUMEN
En es e abajo se p esen a una e sión inicial de una he amien a in e ac i a que se p e ende
u iliza en la enseñanza de Acús ica de Salas. Con es a he amien a, el usua io puede aplica
di e en es posibilidades de acondicionamien o de una sala y ob ene su e aluación pa amé ica
en é minos de los pa áme os acús icos más signi ica i os, y su e aluación senso ial ( isual y
acús ica), en la que el alumno iene la posibilidad de inme sión en un espacio de ealidad
i ual. Tan o los pa áme os como las au alizaciones asociados a cada solución de
acondicionamien o pod án ob ene se a pa i de las espues as al impulso medidas y/o
simuladas.
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INTRODUCCIÓN
T adicionalmen e los sis emas de enseñanza de acús ica de salas se han basado
exclusi amen e en pa áme os e indicado es numé icos ob enidos a pa i del compo amien o
acús ico de la sala obje o de es udio, ca ac e izado po la espues a al impulso (RI). Es posible
co elaciona es os pa áme os ísicos con di e sos a ibu os de pe cepción sono a como son el
ni el sono o subje i o, la e e be ación pe cibida, cla idad, e c., al y como se ecoge en la
no ma UNE-EN-ISO [1].
Sin emba go, cuando se a a de magni udes ísicas como el sonido, en an en juego o os
pa áme os senso iales ( isuales, de con o …) que in luyen de o ma di ec a en la pe cepción
del mismo, po ello esul a especialmen e impo an e expe imen a “in si u” dichos enómenos
ya que pe mi e, conc e amen e en el ámbi o de la enseñanza, que la comunidad es udian il
pueda asimila y adqui i es os conocimien os.
P ecisamen e, la expe imen ación como écnica pedagógica posibili a es ablece una elación
e lexionada en e los pa áme os numé icos y la pe cepción psicológica eal del enómeno
ísico. Asimismo la expe imen ación acili a la econcep ualización y pe mi e inse a se en el
p oceso de p oducción de conocimien os y de in es igación [2]. En las úl imas décadas la
ecnología ha pe mi ido ealiza g andes a ances en las écnicas pedagógicas de
expe imen ación y su aplicación en la enseñanza cien í ica ha supues o una mejo a econocida
po nume osos es udios [3]. Conc e amen e en la ac ualidad es án siendo empleadas las
écnicas de ealidad i ual como ins umen os pedagógicos capaces de ansmi i
conocimien os a a és de la expe imen ación en campos como la ingenie ía mecánica, la
cons ucción, la a qui ec u a y la ísica en e o os [4-6].
Po ello, en el p esen e a ículo se expone cómo aplicando las écnicas de ealidad i ual en la
enseñanza y el ap endizaje de Acús ica de Salas, se puede ob ene una he amien a
in e ac i a que acili e al alumno una expe iencia de inme sión en el ambien e obje o de es udio
y le pe mi a e alua de o ma senso ial y pa amé ica los enómenos ísicos obje os de es udio.
METODOLOGÍA
Exis en es aspec os undamen ales que han mo i ado e in e enido en el p oceso de
desa ollo de la he amien a in e ac i a que aquí se p esen a. El p ime o de ellos, ha sido
p ocu a una in eg ación en e los concep os acús icos que se p e enden expone , los aspec os
a qui ec ónicos y la in luencia ineludible de la pe cepción humana, odo ello en el con ex o de la
enseñanza de Acús ica de Salas pa a alumnos de A qui ec u a. El segundo aspec o, al que ya
se ha hecho mención, es el uso de la expe iencia como mé odo cla e pa a acili a el p oceso
de ap endizaje de o ma in ui i a y con una p esen ación a ac i a. Po úl imo, la accesibilidad
ha sido conside ada como un aspec o decisi o pa a el diseño de una he amien a que debe se
ácilmen e dis ibuible.
Conside ando es os aspec os, se ha op ado po el uso de la ecnología de ealidad i ual (VR)
po la capacidad que o ece de c ea so is icados en o nos in e ac i os diseñados pa a el
usua io inal y ec ea ambien es con al o g ado de ealismo. Es a ecnología se es á
posicionando ac ualmen e en el campo de la acús ica g acias a los a ances conseguidos en los
mé odos de au alización empleados en es udios de acús ica de salas [7, 8]. Incluso esul a
des acable su empleo en nume osos es udios de pe cepción del uido desa ollados en las
úl imas décadas [9, 10].
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Po o a pa e, cabe indica que la
he amien a desa ollada posee la
capacidad de se aplicada a cualquie
en o no, bien se a e de un espacio
eal o imagina io. Sin emba go, el
diseño po el que se ha op ado, en es a
p ime a aplicación, esponde a la
posibilidad de accesibilidad de los
alumnos al ecin o en cues ión pa a
o ece asimismo cie o g ado de
ealismo. Po ello, se ha escogido una
sala eal, el audi o io de la E.T.S. de
A qui ec u a de la Uni e sidad de
Se illa, que ha sido ep oducida con
su icien e exac i ud pa a consegui una
ec eación ealis a del en o no que
pe mi a al alumno, si cabe, la
posibilidad de compa a la expe iencia
simulada con expe imen os eales que
pudie an lle a se a cabo.
En la Figu a 1 se mues a un esquema-
esumen de las ases de desa ollo de
la he amien a y la desc ipción de cada
una de ellas.
Elabo ación de las Hipó esis pa a el Ma e ial Didác ico
Uno de los p incipales pun os de pa ida pa a el diseño de la he amien a es de ini qué
concep os o enómenos ísicos de la acús ica de ecin os se p e enden mos a en la sala
seleccionada. A endiendo a los con enidos a impa i en la asigna u a de “Acús ica Aplicada a
la A qui ec u a y el U banismo” del nue o plan de es udios de la E.T.S. de A qui ec u a, se han
seleccionado p incipalmen e los concep os de e e be ación, abso ción sono a,
acondicionamien o acús ico de salas y ma e iales, so wa e de simulación acús ica,
au alización y audición binau al. Pa a explica es os concep os se han plan eado una se ie de
hipó esis que, modi icando las ca ac e ís icas ac uales de la sala, o ece án al alumno la
posibilidad de expe imen a los dis in os concep os mencionados desde el pun o de is a
senso ial y pa amé ico.
Se pa e, po an o, del modelo ac ual de la sala (Inicial), a pa i del cual se alo a la p esencia
de la audiencia, conside ando una ocupación del 100% de las bu acas (Ocupado). A
con inuación se ha eliminado en el modelo el e es imien o ac ual de las pa edes o eciendo la
posibilidad de e alua la sala sin ningún ipo de a amien o (Hip.1). Asimismo, con la idea de
pode alo a o as in e enciones, se conside a la posibilidad de coloca un echo acús ico
(Hip. 2) e inclui además ma e ial abso ben e en los pa amen os la e ales (Hip.3 y 4). En la
Tabla 1 se esumen las di e en es hipó esis conside adas y su co espondencia con los
concep os que se p e enden e idencia .
Figu a 1. Esquema de la me odología empleada en el
desa ollo de la he amien a.
MATERIAL DIDÁCTICO
CARACTERIZACIÓN DE LA SALA
SELECCIÓN
DE HIPÓTESIS
MODELADO GEOMÉTRICO
SIMULACIÓN ACÚSTICA
Y AURALIZACIÓN DE
LOS ESCENARIOS
SIMULACIÓN
VISUAL DE LOS
ESCENARIOS
INTEGRACIÓN
MULTISENSORIAL EN
REALIDAD VIRTUAL
HERRAMIENTA FINAL
DISEÑO DEL
INTERFACE INTERACTIVO
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Tabla 1. Hipó esis con empladas ac ualmen e en el sis ema de e aluación pa amé ico-senso ial.
Desc ipción
Concep os acús icos
T a amien o
Inicial
Es ado ac ual
Simulación acús ica, au alización
(*)
Ocupado
Es ado ac ual ocupado al 100%
Abso ción sono a de la audiencia
(*)
Hip. 1
Eliminación a amien o acús ico
ac ual
Sala i a (poco abso ben e),
ma e iales e lec an es
Enlucido mo e o en pa amen os la e ales
Hip. 2
Inco po ación echo acús ico
Sala in e media, ma e iales
abso ben es
Enlucido mo e o en pa amen os la e ales,
echo acús ico KNAUF CLEANEO
Hip. 3
Inco po ación ma e ial abso ben e
pa amen os la e ales
Sala abso ben e, eco lo an e,
ma e iales abso ben es
Panel pe o ado TOPAKUSTIC (pa e
supe io ), echo acús ico KNAUF CLEANEO
Hip. 4
Inco po ación ma e ial abso ben e
pa amen os la e ales
Sala muy abso ben e, ma e iales
abso ben es, audición binau al
Panel pe o ado TOPAKUSTIC (pa e
in e io ), echo acús ico KNAUF CLEANEO
* No es á suje a a modi icaciones
Desc ipción y Ca ac e ización Acús ica del Recin o
Tal y como se ha comen ado an e io men e, el ecin o seleccionado pa a la p ime a
implemen ación de la he amien a ha sido el salón de ac os de la Escuela Técnica Supe io de
A qui ec u a de Se illa (Figu a 2), a endiendo a su accesibilidad pa a ealiza ensayos
acús icos in si u y po su geome ía que acili a la ep esen ación de los modelos.
Se a a esencialmen e de una sala p ismá ica cuyas dimensiones ap oximadas son 18x24x8m,
posee un es ado sob e ele ado de 57 cm. La zona de audiencia es á lige amen e inclinada y
albe ga 364 bu acas, medianamen e apizadas. Las pa edes la e ales y del ondo es án
e minadas con paneles de co cho oscu o de ap oximadamen e 3 cm de espeso y la pa ed
an e io es á cubie a po un pan alla de p oyección mic ope o ada y una co ina g uesa de
e ciopelo. El echo, as la es uc u a lige a me álica que se obse a en la Figu a 2, es á
enlucido.
Figu a 2. Vis a in e io del salón de ac os de la ETS de A qui ec u a de Se illa. A la de echa se obse an
las ma cas de los pun os de ubicación de los ecep o es.
En es udios an e io es, se ealiza on di e sas mediciones con el in de ob ene los pa áme os
acús icos que ca ac e izan al ecin o seleccionado [11]. Cabe des aca que las medidas se
lle a on a cabo siguiendo el p ocedimien o no malizado de la no ma UNE-EN-ISO 3382-1 [1].
El ecin o es aba desocupado. La uen e sono a (F en la Figu a 3) se si uó en una única
posición, sob e el es ado, en el plano de sime ía e ical longi udinal de la sala, a 1,5 m sob e
el ni el del suelo. Se selecciona on 6 pun os de ecepción, ubicados en la zona de audiencia
( e Figu as 2 y 3), a 1,2 m sob e el ni el del suelo. Se moni o iza on las condiciones
ambien ales du an e el pe iodo de medida. La empe a u a se man u o en e 26,8 y 27,5 ºC, y
la humedad ela i a a ió en e 46 y 47 %. El ni el del uido de ondo no se egis ó, pe o las
condiciones no a ia on en odo el p oceso de medida. Además, la disposición del ecin o
den o de la escuela, hace que la sala p esen e bajos ni eles de uido de ondo.
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Como señales de exci ación se u iliza on
señales sinusoidales de ba ido exponencial
en ecuencia. El ango de ba ido se ajus ó
pa a cub i las bandas de oc a a
comp endidas en e 63 y 8000 Hz. Se
consiguie on elaciones señal- uido impulsi a
(INR) supe io es a 45 dB pa a odas las
bandas de oc a a de in e és. Los alo es del
índice STI medido se ha ob enido a pa i de
las espues as al impulso sin con abiliza el
e ec o del uido de ondo ya que és e e a
desp eciable como ya se ha ci ado.
Diseño de la He amien a
Simulación acús ica y au alización de las hipó esis
Se ha c eado un modelo geomé ico simpli icado del salón (Figu a 4), empleando un p og ama
in o má ico de modelado 3D. Dicho modelo es á compues o po 48 planos y iene un olumen
ap oximado de 3127 m3. Pos e io men e, se e ec uó la expo ación del modelo al p og ama de
simulación acús ico CATT-Acous ic [12] pa a simula su compo amien o acús ico. Pa a ello, es
necesa io inco po a al modelo los coe icien es de abso ción de los ma e iales exis en es y
ajus a , a a és de un p oceso i e a i o, los coe icien es de abso ción de aquellos ma e iales
menos conocidos has a consegui “a ina ” el modelo. El obje i o de es e p oceso es que el
iempo de e e be ación simulado p omediado espacialmen e no di ie a en más de 1 JND (jus
no iceable di e ence), 5% pa a T [1], del co espondien e alo expe imen al.
Una ez conseguido el modelo “a inado”, se simulan cada una de las hipó esis plan eadas pa a
ob ene los pa áme os acús icos que ca ac e izan la sala ( e Tabla 3) y las au alizaciones
asociadas a cada una de ellas.
Tabla 2. Coe icien es de abso ción acús ica asociados a los ma e iales u ilizados en la simulación.
Ma e ial
125 Hz
250 Hz
500 Hz
1000 Hz
2000 Hz
4000 Hz
Linoleum
0.02
0.03
0.03
0.03
0.03
0.02
Ho migón
0.02
0.02
0.03
0.03
0.04
0.05
Co cho
0.05
0.10
0.20
0.55
0.60
0.55
Panel pe o ado TOPAKUSTIC
0.38
0.86
0.98
0.95
0.73
0.54
Co ina g uesa de e ciopelo
0.30
0.45
0.65
0.56
0.59
0.71
Techo acús ico Knau Cleaneo
0.55
0.65
0.60
0.65
0.60
0.65
Bu acas medianamen e apizadas acías
0.36
0.47
0.57
0.62
0.62
0.60
Bu acas medianamen e apizadas ocupadas
0.51
0.64
0.75
0.80
0.82
0.83
Pue as de made a apizadas de espuma*
0.10
0.14
0.20
0.30
0.40
0.50
Pan alla de p oyección mic ope o ada*
0.64
0.56
0.41
0.28
0.13
0.06
Vid io
0.35
0.25
0.18
0.12
0.07
0.04
* Coe icien es de abso ción es imados median e el p oceso i e a i o de calib ación del modelo.
R2
R5
R6
R1
F
0
1
2
5
10
m
R3
R4
Figu a 3. Plan a del ecin o, en la que se
mues an las posiciones de la uen e (F) y de los
ecep o es (R1 a R6).
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Tabla 3. Valo es p omedio espec al ob enidos pa a los pun os ecep o es R2 y R6.
Inicial
Ocupado
Hip.1
Hip.2
Hip.3
Hip.4
R2
R6
R2
R6
R2
R6
R2
R6
R2
R6
R2
R6
T30m [s]
1,13
1,09
1,00
0,97
2,30
2,17
2,06
1,80
1,93
1,29
0,56
0,61
C80m [s]
3,35
4,03
4,41
5,38
-0,6
0,45
5,84
5,33
9,38
7,13
10,0
10,7
STI
0,60
0,62
0,62
0,65
0,50
0,52
0,70
0,71
0,76
0,78
0,77
0,79
En lo que concie ne a las au alizaciones, cabe des aca que se han omado como e e encia
los pun os ecep o es R2 y R6 po la posición que p esen an espec o al escena io donde se
si úa la uen e emiso a. Los sonidos anecoicos u ilizados co esponden a una oz humana
emenina y una pieza musical in e p e ada po un chelo.
Las au alizaciones han sido ob enidas conside ando que la audiencia se encuen a de en e
obse ando la uen e. No obs an e, con el in de in oduci los concep os de audición binau al y
HRTF en la he amien a educa i a, se han incluido en la hipó esis 4, a modo de ejemplo, dos
au alizaciones más pa a cada sonido anecóico. Ello pe mi i á al usua io i ual pode pe cibi el
e ec o de la o ien ación de la cabeza con espec o a la uen e: se han implemen ado gi os de
45 y 90 g ados.
Simulación isual e in eg ación mul isenso ial
Al igual que en el paso an e io , es necesa io pa i del modelo geomé ico simpli icado pa a
c ea un modelo isual de la sala median e el uso del so wa e Ske chup 3D [14]. Sin emba go,
en es e caso se ha de consegui el g ado de ealismo deseado y pa a ello se deben añadi
de alles isualmen e signi ica i os del ecin o. Se incluyen, po an o, los elemen os del echo,
las pue as, en anas, los disposi i os elec oacús icos y los lumínicos, de mane a que el
modelo de la sala se mejo e adqui iendo p o undidad isual y ajus ándose, en la medida de lo
posible, a la ealidad. A con inuación se in oducen en el modelo las ex u as con el in de
ob ene el esul ado isual de ini i o. Pa a ello es necesa io ealiza un pos -p ocesado de las
o og a ías omadas in si u en el ecin o. En es e pun o ya es posible adqui i de alles an
ín imos que no pod ían se modelados geomé icamen e. Finalmen e se simula la iluminación
del ecin o, omando como e e encia las lámpa as exis en es en el mismo.
Figu a 4. Modelo geomé ico simpli icado (izquie da) y modelo isual de allado (de echa).
Una ez ob enido el modelo isual de la si uación ac ual, se modi ica á pa a c ea o os
modelos que ep esen en los escena ios de cada una de las hipó esis conside adas (Figu a 5).
Pa a cada escena io se deben p epa a las imágenes e inclui las ex u as de los ma e iales
incluidos en cada hipó esis.
Pos e io men e, los modelos isuales y las au alizaciones ob enidas del modelo acús ico, se
impo an en el so wa e de ealidad i ual Wo ld iz Viza d [15] a in de pode c ea la aplicación
i ual. En es e p oceso de diseño, es necesa io de ini cómo in eg a adecuadamen e los
elemen os impo ados, enlazando en el en o no i ual cada escena io isual con sus
co espondien es condiciones acús icas y con las posiciones de audio au alizadas.
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Figu a 5. Escena ios isuales co espondien es a las hipó esis de inidas.
In e az de la he amien a e in e ac i idad del usua io
Dado que se a a de una he amien a diseñada pa a que pueda se ácilmen e dis ibuible y
accesible a los alumnos, la aplicación i ual puede abaja en modo no inme si o,
simplemen e con el uso de un o denado con elemen os básicos de en ada y salida, como son
la pan alla, los al a oces, el eclado y el a ón.
La he amien a se isualiza a pan alla comple a y dispone de un in e az que incluye 4
elemen os g á icos accesibles al usua io (Figu a 6):
1. El campo de isión del usua io i ual si uado en el in e io de la sala.
2. Un menú desplegable ubicado en la pa e supe io de la pan alla que pe mi i á al
usua io escoge los escena ios y las condiciones acús icas au alizadas.
3. Un bo ón de in o mación localizado en la pa e supe io de echa de la pan alla. Al
p esiona lo, se accede a una en ana adicional en la que se o ece in o mación ace ca
de los aspec os acús icos y ma e iales empleados en el escena io ac i o.
4. Una pequeña en ana de in o mación si uada en la pa e in e io del bo ón de
in o mación que apa ece á cuando el usua io escuche las au alizaciones. En ella se
mos a á el alo del iempo de e e be ación p omediado espec almen e.
El desplazamien o del usua io en el en o no i ual es uno de los p incipales aspec os del
diseño in e ac i o. En es e caso, el usua io iene la capacidad de na ega lib emen e po el
en o no i ual median e el uso de los bo ones del eclado habili ados pa a ello. Igualmen e es
posible o a la is a con el a ón (6 deg ees o eedom). Además, se o ece la posibilidad al
usua io de si ua se di ec amen e en las posiciones p ede inidas de escucha (R2 y R6) eligiendo
es a opción en el menú desplegable.
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Po úl imo, y pa a da cumplimien o al úl imo equisi o es ablecido en el diseño de la
he amien a, és a debe se ácilmen e dis ibuible y accesible a los alumnos.
Figu a 6. Cap u a de pan alla de la he amien a en la que se señalan los elemen os de in e acción.
El so wa e de ealidad i ual Wo ld iz Viza d pe mi e expo a la he amien a desa ollada
como un a chi o ejecu able (.EXE package). En él se incluyen odos los sc ip s y a chi os
pe enecien es a las au alizaciones y al modelo isual, de modo que la he amien a puede
ejecu a se en cualquie o denado sin necesidad de dispone de ningún so wa e especí ico
pa a ello. Así pues, la he amien a diseñada puede publica se en la página web de la
asigna u a a la que engan acceso los alumnos. Asimismo, se pond á a disposición pública una
e sión limi ada de la he amien a en in e ne 1.
RESULTADOS
La he amien a in e ac i a ob enida ha sido diseñada pa a acili a el ap endizaje de la acús ica
de salas. Su elabo ación ha sido posible g acias al empleo de écnicas de ealidad i ual que
pe mi en ep oduci en o nos de o ma ealis a. En consecuencia, la aplicación pe mi e
expe imen a di e en es soluciones de acondicionamien o acús ico y e alua las desde el pun o
de is a senso ial ( isual y audi i o) y pa amé ico. La he amien a se emplea á du an e el
cu so académico 2013/2014 en las asigna u as de acús ica de la ETS de A qui ec u a de la
Uni e sidad de Se illa y es a á disponible online pa a que los alumnos puedan p ac ica con
ella desde su p opio o denado .
DISCUSIÓN Y TRABAJOS FUTUROS
Pues o que la he amien a in e ac i a se á accesible a los alumnos du an e el cu so académico
2013/2014, los es udios u u os i án des inados a analiza á el posible impac o que supond á en
el ap endizaje de la ma e ia y la opinión que és a me ece a los alumnos. Igualmen e,
a endiendo a los esul ados ob enidos du an e su aplicación, se á posible una mejo a de la
misma, incluyendo nue os ma e iales y mayo in o mación. Po úl imo, se plan ea á su uso
empleando la es ación de ealidad i ual inme si a del Dp o. Física Aplicada II de Uni e sidad
de Se illa, lo que pe mi i á u u as in es igaciones sob e la pe cepción audi i a.
1 h p://soundimensions.eu/ i ualsalon
44º CONGRESO ESPAÑOL DE ACÚSTICA
ENCUENTRO IBÉRICO DE ACÚSTICA
EAA EUROPEAN SYMPOSIUM ON ENVIRONMENTAL
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