Correspondência entre sinais impulsivos de reflexão e incidência sonora sobre superfícies difusoras

Correspondence Between Impulsive Reflection Signals and Sound Incidence on Diffusive Surfaces

Pazos, D. F. P.
Musafir, R. E.

Resumo

Devido ao espalhamento sonoro promovido por superfícies difusoras, o respectivo coeficiente de reflexão, determinado pela razão entre os espectros de pressão sonora refletida e incidente, apresenta em altas frequências valores discrepantes maiores que a unidade. Portanto, para uma adequada avaliação da reflexão de tais superfícies, propõe-se quantificar a correspondência (i.e. a semelhança) entre os sinais refletido e incidente. Considerando a resposta a um impulso de incidência normal sobre uma região de superfície difusora, os pulsos de reflexão são compostos pela parte especular, proveniente dos pulsos incidentes nessa região, e pela espalhada, devido à incidência adjacente. Sincroniza-se adequadamente os pulsos de um sinal incidente, obtido sem superfície, aos especulares do sinal de reflexão e ambos os sinais são então multiplicados entre si, resultando num sinal de correspondência entre eles. Essa medida é normalizada pelo quadrado dos pulsos incidentes sincronizados, consistindo num sinal padrão de correspondência. A razão entre as amplitudes espectrais desses sinais resultantes fornece um fator de correspondência entre a pressão sonora refletida especular e a incidente. São feitas análises a partir de medições de incidência normal sobre amostras de superfícies difusoras corrugadas, incluindo locais de incidência distintos sobre as corrugações, além de uma superfície lisa. É mostrado que para superfícies difusoras, diferentemente do coeficiente de reflexão, o fator proposto fornece valores plausíveis ao longo de todo o espectro. Tais resultados sugerem a possibilidade de aplicação deste parâmetro para a avaliação da reflexão e da difusão sonora de tais superfícies.

Palavras-chaves:
reflexão sonora
,
espalhamento sonoro
,
superfícies difusoras.

Abstract

Due to the sound scattering promoted by diffuser surfaces, the associated reflection coefficient, determined by the ratio between reflected and incident sound pressure spectra, shows unreasonable values greater than unity at high frequencies. Therefore, for an adequate assessment of the reflection of such surfaces, it is proposed to quantify the correspondence (i.e. the similarity) between the reflected and incident signals. Considering the impulse response at normal incidence over a region of a diffuser surface, the reflected pulses are composed by the specular part, from the incident pulses on this region, and by the scattered one, due to the adjacent incidence. By adequately synchronizing the pulses of an incident signal, acquired without surface, to the specular ones of a reflected signal and multiplying them by each other, a correspondence signal between them is created. This measure is normalized by the square of the synchronized incident pulses, consisting in a standard corresponding signal. The ratio between the amplitudes of the resulting signals spectra provides a correspondence factor between the specular reflected and the incident sound pressure. Analyses are done from measurements of normal incidence on samples of corrugated diffuser surfaces, including other incidence regions over the corrugations, besides a flat surface. It is shown that for diffuser surfaces, unlike the reflection coefficient, the proposed factor supplies good values along all over the spectrum. Such results indicate the possibility of applying this parameter for the evaluation of sound reflection and diffusion of such surfaces.

Keywords:
sound reflection
,
sound scattering
,
diffuser surfaces.

Referências

[1] Brandão, Eric e Lenzi, Arcanjo. Uma revisão sobre os métodos de medição in situ da impedância acústica de superfície. Acústica e Vibrações, 41, p. 3-12, dez. 2009.
[2] Darmon, Michael; Dorval, Vincent e Baqué, François. Acoustic scattering models from rough surfaces: a brief review and recent advances. Applied Sciences, 10, 2020.
[3] Pazos, Daniel F. P. e Musafir, Ricardo E. Medição da reflexão sonora de superfícies corrugadas com o método de dois microfones. Em XXVII Encontro da Sociedade Brasileira de Acústica, Sobrac, 2017, Brasília, DF, 2017.
[4] Wu, T.; Lam, Y. W. e Cox, T. J. Measurement of non-uniform surface by the two microphone method. Em 17th International Congress on Acoustics – 17th ICA, Rome, 2001.
[5] Lauriks, W.; Jansens, G.; De Geetere, L. et al. Evaluation of free field techniques for the measurement of the surface impedance of sound absorbing materials. 17th International Congress on Acoustics – 17th ICA, Rome, 2-7, 2001.
[6] Higuti, Ricardo T. e Kitano Claudio. Sinais e Sistemas. Versão 1.1, DEE-FEIS-UNESP, Ilha Solteira, SP, 2003. Disponível em: https://www.feis.unesp.br/Home/departamentos/engenha riaeletrica/optoeletronica/sinais_e_sistemas.pdf
[7] Sun, Zhen; Wang, Guocheng; Su, Xiaoqing; Liang, Xinghui e Liu, Lintao. Similarity and delay between two non-narrow-band time signals, Cornell University, arXiv, Electrical Engineering and Systems Science, Signal Processing, 6 May 2020. Disponível em: https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/2005/2005.02579.pdf
Publicado em:
01/09/2022