Sonido en simulación vehicular

El Sonido en Simulación Vehicular

ElSonidoenSimulacióndeVehiculos.pdf

Edición de Sonido para Simulación de Coches.pdf

Presentacion.pps

Importancia del sonido

Como ya es sabido el objeto de la simulación es tratar de representar la realidad de la manera más fiel posible. Los diversos fenómenos físicos de la naturaleza se traducen en ecuaciones matemáticas, más o menos aproximadas, que permiten obtener la respuesta de los sistemas. Gracias a la gran potencia de cálculo de los ordenadores actuales, es posible simular sistemas tan complejos como la propia realidad humana. En concreto en el simulador de vehículos, se trata de emular la conducción de un coche en una ciudad, con otros vehículos interactuando y con una respuesta del vehículo ajustada a los modelos propuestos para su comportamiento.

Uno de los fenómenos físicos más relevante para un ser humano, es el sonido. Nos permite conocer procesos que se están produciendo en ese momento y además situarlos espacialmente con relativa precisión. Está tan inmerso en nuestra captación de información del exterior, que ni siquiera podemos dejar voluntariamente de recibirlo. Esto hace que al estar tan implementado en nuestros sentidos, sea algo común y que no tengamos en consideración, pero que sin embargo, cuando falta o no es muy correcto, nos llame la atención, nos "suene raro". Por eso es un factor básico en la simulación. No puede haber sensación completa de realidad sin sonido. Y además este sonido ha de corresponderse con lo que nosotros ya asociamos a fenómenos parecidos. Es decir, si queremos simular un coche, el ruido de motor ha de existir sin duda, pero además tiene que ser lo suficientemente perfecto para que se adecue a lo que entendemos por un motor, y no nos produzca sensaciones raras, poco realistas.

Otro factor nada desdeñable es la información que el simulador puede proporcionar al usuario sobre su manejo. Cuando conducimos, normalmente es el sonido del motor el que nos incita a cambiar de marcha, y no la indicación de las r.p.m. que marca el panel. Lo mismo sucede al arrancar, o al conectar los intermitentes, por ejemplo. Esta información es totalmente cualitativa, pero sin embargo es de gran ayuda para el usuario.

Además, en modelos tan complejos como este, sirve a los creadores para detectar errores en los modelos. Es muy difícil ver la evolución de todas las variables que entran en juego en cualquiera de los procesos que se simulan, y más aún evaluar si esos valores son correctos, dado que muchas veces no es posible ni chequearlos con resultados experimentales. Sin embargo, cuando asociamos un sonido a esas variables, podemos fácilmente percibir transitorios indeseables, comportamientos anómalos muchas veces puntuales, etc., y subsanar los fallos en el modelo o simplemente el ajuste correcto de las constantes. Por ejemplo ocurrió que cuando simulábamos el cambio robotizado, la frecuencia del sonido del motor subía espectacularmente en el momento del cambio de marcha. Se descubrió, gracias al sonido, que justo al cambiar, el coche seguía acelerando en el momento en que se separaba la cadena cinemática, y por lo tanto las r.p.m. subían de golpe, y con ello la frecuencia. La solución fue cortar la admisión en el momento del cambio.

Dificultades de la incorporación del sonido

Cuando tratamos de simular el sonido, nos encontramos ante una disyuntiva: simular el sonido ajustándolo para que al usuario le dé sensación de realidad y sin ningún fundamento físico asociado, o generarlo como resultado de las variables del modelo, es decir, simular como se produce en la naturaleza.

Obviamente el segundo planteamiento es el más riguroso, y también el más complicado. No es fácilmente alcanzable una teoría sobre cómo se producen los ruidos mecánicos, de qué variables dependen (a saber: materiales, fuerzas, vibraciones, medio de propagación, estado superficial, geometría...) y como se relacionan. Tampoco es amplio el conjunto de datos experimentales de los que podemos disponer, puesto que aunque si que existen numerosos estudios hechos por diversas marcas de coches, se guardan bajo el secreto industrial.

Ante este panorama se ha adoptado el primer método. Sus ventajas son la facilidad, la rapidez y los resultados aceptables, pero tiene también tremendas carencias, como son la falta de generalidad y la subjetividad. Si queremos simular el sonido de otro proceso, no sirve. Y además está el problema de que la apreciación del sonido depende de cada persona, y lo que a uno le puede sonar bien, para otro puede ser agudo, o con demasiado volumen.

Proceso de incorporación de un sonido

Hay que destacar que el sonido tiene tres parámetros fundamentales:

Altura o tono de un sonido es un fenómeno totalmente subjetivo. Normalmente cuando se aumenta la frecuencia de un sonido, su altura también sube, sin embargo esto no se da de forma lineal, y también depende de la intensidad.

Intensidad, que es el flujo medio de energía por unidad de área perpendicular a la dirección de propagación, que equivale al volumen.

Timbre hace posible que cada instrumento pueda tener un color determinado y particular que lo distingue de otros aun cuando su espectro sonoro pueda parecer similar, y es precisamente gracias a la composición de sus armónicos lo que hace que los podamos distinguir.

En el modelo, las variables que podemos manejar son la frecuencia y el volumen, mientras que los armónicos, son proporcionados por el archivo sonoro que se ha utilizado, y es una variable de entrada al sistema, no modificable dentro de él. Además hay que distinguir entre los sonidos que se reproducen sólo una vez y los que se reproducen continuamente que también es una variable de entrada el sistema (loop).

Una vez detectada la necesidad de un determinado sonido, se procedía a su búsqueda en las numerosas bibliotecas de Internet y se elegía el más adecuado. Normalmente era necesario un proceso de edición del archivo de sonido, en que había que cambiar sus características para adaptarlo al simulador, bien recortando su longitud, eliminando el ruido, ecualizándolo etc...

Una vez que se tenía el archivo depurado, se procedía a incorporarlo al simulador. Primero se elegían de forma intuitiva las variables del modelo que se relacionaban con la frecuencia y el volumen del sonido y se seleccionaba una función que lo representara. Se trataba de elegir la función más sencilla posible, empezando por lineales, cuadráticas, cúbicas... y se ajustaban sus coeficientes (parámetros). Este ?modelo? se probaba en el simulador de forma subjetiva. Si el sonido no era como el esperado, volvíamos a empezar, editando, eligiendo otra función, ajustando los parámetros de forma adecuada... hasta que sonaba correctamente, como esperábamos.

Una vez concluido, se trataba de independizar los parámetros de las funciones de esta arbitrariedad, poniéndolos en función de características del vehículo ya existentes o definidas para la ocasión (rpm de par máximo, frecuencia de par máximo, volumen máximo del motor, volumen máximo de deslizamiento...) tratando lo más posible que sirvieran las expresiones obtenidas para otras situaciones. (por ejemplo, coche diesel, camión, etc..)

Ruidos en un vehículo

Se va realizar una clasificación en función del origen de los sonidos

Ruidos que produce la propia marcha

–No / poco controlables por el conductor
–Continuos

·Motor
·Aerodinámico
·Rodadura
·Calado
·Chirrido deslizamiento / derrape
·Choques / Atropello
·Traqueteos

Ruidos por acciones directas del conductor

–Controlables por el conductor
–Discontinuos

·Limpiaparabrisas
·Intermitentes
·Claxon
·Arranque / Parada

Ruidos exteriores

–Dependen del medio

·Tráfico
·Ruido Ambiental
·Lluvia

continúa en la memoria...



		Diferenciación Automática Sonido en simulación vehicular Verificación de un modelo de vehiculo Especificación de diseño de producto: Batidora Industrial Unidad Bomba-Inyector para motores diesel: Sistema UIS		El Sonido en Simulación Vehicular ElSonidoenSimulacióndeVehiculos.pdf Edición de Sonido para Simulación de Coches.pdf Presentacion.pps Importancia del sonido Como ya es sabido el objeto de la simulación es tratar de representar la realidad de la manera más fiel posible. Los diversos fenómenos físicos de la naturaleza se traducen en ecuaciones matemáticas, más o menos aproximadas, que permiten obtener la respuesta de los sistemas. Gracias a la gran potencia de cálculo de los ordenadores actuales, es posible simular sistemas tan complejos como la propia realidad humana. En concreto en el simulador de vehículos, se trata de emular la conducción de un coche en una ciudad, con otros vehículos interactuando y con una respuesta del vehículo ajustada a los modelos propuestos para su comportamiento. Uno de los fenómenos físicos más relevante para un ser humano, es el sonido. Nos permite conocer procesos que se están produciendo en ese momento y además situarlos espacialmente con relativa precisión. Está tan inmerso en nuestra captación de información del exterior, que ni siquiera podemos dejar voluntariamente de recibirlo. Esto hace que al estar tan implementado en nuestros sentidos, sea algo común y que no tengamos en consideración, pero que sin embargo, cuando falta o no es muy correcto, nos llame la atención, nos "suene raro". Por eso es un factor básico en la simulación. No puede haber sensación completa de realidad sin sonido. Y además este sonido ha de corresponderse con lo que nosotros ya asociamos a fenómenos parecidos. Es decir, si queremos simular un coche, el ruido de motor ha de existir sin duda, pero además tiene que ser lo suficientemente perfecto para que se adecue a lo que entendemos por un motor, y no nos produzca sensaciones raras, poco realistas. Otro factor nada desdeñable es la información que el simulador puede proporcionar al usuario sobre su manejo. Cuando conducimos, normalmente es el sonido del motor el que nos incita a cambiar de marcha, y no la indicación de las r.p.m. que marca el panel. Lo mismo sucede al arrancar, o al conectar los intermitentes, por ejemplo. Esta información es totalmente cualitativa, pero sin embargo es de gran ayuda para el usuario. Además, en modelos tan complejos como este, sirve a los creadores para detectar errores en los modelos. Es muy difícil ver la evolución de todas las variables que entran en juego en cualquiera de los procesos que se simulan, y más aún evaluar si esos valores son correctos, dado que muchas veces no es posible ni chequearlos con resultados experimentales. Sin embargo, cuando asociamos un sonido a esas variables, podemos fácilmente percibir transitorios indeseables, comportamientos anómalos muchas veces puntuales, etc., y subsanar los fallos en el modelo o simplemente el ajuste correcto de las constantes. Por ejemplo ocurrió que cuando simulábamos el cambio robotizado, la frecuencia del sonido del motor subía espectacularmente en el momento del cambio de marcha. Se descubrió, gracias al sonido, que justo al cambiar, el coche seguía acelerando en el momento en que se separaba la cadena cinemática, y por lo tanto las r.p.m. subían de golpe, y con ello la frecuencia. La solución fue cortar la admisión en el momento del cambio. Dificultades de la incorporación del sonido Cuando tratamos de simular el sonido, nos encontramos ante una disyuntiva: simular el sonido ajustándolo para que al usuario le dé sensación de realidad y sin ningún fundamento físico asociado, o generarlo como resultado de las variables del modelo, es decir, simular como se produce en la naturaleza. Obviamente el segundo planteamiento es el más riguroso, y también el más complicado. No es fácilmente alcanzable una teoría sobre cómo se producen los ruidos mecánicos, de qué variables dependen (a saber: materiales, fuerzas, vibraciones, medio de propagación, estado superficial, geometría...) y como se relacionan. Tampoco es amplio el conjunto de datos experimentales de los que podemos disponer, puesto que aunque si que existen numerosos estudios hechos por diversas marcas de coches, se guardan bajo el secreto industrial. Ante este panorama se ha adoptado el primer método. Sus ventajas son la facilidad, la rapidez y los resultados aceptables, pero tiene también tremendas carencias, como son la falta de generalidad y la subjetividad. Si queremos simular el sonido de otro proceso, no sirve. Y además está el problema de que la apreciación del sonido depende de cada persona, y lo que a uno le puede sonar bien, para otro puede ser agudo, o con demasiado volumen. Proceso de incorporación de un sonido Hay que destacar que el sonido tiene tres parámetros fundamentales: Altura o tono de un sonido es un fenómeno totalmente subjetivo. Normalmente cuando se aumenta la frecuencia de un sonido, su altura también sube, sin embargo esto no se da de forma lineal, y también depende de la intensidad. Intensidad, que es el flujo medio de energía por unidad de área perpendicular a la dirección de propagación, que equivale al volumen. Timbre hace posible que cada instrumento pueda tener un color determinado y particular que lo distingue de otros aun cuando su espectro sonoro pueda parecer similar, y es precisamente gracias a la composición de sus armónicos lo que hace que los podamos distinguir. En el modelo, las variables que podemos manejar son la frecuencia y el volumen, mientras que los armónicos, son proporcionados por el archivo sonoro que se ha utilizado, y es una variable de entrada al sistema, no modificable dentro de él. Además hay que distinguir entre los sonidos que se reproducen sólo una vez y los que se reproducen continuamente que también es una variable de entrada el sistema (loop). Una vez detectada la necesidad de un determinado sonido, se procedía a su búsqueda en las numerosas bibliotecas de Internet y se elegía el más adecuado. Normalmente era necesario un proceso de edición del archivo de sonido, en que había que cambiar sus características para adaptarlo al simulador, bien recortando su longitud, eliminando el ruido, ecualizándolo etc... Una vez que se tenía el archivo depurado, se procedía a incorporarlo al simulador. Primero se elegían de forma intuitiva las variables del modelo que se relacionaban con la frecuencia y el volumen del sonido y se seleccionaba una función que lo representara. Se trataba de elegir la función más sencilla posible, empezando por lineales, cuadráticas, cúbicas... y se ajustaban sus coeficientes (parámetros). Este ?modelo? se probaba en el simulador de forma subjetiva. Si el sonido no era como el esperado, volvíamos a empezar, editando, eligiendo otra función, ajustando los parámetros de forma adecuada... hasta que sonaba correctamente, como esperábamos. Una vez concluido, se trataba de independizar los parámetros de las funciones de esta arbitrariedad, poniéndolos en función de características del vehículo ya existentes o definidas para la ocasión (rpm de par máximo, frecuencia de par máximo, volumen máximo del motor, volumen máximo de deslizamiento...) tratando lo más posible que sirvieran las expresiones obtenidas para otras situaciones. (por ejemplo, coche diesel, camión, etc..) Ruidos en un vehículo Se va realizar una clasificación en función del origen de los sonidos Ruidos que produce la propia marcha –No / poco controlables por el conductor –Continuos ·Motor ·Aerodinámico ·Rodadura ·Calado ·Chirrido deslizamiento / derrape ·Choques / Atropello ·Traqueteos Ruidos por acciones directas del conductor –Controlables por el conductor –Discontinuos ·Limpiaparabrisas ·Intermitentes ·Claxon ·Arranque / Parada Ruidos exteriores –Dependen del medio ·Tráfico ·Ruido Ambiental ·Lluvia continúa en la memoria...


		© David Gómez Jiménez 2006