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1 RAE TIPO DE DOCUMENTO Trabajo de grado para optar el título de INGENIERA DE SONIDO TÍTUTLO Desarrollo de un software de análisis acústico para dispositivos móviles AUTORES Ana Teresa Cuervo Bernal LUGAR Bogotá, D.C FECHA Diciembre de 2013 PALABRAS CLAVES Tiempo de reverberación, captura de un impulso, suma de niveles, ponderaciones, coeficientes de absorción, Android, Eclipse, Java DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO El desarrollo de software cada vez es más utilizado como herramienta de trabajo para diferentes ramas de la ingeniería, con la aparición de teléfonos móviles inteligentes el desarrollo de aplicaciones para estos ha venido creciendo. Al ser la ingeniería de sonido una de las ramas menos incursionadas en el mercado de la telefonía móvil, es importante tener una aplicación o un software que permita calcular diferentes parámetros acústicos de forma inmediata y sin necesidad de un equipo robusto y de difícil movilidad. Es por esto que se debería plantear la pregunta: ¿Cómo realizar análisis acústico mediante la implementación de un software en dispositivos móviles? LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN Linea de investigación de la USB: Tecnologías actuales y sociedad. Sub línea de la Facultad de Ingeniería: Procesamiento de señales. Campo temático del programa: Audio y acústica FUENTES CONSULTADAS Enciclopedia de la real academia de la lengua española. Disponible en: http://rae.es/drae ARANAZ TUDELA, Jaime. Desarrollo de aplicaciones para dispositivos móviles sobre la plataforma android de google ,2009. http://rae.es/drae 2 MILLAN CORTES, David; GALVAN ORTEGA, Ismael y MIRANDA ORJUELA, Andres. Diseño e implementación de prototipo funcional de reverberador por convolución en tiempo real, 2008. ADRIAENSEN, Fons. Acoustical impulse response measurement with ALIKI, 2006. PRADES DEL VALLE, Carlos. Tratamiento multimedia en java con JMF V.O. 1.0.2., 2001. BELENDEZ, Augusto. 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Android, 2011. http://sicaweb.cedex.es/docs/documentos/Conceptos-Basicos-del-ruido-ambiental.pdf http://sicaweb.cedex.es/docs/documentos/Conceptos-Basicos-del-ruido-ambiental.pdf 3 ARANDA, Vicente. Historia y evolución de los lenguajes de programación. BASTERRETCHE, Juan. Dispositivos móviles, 2007 MARTINEZ, Jorge. Fundamentos de programación en JAVA. ALONSO, Arturo; ARTIME, Irene; RODRIGEZ, María y BANIELLO, Rosana. Dispositivos móviles. Introducción a Linux. Instituto nacional de estadística e informática, 2000. BELMONTE, Oscar. Introducción al lenguaje de programación Java, 2005. KUBSKI, Mariana. Introducción a Linux, 2005. Introducción al uso de eclipse. Pontificia Universidad Católica de Chile, 2006 Tutorial de Eclipse (2.1) y Java. Universitat de Valéncia, 2004. BROWN,Rhys y EVANS Lee. Acoustics and Smartphone,2011. WELTE,Harald. Anatomy of contemporany Smartphone hardware. Wolfson,Microelectronics. Audio4Samrtphones. MATSUSHIMA,Koji; ITO,Kenichi Y OGAWA,Toru. Hardware Platform Supporting Smartphone. KRATSAS,Rob. Unleashing the Audio Potential of Smartphones CONTENIDOS Captura de señal en Android Implementación de un algoritmo que captura una señal de audio dentro de la plataforma Android 4 Calculo de tiempo de reverberación Creación de un algoritmo que permite obtener el nivel de presión sonora y calcular el tiempo de reverberación de una señal Suma de niveles Por medio de la digitación de datos a la plataforma Android se podrá obtener suma de niveles de presión sonora con las diferentes ponderaciones Tiempo de reverberación teórico Por medio de un algoritmo se lograra calcular el tiempo de reverberación teórico, teniendo en cuenta los datos que ingrese el usuario a la plataforma Android METODOLOGÍA El enfoque de este proyecto es empírico- analítico ya que después de realizar el software se realizaran una serie de pruebas comparativas que permitirán el análisis de los resultados que se pueden llegar a obtener con la aplicación. CONCLUSIONES - Se desarrolló un algoritmo que permite la captura de una respuesta de impulso mediante el software eclipse, el cual permite el desarrollo de aplicaciones para la plataforma Android. Este a su vez tiene una librería conocida como MediaRecorder la cual vincula la señal obtenida con el micrófono del teléfono móvil y el procesamiento de la misma. - La aplicación desarrollada es una aproximación, no reemplaza a los equipos especializados, ya que su resultado está ligado a diferentes variables independientes. Por lo que sirve como herramienta temporal para el ingeniero, teniendo en cuenta el porcentaje de error obtenido (25.87%). - En el desarrollo del algoritmo que permitiera la captura de audio, se pudo determinar que la librería MediaRecorder no es posible de probar en el computador sino que tiene que ser directamente en un celular dado los permisos de hardware que requiere. - Al comparar la señal obtenida por el micrófono, con el sonómetro Svantek 943 se pudo 5 determinar que el micrófono del teléfono móvil Samsung galaxy SIII mini tiene una recepción máxima de 80 db y tiene una recepción mínima de 40 db debido al rango dinámico. - Al realizar dicha comparación también se puede concluir que el micrófono del mencionado teléfono móvil, a niveles de presión sonora superiores a 50 dB; tiene un incremento de 9 dB aproximadamente, por lo que se procedió a realizar una calibración del mismo. - La señal obtenida es recorrida por medio de un algoritmo que al leerla encuentra un valor máximo y continua recorriendo el vector en busca de 2 datos, el primero de ellos obtiene el tiempo que corresponde a los primeros 5 db de decaimiento, posteriormente, si este tiene un decaimiento de 35 db, dicho algoritmo, obtiene la diferencia en tiempo entre ambos puntos, para finalmente realizar una extrapolación y poder obtener de esta forma el Rt de una señal impulsiva. - Al realizar mediciones comparativas de Rt entre un equipo especializado y la aplicación desarrollada en este proyecto, se obtiene un porcentaje de error general de 25.87%. - Al observar mayor profundidad dichas mediciones se tienen 18 de 108 puntos de medición que se alejan de dicho porcentaje del error alcanzando hasta un máximo de 48%, y por otro lado se encuentran 7 de 108 puntos en los que el porcentaje de error es mínimo 9%. - El porcentaje de error obtenido no es menor, porque las diferencias entre las especificaciones y las características del equipo especializado de medición y el teléfono móvil utilizado, (Samsung galaxy SIII mini) juegan un papel determinante. - La plataforma Android permite desarrollar algoritmos en los cuales, por medio de digitación de datos, se puede obtener parámetros acústicos definidos mediante operaciones matemáticas internas. - Para la realización de gráficas dentro de la 6 plataforma Android se debe crear cada elemento por medio de la herramienta Canvas. - Pormedio de la plataforma Android, la cual es una herramienta utilizada para desarrollar software de manera gratuita, se desarrolló una aplicación que sirve como instrumento para realizar análisis acústicos, ya sea por digitación de datos o por medio de una captura de señal. Evitando con esto la utilización de equipos robustos y de precio elevado. 7 Proyecto de Grado Desarrollo de un software de análisis acústico para dispositivos móviles Ana Teresa Cuervo Bernal Cod. 20071235137 Universidad de San Buenaventura Facultad de Ingeniería Programa Sonido Bogotá 8 Desarrollo de un software de análisis acústico para dispositivos móviles Ana Teresa Cuervo Bernal Cod. 20071235137 Tesis para optar el título de Ingeniera de Sonido Universidad de San Buenaventura Facultad de Ingeniería Programa Sonido Bogotá 2013 9 Dedicado a todas aquellas personas que han contribuido con mi desarrollo personal y profesional pero especialmente a mis padres y a mi hermana por su incondicional apoyo y sus grandes enseñanzas. 10 AGRADECIMIENTOS El autor expresa sus más sinceros agradecimientos a: Ing. Manuel Torres, Docente del Dpto. de Ingeniería de Sonido, por su apoyo y orientación en la realización de este proyecto. Ing. Lorena Aldana, Docente del Dpto. de Ingeniería de Sonido, por su ayuda y consejos en la construcción formal de este proyecto. Ing. José Luis Morales, por sus valiosos conocimientos y orientación en la elaboración de este proyecto. 11 TABLA DE CONTENIDO Abstract ......................................................................................................... 18 Introducción .................................................................................................. 19 1. Planteamiento del problema ................................................................. 22 1.1. Antecedentes (estado del arte) ..................................................................................................... 22 1.2. Descripción y formulación del problema ..................................................................................... 25 1.3. Justificación ................................................................................................................................ 26 1.4. Objetivos de la investigación ....................................................................................................... 26 1.4.1. Objetivo General ..................................................................................................................... 26 1.4.2. Objetivos Específicos .............................................................................................................. 26 1.5. Alcances y limitaciones ................................................................................................................ 27 1.5.1. Alcances .................................................................................................................................. 27 1.5.2. Limitaciones ............................................................................................................................ 27 2. Marco de referencia .............................................................................. 27 2.1. Marco teórico .............................................................................................................................. 27 2.1.1. Lenguaje de programación ...................................................................................................... 28 2.1.1.1. JAVA ............................................................................................................................. 28 2.1.1.2. Linux .............................................................................................................................. 30 2.1.1.3. Eclipse ............................................................................................................................ 31 2.1.1.4. Android .......................................................................................................................... 32 2.1.1.5. Canvas ............................................................................................................................ 35 2.1.2. Parámetros Acústicos .............................................................................................................. 35 2.1.2.1. Suma de niveles de presión sonora .................................................................................. 35 2.1.2.2. Absorción Acústica ......................................................................................................... 38 2.1.2.3. RT .................................................................................................................................. 39 2.1.2.4. Ruido de fondo ............................................................................................................... 41 2.2. Marco Legal ................................................................................................................................ 42 2.2.1. ISO 3382-1 .............................................................................................................................. 42 2.2.2. ISO 3382-2 .............................................................................................................................. 43 3. Metodología ......................................................................................... 45 3.1. Enfoque de la investigación ......................................................................................................... 45 3.2. Línea de investigación UBS/ Sub-línea de facultad/ Campo Temático del programa .................... 45 3.3. Técnicas de recolección de información ...................................................................................... 46 3.4. Población y muestra .................................................................................................................... 46 3.5. Hipótesis ..................................................................................................................................... 46 3.6. Variables ..................................................................................................................................... 47 12 3.6.1. Variable Independiente ........................................................................................................... 47 3.6.2. Variable dependiente ............................................................................................................... 47 4. Cronograma .......................................................................................... 47 5. Recursos y presupuestos ....................................................................... 49 5.1. Recursos físicos ........................................................................................................................... 49 5.2. Recursos financieros.................................................................................................................... 49 6. Desarrollo ingenieril .............................................................................. 50 6.1. Suma de niveles ........................................................................................................................... 53 6.2. Cálculo de coeficientes de absorción y Rt .................................................................................... 57 6.3. Cálculo de Rt por medio de captura de un impulso ......................................................................62 6.3.1. Calibración ............................................................................................................................. 65 6.3.2. Repuesta en frecuencia del teléfono móvil Samsung Galaxy SII mini ....................................... 68 6.3.3. Medición ................................................................................................................................. 70 6.3.3.1. Medición de Rt en el estudio de grabación 5.1 ................................................................ 71 6.3.3.2. Medición de Rt en el estudio de grabación Digital .......................................................... 76 6.3.3.3. Medición de Rt en el estudio de grabación Hibrido ......................................................... 80 7. Análisis de resultados ............................................................................ 82 8. Conclusiones ......................................................................................... 90 9. Recomendaciones ................................................................................. 92 10. Bibliografía ........................................................................................... 93 11. Anexos .................................................................................................. 95 13 LISTA DE TABLAS Tabla 1 Numeración mínimos de posiciones y mediciones Norma 3382 ............................ 44 Tabla 2. Cronograma ............................................................................................................ 48 Tabla 3.Presupuesto global .................................................................................................. 49 Tabla 4. Descripción gastos personales ................................................................................ 49 Tabla 5. Descripción equipos. ............................................................................................... 50 Tabla 6. Ponderaciones ........................................................................................................ 53 Tabla 7. Coeficientes de absorción. ..................................................................................... 58 Tabla 8. Prueba de calibración con sonómetro Svantek 943 ............................................... 67 Tabla 9. Posiciones de micrófono y fuente Estudio 5.1 ....................................................... 72 Tabla 10. Datos obtenidos con el micrófono de medición y ................................................ 74 Tabla 11. Posiciones micrófonos y fuente estudio digital .................................................... 76 Tabla 12. Datos medición estudio Digital ............................................................................. 78 Tabla 13. Posiciones micrófonos y fuentes estudio Hibrido ................................................ 81 Tabla 14. Datos medición estudio Hibrido ........................................................................... 82 Tabla 15. Tabla comparativa en dB entre sonómetro .......................................................... 83 Tabla 16. Resultados medición estudio 5.1 .......................................................................... 85 Tabla 17. Diferencias posiciones estudio 5.1 ....................................................................... 85 Tabla 18. Resultados medición estudio Digital..................................................................... 86 Tabla 19. Diferencias posiciones estudio Digital .................................................................. 86 Tabla 20. Resultados medición estudio Hibrido ................................................................... 87 Tabla 21. Diferencias posiciones estudio Hibrido ................................................................ 87 Tabla 22. Porcentajes de error ............................................................................................. 88 Tabla 23. Porcentajes de error con la cantidad de puntos correspondientes ..................... 89 Tabla 24. Posiciones de micrófono y fuente Estudio 5.1 (Anexo) ...................................... 104 Tabla 25. Resultados medición estudio 5.1 (Anexo) .......................................................... 104 Tabla 26. Posiciones micrófonos y fuente estudio digital (Anexo) .................................... 107 Tabla 27. Resultados medición estudio Digital (Anexo) ..................................................... 107 Tabla 28. Posiciones micrófonos y fuente estudio hibrido (Anexo) ................................... 110 Tabla 29. Resultados medición estudio Hibrido (Anexo) ................................................... 110 Tabla 30. Tabla completa medición estudio 5.1 ................................................................. 111 Tabla 31. Tabla completa medición estudio Digital ........................................................... 113 Tabla 32. Tabla completa medición estudio Hibrido .......................................................... 115 14 LISTA DE FIGURAS Figura 1. Esquema elementos de Java.................................................................................. 29 Figura 2. Diagrama de flujo Eclipse...................................................................................... 32 Figura 3. Capas de Android (BAEZ, y otros, Introducción a Android) ................................... 34 Figura 4. Curvas Isofónicas .................................................................................................. 37 Figura 5. Curvas ponderaciones .......................................................................................... 38 Figura 6. Diagrama Absorción .............................................................................................. 39 Figura 7. Curvas Recomendación Rt ................................................................................... 41 Figura 8. Líneas de investigación .......................................................................................... 45 Figura 9. Vista aplicación primera pestaña (Suma de Niveles) ........................................... 51 Figura 10. Vista aplicación segunda pestaña (Rt teórico) ................................................... 51 Figura 11. Primera vista aplicación tercera pestaña (Rt practico) ....................................... 52 Figura 12. Segunda vista aplicación tercera pestaña (Rt practico) ...................................... 52 Figura 13. Diagrama de flujo para la primera pestaña (Suma de niveles) ........................... 54 Figura 14. Primer paso de la primera pestaña (Suma de niveles) ........................................ 55 Figura 15. segundo paso de la primera pestaña (Suma de niveles) ..................................... 55 Figura 16. Resultados primera pestaña (Suma de niveles) .................................................. 56 Figura 17. Uso de las ponderaciones en la primera pestaña (Suma de niveles) ................. 56 Figura 18. Diagrama de flujo para la segunda pestaña (Rt teórico) ..................................... 60 Figura 19. Ingreso de datos segunda pestaña (Rt teórico) ................................................... 60 Figura 20. Resultados segunda pestaña (Rt teórico) ............................................................ 61 Figura 21. Grafica resultados segunda pestaña (Coeficientes de ABS) ................................ 61 Figura 22. Diagrama de flujo tercera pestaña (RT practico) ................................................ 63 Figura 23. Primera vista tercera pestaña (Rt práctico) ......................................................... 64 Figura 24 Segunda vista tercera pestaña (Rt Práctico) ......................................................... 64 Figura 25. Posición equipos de calibración1 ....................................................................... 66 Figura 26. Posición equipos de calibración 2 ....................................................................... 66 Figura 27. Calibración ........................................................................................................... 68 Figura 28. Posición fuente medición estudio 5.1 ................................................................. 73 Figura 29. Posición micrófonos medición estudio 5.1 .......................................................... 73 Figura 30. Ubicaciones micrófono de medición y teléfono móvil ........................................ 74 Figura 31. Equipo utilizado medición estudio 5.1 ................................................................ 75 Figura 32. Medición de Rt estudio 5.1 .................................................................................. 75 Figura 33. Posición fuente medición estudio Digital ............................................................ 77 Figura 34. Posición micrófonos medición estudio Digital .................................................... 77 Figura 35. Equipos utilizados medición estudio digital ........................................................ 79 Figura 36. Posiciones micrófono de medición...................................................................... 79 Figura 37. Medición estudio Digital ...................................................................................... 79 Figura 38. Posición fuente medición estudio Hibrido .......................................................... 81 Figura 39. Posición micrófono medición estudio Hibrido .................................................... 81 Figura 40 Posición fuente medición estudio 5.1 (Anexo) ................................................... 103 Figura 41 Posición micrófonos medición estudio 5.1 (Anexo) ........................................... 103 Figura 42. Posición fuente medición estudio Digital (Anexo) ............................................ 106 15 Figura 43. Posición micrófonos medición estudio Digital (Anexo) ..................................... 106 Figura 44. Posición fuente medición hibrido (Anexo) ........................................................ 109 Figura 45. Posición micrófonos medición hibrido (Anexo) ................................................ 109 16 LISTA DE ANEXOS Anexo A: Ficha técnica teléfono móvil Samsung galaxy SIII mini ......................................... 95 Anexo B: Ficha técnica Svantek 943 ..................................................................................... 98 Anexo C: Ficha técnica Fuente ............................................................................................ 100 Anexo D: Ficha técnica micrófono Behringer ECM 8000 .................................................... 101 Anexo E: Informe medición estudio 5.1 ............................................................................. 102 Anexo F: Informe medición estudio Digital ........................................................................ 105 Anexo G: Informe medición estudio Hibrido ...................................................................... 108 Anexo H: Resultados medición estudio 5.1 ........................................................................ 111 Anexo I: Resultados medición estudio Digital .................................................................... 113 Anexo J: Resultados medición estudio Hibrido .................................................................. 115 17 LISTA DE ABREVIATURAS Y SIMBOLOS UTILIZADOS Símbolos α ABS C Dc Dmin Eabsorbida Eincidente F Lp Ltotal P Pref Q R Rt S T V Significado Coeficiente de absorción Absorción Velocidad del sonido Distancia critica Distancia mínima Energía absorbida Energía incidente Fuerza Nivel de presión sonora Nivel de presión sonora total Presión Presión de referencia Factor de directividad Constante de la sala Tiempo de reverberación Superficie Tiempo de reverberación estimado Volumen Unidades NA NA m/seg m m J J N dB dB Pa Pa NA NA seg m^2 seg m^3 18 Abstract Este proyecto nace, de la necesidad de crear nuevas herramientas para los ingenieros de sonido que estén a la vanguardia de la tecnología y que les permitan tener mayor accesibilidad a las mismas. Una de las ramas de la ingeniería de sonido es la acústica, en ella se analizan diferentes parámetros sonoros. Para ello es usual utilizar equipos especializados que pueden tener un alto costo en el mercado y, por su peso y tamaño, son difíciles de transportar a los diferentes sitios de trabajo. Para desarrollar esta herramienta de trabajo, es necesario contar con todos los conceptos teóricos como base fundamental de la misma. Así como todas las pruebas prácticas y comparativas, garantizando una herramienta de trabajo confiable. De esta manera el ingeniero de sonido que utilice esta herramienta de trabajo, podrá tener valores de parámetros acústicos fiables. 19 Introducción A través de la historia se ha comprobado que la humanidad siempre ha tenido la inquietud de investigar e innovar buscando mejorar su calidad de vida, y el último siglo no ha sido la excepción. La tecnología ha mejorado y cambiado en diferentes áreas, como el entretenimiento, la salud y la comunicación entre otros; muestra de ello son los computadores, portátiles, radios, televisores, teléfonos, teléfonos móviles, agendas electrónicas, radiográficas, resonancias magnéticas, ecografías, etc. El ser humano por su parte siempre ha tenido algún lenguaje de comunicación, y este ha ido evolucionando con el paso del tiempo. Uno de los grandes retos que tuvo que afrontar la humanidad fue la comunicación a distancia, por lo que se utilizaban medios como el humo, la corneta, entre otros. Estos medios se fueron desarrollando hasta llegar al telégrafo pasando por la radio, la televisión y en la actualidad, diferentes sistemas de comunicación como los teléfonos móviles. Estos a su vez han ido evolucionando no solo en rendimiento, practicidad sino en funcionabilidad. Los teléfonos móviles actualmente no solo funcionan como medio de comunicación sino como una herramienta de trabajo gracias a las diferentes aplicaciones que se pueden encontrar en el mercado y gracias a la incursión de lenguajes de programación en los mismos. Los teléfonos móviles surgen de la segunda guerra mundial a partir de la necesidad de comunicación a distancia. Empresas como Motorola, Sony Ericsson e IBM son las encargadas de mejorar esta nueva tecnología; con el paso del tiempo nuevas empresas como Nokia, BlackBerry, Apple se suman a esta revolución tecnológica, mejorándola e incorporándole nuevas herramientas hasta lograr convertirlos en pequeños computadores con su propio sistema operativo. Este mercado se convirtió en uno de los más competitivos por lo que muchas de estas empresas comenzaron a realizar alianzas y a estandarizar sus productos. Logrando así 3 grandes sistemas operativos dentro de los teléfonos móviles, OS X (Apple), BlackBerry OS y Android. Gracias a esta competencia las empresas han desarrollado estos sistemas operativos al punto de poder instalarle diferentes aplicaciones. En la actualidad se pueden encontrar aplicaciones de todo tipo, tanto de entretenimiento como herramientas de trabajo en las diferentes áreas laborales. Estas aplicaciones son desarrolladas cada una en lenguajes de programación diferentes, con la intención de tener mayor competitividad. Android por su parte es un sistema operativo estandarizado endiferentes marcas de teléfonos móviles como Samsung, LG, Acer, entre otros. Y a diferencia de los otros sistemas operativos, el desarrollo de las aplicaciones es gratuita por lo que los consumidores pueden crear sus propias aplicaciones. 20 La ingeniería por su parte es el estudio y aplicación, por especialistas, de las diversas ramas de la tecnología1; Por lo que la ingeniería ha estado presente a través de la historia de la humanidad solucionando diferentes problemas y colaborando así, con mejorar la calidad de vida del ser humano. Una de las ramas de la ingeniería es la ingeniería de sonido la cual se encarga del estudio de fenómenos sonoros con sus diferentes aplicaciones. Con el transcurso del tiempo se ha podido demostrar que esta rama de la ingeniería no solamente tiene aplicaciones con destino al área del entretenimiento y/o música, si no que ha servido de herramienta para la solución de problemas en otras áreas. Una de las áreas de la ingeniería de sonido con menor reconocimiento pero con igual antigüedad que las otras, es la acústica, esta es la parte de la física que trata de la producción, control, transmisión, recepción y audición de los sonidos, y también, por extensión, de los ultrasonidos.2 La acústica con el paso del tiempo ha tomado mayor importancia en diferentes industrias y en la vida cotidiana. Cada vez más las personas, tienen más conciencia de la exposición al ruido a que se encuentran sometidas en su trabajo y en sus lugares de residencia, de tal manera que los países están promoviendo legislaciones al respecto para tener un mayor control a esta problemática. Por otra parte la industria musical ha ido creciendo, cada vez los músicos, ingenieros y consumidores son más exigentes. Obligando así a tener mayor fidelidad en sus salas de grabación, salas de conciertos, lugares de ensayo, etc. Por lo que la acústica se hace fundamental en esta industria. Anteriormente en salas de conferencia, teatros, salas de cine, etc. No se tenía en cuenta la acústica sino solo por medio de refuerzo sonoro se lograba que la audiencia entendiera y escuchara con claridad. Sin embargo, con el paso del tiempo y gracias a estudios relacionados, se ha dado a conocer que la acústica del recinto afecta a este tipo de parámetros y que con un buen diseño se puede mejorar ostensiblemente. Esto a su vez obliga a los arquitectos e ingenieros civiles a necesitar de la participación de la ingeniería de sonido al momento de planear cualquier construcción garantizando así, un mayor bienestar a sus usuarios. La acústica por su parte tiene diferentes herramientas tecnológicas que ayudan a su desarrollo, como lo son los sonómetros, micrófonos, fuentes omnidireccionales, computadores, entre otros. Sin embargo estos sistemas por lo general tienen un precio elevado en el mercado por lo que su acceso se hace limitado, por otra parte este tipo de sistemas suelen ser muy robustos y difíciles de transportar. 1 (Enciclopedia Real academia de la lengua española) 2 (Enciclopedia Real academia de la lengua española) 21 Es por eso que los teléfonos móviles y sus aplicaciones entran a jugar un papel importante no solo en esta rama de la ingeniería sino en todas aquellas que requieran herramientas para solucionar algunas de estas problemáticas. 22 1. Planteamiento del problema 1.1. Antecedentes (estado del arte) En desarrollo de la historia, la humanidad ha encontrado medios para comunicarse, pasando desde dialectos antiguos, señales de humo, clave morse, entre otros, hasta llegar a la actualidad en la que se pueden encontrar muchos y muy variados medios de comunicación. Uno de ellos son los teléfonos móviles los cuales podrían relacionarse con el teléfono inventado por Graham bell en 1876, pero que en realidad se pueden asociar más con la radio creada en 1880 por Nikola Tesla, ya que estos usan ondas de radio para poder recibir o enviar cualquier señal para una llamada, un mensaje de texto, etc. Aunque la necesidad de comunicarse a grandes distancias fue siempre una urgencia para la humanidad, fue hasta la segunda guerra mundial que se creó un equipo llamado Handie Talkie H12-16, por la compañía Motorola, el cual facilito la comunicación entre tropas. Dando paso así, al primer radio-teléfono fabricado por Martin Cooper entre 1970 y 1973, en Estados Unidos. Este primer teléfono móvil era de gran peso y tamaño, y funcionaban de manera análoga, por lo que era imposible pensar introducirle nuevos parámetros como mensajes de texto. Sin embargo en 1990 nace una nueva generación de telefonía móvil, la cual funcionaba de manera digital, lo que permitió la incorporación de herramientas como sms (Short Message Service). Es así como en las últimas décadas la telefonía móvil ha tenido avances tecnológicos en muy poco tiempo, logrando en la actualidad tener una generación de teléfonos móviles que permiten al usuario no solo tener la posibilidad de comunicarse sino una herramienta de trabajo y de entretenimiento. Todo este avance tecnológico ha ido de la mano de otro tipo de desarrollos como son los lenguajes de programación, los cuales inician con el cálculo lambda creado por Alonzo Church, Max HL. Solis Villareal y Stephen Cole Kleene en 1930, el cual tenía la intención inicial de modelar la computación mas no ser un lenguaje de programación. Fue hasta 1954 y 1957 que se desarrolló un lenguaje de programación universal llamado FORTRAN, por la empresa IBM con la intención de incluirlo en el ordenador IBM 704; este lenguaje de programación está destinado a la solución de problemas científico-técnico. Fue a partir de ahí que se empezaron a desarrollar nuevos lenguajes de programación con diferentes campos de aplicación, los más conocidos son: 23 -COBOL -BASIC -LOGO -PASCAL -PROLOG -ADA -C -JAVA Uno de los más conocidos es C y C++ los cuales tienen sus inicios en 1970 cuando Kenneth Thompson crea un lenguaje de programación experimental llamado B y un sistema operativo UNIX, basándose en este lenguaje Dennis Ritchie crea un nuevo lenguaje llamado C. C++ es el sucesor del lenguaje C, el cual fue desarrollado por Bjarn Stroustup en 1984. Este es uno de los lenguajes de programación más utilizado por los usuarios. A partir de este lenguaje de programación, surge uno nuevo en 1990 que busca, inicialmente, controlar electrodomésticos; llamado inicialmente como Oak, sin embargo termina en 1992 por los altos costos que requería. Fue hasta 1995 que se le cambia el nombre por JAVA y se aprueba la distribución gratuita del mismo, logrando así su popularidad entre desarrolladores de software. Linux por su parte es un sistema operativo de distribución gratuita, y nace a partir de la evolución del sistema operativo UNIX, cuya distribución fue inicialmente gratuita. Sin embargo en la década de los 80, este sistema operativo empezó a perder importancia ya que solo compañías comerciales lo mantenían en el mercado por lo que hacían firmar contratos de licencia a los usuarios. Fue entonces cuando Richard Stallman decide crear un sistema operativo completamente gratuito, el cual podía ser copiado y modificado por cualquier desarrollador de software. Es así como la primera versión de Linux es lanzada oficialmente al mercado el 5 de Octubre de 1991. Teniendo en cuenta la evolución tecnológica de los teléfonos móviles, y de los diferentes lenguajes de programación. Surgen entonces, los teléfonos móviles con sistema operativo propio, como OS X (Apple), BlackBerry OS, Android, entre otros.; al igual que con su propio lenguaje de programación. Android por su parte es un sistema operativo creado el 5 de noviembre de 2007 junto con Open Handset, el cual está basado en el sistema Linux 2.6, lo que permite tener navegador web,soporte de java, soporte multimedia, entre otros. Teniendo en cuenta que su 24 distribución y el desarrollo de sus aplicaciones es gratuita grandes marcas de teléfonos móviles como Samsung, LG, Huawei, HTC, etc., optaron por utilizarlo como sistema operativo, dejándolo como uno de los más utilizados por los usuarios y los desarrolladores de software. Por su parte la acústica aparece en el Siglo VI a.c, cuando Pitágoras junto con sus discípulos determinaron que el sonido que producía un martillo variaba de acuerdo a su tamaño. Más adelante, más filósofos estudiaron los fenómenos sonoros como Aristóteles, Herón de Alejandría, Lucio Anneo Séneca, Claudio Ptolomeo, Galileo Galilei, entre muchos más, obteniendo así el concepto que tenemos hoy de lo que es acústica. Según la real academia de la lengua española es la parte de la física que trata de la producción, control, transmisión, recepción y audición de los sonidos, y también, por extensión, de los ultrasonidos, pero otros autores complementan esta definición como el ingeniero Iñigo López Cebrián de la empresa Acústica Arquitectónica S.A. diciendo que “La acústica incluye la generación, transmisión, recepción, absorción, conversión, detección, reproducción y control del sonido”3. Sin embargo, esta física necesita herramientas para poder obtener de manera práctica los diferentes parámetros acústicos en un recinto. Es allí donde surge la necesidad de avances tecnológicos como sonómetros, micrófonos de medición, software especializados, entre otros. Los sonómetros por su parte han ido evolucionando, encontrando en la actualidad, diferentes tipos y marcas; sin embargo se pueden clasificar en 4, clase 0, clase 1, clase 2 y clase 3. Otra herramienta que se ha desarrollado con el paso del tiempo son los micrófonos, los cuales se pueden dividir de varias manera, según su directividad, según su transductor según su utilidad o según su calidad; pero específicamente en el área de la acústica se busca utilizar micrófonos de medición, los cuales deben presentar una respuesta frecuencial plana. Lo que significa que sin importar el contenido frecuencial de la señal el micrófono debe mostrar la misma sensibilidad. Finalmente el software es una herramienta con la que inicialmente no se contaba y que a medida que los desarrolladores se han interesado por la ingeniería de sonido, ha cobrado gran importancia y en la actualidad existen diferentes software dedicados a mediciones acústicas como el EASERA, REW, entre otros. De un tiempo para acá se están desarrollando investigaciones en las cuales involucran a los teléfonos móviles como herramienta de trabajo. Algunos de estas investigaciones pueden servir de base para el proyecto que se está realizando en este documento. 3 (LOPEZ CEBRIAN, Acústica para la arquitectura) 25 Investigaciones como: Desarrollo de aplicaciones para dispositivos móviles sobre la plataforma Android de Google realizada en la Universidad Carlos III de Madrid, por Jaime Aranaz Tudela en enero del 2009. El cual expone y explica de manera explícita la plataforma Android con todos sus elementos, analiza y por ultimo desarrolla por completo una aplicación llamada “Contactmap”. En diciembre del 2007 también se presentó una investigación basada en dispositivos móviles llamada captura y despliegue de video remoto en dispositivos móviles, realizada por Mario A. Acevedo V, Ing. Gustavo A. Salazar y el Ing. Álvaro Bernal N., eL cual describe una sistemática para la transmisión de videos en teléfonos móviles. Este proyecto busca por medio de Java 2 micro Edition (J2ME) y Java Media Framework (JMF) lograr interactuar entre una cámara web conectada a un servidor y su reproducción en un teléfono móvil. Por otra parte el proyecto realizado por Carlos Prades del Valle en febrero del 2001 con el nombre de Tratamiento multimedia en java con JMF, busca crear un documento guía para aquellos desarrolladores de software que pretendan integrar elementos multimedia en programas java por medio de API JMF. Aunque proyectos como Acoustical Impulse Response Measurement with ALIKI, realizada por Adrian Ensen, no presenta desarrollo en dispositivos móviles, si hace valiosos aportes al proyecto en desarrollo, ello teniendo en cuenta que se introduce en el diseño de aplicaciones en Linux y más específicamente en una aplicación que pueda simular una reverberación a partir de una señal impulsiva. Finalmente el proyecto Diseño e implementación de prototipo funcional de reverberador por convolución en tiempo real realizado en la Universidad San Buenaventura Sede Bogotá, por David Cortes, Ismael Ortega y Andrés Orjuela, sería un gran aporte, teniendo en cuenta que calcula Rt y EDT de 2 maneras, la primera es grabando una señal impulsiva y la segunda por medio de la generación y grabación de un sine sweep. 1.2. Descripción y formulación del problema El desarrollo de software cada vez es más utilizado como herramienta de trabajo para diferentes ramas de la ingeniería, con la aparición de teléfonos móviles inteligentes el desarrollo de aplicaciones para estos ha venido creciendo. Al ser la ingeniería de sonido una de las ramas menos incursionadas en el mercado de la telefonía móvil, es importante tener una aplicación o un software que permita calcular diferentes parámetros acústicos de forma inmediata y sin necesidad de un equipo robusto y de difícil movilidad. 26 Es por esto que se debería plantear la pregunta: ¿Cómo realizar análisis acústico mediante la implementación de un software en dispositivos móviles? 1.3. Justificación En la actualidad los desarrolladores de software buscan facilitar y mejorar, directa o indirectamente, la calidad de vida de los seres humanos, Por medio de software que sean una herramienta de trabajo para cualquier profesión. Sin que la Ingeniería de Sonido sea ajena a dichas creaciones. Teniendo en cuenta que existen sistemas que permiten obtener distintos parámetros esenciales a la hora de analizar acústicamente un recinto; sistemas que en su mayoría, tiene un precio elevado en el mercado y que por su tamaño o peso no son fáciles de transportar; se han ido implementando entonces, aplicaciones en los diferentes dispositivos móviles que permitan sustituir parcialmente esos sistemas; y que los hacen más asequibles y de fácil manejo. Con este proyecto se pretende desarrollar una aplicación que permita sustituir parcialmente estos sistemas robustos y costosos; reuniendo diferentes características de las aplicaciones ya existentes, como el cálculo Rt, coeficientes de ABS, distancia crítica y suma de niveles con las ponderaciones existentes, y finalmente que capture una señal impulsiva y obtenga a partir de ella su Rt. 1.4. Objetivos de la investigación 1.4.1. Objetivo General -Desarrollar un software para plataforma Android en el que permita calcular parámetros acústicos mediante la digitación de dato (RT, coeficientes de ABS, suma de niveles y suma de niveles con las diferentes ponderaciones) y por medio de captura de señal calcular RT de la misma. 1.4.2. Objetivos Específicos Desarrollar un algoritmo que permita la captura de una respuesta al impulso. Desarrollar un algoritmo que permita la obtención del RT de la señal capturada. Desarrollar un algoritmo que permita obtener RT, coeficientes de ABS, suma de niveles con sus respectivas ponderaciones por medio de la digitación de datos. 27 Realizar un análisis comparativo entre los resultados de la aplicación y un sistema profesional. 1.5. Alcances y limitaciones 1.5.1. Alcances El desarrollo de esta aplicación, permite ejecutar un algoritmo que obtenga, por medio de la digitación de datos, parámetros acústicos como suma de niveles con o sin ponderaciones, tiempo de reverberación, distancia crítica y coeficientes de absorción.Adicional a esto crea una gráfica en la que muestra la suma de niveles con o sin ponderaciones. Por otra parte al ejecutar dicho algoritmo, este graba una señal en tiempo real obteniendo el nivel de presión sonora de la misma; y, si esta señal grabada, llega a representar un impulso, la aplicación obtendrá el Rt del recinto en el que fue obtenida. 1.5.2. Limitaciones Esta aplicación contará con algunos limitantes. El primero de ellos es el tipo de teléfono móvil al que va dirigida la investigación, ya que empresas como Apple, BlackBerry no soportan la plataforma Android. Por otra parte la referencia del teléfono móvil afectará los resultados obtenidos por parte de la señal capturada, ya que la respuesta del micrófono cambia de acuerdo al modelo del teléfono móvil. Es por esta razón que el proyecto se basara en el teléfono móvil Samsung Galaxy SIII mini y las correspondientes pruebas comparativas. Finalmente, dada la variedad y diferencia en los teléfonos móviles, otra limitante es el grado de procesador de los mismos, ya que a pesar de los avances tecnológicos, hasta el momento, ningún procesador de dispositivos celulares ha reemplazado los equipos profesionales y los procesadores de computadores empleados en el área ingenieril. 2. Marco de referencia 2.1. Marco teórico Este proyecto tiene como fin unir diferentes conceptos de acústica dentro de un algoritmo de forma tal, que se pueda obtener a partir de una aplicación para dispositivos móviles diferentes parámetros acústicos. 28 2.1.1. Lenguaje de programación Para lograr entender el concento de lenguaje de programación, se debe entender que un programa “es el conjunto de órdenes e instrucción que se dan al ordenador para resolver un problema” (ARANDA, Historia y evolución de los lenguajes de programación), por lo que se puede decir que el lenguaje de programación es el medio por el cual el usuario se comunica con la máquina. Al comienzo estos lenguajes de programación eran primitivos y se adaptaban más a las necesidades de la máquina que a las del usuario. Con el paso del tiempo se crearon lenguajes de programación más fáciles de manejar y que se adaptaran a las necesidades el usuario. Lenguajes como FORTRAN, COBOL, BASIC, LOGO, PASCAL, PROLOG, ADA, C, C++, JAVA, entre otros fueron tomando fuerza en el mercado y entre los desarrolladores de software. Algunos con mayor popularidad que otros, Java por ejemplo. Java es uno de los lenguajes de programación más utilizados, nace en 1990 el cual inicialmente controla electrodomésticos, sin embargo por sus altos cosos es clausurado el proyecto. Sin embargo, James Gosling insiste en crear un lenguaje de programación idóneo para cualquier entorno portable y de fácil manejo. Es así como en 1995 sale al mercado java. Sin embargo, aun hacía falta que dicho lenguaje pudiera ejecutarse desde cualquier punto de la red, por lo que se creó HotJava, el cual es un navegador que integra java y le permite la ejecución tal cual como lo quería Gosling. 2.1.1.1. JAVA Toda comunicación se basa en un lenguaje, los lenguajes de programación por su parte son los encargados de la comunicación entre el desarrollador de software y la máquina. En la actualidad existe una gran variedad de lenguajes de programación, sin embargo fue hasta el año 1950 que se creó el primer lenguaje de programación conocido como Fortran. Java por su parte es un lenguaje de programación que nació inicialmente con el propósito de crear una interface llamativa e intuitiva para el mercado de la época (1990)4; sin embargo fue hasta 1995 que JAVA es lanzado al mercado con el propósito de incorporarlo a la red. Una de las razones por las que JAVA tiene bastante acogida en desarrolladores de software fue debido al interés de sus creadores, por innovar con un lenguaje que permita programar una aplicación una sola vez que luego pueda ejecutarse en diferentes máquinas y sistemas operativos.5 Logrando así que JAVA sea un lenguaje de programación 4 (ARANDA, Historia y evolución de los lenguajes de programación) 5 (MARTINEZ, Fundamentos de programación en JAVA) 29 estándar en los diferentes sistemas operativos como Windows, Mac OS, Linux, entre otros. JAVA por otra parte es un lenguaje de programación con gran accesibilidad y de fácil manejo. Para lograr la portabilidad y la compatibilidad con los diferentes sistemas operativos JAVA Utiliza un entorno de ejecución conocido como JRE. Este es el intermediario entre el código Bytecode y la máquina virtual (JMV), logrando su portabilidad en diferentes sistemas operativos. En la figura No. 1 el esquema de los elementos que maneja la plataforma JAVA: Figura 1. Esquema elementos de Java6 Cr 28 no 46 -72 6 (MARTINEZ, Fundamentos de programación en JAVA) 30 Lo que se puede apreciar en este diagrama es que todo programa de JAVA debe pasar por un compilador que convierta este código en un Bytecode para luego ser interpretado por la máquina virtual (JMV). Una falencia que encuentran los desarrolladores de software es que puede interpretarse como un lenguaje de programación lento, teniendo en cuenta que al compilarse los bytecodes deben ser interpretados por el lenguaje nativo. Sin embargo la tecnología JIT permite que este proceso solo tenga que ser realizado una sola vez. 2.1.1.2. Linux Linux por su parte es un sistema operativo el cual evoluciono de otro llamado Unix, y nace de la necesidad de tener un sistema operativo completamente gratuito. Es así como Richard Stallman se dedica a crear dicho sistema operativo hasta que en octubre de 1991 lanza su primera versión 0.02. la cual no tiene mayor aplicabilidad. Pero dio comienzo a nuevos desarrollos en dicho sistema operativo. Linux al ser de distribución gratuita ha sido complementada y reparada por diferentes desarrolladores de software alrededor del mundo, los cuales han llevado Unix a ser un sistema operativo completo y confiable. Linux cuenta con una estructura muy completa: - Núcleo o Kernel - Caparazón o Shell (interprete de los comandos) - Programas de Utilidad El kernel se encarga de las características centrales como distribución del tiempo, administración de la memoria, hilos, abstracción del hardware, Stack de red, sistema de archivos, etc. Este está en constante actualización y se divide en 3 categorías: - Estable - Alpha - Beta La primera de ellas como su nombre lo indica hace referencia a las versiones que han sido probadas, Alpha son las que están en etapa previa a las estables y por ultimo las Beta son aquellas que se encuentran en total evaluación. Shell por su parte actúa como intérprete de comandos. Comunica al usuario con el sistema operativo leyendo sus órdenes, decodificándolas y comunicándoselas al núcleo para que este realice la tarea. Existen varios tipos de Shell: 31 - Bourne Shell (System V, Xenix) - C Shell (Berkeley) - Korn Shell Linux por otra parte tiene un sistema de ficheros encargado de guardar todo archivo que el usuario requiera guardar o el propio sistema operativo lo necesite para su ejecución. En Linux existen 3 tipos de ficheros: - Ordinarios (textos, objetos, ejecutables, etc) - Directorios( nombre de ficheros y su direcciones) - Especiales (entrada/salida referencia a los drivers) Hay varios tipos de sistemas de ficheros en Linux, los cuales sirven para organizar los ficheros mencionados con anterioridad. Cada uno de estos sistemas de ficheros, tiene sus propias características, uno de los más usados es el sistema de ficheros extendidos 2 o ext2fs. KDE por su parte es un entorno grafico que facilita al usuario a interactuar con Linux, y se puede comparar con lo que se conoce como “escritorio” en Windows. Al igual que este cuenta con 3 grandes divisiones,la primera de ellas es el panel de KDE (Start menú Windows), escritorio y panel de ventanas (permite acceder a todas las ventanas que estén abiertas).KDE contiene diferentes aplicaciones como Konsole, Kedit, Kwrite, Khelp, Kfind, entre otros, que permiten la interacción de usuario-maquina con mayor facilidad. Linux al igual que Windows tiene diferentes componentes encargados de cada una de las funciones, tanto básicas o específicas de cada programa que se le instala. Sin embargo es imposible explicar cada uno de estos por la magnitud de los mismos. 2.1.1.3. Eclipse Eclipse por su parte es una plataforma de desarrollo libre “open source” creada en 1999 por la empresa IBM, que lanza su primera versión oficial en 2001.Aunque es desarrollado en su totalidad por JAVA, Eclipse es un entorno de desarrollo que soporta diferentes lenguajes de programación ya que es basado en plug-ins, por lo que recibe JAVA, C++/C, entre otros. Uno de los lenguajes de programación que permite Eclipse es JAVA por medio del plug in (JDT) En la figura No 2 se puede apreciar el diagrama de flujo que maneja eclipse. 32 Figura 2. Diagrama de flujo Eclipse La plataforma eclipse por su parte se divide en editor, compilador y depurador. El primero de ellos se encarga de la creación del código JAVA, el segundo de ellos de la compilación del mismo y por ultimo como su nombre lo indica es el encargado de la depuración del código JAVA. Además de estas principales secciones, Eclipse tiene otras herramientas de trabajo comunes de encontrar en plataformas de desarrollo como vistas, las cuales son ventanas auxiliares que permiten visualizar diferente información; por otra parte se puede encontrar la barra de herramientas , la cual como su nombre lo indica permite el acceso directo a diferentes herramientas que maneja la plataforma. Eclipse es una plataforma muy completa que cuenta con herramientas típicas como corrector de errores, Code Completion, Tamples, Code Formatting, Refactoring, entre muchas otras. Es por todo este tipo de herramientas y la opción de trabajar con diferentes lenguajes de programación que Eclipse se convierte en una plataforma importante para los desarrolladores de Software. 2.1.1.4. Android Android es un sistema operativo creado por Android inc. Empresa que fue comprada por Google en el 2005, pero solo hasta 2008 tuvo gran acogida en el mercado gracias a su distribución gratuita; Gran parte del desarrollo de este sistema operativo ha sido creado por Google, basándose en el software de desarrollo Apache. En la actualidad es el sistema operativo más utilizado por dispositivos móviles ya que compañías como Samsung, LG, Huawei, Sony, HTC, entre otros lo adoptaron como el sistema operativo para sus diferentes tipos de dispositivos móviles como tablets, teléfonos móviles, entre otros. Una de las grandes ventajas que ofrece Android y por las que este tipo de empresas lo adopto como sistema operativo, es el desarrollo de sus aplicaciones y modificaciones del propio sistema operativo de manera gratuita. Lo cual lo convierte en un sistema operativo muy llamativo para desarrolles de software interesados en implementar nuevos métodos y nuevas aplicaciones en el mercado de los dispositivos móviles. 33 Android por su parte se basa en Linux para desarrollarse utilizando diferentes lenguajes de programación como JAVA, C, C++ y XML. Teniendo así una estructura fundada en 4 grandes capas, las cuales son: el Kernel, Bibliotecas, marco de aplicaciones y las aplicaciones como tal. La primera de estas capas (Kernel) hace referencia al núcleo de Linux, el cual permite el acceso “a los diferentes servicios base del sistema como gestión de de memoria y de procesos, pila de red, modelos de controladores y de seguridad”.7 Por otra parte podemos encontrar las diferentes librerías, las cuales son herramientas utilizadas por los desarrolladores para facilitar el perfeccionamiento de la aplicación que estén creando. Algunas de las librerías más comunes de encontrar son: -Gestor de Superficies (Surface manager). Construcción de imágenes en la pantalla -SGL (Scalable Graphics Library). Elementos en 2D -OpenGL ES (OpenGL for Embedded Systems). Graficos 3D -Bibliotecas Multimedia. -WebKIt. Navegador de internet -SSL (Secure Sockets Layer). Seguridad en internet -FreeType. Tipografía -Biblioteca C de sistemas. Ejecución de aplicaciones Existe dentro de esta capa una subdivisión conocida como Runtime encargada de la ejecución del mismo, está por su parte contiene diferentes librerías, aparte de estas librerías para la ejecución, cada aplicación que es utilizada por Android debe cumplir con un proceso en la máquina virtual “Dalvik”. La capa del marco de aplicaciones hace referencia a las librerías utilizadas para acceder a los recursos propios del dispositivo móvil, las más importantes son: - Administrador de actividades - Administrador de ventanas - Proveedor de contenidos - Vistas - Administrador de notificaciones - Administrador de telefonía - Administrador de recursos 7 (MEJIA, Android, 2011) 34 - Administrador de ubicaciones - Administrador de sensores - Cámara - Multimedia Y finalmente la capa de aplicaciones hace referencia a todas aquellas aplicaciones de dispositivos móviles existentes, las cuales están basadas en JAVA, C o C++. En la figura No. 3 se puede apreciar el sistema de capas de Android, explicado con anterioridad. Figura 3. Capas de Android (BAEZ, y otros, Introducción a Android) Android ha estado en constante desarrollo pasando desde su primera versión conocida como “1.1 Petit Four” la cual fue dedicada a la reparación de errores. Pasando por versiones como “1.5 cupcake”, “1.6 Donut”, “2.0/2.1 Eclair”, “2.2 Froyo”, “2.3 35 Gingerbread”, “3.0 Honycomb”, “4.0 Ice Cream Sandwich”, entre otras hasta la actual que es “4.3 Jelly Bean”. Esta última tiene nuevas utilidades como la tipología del Robot, el ordenamiento de las aplicaciones en el menú principal, la manera de buscar contactos “marcación T9”, las alertas de las notificaciones, google keep, perfiles restringidos, DRM entre otras. Esto en cuanto a software, para el hardware se tiene presencia del Bluetooth Low Energy (BLE), mejora el rendimiento de la pila, y de la cámara. 2.1.1.5. Canvas Canvas por su parte es una herramienta de Android que permite realizar dibujos de todo tipo, por medio de diferentes métodos, consigue representar líneas, círculos, texto, etc. Para poder utilizar esta herramienta es necesario definir un “pincel(Paint)” en el cual se determinan parámetros como color, transparencia, grosor de la línea, entre otros. Algunos de estos métodos son: -drawCircle -drawOval -drawRect -drawPoint -drawText Todos estos métodos por su parte deben definir el “pincel”, anteriormente mencionado, y por medio de coordenadas se puede definir su posición y tamaño. 2.1.2. Parámetros Acústicos Existen varios autores que definen la acústica como la encarga de estudiar el comportamiento, generación, recepción, propagación del sonido. Si tratamos la acústica de esta manera, envolvería muchos campos de acción como la acústica arquitectónica, ultrasonidos, infrasonidos, aero-acústica, vibraciones estructurales y percepción del oído entre otras. Al tener tantos campos de acción, la acústica maneja diferentes parámetros que logran compartir diferentes campos de acción como son los niveles de presión sonora, que pueden ser utilizados en acústica arquitectónica, como en aero- acústica. Y de la misma manera existen muchos parámetros que comparten diferentes campos de la acústica. 2.1.2.1. Suma de niveles de presión sonora Para poder entender la suma de niveles de presión sonora debemos entender algunos conceptos básicos, empezando ¿qué es presión?. La presión está definida como la relación36 de fuerza emitida sobre un objeto y el área de contacto tal como se muestra en la figura No.1. (1) Por otra parte debemos partir de la definición de sonido, el cual “es un fenómeno físico que consiste en la alteración mecánica de las partículas de un medio elástico, producida por un elemento en vibración, que es capaz de provocar una sensación auditiva8. Esta propagación conlleva a un cambio de presión en el medio (aire, agua, solidos, etc.).Esta variación se denomina presión acústica o sonora. Esta presión sonora o acústica tiene amplio rango por lo que se llegó al acuerdo de manejar escalas logarítmicas, es así nace el concepto de niveles de presión sonora (Lp), en la formula No. 2 se puede apreciar el cálculo correspondiente. 9 (2) Donde Pref es la presión de referencia dado el límite de audición humano como se ve en la formula No.3 Pa. 1 (3) Estos niveles de presión sonora tienen su propia unidad de media llamada el decibelio, este indica la relación de magnitudes. Siendo la presión de referencia, o umbral de audición 0 db y el umbral de dolor 120 dB aproximadamente. Teniendo en cuenta que los niveles de presión sonora se están manejando en escalas logarítmicas; si dos fuentes contribuyen a un nivel de presión sonoro determinado, no se podrían sumar los niveles de presión sonora de estas dos fuentes por medio de una escala lineal, sino se tendría que implementar una fórmula que implique esta escala logarítmica. Es por esto que se implementó una operación matemática para suma de niveles de presión sonora (Formula No.4). ∑ 10 (4) Otra característica del sonido es que está compuesto por movimientos ondulatorios, estos como cualquier onda tiene amplitud, periodo, frecuencia y longitud de onda. Lo que nos 8 (Sistema de información sobre contaminación acústica) 9 (MAIYANA, Introducción a la Acústica) 10 (Sistema de información sobre contaminación acústica) 37 lleva a pensar que cualquier emisión de ruido está compuesta por espectro de frecuencias. Para analizar este espectro se descompone en intervalos por bandas, estas bandas pueden ser octavas, tercio de octava, entre otros. EL oído humano por su parte tiene la capacidad de escuchar solo en el rango de frecuencias entre 20 HZ y 20Khz actuando como un filtro. En 1933, Fletcher y Munson descubrieron un concepto llamado actualmente como sonoridad, el cual propone que el oído humano no percibe la misma cantidad de presión sonora en todas las bandas de frecuencia. Así que plantean una serie de curvas, conocidas como curvas isofónicas, las cuales describen el comportamiento del odio. Figura 4. Curvas Isofónicas 11 A partir de estas curvas nacen unas nuevas llamadas ponderaciones y se clasifican en 4 A,B,C,D cada una de estas tiene realce y atenuación en bandas de frecuencia especificas; por lo que tienen diferentes aplicaciones. 11 (LOPEZ CEBRIAN, Acústica para la arquitectura) 38 Figura 5. Curvas ponderaciones 12 2.1.2.2. Absorción Acústica La absorción Acústica es un parámetro que es estudiado por la acústica arquitectónica, “ya que esta, estudia los fenómenos vinculados con una propagación adecuada, fiel y funcional del sonido en un recinto.”13 Y aunque la Absorción acústica se puede encontrar al aire libre, es muy común que este campo de la acústica estudie en detalle la absorción. Las superficies de cualquier objeto refleja solo parte del sonido que se coloca en él, la otra parte es absorbido por el objeto. Dependiendo de ciertas características del material del objeto, este absorberá más o menos sonido, es a esto lo que se le conoce como coeficiente de absorción. La relación matemática se puede apreciar en la formula No.5. 14 (5) 12 (MONDELO & GREGORI, Fundamentos Ergonomía, 1999) 13 (MIYARA, Acústica y sistemas de Sonido, 2006) 14 (Sistema de información sobre contaminación acústica) 39 Figura 6. Diagrama Absorción Este parámetro es de gran importancia al momento de diseñar y/o tratar un recinto. Es por esta razón que de un tiempo para acá las legislaciones de los países han ido cambiando buscando que cada productor de material utilizado para la construcción de recintos entregue, junto con el material, una tabla donde se puedan encontrar estos coeficientes por banda de octava o banda de tercio de octava. Los materiales con mayor absorción buscan por medio de la conservación de la energía, transformar la energía sonora en calor. Es por esta razón que los materiales con mayor absorción deben ser blandos y porosos buscando así el paso del aire junto con la energía sonora, la cual se transformará en calor al chocar con las paredes del material. Otros parámetros que determinan si un material es más absorbente que otro son: - Densidad - Geometría estadística de las celdillas - Rigidez de estructura - Distancia del montaje de las superficies 2.1.2.3. RT La energía que se refleja en un recinto se mantiene allí a lo largo del tiempo, realizando contribuciones energéticas a la fuente sonora. Sin embargo, si en algún momento esa fuente es interrumpida, dicha energía reflejada, seguirá permaneciendo en la sala reflejándose y absorbiéndose por las diferentes superficies del recinto, después de un tiempo la absorción habrá transformado toda la energía y se tendrá el recinto en su 40 estado natural. Este tiempo en el que la energía reflejada en primera instancia, desaparee se le conoce como tiempo de reverberación o Rt. Sabine relaciono este tiempo de reverberación con el tamaño de la sala y la cantidad de material absorbente de la misma, hasta obtener la formula No.6. ∑ 15 (6) Dónde: V= volumen de la sala Si= Cada una de las distintas superficies de la sala Αi= Coeficiente de absorción de cada material Sin embargo, la definición técnica es “el tiempo que demora el sonido en bajar 60 db por debajo de su valor inicial.”10 Dada esta definición las mediciones prácticas que se realizan buscan este decaimiento que se conocen como Rt60. Dado el aporte energético de las reflexiones, la audiencia podría llegar a distinguir entre la fuente sonora y las reflexiones, por lo que si la audiencia escucha la fuente sonora por encima de las reflexiones, se puede decir que está en campo directo; en caso contrario se diría que se encuentra en campo reverberante. Existe un parámetro llamado distancia critica que se encuentra entre los límites de los 2 campos y se puede calcular con la formula No.7. √ 16 (7) Donde: Q es el factor de directividad de la fuente sonora. Y R hace referencia a la constante de la sala y está representado matemáticamente por la fórmula número 8. 17 (8) 15 (LOPEZ CEBRIAN, Acústica para la arquitectura) 16 (KUTTRUFF, Room Acoustics, 2009) 17 (KUTTRUFF, Room Acoustics, 2009) 41 Donde; α es el coeficiente medio S es la superficie total de la sala Dada la importancia de este parámetro en salas de conciertos, estudios de grabación y salas de conferencias, entre otras, se realizó una gráfica con valores estimados de los tiempos de reverberación indicado para recintos de diferentes tamaños. Figura 7. Curvas Recomendación Rt 18 2.1.2.4. Ruido de fondo El ruido por su parte puede tener varios significados, sin embargo todos estos van a coincidir en un sonido cuyo espectro frecuencial no está definido. Existen diferentes tipos de ruido como ruido aéreo, ruido aleatorio, ruido de fondo, ruido ambiente,ruido blanco, ruido rosa, entre otros. Sin embargo, para el interés de este proyecto el ruido de fondo es fundamental, teniendo en cuenta las mediciones a realizar. Ruido de fondo es el ruido total de todas las fuentes distintas al sonido de interés (p. ej., otro que el sonido que se está midiendo u otra que el habla o la música que se está 18 (MIYARA, Acústica y sistemas de Sonido, 2006) 42 escuchando).19, es decir es aquel ruido compuesto por diferentes fuentes, ya sean cercanas o lejanas, que no son del interés de la medición, o de la persona. Y que por lo general están asociadas a un entorno (lugar). 2.2. Marco Legal El marco legal que involucra este proyecto solo está relacionado con la normativa ISO 3382 la cual mide tiempo de reverberación en recintos. Esta normativa por su parte tiene 2 partes, 3382-1 y 3382-2; la primera es implementada para recintos con capacidad para espectáculos mientras que la 3382-2 mide el tiempo de reverberación en recintos ordinarios. 2.2.1. ISO 3382-1 Esta sección de la norma ISO 3382 hace referencia a la medición de tiempos de reverberación en salas de espectáculos, determinando todos los aspectos técnicos, como tipo de micrófonos, tipo de fuentes, métodos de medición, entre otros. Algunas normas en las que se basa son IEC 61260 y IEC 61672-1 las cuales hablan de las especificaciones en los filtros y en los sonómetros. Además de esto presenta condiciones de medición como la instrumentación, micrófonos, equipo de análisis y grabación y las posiciones de medición. Algunos aspectos a resaltar de la norma y de las condiciones de la misma, son entre otras, que la fuente debe ser lo más omnidireccional posible, debe generar un nivel de presión acústica suficiente para tener una medición sin contaminación por ruido de fondo. En cuanto a los micrófonos también deben ser lo más omnidireccional posible, deben tener un diámetro de diafragma máximo de 3 mm; y el sonómetro debe ser de tipo 1 de acuerdo con la norma IEC 61672- 1. No se debe permitir ninguna sobresaturación y en dado caso que se utilicen fuentes impulsivas se debe utilizar dispositivos indicadores de niveles pico, con el propósito de evitar sobresaturaciones en este tipo de fuente. Por otra parte habla de las posiciones de medición, la primera es la posición de la fuente, esta debe estar situada en los lugares donde generalmente va a estar la fuente sonora del recinto y a una altura de 1.5 m, se deben tener por lo menos 2 puntos de fuente para garantizar fidelidad en la medición. En cuanto a las posiciones de micrófono habla de ubicar dichas posiciones donde normalmente se ubicaran los espectadores, teniendo un margen de distancia de 2 metros entre cada punto de medición, a 1 metro de cualquier superficie reflejante y ninguna posición debe estar a menos de 1.2 m de cualquier posición de fuente. 19 (LOPEZ CEBRIAN, Acústica para la arquitectura) 43 Esta norma cuenta con 2 métodos de medición, el primero de ellos es método de ruido interrumpido y el segundo método de respuesta impulsiva integrada, cada uno de ellos con sus respectivas recomendaciones. Finalmente habla del informe en el cual debe contener lo siguiente: - Declaración afirmando que la medición se realizó rigiéndose en dicha norma - Toda información que sea necesaria para identificar el recinto - Esquema del recinto - Volumen del recinto - El estado del recinto - Únicamente por el método de precisión temperatura y humedad relativa - Tipo de fuentes acústicas - Descripción de la señal acústica - El grado de precisión (control, ingeniería, precisión) incluyendo las posiciones de la fuente y micrófono - Descripción de los equipos de medición y micrófonos - Método utilizado para la evaluación - Método para promediado de cada posición - Método para promediado de todas las posiciones - Tabla resultados de la medición - Fecha de medición y nombre 2.2.2. ISO 3382-2 Esta norma está realizada para la medición de tiempos de reverberación en recintos ordinarios, especifica los diferentes procedimientos de medición, los equipos necesarios, la cantidad de posiciones de mediciones, el método para evaluar los datos y como presentar el informe de dicha medición. Los equipos requeridos en esta norma son: - Fuente omnidireccional - Micrófonos omnidireccionales - Micrófono con medidas pequeñas (diafragma 14 mm- 27 mm) Por otra parte la cantidad de posiciones de micrófono y fuente va relacionada con el método que se quiera realizar, en la tabla 1 se puede apreciar con más claridad. 44 Tabla 1 Numeración mínimos de posiciones y mediciones Norma 338220 control ingeniería precisión Combinaciones fuente-micrófono 2 6 12 Posiciones fuente >= 1 >=2 >=2 posiciones micrófono > =2 >=2 >=3 Numero de decrecimientos en cada posición (método ruido interrumpido ) 1 2 3 Ninguna posición de micrófono debe estar a cierta distancia de la fuente, por lo que se plantea la formula No. 9 evitándolo. √ 10 (9) Donde: V es el volumen C es la velocidad del sonido T es una estación de tiempo de reverberación esperando La norma propone 2 métodos de medición, el método de ruido interrumpido y el método de respuesta impulsiva integrada. Por el método de ruido interrumpido, se debe garantizar que la curva de decaimiento empiece al menos 35 dB por encima del ruido de fondo. Por lo que podría ser un inconveniente, ya que en muchos lugares el ruido de fondo que se tiene es demasiado elevado, por lo que sería difícil generar un ruido por encima de 35 db del ruido de fondo. Para el segundo método se puede utilizar señales impulsivas como disparos, garantizando que la fuente en si no sea reverberante. Por último el informe que indica la norma debe incluir lo siguiente: - Declaración afirmando que la medición se realizó rigiéndose en dicha norma - Toda información que sea necesaria para identificar el recinto - Esquema del recinto - Volumen del recinto - El estado del recinto - Únicamente por el método de precisión temperatura y humedad relativa - Tipo de fuentes acústicas 20 Norma ISO 3382-2 45 - Descripción de la señal acústica - El grado de precisión (control, ingeniería, precisión) incluyendo las posiciones de la fuente y micrófono - Descripción de los equipos de medición y micrófonos - Método utilizado para la evaluación - Método para promediado de cada posición - Método para promediado de todas las posiciones - Tabla resultados de la medición - Fecha de medición y nombre 3. Metodología 3.1. Enfoque de la investigación El enfoque de este proyecto es empírico- analítico ya que después de realizar el software se realizaran una serie de pruebas comparativas que permitirán el análisis de los resultados que se pueden llegar a obtener con la aplicación. 3.2. Línea de investigación UBS/ Sub-línea de facultad/ Campo Temático del programa Figura 8. Líneas de investigación 46 3.3. Técnicas de recolección de información Por medio de la norma ISO 3382-2, la cual señala el procedimiento para medir tiempo de reverberación en recintos cerrados, y utilizando el software EASERA, micrófono de medición y una señal impulsiva, se obtendrá dicho tiempo de reverberación. Dicha norma indica 6 posiciones de micrófono y 2 de fuente, por lo se obtiene más de 1 resultado por medición, haciéndose necesario promediar todos los resultados. Posteriormente se desarrollará la aplicación pretendida para el teléfono móvil, por medio del software Eclipse, el cual facilita realizar proyectos de manera gratuita en diferentes lenguajes de programación como C++, java,JPS, entre otros; con los cuales se crean aplicaciones Android. Una vez desarrollada la