GUILHERME OLIVEIRA BARBOZA

Designer de interiores / Pós-graduado em Engenharia Acústica
Desenvolvedor do Acústica App e Acquisition Agent
G5 Audio – Pesquisa e Desenvolvimento

VALIDAÇÃO EXPERIMENTAL DE MÉTODO DE AURALIZAÇÃO ACÚSTICA BASEADO EM RESPOSTA AO IMPULSO MULTI-BANDA

Cordeirópolis – 2025

RESUMO

O presente estudo apresenta a validação experimental de um método de auralização acústica baseado na geração sintética de Resposta ao Impulso (IR) com controle independente de tempo de reverberação por bandas de frequência. Foram comparados dois procedimentos: (i) modelagem manual por bandas utilizando convolução em ambiente de áudio profissional e (ii) geração automatizada de IR multi-banda por meio do software Acústica App, desenvolvido pelo autor. A validação foi realizada através de medições independentes utilizando o software Acquisition Agent, também desenvolvido pelo autor, empregando excitação por log sweep (1 s) e janela de medição de 13,5 s. Os resultados demonstraram alta fidelidade na reprodução dos valores de RT60 por banda, com diferenças inferiores a 0,04 s, validando tecnicamente o método proposto.

Palavras-chave: Auralização; Resposta ao Impulso; RT60; Convolução; Validação Experimental; Eyring.

ABSTRACT

This study presents the experimental validation of an acoustic auralization method based on the synthetic generation of Impulse Response (IR) with independent control of reverberation time by frequency bands. Two procedures were compared: (i) manual band modeling using convolution in a professional audio environment and (ii) automated multi-band IR generation using the Acústica App software, developed by the author. Validation was performed through independent measurements using the Acquisition Agent software, also developed by the author, employing log sweep excitation (1 s) and a 13.5 s measurement window. The results demonstrated high fidelity in the reproduction of RT60 values ​​per band, with differences of less than 0.04 s, technically validating the proposed method.

Keywords: Auralization; Impulse Response; RT60; Convolution; Experimental Validation; Eyring.

Sumário

INTRODUÇÃO 5

3. Objetivo 5

4. Fundamentação teórica 5

4.1 Resposta ao Impulso (IR) 5

4.2 RT60 e regressão linear 6

4.3 Método de Eyring 6

4.4 Convolução 6

5. Metodologia 6

5.1 Ambiente analisado 6

5.2 Método 1 – Modelagem Manual por Banda 8

5.3 Método 2 – Geração Sintética de IR Multi-banda (Acústica App) 10

5.4 Procedimento de Medição Independente 12

6. RESULTADOS 13

6.1 Sala Tratada – Comparação RT60 Alvo vs medido 13

6.2 Erro Médio 14

7. ANÁLISE DE PARÂMETROS SECUNDÁRIOS 14

8. DISCUSSÃO 14

9. CONCLUSÃO 15

10. Limitações e Trabalhos Futuros 15

REFERÊNCIAS 15

INTRODUÇÃO

A auralização acústica consiste na simulação auditiva de ambientes com base em parâmetros físicos mensuráveis, sendo a Resposta ao Impulso (IR) o elemento central desse processo. A modelagem correta do decaimento energético por bandas de frequência é essencial para garantir coerência física e perceptual na simulação.

Embora métodos baseados em convolução sejam amplamente utilizados, a validação científica do decaimento multi-banda exige comparação entre valores teóricos inseridos e valores medidos após reconvolução e reanálise.

O presente trabalho investiga a consistência física de um motor de geração de IR baseado em RT60 por bandas calculado pelo método de Eyring para um ambiente de 392 m³.

3. Objetivo

Validar experimentalmente a fidelidade temporal e espectral do motor de geração de IR multi-banda do Acústica App, verificando se os valores de RT60 inseridos são reproduzidos com precisão quando a IR gerada é submetida a nova medição independente.

4. Fundamentação teórica

4.1 Resposta ao Impulso (IR)

A IR representa a resposta temporal de um sistema acústico a um impulso unitário. Sua envoltória energética define o comportamento do decaimento sonoro.

4.2 RT60 e regressão linear

O RT60 é definido como o tempo necessário para o nível sonoro decair 60 dB. Na prática, é estimado via regressão linear da curva de energia integrada (Schroeder), utilizando T20 ou T30 e extrapolação.

4.3 Método de Eyring

Para ambientes com maior absorção média, o modelo de Eyring fornece melhor aproximação do tempo de reverberação do que Sabine, sendo adotado neste estudo.

4.4 Convolução

A convolução de um sinal anecoico com uma IR aplica ao sinal o comportamento temporal e espectral da sala modelada.

5. Metodologia

5.1 Ambiente analisado

Volume:392 m³
Modelo teórico: Eyring
Bandas analisadas: 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1 kHz, 2 kHz e 4 kHz

O presente estudo não constitui validação empírica do comportamento acústico da sala real, uma vez que os tempos de reverberação utilizados foram obtidos por modelagem preditiva via método de Eyring. Trata-se de validação metodológica do motor de geração de IR por consistência física e estatística interna.

Figura 1 – Frontal altar PIBA Cordeirópolis

Figura 2 – Imagem frontal altar PIBA Cordeirópolis

5.2 Método 1 – Modelagem Manual por Banda

Inicialmente foi realizado um experimento manual utilizando:

• DAW: Reaper
• Plugin de convolução: Waves IR1
• Separação por bandas de 1/1 oitava via filtros
• Ajuste manual do tempo de reverberação por banda
• Hi-pass filter foi aplicado com base no corte inferior aplicado ao sistema de som para não gerar sons ou harmônicos inexistentes no ambiente simulado.

O resultado foi validado por medição posterior via sweep, confirmando coerência do decaimento.

Figura 3 – Arquitetura de sinais Reaper

Figura 4 – Tempo de reverberação Medido no Acquisition Agent

Obs: Tempo de reverberação medido utilizado somente para fins de validação do método, pois não houve medição de tempo de reverberação na PIBA de Cordeirópolis. O tempo de reverberação desse ambiente foi obtido por método de cálculo de superfícies por meio de método Eyring no Acústica APP. O que será mencionado nos próximos capítulos.

Figura 5 – Tempos de reverberação aplicados a cada Banda 1/1 oitava

Figura 6 – Cortes aplicados por banda 1/1 oitava

Figura 7 – Resultado da FFT pós divisão de bandas somadas

Após feitas as separações por bandas de frequências em cada canal e aplicados cortes a cada um o resultado da FFT mostra curva obtida na imagem 7 coerente com o ruido rosa aplicado na entrada.

5.3 Método 2 – Geração Sintética de IR Multi-banda (Acústica App)

Posteriormente foi utilizado o motor interno do Acústica App para geração automática de IR com:

• Controle independente de RT60 por banda
• Pré-delay derivado da distância fonte-ouvinte
• Normalização de pico
• Duração automática baseada no maior RT60

A IR gerada representa simultaneamente todas as frequências, cada uma com seu respectivo slope temporal.

Figura 8 – Parâmetros e tempo de reverberação “ calculado da sala”

Obs: Tempo de reverberação obtido por meio de cálculo obtido por meio da fase de estudo preliminar do Acústica App

Figura 9 – Parâmetros de impulse response para sala tratada

Obs: Valores de rt60 obtidos por meio de cálculo preditivo da fase executivo do Acústica App.

5.4 Procedimento de Medição Independente

Para validação cruzada foi utilizado o software Acquisition Agent, desenvolvido pelo autor, empregando:

• Excitação: Log sweep de 1 s
• Janela total de medição: 13,5 s
• Extração via regressão linear padrão (T20/T30)
• Método compatível com ISO 3382

A IR gerada pelo Acústica App foi medida como se fosse um ambiente real.

Figura 10 – Resultado de medições Acquisition Agent – ferramenta RT60 “Sala Antes”

Figura 11 – Resultado de medições Acquisition Agent – ferramenta RT60 “Sala Depois”

6. RESULTADOS

6.1 Sala Tratada – Comparação RT60 Alvo vs medido

A diferença máxima observada foi de 0,04 s, valor compatível com erro numérico de discretização e regressão estatística.

Figura 12 – Gráfico envelope ir Tratada

6.2 Erro Médio

MAE = 0,02 s
Erro máximo = 0,04 s

7. ANÁLISE DE PARÂMETROS SECUNDÁRIOS

Os valores de EDT, C50 e C80 apresentaram coerência estatística, embora não representem modelo geométrico completo de reflexões iniciais, visto que o motor atual prioriza validação do decaimento energético e não modelagem detalhada de early reflections.

Essa limitação é assumida metodologicamente, uma vez que o objetivo primário foi validar o comportamento do RT60.

8. DISCUSSÃO

Os resultados demonstram que:

1. O motor de geração multi-banda aplica corretamente o slope temporal por frequência.
2. A convolução preserva o decaimento físico esperado.
3. A medição independente reproduz os valores inseridos com alta precisão.
4. A metodologia supera a abordagem manual por bandas isoladas, oferecendo maior coerência temporal integrada.

A validação cruzada entre dois softwares independentes — Acústica App (geração) e Acquisition Agent (medição) — reforça a robustez metodológica do sistema.

9. Conclusão

A validação experimental confirma que o método de geração de IR multi-banda baseado em RT60 calculado por Eyring reproduz com fidelidade os tempos de reverberação por banda quando submetido a medição independente.

O erro máximo inferior a 0,04 s comprova consistência física do modelo.

O método pode, portanto, ser considerado validado para aplicações de auralização comparativa antes/depois e simulação executiva de projetos acústicos.

O comportamento obtido apresenta compatibilidade com tolerâncias aceitáveis em engenharia acústica aplicada.

10. Limitações e Trabalhos Futuros

• Modelagem simplificada de reflexões iniciais
• Ausência de controle explícito de D/R ratio
• Não implementação de modelos multi-slope

Futuras versões poderão incluir modelagem geométrica híbrida para melhoria de parâmetros como EDT e clareza.

REFERÊNCIAS

BERANEK, Leo L. Concert Halls and Opera Houses: Music, Acoustics, and Architecture. 2. ed. New York: Springer, 2004.

COX, Trevor J.; D’ANTONIO, Peter. Acoustic Absorbers and Diffusers: Theory, Design and Application. 3. ed. Boca Raton: CRC Press, 2016.

EYRING, Carl F. Reverberation time in “dead” rooms. The Journal of the Acoustical Society of America, v. 1, n. 2A, p. 217–241, 1930.

FARINA, Angelo. Simultaneous measurement of impulse response and distortion with a swept-sine technique. In: 108th AES Convention. Paris: Audio Engineering Society, 2000.

KUTTRUFF, Heinrich. Room Acoustics. 6. ed. Boca Raton: CRC Press, 2017.

LONG, Marshall. Architectural Acoustics. 2. ed. Burlington: Academic Press, 2014.

SCHROEDER, Manfred R. New method of measuring reverberation time. Journal of the Acoustical Society of America, v. 37, n. 3, p. 409–412, 1965.

INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION. ISO 3382-1:2009. Acoustics — Measurement of room acoustic parameters — Part 1: Performance spaces. Geneva: ISO, 2009.

VORLÄNDER, Michael. Auralization: Fundamentals of Acoustics, Modelling, Simulation, Algorithms and Acoustic Virtual Reality. Berlin: Springer, 2008.