Implementación de Audio Biaural en Raspberry Pi 2

La realización de este proyecto está basada en la simulación de audio biaural para una escucha con auriculares. Para ello, se estudian los principales factores psicoacústicos que intervienen en la percepción humana del sonido en un espacio tridimensional real, así como los métodos más utilizados para realizar dicha simulación. En primer lugar, el elemento principal de la simulación viene dado por la utilización de las funciones HRTF (Head-Related Transfer Function), las cuales permiten al oyente localizar el sonido en un espacio tridimensional. La implementación consta de dos simuladores de audio biaural, uno de ellos realizado en campo libre y el otro en campo difuso ó reverberante, es decir, en un recinto. Ambos contienen una interfaz gráfica que permite la visualización y el control de localización de la fuente sonora. También, es posible controlar la posición espacial de la fuente mediante un "mando" ó controlador externo. Además, en el caso del simulador en campo reverberante, tanto el controlador como la interfaz gráfica permiten al usuario manipular la posición del oyente. Como complemento al uso de las HRTF, también se simulan otros factores que influyen en la percepción de espacialidad del sonido, como la variación de la distancia a la fuente sonora y el modelado acústico de recintos, utilizando el método de fuentes imagen. Puesto que el método de fuentes imagen sólo ha sido utilizado para calcular las primeras reflexiones, la reverberación se ha completado utilizando una estructura de filtros recursivos basada en el reverberador de Schroeder. En cuanto a la implementación hardware, se utiliza una Raspberry Pi 2 Model B con sistema operativo Raspbian, junto con la tarjeta de audio Cirrus Logic. Para la realización y diseño de los simuladores se utiliza el software de programación Pure Data, en concreto, la versión Pd-L2Ork. Este software está basado en un lenguaje de programación gráfico. Sin embargo, parte del algoritmo de procesado está realizado en lenguaje de programación C adaptado a Pure Data para poder ser utilizado dentro del mismo. Por último, se explican las problemáticas encontradas, proponiendo así posibles soluciones y/o mejoras como objeto de líneas futuras. ABSTRACT. The realization of this project is based on binaural audio simulation using headphones. For that, the main psycoacoustic factors involved in the human perception of sound in a three-dimensional real space are studied, as well as the most used methods to perform the simulation. First, the main element of the simulation is given by the use of HRTF (Head-Related Transfer Function), which allows the listener to localize the sound in a three-dimensional space. The implementation consists of two bianural audio simulators, one performed in free field and the other one in a diffuse or reverberant field environment. Both contain graphical interface allowing the visualization and the control of de sound source localization. Also, it is posible to control the spatial position of the source using a gamepad or external controller. Besides, in the diffuse field simulator, both controller and graphical interface allow the user to manipulate the listener position. As a complement for the use of HRTF, other factors that affect the sound spatialization perception are simulated, like room acoustics modelling and the distance variation of the source. The room acoustics modelling used is based on the mirror-image method, in order to obtain the early reflection of the reverberation. To complete the late reverberation, it has been used a recursive filters structure based on the Schroeder reverberator. In regard to the hardware implementation, it has been implemented with a Raspberry Pi 2 Model B using Raspbian operative system, along with the Cirrus Logic audio card. Pure Data software (Pd-L2Ork version) has been used to design and implement the simulators. This software is based on a graphical programming language. However, part of the processing algorithm is made in C programming language adapted to Pure Data in order to be used inside it. Finally, the problems arisen in this project are explained, proposing posible solutions and/or improvements as future lines