la registrazione dei file audio “.wav” in

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LA REGISTRAZIONE DEI FILE AUDIO “.WAV” IN
CONTEMPORANEA CON LE MISURE FONOMETRICHE.
A. Armani G. Poletti
Spectra s.r.l. Via Magellano 40 Brugherio (Mi)
SOMMARIO.
L'impiego sempre più diffuso delle schede audio nei computer portatili ed il corrispondente notevole
sviluppo delle funzioni multimediali di serie inserite nei sistemi operativi di Windows 95 e Windows
NT hanno destato notevole interesse tra gli operatori del settore delle misure di rumore.
Sebbene già esistano sistemi di misura del rumore totalmente basati sul principio del software di
supporto di un dispositivo di acquisizione tipo scheda audio, sussistono tuttavia problematiche
difficili da superare per quanto riguarda la loro omologazione come tipo 1 secondo IEC-651 ed IEC804.
Resta comunque il fatto che le prerogative offerte dalle funzioni multimediali inserite nei nuovi PC
sono troppo attraenti per non cercare di sfruttarne a pieno le potenzialità anche nel settore delle
misure fonometriche.
Queste considerazioni hanno spinto gli autori alla ricerca di una soluzione ottimizzata, che fosse
capace di unire le capacità offerte dalle nuove schede audio con le funzioni fonometriche standard
dei normali fonometri con caratteristiche di omologazione a norma IEC tipo 1 di precisione così
come richiesto dalle Leggi Nazionali.
IL SISTEMA DI REGISTRAZIONE AUDIO DIGITALE.
Per giungere a questo obbiettivo è stato realizzato un software specifico denominato “File
Audio .WAV” come estensione del modulo software base di “NOISE & VIBRATION WORK”
della Spectra s.r.l., già da tempo utilizzato per applicazioni generali di supporto delle misure di
rumore e vibrazione.
La gestione del sistema combinato di acquisizione tra misure fonometriche e corrispondenti
registrazioni audio digitali viene eseguita utilizzando il collegamento via interfaccia seriale standard
RS-232 per il trasferimento dei dati fonometrici ed il collegamento dell'uscita AC del fonometro con
l'ingresso 'linea' della scheda audio per la registrazione sonora.
A partire da questo semplice doppio collegamento tra fonometro e PC, vengono poi demandate al
software di gestione le seguenti funzioni :
* Acquisizione dei dati fonometrici LAeq, LAFast, LASlow, LAImpulse, Lpicco, via RS-232
con velocità di almeno dieci letture al secondo.
* Possibilità di acquisizione contemporanea degli spettri ad 1/3 d'ottava per i fonometri dotati
di analisi in frequenza in tempo reale.
* Controllo parallelo della scheda audio per la registrazione sonora digitale con scelta della
frequenza di campionamento e della risoluzione del convertitore A/D.
* Scelta tra registrazione sonora continua o registrazione al superamento di un livello di soglia
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con abbinata una funzione di riconoscimento dell'evento sonoro.
* Memoria a ricircolo per il mantenimento dei dati precedenti al superamento della soglia di
'Trigger' valida sia per la gestione dei dati fonometrici sia per quelli audio.
* Gestione di una memoria temporanea per garantire il salvataggio delle acquisizioni in ogni
caso; per esempio un guasto sull'alimentazione oppure un 'Crash' del PC.
* Grafica di visualizzazione delle misure con i relativi file sonori, di tipo semplice ed intuitiva
con funzione di riascolto controllabile da cursore e 'Mouse'.
* Capacità di gestione grafica veloce per file che sovente assumono dimensioni di varie decine
di MByte.
* Listato delle registrazioni audio completo di data, ora, minuti e secondi, ascolto diretto ed
esportazione in formato file .WAV.
IL CAMPO DI IMPIEGO.
Numerosi possono risultare i campi di impiego della soluzione proposta, ma in relazione alle
richieste dei Decreti Legge allegati alla Legge Quadro 447 sull'inquinamento da rumore, vedi in
particolare il DM 31-10-97 “Metodologia di misura del rumore aeroportuale” ed il DM 16-03-98
allegato C “ Metodologia di misura del rumore ferroviario”, il sistema in esame offre caratteristiche
di concreta utilità.
La disponibilità di un riascolto sonoro diventa in realtà di grande importanza quando si tratta di
esaminare eventi di rumore ad elevato contenuto di energia sonora, acquisiti in campagne di misure
non presidiate e si desidera avere o trasferire certezza del tipo di evento registrato. Solitamente la
registrazione del semplice profilo del livello sonoro dell'evento ne consente il riconoscimento.
Avendo poi ora con i nuovi fonometri real-time anche la possibilità di acquisire
contemporaneamente l'evoluzione degli spettri in 1/3 d'ottava dell'evento, dovrebbero rimanere pochi
dubbi sulla sua possibile attribuzione. Nonostante tutto questo, la possibilità di riascoltare l'evento
sonoro in cuffia oppure da un altoparlante consente di eliminare immediatamente ogni ulteriore
eventuale forma di dubbio.
Nella pratica questa soluzione per la registrazione audio digitale è ottimizzata per integrare nelle
diverse modalità delle misure di monitoraggio di rumore la possibilità di dimostrazione
inequivocabile del tipo di eventi sonori rilevati.
Diversamente da soluzioni simili, proposte utilizzando un registratore tipo DAT, va sottolineato che
il sistema descritto, consente la registrazione audio dell'intero evento, includendo anche la porzione
precedente al superamento della soglia di 'Trigger'; si è anche in grado di eseguire una prima
identificazione dell'evento in base alla sua durata minima sopra il livello di soglia e tutto ciò con
riferimento ad una specifica banda di 1/3 d'ottava. La durata massima di registrazione che nella
soluzione DAT è limitata alle due ore, nella soluzione a PC può raggiungere valori dieci volte
maggiori ed va aggiunto che nella funzione di riascolto la ricerca dell'evento desiderato è immediata
e non sequenziale come per le registrazioni DAT su nastro. Come idea di massima si può considerare
che una acquisizione di un dato al secondo completo di misure fonometriche e spettri ad 1/3 d'ottava
per un intera giornata (86400 misure/giorno) richiede circa 10 MByte di memoria e considerando
una scelta attenta per l'identificazione degli eventi significativi, almeno altri 10¸20 MByte dovranno
essere aggiunti per valutare lo spazio di memoria globale necessario per contenere le corrispondenti
registrazioni audio.
APPLICAZIONE PRATICA.
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Come esempio pratico riportiamo una acquisizione condotta con un rilievo ogni mezzo secondo a
partire da circa le ore 9.00 di mattina sino alle ore 22.00 di sera. Il grafico dell'LAeq0.5 mostra su un
rumore di fondo in genere inferiore ai 55 dB, la presenza di numerosi eventi sonori associati a vari
sorvoli aerei. La presenza di una registrazione sonora digitale, viene evidenziata su comando, con
una icona di identificazione. Un semplice doppio click con il 'mouse' su ciascuna icona, abilita la
funzione di riascolto sonoro associata all'istante temporale indicato dall'icona selezionata. Il riascolto
dell'evento sonoro risulta completo in quanto durante la registrazione la funzione di PreTrigger ha
consentito la memorizzazione anche degli istanti precedenti al superamento del livello di soglia.
Le acquisizioni delle misure fonometriche complete di corrispondenti file audio .WAV, sono gestite
nel modulo base di N&VW con estrema semplicità ed immediatezza. In apparenza la gestione dei
grafici non subisce alcuna modifica, altro che l'attivazione di una specifica icona quando il cursore si
trova posizionato in un istante associato ad una registrazione sonora.
Nell'archivio misure, la presenza di file audio viene indicata da una serie di icone, ciascuna associata
con data, ora, minuti e secondi all'istante dell'inizio della registrazione. Cliccando su ogni singola
icona audio, è sempre possibile ascoltare la registrazione di quell'istante oppure estrarre il
corrispondente file in formato .WAV per un eventuale utilizzo con altri sistemi di analisi dedicati al
trattamento di file con questo formato come ad esempio i software “Spectra-Plus/Lab/Pro”, “CoolEdit” e “Goldwave”.
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Per meglio evidenziare la dimensione generale del problema relativo al riconoscimento degli eventi,
abbiamo estratto dalla acquisizione base due eventi sonori diversi come profili nel tempo, ma simili
in termini di livello sonoro. Un operatore attento avrebbe riconosciuto con buona sicurezza il diverso
tipo di eventi già dall'analisi del profilo storico, integrato eventualmente con un breve sopralluogo
sul luogo del rilievo. Ogni incertezza può poi essere eliminata se si dispone della parallela analisi in
frequenza, come nei grafici tempo-frequenza (spettrogrammi) relativi ai due eventi in esame e
corrispondenti ad un cane che abbaia il primo ed ad un sorvolo aereo il secondo. Solitamente la
diversa struttura della analisi in frequenza nell'evoluzione temporale dell'evento, costituisce un
elemento diagnostico molto potente e per altro ben evidenziato dalla grafica a scala dei grigi o a
scala cromatica dello spettrogramma.
Solitamente quindi le tradizionali tecniche fonometriche, se opportunamente utilizzate, consentono
sempre un facile riconoscimento dei vari tipi di eventi sonori significativi, ma se ciò nonostante si
desideri avere la matematica certezza del riconoscimento, ora basta cliccare con il mouse in un
qualunque punto del grafico che riporta l'evento ed ecco la fedele riproduzione sonora dell'evento
stesso, inclusa forse anche la causa che ha scatenato l'evento medesimo racchiusa sovente negli
istanti immediatamente precedenti e puntualmente registrati.
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