2. Investigación
Las áreas de investigación se centran en:
Audio 3D
- Captura de audio 3D y acústicas 3D
- Síntesis de acústicas 3D
- Rendering de audio 3D y navegación
- Herramientas de post-producción de audio 3D
- Audio 3D en eventos en vivo
- Sistemas de exhibición para audio 3D
- Upmix de contenido estéreo o 5.1 a contenido 3D
Propagación del sonido en entornos urbanos
Audio 3D
La tecnología de audio 3D desarrollada por Barcelona Media supone una evolución del audio surround, proporcionando contenidos realmente inmersivos. A diferencia de los sistemas surround estándar 5.1, que no poden reproducir sonidos fuera del plano horizontal, el audio 3D permite:
- Los sonidos se pueden poner en cualquier punto del espacio. El audio 3D añade la dimensión vertical, generando contenidos para ser reproducidos en configuraciones de altavoces en diferentes alturas, y permitiendo situar los sonidos en todos los ángulos.
- Más realismo y naturalidad. Los sistemas de audio 3D proporcionan experiencias más inmersivas, más naturales y espectaculares. La audiencia puede sentir aviones y naves volando por encima de sus cabezas y explosiones y temblores bajo sus pies.
- Las reverberaciones son 3D. La reverberación es un fenómeno que estamos acostumbrados a escuchar en 3D. Cuando se produce un sonido en una iglesia, el sonido se propaga a través de miles de caminos diferentes, que llegan a nuestros oídos desde múltiples direcciones. El audio 3D puede reproducir la reverberación con plena fidelidad, proporcionando una ilusión de estar en un lugar de una manera mucho más potente que la producida por los sistemas surround 2D.
- Los sonidos ambiente son 3D. El audio 3D permite reproducir ambientes ricos a nivel sonoro, con gaviotas volando y una carretera cercana y gente disfrutando. El resultado es una mejor naturalidad y un paisaje sonoro donde los sonidos provienen de diferentes profundidades respecto al oyente.
- Independencia del sistema de exhibición. La banda sonora 3D se graba y se manipula de manera agnóstica a la configuración de altavoces del sistema de exhibición. Para la reproducción, una vez conocida la configuración de altavoces, el audio 3D se decodifica para explotar completamente las capacidades del sistema. Así, todo el proceso de producción y post-producción no se ha de realizar de forma individual para cada sistema en el que se desee reproducir el contenido 3D.
Las áreas de investigación en las que se trabajan en audio 3D son:
Captura de audio 3D y acústicas 3D
Investigación sobre diferentes sistemas de grabación para la captación de sonido 3D. En particular, se trabaja desde un punto de vista físico con el objetivo de grabar tota la información del campo acústico. De esta manera se pueden desarrollar tecnologías de grabación que sean independientes del sistema de exhibición.
La tecnología clásica de captación de sonido surround se basa en arrays microfónicos. Así se capta tan solo la presión acústica con la utilización de agrupaciones de micrófonos a una cierta distancia. La disposición de los arrays depende del sistema de exhibición necesario.
Barcelona Media apuesta por una nueva aproximación en la captación, que se basa en grabar otras magnitudes físicas del campo acústico, principalmente, presión y velocidad, así como harmónicos esféricos de orden superior. Esta tecnología permite obtener todos los parámetros del campo acústico y reproducirlo en cualquier sistema que se precise.
Síntesis de acústicas 3D
Desarrollo de nuevos algoritmos y nuevas tecnologías para la propagación y manipulación del sonido en entornes virtuales:
- Algoritmos geométricos de propagación: desarrollo de algoritmos de sound rendering -de creación de sonido adaptado a un modelo 3D dado -, basados en la aproximación geométrica de la ecuación de ondas. Actualmente, los investigadores de Barcelona Media trabajan en algoritmos de tipo ray tracing, método de "trazado de rayos" para determinar la acústica de ambientes, que se basa en la proyección y el seguimiento de líneas imaginarias de sonido desde el receptor a las fuentes sonoras de la escena.
- Métodos numéricos: desarrollo de algoritmos para la solución exacta de la ecuación de ondas. Más concretamente, se trabaja en el método llamado de "diferencias finitas", que también se utiliza en otros campos de la ciencia, particularmente en electromagnetismo (por ejemplo, en el estudio de la distribución de antenas para transmisión de la señal para los móviles).
Rendering de audio 3D y navegación
Investigación para la post-producción de audio en aplicaciones multimedia y la generación de escenas acústicas en 3D para ser escuchadas y para ser navegadas, donde la escena acústica varía dependiendo de la posición del oyente.
La acústica de los espacios puede provenir de acústicas de espacios reales grabadas con las tecnologías de captación de acústicas 3D o bien ser acústicas sintetizadas con la tecnología de síntesis de acústicas.
El grupo de BM trabaja en el desarrollo de tecnología para posicionar y mover fuentes sonoras en un entorno 3D, así como dotar a estos fuentes sonoras de las características necesarias para conformar un paisaje acústico realista.
Herramientas de post-producción de audio 3D
Investigación en tecnologías para la edición, monitorización y codificación de audio 3D utilizando Digital audio WorkStations existentes y herramientas de modelado 3D externas.
El grupo también ha realizado investigación en algoritmos de deconvolución: creación de nuevos algoritmos para la dereverberación (eliminación del eco) de sonidos grabados fuera de un estudio.
Audio 3D en eventos en vivo
- Captación mixta y técnicas de procesado para grabar audio en eventos en vivo como deportes, conciertos y teleconferencias.
- Herramientas y tecnologías para la reconstrucción y manipulación en directo de la escena 3D.
- Tecnología de streaming de audio 3D
- Tecnología para la sincronización de audio 3D con el vídeo en recepción.
Sistemas de exhibición para audio 3D
Investigación en diferentes tecnologías focalizadas en la exhibición de audio 3D:
- Detección automática de la configuración de los altavoces (número y posición)
- Ecualización automática de los altavoces y de la acústica de las salas
- Decodificación de audio 3D a una configuración arbitraria: investigación en algoritmos para la exhibición de audio en sistemas multi-altavoz, desde el popular surround 5.1 hasta disposiciones de altavoces innovadoras a diferentes alturas.
- Decodificación de audio 3D a auriculares mediante tecnología binaural capaz de proporcionar sensación tridimensional mediante auriculares.
Tecnología Upmix
Investigación en tecnologías de inferencia de canales que permiten la conversión automática de contenidos estéreo o 5.1 a Audio 3D.
Fuera del ámbito del audio 3D, el grupo de audio de Barcelona Media realiza investigación en:
Propagación del sonido en entornos urbanos
El objetivo de esta investigación es el de obtener la curva de atenuación acústica de la propagación del sonido en entornos exteriores siguiendo modelos estándares europeos. En particular se está trabajando en:
- Cálculo del impacto acústico de las diferentes fuentes sonoras presentes en un entorno a partir de un modelo 3D simplificado del entorno urbano.
- Navegación. Cálculo del nivel de presión sonora en una alta densidad de puntos del entorno, de forma que se permita la navegación por el entorno disponiendo de los datos del impacto acústico en cada punto.
- Auralización. Posibilidad de reproducir, dadas las fuentes sonoras existentes, el sonido propagado.
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