Alternative methods to generate a first-order directional microphone

Abstract

[ANGLÈS] This thesis deals with the implementation and analysis of different methods to generate a first-order directional microphone for source location and noise measurement purposes. The methods analysed include a cardioid capsule, and virtual methods such the combination of the signals of two omnidirectional microphones, the combination of the signals of an omnidirectional and a figure of 8 microphones, as well as a Soundfield microphone which is based on the Ambisonics principle. The frequency response function, directivity error and signal-to-noise ratio of the resulting first-order directional microphones have been experimentally studied by implementing each of the methods, performing measurements in the anechoic chamber of the Acoustics Group at NTNU (Norway) and post-processing the obtained signals using MatLab. The results obtained from the experiments conclude that the optimum method to generate a first-order directional microphone for measurement purposes at the frequency range of interest of this project (from 80 Hz to 4 kHz) is to use an array of three omnidirectional microphones and combine their signals.

[CASTELLÀ] El objetivo de este proyecto es la implementación y análisis de diferentes métodos para generar un micrófono direccional de primer orden con propósitos de localización de fuentes sonoras y medidas de ruido. Los métodos analizados incluyen una cápsula cardioide y métodos virtuales como la combinación de señales procedentes de dos micrófonos omnidireccionales, la combinación de señales de un micrófono omnidireccional y un micrófono con patrón de figura de 8, así como la utilización de un Soundfield Microphone basado en el principio Ambisonics. La función de respuesta en frecuencia, error de directividad y relación señal-ruido de los micrófonos direccionales de primer orden resultantes se ha estudiado experimentalmente mediante la implementación de cada uno de los métodos, realizando medidas acústicas en la cámara anecoica del Acoustics Group de la NTNU (Noruega) y realizando el consiguiente post-procesado de los señales obtenidos utilizando MatLab. Los resultados obtenidos de los experimentos concluyen que el método óptimo para generar un micrófono direccional de primer orden para medidas acústicas en el rango de frecuencias de interés (entre 80 Hz y 4 kHz) es la utilización de un array de tres micrófonos omnidireccionales y la combinación de sus señales.

[CATALÀ] L'objectiu d'aquest projecte és la implementació i anàlisi de diferents mètodes per a generar un micròfon direccional de primer ordre per a propòsits de localització de fonts sonores i mesures de soroll. Els mètodes analitzats inclouen una càpsula cardioide i mètodes virtuals com la combinació de senyals provinents de dos micròfons omnidireccionals, la combinació de senyals d'un micròfon omnidireccional i un micròfon amb patró de figura de 8, així com la utilització d'un Soundfield Microphone basat en el principi Ambisonics. La funció de resposta en freqüència, error de directivitat i relació senyal-soroll dels micròfons direccionals de primer ordre resultants s'ha estudiat experimentalment mitjançant la implementació de cada un dels mètodes, realitzant mesures acústiques a la cambra anecoica del Acoustics Group de la NTNU (Noruega) i el consegüent post-processat dels senyals obtinguts utilitzant MatLab. Els resultats obtinguts dels experiments conclouen que el mètode òptim per a generar un micròfon direccional de primer ordre per a mesures acústiques al rang de freqüències d'interès (entre 80 Hz i 4 kHz) és la utilització d'un array de tres micròfons omnidireccionals i la combinació dels seus senyals.