Auralização do Theatro 13 de Maio em Santa Maria

Trabalho de conclusão de curso da Eng. Acústica da UFSM voa e chega até o site oficial do Odeon com auralização

por Caroline Gaudeoso e William D'Andrea Fonseca

Santa Maria Theater receives Odeon Acoustical Virtual Simulation

The historic Treze de Maio theater is central to the city of Santa Maria, itself in the heart of Rio Grande do Sul, Brazil. A bachelor's honors thesis in Acoustical Engineering at the Federal University of Santa Maria (UFSM) was carried out within the theater, conducting measurements of its geometry, as well as several impulse responses. From the data collected, a 3D model was created using Odeon to evaluate new impulse responses, evaluate objective parameters, and perform auralizations.

English version at https://odeon.dk/treze-de-maio/

Introdução

O Theatro Treze de Maio [1, 2] é o mais importante de Santa Maria, nele acontecem eventos de teatro, música, poesia, entre outros eventos culturais, observe a figura acima.

Na Universidade Federal de Santa Maria, temos o primeiro curso de Engenharia Acústica do Brasil [3, 4]. Nele, os alunos passam por diversas disciplinas, incluindo acústica, vibrações, elétrica, civil, arquitetura e áudio. Ao final, os alunos têm duas tarefas diferentes para concluir o curso, o trabalho de conclusão de curso (TCC) e o estágio curricular. No primeiro, os alunos devem fazer um trabalho dedicado, focando em pesquisa, aplicação e mão na massa. No segundo, eles têm oportunidade de colocar em prática os conhecimentos aprendidos, conhecer novos modos de trabalho e conquistar novas habilidades.

Desenvolvimento

No TCC da aluna Caroline Gaudeoso, dada a importância do teatro, buscamos fazer um trabalho que contemplasse pesquisa, estudo, medição, simulação e atendimento a comunidade, visto que o teatro da cidade está em estudo pela universidade.

Várias etapas foram realizadas, das primeiras, buscando plantas e medindo os espaços do teatro, passando pelas intermediárias, medindo respostas impulsivas (RI) e repostas impulsivas biauriculares (BRIR) [5] (veja a Figura 2), chegando até a parte final de maquete virtual tridimensional, estimativa de propriedades dos materiais da sala, findando em um modelo que é capaz de gerar auralizações [6] (sinais sonoros de dois canais, biauriculares).

Cinquenta e cinco receptores foram posicionados dentro do teatro, medindo-se respostas impulsivas mono e biauriculares, observe a Figura 2. Vinte delas foram selecionadas para a maquete virtual e a simulação no software Odeon (empresa na Dinamarca em que Caroline fez o estágio curricular [7]).

As auralizações com diversas fontes sonoras foram realizadas com base nas gravações de um trabalho da Universidade de Bolonha [8]. Os instrumentos foram gravados em uma câmara silenciosa com 12 microfones. As auralizações realizadas utilizaram as gravações do microfone posicionado em -10,8º de elevação e 0º de azimute. Cinco posições na audiência foram selecionadas, assim como uma do regente, para a simulação virtual (pontos em azul mostrados nas Figuras 3 e 7).

Figura 2: Configurações de medição no Theatro Treze de Maio.

Visto que as propriedades de absorção dos materiais do teatro não eram conhecidas, foi utilizada uma ferramenta (do Odeon) de otimização de propriedades a partir das medições de RI realizadas. Uma investigação sobre os parâmetros dessa otimização também foi realizada, observe a interface na \figura{fig:oti} (devido a limitação de espaço, pede-se ao leitor para fazer zoom nas imagens).

Como pode ser verificado nas Figuras 5, obteve-se um bom acordo entre os parâmetros (T30, EDT, TS, C50, C80 e D50) obtidos na medição e aqueles obtidos quando utilizadas as propriedades otimizadas via algoritmo genético (na simulação). Isso é especialmente importante para que as auralizações soem o mais semelhante possível com as medições. Com os ajustes propostos, seria possível fazer simulações para todas a 335 poltronas fixas (232 na plateia, 84 no mezanino e 19 nas varandas laterais), facilitando a comparação subjetiva do som recebido pelos espectadores.

Figura 3: Maquete virtual tridimensional (fontes em vermelho e receptores em azul).

Figura 4: Otimização de propriedades de materiais a partir das RIs medidas (algoritmo genético do Odeon).

Figura 5: Comparação entre resultados estimados da medição e simulados com dados da otimização.

Figura 6: Respostas (em grid) simuladas com as propriedades encontradas.

Na Figura 6 é possível se observar alguns resultados de T30, C50 e D50 em um plot de grid nas posições de audiência na plateia e no mezanino. Este tipo de gráfico é interessante para verificar se os ouvintes têm uma recepção sonora semelhante (situação buscada em projetos).

Ao final, depois de todas essas etapas, a experiência de ouvir traz a coroação deste bonito trabalho. É importante lembrá-los de usar um bom fone de ouvido (headphone circum-auricular, por exemplo) para ouvir os arquivos de áudio biauriculares.

Uma breve descrição, assim como os arquivos sonoros (seis situações mais o áudio original, veja Figura 7) podem ser ouvidos (e verificados) no site do próprio Odeon, fato de grande orgulho para o curso. Além de também poderem ser acessados abaixo (use fones de ouvido) e/ou no material suplementar da Revista Acústica & Vibrações nº51.

Figura 7: Maquete virtual tridimensional (fontes em vermelho e receptores em azul), com áudio para escuta, use headphones.

Observação: o soundcloud compacta e recodifica os arquivos de áudio, para escutar os arquivos wave originais, veja abaixo a seção de download.

Considerações finais

No primeiro semestre de 2020 o TCC deve ser concluído, com isso demais detalhes poderão ser verificados tanto na monografia, quanto em artigo subsequente que será publicado. Apesar do grande desafio de criar o modelo virtual de uma sala com tratamento acústico desconhecido, o trabalho mostra que é possível obter resultados satisfatórios utilizando a ferramenta de otimização do software Odeon.

Versão deste artigo em PDF e áudios em wave

Referências