Characterization of an ambisonics reproduction room

The complexity of a sound field holds many mathematical and engineering challenges for its accurate reconstruction. Ambisonics is a recording and playback technique capable of representing sound fields through decomposition into a set of spherical harmonics, thanks to a determined mathe- matical discretization procedure. The accurate reproduction of the sound field is confined to a central sweet spot, an area that is centrally located within a treated acoustic site. The optimal reproduction system must exhibit a configuration that can surround the sweet spot, embracing it as far as possible into the reproduced sound field. However, empirical test cases challenge this limitation, indicating that even in listening rooms without a perfect anechoic behaviour and with non ideal speaker array layout the representation of the sound field could be sufficiently valid and reliable. This thesis aims to investigate the quality of the spherical harmonic reproduction within a dedicated spatial configuration that is appropriately designed for audio listening and compatible to host Ambisonics sound system. The objective is to illustrate a method for the assessment of the analyzed site’s overall quality and propose metrics for the spherical harmonics reconstruction evaluation. Various factors have been analysed such as the structural room characteristics, the amount of loudspeakers utilized, the listening position placement, the use of equalisation hence, the influence of all these factors on the reproduction of a diffuse field. The acoustic parameters of the room have been derived and the measured spherical har- monics have been evaluated in relation to the ideal ones by means of the proposed specific metrics. These metrics are established for the evaluation of the microphone encoding while, however, their use with regard to the evaluation of audio reproduction is exper- imental. In the context of an optimal acoustic performance of the room, the proposed metrics have proven to be effective and useful for the assessment of spherical harmonics reproduction rendering within the site.

La complessità di un campo sonoro presenta molte sfide matematiche e ingegneristiche per una sua ricostruzione accurata e soddisfacente. Ambisonics è un metodo di registrazione e riproduzione in grado di rappresentare i campi sonori attraverso la decomposizione in armoniche sferiche. La riproduzione accurata del campo sonoro è limitata ad uno sweet spot, area che si trova in posizione centrale all’interno di un ambiente acusticamente trattato. Il sistema di riproduzione ottimale deve possedere una configurazione che possa circondare lo sweet spot in modo da immergerlo il più possibile nel campo sonoro riprodotto. Tuttavia, l’evidenza empirica mette in discussione questo limite, suggerendo che anche in ambienti d’ascolto dal comportamento non anecoico e con una disposizione delle casse diversa da quella ideale, la rappresentazione del campo sonoro potrebbe essere piuttosto valida. Questo lavoro di tesi indaga sulla qualità della riproduzione delle armoniche sferiche all’interno di una configurazione spaziale dedicata, la quale è compatibile per l’ascolto e la rappresentazione audio tramite sistema Ambisonics. L’obiettivo è mostrare un metodo per la valutazione della qualità complessiva del sito studiato e proporre una metrica per la valutazione degli armonici sferici ricostruiti. Diversi sono i fattori analizzati, come l’influenza delle caratteristiche della stanza, della quantità di altoparlanti, della posizione di ascolto e dell’ utilizzo di un’ equalizzazione sulla riproduzione di un campo diffuso. I parametri acustici della stanza sono stati rica- vati e le armoniche sferiche misurate sono state confrontate con le armoniche sferiche ideali tramite metriche assodate per la valutazione dell’encoding microfonico ma sperimentali per quanto riguarda la valutazione della riproduzione audio. Confermate le ottime propri- età acustiche della stanza, le metriche proposte sono risultate efficaci per la valutazione della performance di riproduzione degli armonici sferici all’interno del sito.