Progettazione di un suono pilotato da un sistema avanzato per sonorizzare i veicoli elettrificati

Abstract

L’industria automobilistica negli ultimi decenni sta cambiando, i veicoli elettrici sono ormai sempre più diffusi per le strade e ognuna delle principali case automobilistica ha lanciato almeno un modello di veicolo elettrico o ibrido. Questo trend è probabilmente destinato ad aumentare nel tempo.
Una caratteristica del motore elettrico è la poca rumorosità a basse velocità. Questo a primo impatto sembrerebbe essere un vantaggio, in quanto il rumore emesso dai veicoli contribuisce ad aumentare l’inquinamento acustico, che ha effetti negativi sulla salute delle persone e sull’ambiente.
Tuttavia, la silenziosità di un veicolo elettrico può risultare pericolosa per i pedoni. Gli “indizi” utilizzati dalle persone per rilevare un veicolo in avvicinamento si dividono in visivi e uditivi.
Utilizzando solo indizi visivi, si è verificato che i pedoni tendono a sottostimare le velocità basse e questo può essere pericoloso. Inoltre i pedoni con difficoltà visive possono basarsi quasi esclusivamente su indizi uditivi, per questi motivi risulta ancora più importante la progettazione di un sistema che aumenti la facilità di rilevazione dei veicoli elettrici. [1]
La soluzione attualmente usata è quella di aggiungere un suono esterno al veicolo in modo da aumentarne la rilevabilità. Questo suono viene chiamato AVAS (Acoustic Vehicle Alerting System) ed è stato regolamentato ad Ottobre 2016 dal “Regolamento n.138 della Commissione economica per l’Europa delle Nazioni Unite (UNECE)” e dalla “Regolamentazione delegata dalla Commissione EU 2017/157” che ha stabilito che dal 1 Luglio 2021 tutte le automobili elettriche potranno circolare solo se hanno a disposizione un AVAS che abbia le caratteristiche indicate nel suddetto regolamento.
Lo scopo di questo progetto è quello di progettare un suono che sia conforme alla normativa europea e di esplorare le diverse opportunità a disposizione durante il processo di sound design.
Inizialmente sono stati studiati i risultati di alcune ricerche già effettuate sull’argomento che hanno analizzato l’effetto percettivo di alcune caratteristiche del suono, in particolare quelle che rendono l’AVAS più facilmente rilevabile. Sono stati inoltre considerati anche parametri soggettivi come “appropriatezza” e “piacevolezza”.
Una volta definite queste caratteristiche, si sono vagliate le possibili tecniche per la progettazione del suono. La prima tecnica, più semplice, consiste nel sintetizzare un suono composto da diverse forme d’onda semplici. Come spunto iniziale si è utilizzato uno dei preset del software “Igniter”, sviluppato da “AIR Music Technology”, utilizzato come base su cui lavorare. Come risultato si è ottenuta la possibilità di aggiungere un numero indefinito di componenti utilizzando le principali forme d’onda (sinusoidale, quadra, dente di sega, triangolare) o eventualmente una via di mezzo tra due di queste forme d’onda base.
L’altra tecnica utilizzata è quella della sintesi granulare, che consiste nell’utilizzare campioni sonori registrati e riprodurne solo piccoli pezzi in loop, agendo su diversi parametri e introducendo un fattore di casualità. Questa tecnica verrà approfondita nel dettaglio ed è quella più utilizzata dalle varie case automobilistiche, in quanto consente un approccio più creativo e risultati molto vari. Dopotutto, la necessità di aggiungere un AVAS al veicolo è anche un’opportunità di brandizzare il prodotto, generando suoni innovativi che possano essere facilmente associabili ad una casa automobilistica. I principali brand hanno già investito cercando di sfruttare al meglio questa occasione, in particolare BMW ha ingaggiato il famoso compositore di colonne sonore e produttore discografico Hans Zimmer per la progettazione del proprio AVAS.

Obiettivo Tesi

Progettazione di un suono pilotato da un sistema avanzato per sonorizzare i veicoli elettrificati ( AVAS ) in rispetto delle attuali norme vigenti.
Si vuole creare un suono che nel modo più efficiente ed efficace possibile restituisca, all’ascolto, le sensazioni che un pedone percepisce all’avvicinarsi
di un veicolo.

Metodologia di ricerca

Sound design tramite SuperCollider e sintesi granulare. Validazione del sistema in camera anecoica per verificare ilrispetto delle normative in termini di potenza sonora e frequenze audio

Conclusioni

L’approccio di generazione del suono tramite sintesi granulare si presta molto bene per la progettazione di suoni attraverso mix di elementi acustici elementari detti microsound o grani. Tali elementi, opportunamente combinati e modulati, possono essere sfruttati per generare suoni più articolati e con un comportamento dinamico dipendente da dati provenienti da sensori esterni.

Sviluppi futuri

Analisi del porting dell’attività su scheda DSP embedded  con risorse più limitate e costi più bassi. Analisi di applicazione del modello a settori diversi dall’Automotive (es ferroviario, industriale, …)