Ανάπτυξη Περιβάλλοντος Σημασιολογικής Διαχείρισης Ηχητικής Πληροφορίας

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Ανάπτυξη Περιβάλλοντος Σημασιολογικής Διαχείρισης Ηχητικής Πληροφορίας"

Transcript

1 Διαπανεπιστημιακό Διατμηματικό Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών Προηγμένα Συστήματα Υπολογιστών & Επικοινωνιών Τεχνολογίες Πληροφορικής και Επικοινωνιών του Ήχου και της Εικόνας για την Εκπαίδευση και την Παραγωγή Ανάπτυξη Περιβάλλοντος Σημασιολογικής Διαχείρισης Ηχητικής Πληροφορίας ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Φοιτητής: Λάζαρος Βρύσης Επιβλέπων: Δημούλας Χαράλαμπος ΑΜ: ΔΔ305 ΑΠΘ, Θεσσαλονίκη 2014

2 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Ανάπτυξη Περιβάλλοντος Σημασιολογικής Διαχείρισης Ηχητικής Πληροφορίας Η παρούσα εργασία αφορά τη θεωρητική μελέτη και την ανάπτυξη ενός περιβάλλοντος λογισμικού πραγματοποίησης ακουστικών μετρήσεων, με έμφαση στη σημασιολογική ανάλυση ηχητικού περιεχομένου. Η ανάπτυξη της εφαρμογής έγινε βάσει των σταδίων της ανάλυσης, της σχεδίασης, της υλοποίησης και της αξιολόγησης, ενώ προορίζεται για τα έξυπνα τηλέφωνα iphone και το λειτουργικό σύστημα ios. Πρόκειται για μια πρόταση σχεδιασμού και υλοποίησης ενός ευέλικτου και φιλικού στη χρήση περιβάλλοντος, με δυνατότητες μέτρησης ηχητικής στάθμης, φασματική ανάλυσης, μέτρησης χρόνου αντήχησης, καταγραφής και ανάλυσης κρουστικής απόκρισης και χωροχρονικής σημασιολογικής αποτύπωσης, που μπορεί εύκολα να χρησιμοποιηθεί από μη ειδικούς. Γνώμονα ανάπτυξης αποτέλεσε η επιδίωξη το παραγόμενο λογισμικό να παρέχει παρόμοιες λειτουργίες και ισάξιας πιστότητας μετρήσεις με μια επαγγελματική συσκευή ηχομέτρησης, ενώ παράλληλα δόθηκε βαρύτητα στην ενσωμάτωση επιπρόσθετων δυνατοτήτων που θα προσφέρουν πολύτιμες ευκολίες στον χρήστη και έχουν να κάνουν με τη διαχείριση των συνεδριών μέτρησης. Η μελέτη περιλαμβάνει και την ανάπτυξη υπηρεσιών «στο σύννεφο», που σε συνάρτηση με τις παραπάνω δυνατότητες καθιστά το έργο κατάλληλο για έρευνα σε σύγχρονες επιστημονικές περιοχές ενδιαφέροντος, όπως τη μελέτη ηχοτοπίων και χαρτογράφησης θορύβου. 1

3 ABSTRACT Development of a Software Environment for Semantic Audio Analysis The current work presents the implementation of a mobile software environment that provides a suite of professional-grade audio and acoustic analysis tools for smartphones and tablets bringing also semantic intelligence into ubiquitous computing environments. The suite includes sound level monitoring, real-time time-frequency analysis, reverberation time and impulse response measurements, whereas feature-based intelligent content analysis is deployed in terms of long-term audio event detection and segmentation. The report investigates the implementation of a flexible and user-friendly environment, which can be easily used by non-specialists, providing professional functionality and fidelity of specific-purpose devices, and eliminating the mobileinterfacing and hardware limitations. Emphasis is given to the integration of additional capabilities that will offer valuable amenities to the user, having to do with the management of measurement sessions and intelligent cloudbased semantic analysis. 2

4 Περιεχόμενα 1 Εισαγωγή Γενικά Στόχος του εγγράφου Τυπογραφικές παραδοχές του εγγράφου Αναγνωστικό κοινό και τρόπος ανάγνωσης Σκοπός της εργασίας Δομή του εγγράφου Θεωρητικό υπόβαθρο Εισαγωγή Ήχος και διάδοση Θεωρία ακουστικών μεγεθών Υπολογισμός ακουστικών μεγεθών Σημαντικοί ορισμοί ακουστικών μετρήσεων Συνήθεις ακουστικές μετρήσεις Τεχνολογία ηλεκτρακουστικών μετρήσεων Σύνοψη Ανάλυση εφαρμογής Εισαγωγή Προεργασία Μελέτη Προδιαγραφές Χρονοπρογραμματισμός Κοστολόγηση Σύνοψη Σχεδίαση εφαρμογής Εισαγωγή Αρχές σχεδίασης Πρότυπες οθόνες Χάρτης πλοήγησης Πρωτότυπο Αξιολόγηση Σύνοψη

5 5 Υλοποίηση εφαρμογής Εισαγωγή Προγραμματισμός Τεχνολογίες υλοποίησης Οπτική ταυτότητα Τελική εφαρμογή Σύνοψη Παρουσίαση εφαρμογής Εισαγωγή Αρχή λειτουργίας Οθόνες λειτουργιών Μετρήσεις στο σύννεφο Χωροχρονική επισήμανση Εξωτερικό μικρόφωνο Αυτόματος προσανατολισμός γραφικού περιβάλλοντος Σύνοψη Αξιολόγηση εφαρμογής Εισαγωγή Μορφές αξιολόγησης Τεχνικές αξιολόγησης ευχρηστίας Αξιολόγηση ευχρηστίας Αξιολόγηση απόδοσης Σύνοψη Συμπεράσματα και μελλοντικές εξελίξεις Εισαγωγή Συμπεράσματα Μελλοντικές εξελίξεις Σύνοψη Βιβλιογραφία Παράρτημα

6 Ευρετήριο εικόνων Εικόνα 1-1 Περιβάλλον εφαρμογής ηχητικών μετρήσεων σε iphone... 9 Εικόνα 1-2 Ολοκληρωμένος αναλυτής ακουστικών μετρήσεων B&K Εικόνα 2-1 Μετάδοση του ήχου Εικόνα 2-2 Κυματομορφή κρουστικής απόκρισης χώρου Εικόνα 2-3 EDT και RT Εικόνα 2-4 T10, T20 και T Εικόνα 2-5 Οκτάβες και τριτοκτάβες Εικόνα 2-6 Φασματική απεικόνιση λευκού θορύβου Εικόνα 2-7 Φασματική απεικόνιση ροζ θορύβου Εικόνα 2-8 Απόκριση των φίλτρων A, B, C, D Εικόνα 2-9 ETC και καμπύλη Schroeder Εικόνα 2-10 Αναλυτής ακουστικών μετρήσεων B&K Type Εικόνα 2-11 Το περιβάλλον «SMAART» Εικόνα 3-1 Η εφαρμογή «SPL Master» Εικόνα 3-2 Η εφαρμογές ηχομέτρησης «Audio Tool» και «SPL Meter» Εικόνα 3-3 Ηχομέτρηση σε iphone και σε εξειδικευμένη συσκευή Εικόνα 3-4 Η εφαρμογή «Room Scope» Εικόνα 3-5 Η εφαρμογή «Audio Tools» Εικόνα 3-6 Καταμερισμός εργασιών σε πακέτα Εικόνα 3-7 Gantt και κρίσιμο μονοπάτι Εικόνα 4-1 Βασικό σχέδιο της εφαρμογής Εικόνα 4-2 Οθόνη μέτρησης ηχητικής στάθμης Εικόνα 4-3 Οθόνη ανάλυσης φάσματος Εικόνα 4-4 Οθόνη μέτρησης χρόνου αντήχησης Εικόνα 4-5 Οθόνη ανάλυσης κρουστικής απόκρισης Εικόνα 4-6 Οθόνη μακροπρόθεσμης μέτρησης Εικόνα 4-7 Οθόνη βαθμονόμησης Εικόνα 4-8 Οθόνη αποθήκευσης μετρήσεων Εικόνα 4-9 Οθόνη προβολής μετρήσεων Εικόνα 4-10 Οθόνες μέτρησης ηχητικής στάθμης και ανάλυσης φάσματος Εικόνα 4-11 Οθόνες μέτρησης χρόνου αντήχησης και βαθμονόμησης Εικόνα 4-12 Οθόνες διαχείρισης και προβολής μετρήσεων Εικόνα 5-1 Το περιβάλλον ανάπτυξης Xcode Εικόνα 5-2 Αναλογικό καντράν σε συσκευή μέτρησης στάθμης Εικόνα 5-3 Το σήμα του λογότυπου Εικόνα 5-4 Το λογότυπο Εικόνα 5-5 Η λεκτική λεζάντα Εικόνα 6-1 Στην αριστερή γρίλια κρύβεται το μικρόφωνο Εικόνα 6-2 Οθόνη μέτρησης ηχητικής στάθμης Εικόνα 6-3 Οθόνη ανάλυσης φάσματος Εικόνα 6-4 Οθόνη μέτρησης χρόνου αντήχησης Εικόνα 6-5 Οθόνη ανάλυσης κρουστικής απόκρισης

7 Εικόνα 6-6 Οθόνη μακροπρόθεσμης μέτρησης Εικόνα 6-7 Οθόνες επιλογών σημασιολογικής επισήμανσης Εικόνα 6-8 Οθόνη βαθμονόμησης Εικόνα 6-9 Οθόνη αποθήκευσης μέτρησης Εικόνα 6-10 Εύκολη αποστολή και κοινοποίηση δεδομένων μέτρησης Εικόνα 6-11 Οθόνες προβολής μετρήσεων στο σύννεφο Εικόνα 6-12 Προβολή χαρτογράφησης ηχοτοπίων Εικόνα 6-13 Ηχητική ανάλυση με iphone και εξωτερικό μικρόφωνο Εικόνα 6-14 Εξωτερικό μικρόφωνο μετρήσεων Εικόνα 6-15 Διάγραμμα απόκρισης και κατευθυντικότητάς για το MicW i Εικόνα 6-16 Τεχνικά χαρακτηριστικά του μικροφώνου MicW i Εικόνα 6-17 Αυτόματη προσαρμογή προσανατολισμού γραφικής διεπαφής. 118 Εικόνα 7-1 Απόκριση εισόδου για διάφορα μοντέλα iphone Εικόνα 7-2 Απόκριση εισόδου ήχου με απενεργοποιημένο AGC

8 Ευρετήριο σχημάτων Σχήμα 2-1 Μονάδα ηχητικής διέγερσης του B&K BAA Σχήμα 2-2 Μονάδα μετρήσεων του B&K BAA Σχήμα 2-3 Μονάδα υπολογισμών του B&K BAA Σχήμα 3-1 Βασικά στάδια ανάπτυξης μιας εφαρμογής λογισμικού Σχήμα 3-2 Το εξελικτικό μοντέλο ανάπτυξης Σχήμα 3-3 Στάδια ανάπτυξης λογισμικού, ανθρωποκεντρική προσέγγιση Σχήμα 3-4 Διάγραμμα ροής στοιχειωδών ενεργειών Σχήμα 4-1 Χάρτης πλοήγησης του ismaarter Σχήμα 4-2 Ροή επεξεργασίας του σήματος Σχήμα 6-1 Δομή του ismaarter Σχήμα 6-2 Βασική επεξεργασία σήματος Σχήμα 6-3 Στάδια επεξεργασίας για τη μονάδα SLM Σχήμα 6-4 Στάδια επεξεργασίας για τη μονάδα RTA Σχήμα 6-5 Στάδια επεξεργασίας για τη μονάδα RT Σχήμα 6-6 Στάδια επεξεργασίας για τη μονάδα IR Σχήμα 6-7 Στάδια επεξεργασίας για τη μονάδα IR Σχήμα 6-8 Αρχή λειτουργίας του αλγορίθμου σημασιολογικής ανάλυσης Σχήμα 6-9 Οργάνωση δεδομένων στο σύννεφο Σχήμα 7-1 Αριθμός λαθών για κάθε ευρετικό κανόνα Σχήμα 7-2 Μέτρηση απόδοσης, αποτελέσματα 1 ου ερωτήματος Σχήμα 7-3 Μέτρηση απόδοσης, αποτελέσματα 2 ου ερωτήματος Σχήμα 7-4 Μέτρηση απόδοσης, αποτελέσματα 3 ου ερωτήματος Σχήμα 7-5 Μέτρηση απόδοσης, αποτελέσματα 4 ου ερωτήματος Σχήμα 7-6 Μέτρηση απόδοσης, αποτελέσματα 5 ου ερωτήματος Σχήμα 7-7 Μέτρηση απόδοσης, αποτελέσματα 6 ου ερωτήματος Σχήμα 7-8 Μέτρηση απόδοσης, αποτελέσματα 7 ου ερωτήματος Σχήμα 7-9 Μέτρηση απόδοσης, αποτελέσματα 8 ου ερωτήματος Σχήμα 7-10 Απόκριση εισόδου ήχου Σχήμα 7-11 Συνδεσμολογία ισοστάθμισης

9 Ευρετήριο πινάκων Πίνακας 2-1 Επιλογές απόκρισης Πίνακας 3-1 Σύνθεση ομάδας εργασίας Πίνακας 6-1 Υβριδικές συχνοτικές ζώνες Πίνακας 6-2 Περιγραφείς MPEG Πίνακας 6-3 Προσαρμοσμένες παράμετροι ανάλυσης Πίνακας 7-1 Ομάδα αξιολογητών Πίνακας 7-2: Αριθμός λαθών για κάθε ευρετικό κανόνα Πίνακας 7-3: Καταγραφή προβλημάτων βάσει της ευρετικής αξιολόγησης Πίνακας 7-4 Ερωτηματολόγιο για τη μέθοδο μέτρησης απόδοσης

10 1 Εισαγωγή 1.1 Γενικά Στόχος αυτής της εργασίας είναι η ανάπτυξη ενός σύγχρονου περιβάλλοντος λογισμικού που προσφέρει τη χρηστικότητα μιας συσκευής ηχητικής και ακουστικής ανάλυσης, επικεντρώνοντας στην ακρίβεια των μετρήσεων, στη χρήση του εργαλείου από μη επαγγελματίες και στην εκτεταμένη παροχή δυνατοτήτων και ευκολιών διαχείρισης μετρήσεων. Το τεχνολογικό τοπίο τα τελευταία χρόνια παρουσιάζει ραγδαία πρόοδο στον τομέα των φορητών ηλεκτρονικών συσκευών και κυρίως των έξυπνων κινητών τηλεφώνων (smartphones). Η υπάρχουσα τεχνογνωσία, όσον αφορά τόσο το υλικό (hardware) όσο και το λογισμικό (software), παρέχει πολλαπλές δυνατότητες για την ανάπτυξη ποικίλων εφαρμογών και εργαλείων για αυτές τις συσκευές. Ειδικότερα, οι συσκευές τύπου iphone εξοπλίζονται με υψηλών τεχνικών προδιαγραφών ηλεκτρονικά υποσυστήματα, ενώ το λειτουργικό σύστημα που φέρουν (ios) αποτελεί μια πρόσφορη πλατφόρμα για τη δημιουργία εφαρμογών λογισμικού [1]. Εικόνα 1-1 Περιβάλλον εφαρμογής ηχητικών μετρήσεων σε iphone Τρέχουσες υλοποιήσεις εργαλείων ακουστικών μετρήσεων, ξεφεύγουν από την λογική της αποκλειστικής συσκευής και δομούνται ψηφιακά, βασιζόμενες σε λογισμικό. Το περιβάλλον λογισμικού που παρουσιάζεται, ενσωματώνει τις παρακάτω μονάδες: 9

11 1. Μέτρησης ηχητικής στάθμης 2. Φασματικής ανάλυσης ήχου 3. Μέτρησης χρόνου αντήχησης 4. Αποτύπωσης και ανάλυσης κρουστικής απόκρισης 5. Σημασιολογικής ανάλυσης ήχου σε μετρήσεις μεγάλης διάρκειας Επίσης παρέχει τις παρακάτω δυνατότητες: 1. Βαθμονόμησης 2. Διαχείρισης μετρήσεων 3. Καταγραφής και διαχείρισης ηχοτοπίων 4. Απομακρυσμένης πρόσβασης δεδομένων μετρήσεων στο «σύννεφο» Το όνομα της εφαρμογής αποφασίστηκε στο ακρωνύμιο «ismaarter». Η διατριβή πραγματεύεται ζητήματα τόσο από τον τομέα της τεχνολογίας λογισμικού, όσο και από αυτόν της ηλεκτρακουστικής. Εικόνα 1-2 Ολοκληρωμένος αναλυτής ακουστικών μετρήσεων B&K 1.2 Στόχος του εγγράφου Το παρόν έγγραφο έχει ως στόχο να παρουσιάσει την εφαρμογή «ismaarter», η οποία αποτελεί μια εφαρμογή λογισμικού με διεπαφή χρήστη βελτιστοποιημένη για χρήση σε φορητές συσκευές εξοπλισμένες με οθόνη αφής και πολλαπλές δυνατότητες εκτέλεσης ακουστικών μετρήσεων. Στις σελίδες που ακολουθούν περιγράφεται αναλυτικά η διαδικασία σχεδιασμού, δημιουργίας, καθώς και αξιολόγησης της εφαρμογής. Πιο συγκεκριμένα, γίνεται αναφορά σε όλα τα στάδια που ακολουθήθηκαν για την ανάπτυξη της εφαρμογής, σύμφωνα με το μοντέλο ανθρωποκεντρικού σχεδιασμού LUCID. Έτσι, ο αναγνώστης μπορεί να παρακολουθήσει βήμα προς βήμα όλη τη διαδικασία υλοποίησης και τις εργασίες που πραγματοποιήθηκαν κατά τις διαφορετικές φάσεις, ανάπτυξης αρχικής ιδέας, ανάλυσης αναγκών και απαιτήσεων, σχεδια- 10

12 σμού με πρότυπες βασικές οθόνες, επαναληπτικού σχεδιασμού και βελτίωσης του πρωτοτύπου, καθώς και τη φάση αξιολόγησης ευχρηστίας. Το «ismaarter» δημιουργήθηκε στα πλαίσια της εκπόνησης διπλωματικής εργασίας για το μεταπτυχιακού πρόγραμμα σπουδών «Προηγμένα Συστήματα Υπολογιστών και Επικοινωνιών», με επιβλέποντα καθηγητή τον κ. Χαράλαμπο Δημούλα. 1.3 Τυπογραφικές παραδοχές του εγγράφου Για το συγκεκριμένο έγγραφο επιλέχθηκε η γραμματοσειρά «Century Gothic», σε μέγεθος 11pt για το βασικό κείμενο, και 14pt, 13pt και 12pt για τους τίτλους κεφαλαίων, ενοτήτων και υποενοτήτων αντίστοιχα. Όλοι οι τίτλοι είναι σε «Bold». Χρησιμοποιούνται παρενθέσεις () για διευκρινήσεις, παρατηρήσεις, μεταφράσεις όρων και αναφορά σχημάτων, ενώ σε εισαγωγικά μπαίνουν ειδικοί χαρακτηρισμοί και ονόματα. Τα σχήματα, οι εικόνες και οι πίνακες περιέχουν αριθμημένες λεζάντες και τοποθετούνται στην αρχή του εγγράφου, όπως και ο πίνακας περιεχομένων. Βιβλιογραφία, επιπλέον αναφορές και παραρτήματα βρίσκονται στο τέλος του εγγράφου. Υπάρχει πλήρης στοίχιση στο κείμενο κορμού και μονό διάστιχο. 1.4 Αναγνωστικό κοινό και τρόπος ανάγνωσης Το συγκεκριμένο έγγραφο απευθύνεται κατά κύριο λόγο στην τριμελή επιτροπή αξιολόγησης της διπλωματικής διατριβής. Σε δεύτερο επίπεδο, αποτελεί μια επίσημη τεκμηρίωση που αφορά την ανάπτυξη του λογισμικού «ismaarter» για τα μέλη της ομάδας ανάπτυξης ή εξέλιξης του έργου. Επιπλέον, προσφέρεται για ανάγνωση σε κάθε ενδιαφερόμενο που ασχολείται με ψηφιακή επεξεργασία η- χητικού σήματος, σημασιολογικής διαχείρισης πληροφορίας ή ανάπτυξης ε- φαρμογών λογισμικού. Το κείμενο είναι γραμμένο σε, όσο το δυνατόν γίνεται, απλή γλώσσα, με επεξήγηση ενδεχόμενων άγνωστων όρων. Ωστόσο, για την κατανόηση ορισμένων εννοιών ή διαδικασιών, είναι αναγκαία η θεωρητική κατάρτιση στους τομείς της ψηφιακής επεξεργασίας του ήχου, των ακουστικών μετρήσεων και της τεχνολογίας λογισμικού. Η ανάγνωση μπορεί να γίνει είτε ακολουθιακά με την καθορισμένη διάταξη γραφής, είτε και αποσπασματικά, με επικέντρωση σε συγκεκριμένες παραγράφους, ανάλογα με τις ανάγκες του αναγνώστη. 1.5 Σκοπός της εργασίας Απώτερος σκοπός του εγχειρήματος ήταν να εξετάσουμε τη δυνατότητα δημιουργίας μιας αξιόπιστης εφαρμογής πραγματοποίησης ακουστικών μετρήσεων, η οποία θα φέρει σύγχρονες ψηφιακές τεχνολογίες, όπως cloud αποθήκευση, και θα έχει τη μορφή ενός «mobile application» (εφαρμογής λογισμικού για smartphones). Θεωρούμε ότι σε μια εποχή όπου η τεχνολογία συνεχώς εξελίσσεται και παράλληλα παρατηρείται μια αυξητική τάση χρήσης smartphones, 11

13 επιβάλλεται η ανάπτυξη, ο εκσυγχρονισμός, η επικαιροποίηση και η βελτιστοποίηση εφαρμογών που αναδεικνύουν την επιστήμη. 1.6 Δομή του εγγράφου Η αναφορά βασίζεται στα στάδια ανάπτυξης μιας εφαρμογής, έπειτα από μια σύντομη θεωρητική εισαγωγή στις ακουστικές μετρήσεις. Έτσι, στο επόμενο κεφάλαιο περιγράφονται έννοιες, μέθοδοι και ορισμοί που συνθέτουν ένα θεμελιώδες επιστημονικό υπόβαθρο στο οποίο στηρίζεται το ismaarter. Τα Κεφάλαια παρουσιάζουν, κατά σειρά, τα στάδια ανάπτυξης του έργου λογισμικού, δηλαδή της ανάλυσης, σχεδίασης, υλοποίησης, αξιολόγησης. Τέλος, ακολουθεί το 8 ο κεφάλαιο με τα συμπεράσματα που εξάχθηκαν από την εργασία, αλλά και με τις μελλοντικές προοπτικές του έργου. 12

14 2 Θεωρητικό υπόβαθρο 2.1 Εισαγωγή Σε αυτό το κεφάλαιο θα γίνει μια σύντομη ανάλυση του θεωρητικού υπόβαθρου της εργασίας. Αρχικά παρουσιάζονται βασικές έννοιες που σχετίζονται με τη θεωρία και τον υπολογισμό ακουστικών μεγεθών, όπως η ηχητική πίεση και αντήχηση. Έπειτα θα παρουσιαστούν συνήθεις μεθοδολογίες πραγματοποίησης ακουστικών μετρήσεων και του εξοπλισμού που χρησιμοποιείται για την πραγματοποίηση τους. 13

15 2.2 Ήχος και διάδοση Ο ήχος είναι η υποκειμενική εντύπωση που προκαλείται στον εγκέφαλο, λόγω της διέγερσης των αισθητηρίων οργάνων της ακοής, από ταχείες μεταβολές πίεσης του ατμοσφαιρικού αέρα. Αυτές οι μεταβολές πίεσης, διαδίδονται με τη μορφή ηχητικών κυμάτων. Πολλές φορές στην πράξη, ο όρος ήχος χρησιμοποιείται ως ταυτόσημος με την έννοια των ηχητικών κυμάτων, πχ διάδοση του ήχου αντί του ορθότερου διάδοση των ηχητικών κυμάτων. Τα ηχητικά κύματα παράγονται από σώματα που εκτελούν μηχανικές ταλαντώσεις και τα οποία στη συνέχεια διαδίδονται σε στερεά, υγρά και αέρια υλικά μέσα. Στο απόλυτο κενό, η ηχητική ενέργεια δεν διαδίδεται. Επομένως, τα ηχητικά κύματα είναι μηχανικά κύματα, τα οποία μεταφέρουν μηχανική ενέργεια. Στα ρευστά (υγρά και αέρια) η ηχητική ενέργεια διαδίδεται πάντοτε με μία μορφή που είναι γνωστή ως διαμήκη κύματα, ενώ στα στερεά μπορεί να διαδίδεται επιπρόσθετα και με τη μορφή των εγκάρσιων κυμάτων. Εικόνα 2-1 Μετάδοση του ήχου Διάδοση των ηχητικών κυμάτων Όταν ένα ηχογόνο σώμα παράγει ήχο, παλμικές κινήσεις μεταδίδονται στο περιβάλλον του σώματος και το βάζουν σε παλμική κίνηση. Δημιουργούνται λοιπόν στον αέρα σφαιρικά ηχητικά κύματα που εκπέμπονται προς όλες τις κατευθύνσεις. Το κέντρο εκπομπής είναι το ηχογόνο σώμα. Τα ηχητικά κύματα δεν διακρίνονται με το μάτι, είναι αόρατα, σε αντίθεση με τα κύματα στην επιφάνεια του νερού, που είναι ορατά. Αν όμως σταθούμε κοντά σ' ένα ηχογόνο σώμα καταλαβαίνουμε τον ήχο. Όσο πιο κοντά στο κέντρο εκπομπής βρισκόμαστε, τόσο δυνατότερος είναι και ο ήχος. Εάν απομακρυνθούμε πολύ από το κέντρο εκπομπής, θα φτάσει στιγμή που δε θα ακούμε πια τον ήχο, γιατί τα ηχητικά κύματα θα σβήνουν πριν φτάσουν στα αυτιά μας. 14

16 Για να ακουστεί ένας ήχος, θα πρέπει μεταξύ ηχογόνου σώματος και δέκτη των ηχητικών κυμάτων να υπάρχει κάποια ύλη (στερεό, υγρό ή αέριο). Ο ήχος δεν μεταδίδεται στο κενό. Αυτό αποδεικνύεται με τον παρακάτω τρόπο: Παίρνουμε ένα ηλεκτρικό κουδούνι και το βάζουμε μέσα σ' έναν κώδωνα αεραντλίας απ' όπου αφαιρούμε λίγο-λίγο τον αέρα, ώσπου να επικρατήσει τέλειο κενό. Κλείνουμε το διακόπτη κι επομένως το κύκλωμα και παρατηρούμε ότι ενώ η σφαίρα χτυπάει στα τοιχώματα του κουδουνιού δεν ακούγεται καθόλου ήχος. 2.3 Θεωρία ακουστικών μεγεθών Ηχητική πίεση Η ενέργεια που προκαλεί το ηχητικό κύμα μετατρέπεται στις δύο μορφές μηχανικής ενέργειας, τη δυναμική και την κινητική. Η δυναμική ενέργεια οφείλεται στη διαταραχή του μέσου (πυκνώματα και αραιώματα) και η κινητική στη κίνηση των μορίων του μέσου. Η ηχητική ενέργεια, σε κάθε χρονική στιγμή, ισούται με το άθροισμα της κινητικής και δυναμικής ενέργειας που εμφανίζονται στο μέσο. Ο ρυθμός με τον οποίο μεταφέρεται η ηχητική ενέργεια, δηλαδή η ποσότητα ενέργειας ανά μονάδα χρόνου, αποτελεί την ακουστική ισχύ [15] Αντήχηση Αντήχηση ονομάζεται το φαινόμενο όπου το ηχητικό πεδίο μέσα σε έναν χώρο, εξακολουθεί να υπάρχει και μετά το πέρας της ηχητικής πηγής που το δημιούργησε. Αυτό συμβαίνει λόγω των πολλαπλών ανακλάσεων του ήχου στις επιφάνειες του χώρου. Ως χρόνος αντήχησης RT (Reverberation Time), ορίζεται η χρονική διάρκεια από το πέρας της διέγερσης της ηχητικής πηγής, μέχρις ότου η ηχητική στάθμη να μειωθεί κατά 60dΒ. Πρόκειται για ένα μέγεθος το οποίο εκφράζει το πόσο γρήγορα εξασθενεί η ηχητική ενέργεια του χώρου, το οποίο φυσικά έχει νόημα για κλειστό ή σχεδόν κλειστό χώρο, και υπολογίζεται για συγκεκριμένη συχνότητα [2]. Ο χρόνος αντήχησης δείχνει πόσο ισχυρό είναι το αντηχητικό πεδίο και πόσο γρήγορα εξασθενεί. Μικρός χρόνος αντήχησης σημαίνει γρήγορη εξασθένιση του ανακλώμενου πεδίου, δηλαδή μη ισχυρό πεδίο αντήχησης. Αντίθετα, μεγάλος χρόνος αντήχησης σημαίνει έντονο αντηχητικό πεδίο. Ο περιορισμός του χρόνου αντήχησης είναι η προϋπόθεση για μία καλή κατανόηση του λόγου και γενικότερα για μια ικανοποιητική ακουστική άνεση. Επομένως, το μέγεθος αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για την ακουστική αξιολόγηση ενός χώρου, δεδομένου ότι εκφράζει το πεδίο ανάκλασης. Ο χρόνος αντήχησης εξαρτάται από τη συχνότητα του ήχου και για το λόγο αυτό ορίζεται για τις κεντρικές συχνότητες κάθε οκτάβας ή τριτοκτάβας όπως ακριβώς συμβαίνει και με το συντελεστή α- πορρόφησης. 15

17 Για τις διάφορες περιοχές συχνοτήτων προκύπτουν διαφορετικές τιμές χρόνου αντήχησης, πολλές φορές και με μεγάλη σχετικά διαφορά, λόγω φυσικών ιδιοτήτων του χώρου. Για παράδειγμα, στις χαμηλές συχνότητες το έντονο αντηχητικό πεδίο ευνοείται κυρίως λόγω των στάσιμων κυμάτων, ενώ στις υψηλές συχνότητες όπου τα μήκη κύματος είναι πολύ μικρά, ευνοείται η εξασθένιση του ανακλώμενου πεδίου λόγω της απορρόφησής του από τα διάφορα υλικά. Δηλαδή, περισσότερες ηχοαπορροφητικές επιφάνειες συνεπάγεται και μικρότερο χρόνο αντήχησης Κρουστική απόκριση Η κρουστική απόκριση ενός χώρου αφορά τα γραμμικά και χρονικά αμετάβλητα συστήματα και είναι στην ουσία το αποτέλεσμα της διέγερσης του συστήματος αυτού από έναν ηχητικό παλμό του οποίου η μορφή προσεγγίζεται από τον μοναδιαίο παλμό Dirac. Μία τέτοια διέγερση είναι ένας πολύ σύντομος ηχητικός «κρότος» της τάξης εκατοντάδων μsec (στην πράξη μπορεί να είναι ένα παλαμάκι ή το σκάσιμο ενός μπαλονιού) που διοχετεύεται μέσα στο χώρο και είναι δυνατόν να τον διεγείρει ακουστικά. Εικόνα 2-2 Κυματομορφή κρουστικής απόκρισης χώρου Η ακουστική συμπεριφορά ενός χώρου περιγράφεται με την κρουστική απόκριση του. Συγκεκριμένα η κρουστική απόκριση περιέχει όλες τις ακουστικές πληροφορίες για μία ορισμένη θέση της πηγής και μία αντίστοιχη θέση του δέκτη. Όλες οι άλλες παράμετροι της ακουστικής ποιότητας μπορούν να υπολογισθούν από την κρουστική απόκριση. 2.4 Υπολογισμός ακουστικών μεγεθών Στάθμη ηχητικής πίεσης Ως ένταση I του ηχητικού κύματος ορίζεται η μέση ηχητική ισχύς που διέρχεται από μια μοναδιαία επιφάνεια. Στην περίπτωση που η ηχητική ισχύς έχει την ίδια τιμή σε όλη την έκταση μιας επιφάνειας η ηχητική ένταση δίνεται από τη σχέση: 16

18 [ ] (1.1) Οι τιμές των ηχητικών εντάσεων που συναντώνται στη φύση και γίνονται αντιληπτές από τον άνθρωπο (φάσμα ακουστικών συχνοτήτων) καλύπτουν την περιοχή από έως 10 W/m 2. Για να κατανοήσουμε το εύρος αυτής της κλίμακας αρκεί να σκεφτούμε ότι η μέγιστη ένταση που μπορεί να αντιληφθεί το ανθρώπινο αυτί είναι φορές μεγαλύτερη από την ελάχιστη. Με βάση τα παραπάνω, η χρήση μιας γραμμικής κλίμακας για την περιγραφή της ηχητικής έ- ντασης και πίεσης παρουσιάζει μεγάλες δυσκολίες στην καθημερινή πράξη, καθώς απαιτούνται ιδιαίτερα μεγάλα εκθετικά στην απεικόνιση των τιμών των μεγεθών [2]. Ένας άλλος λόγος για τον οποίο δεν ενδείκνυται η χρήση γραμμικής κλίμακας, προκύπτει από τις ιδιαιτερότητες και τα χαρακτηριστικά της ακοής. Σύμφωνα με την αρχή Weber-Fechner, ο τρόπος με τον οποίο γίνονται αντιληπτές οι ακουστικές εντάσεις στην ανθρώπινη ακοή είναι λογαριθμικός και όχι γραμμικός, δηλαδή ανάλογος προς το λογάριθμο του λόγου των εντάσεων (ως προς μια έ- νταση αναφοράς). Αυτό σημαίνει ότι αύξηση της έντασης από 2 μw/m 2 σε 4 μw/m 2 θα προκαλέσει το ίδιο αίσθημα όπως στην περίπτωση αύξησης από 5 μw/m 2 σε 10 μw/m 2. Βλέπουμε, λοιπόν, ότι η διαφορά στην αίσθηση δεν εξαρτάται από τη διαφορά των δύο εντάσεων, αλλά από το λόγο τους. Για τους λόγους αυτούς, οδηγηθήκαμε στη χρήση λογαριθμικής κλίμακας για την απεικόνιση των ακουστικών μεγεθών. Έτσι, για την περιγραφή της ακουστικής έντασης και πίεσης χρησιμοποιείται μια σχετική μονάδα που ονομάζεται decibel (db) και εκφράζει, μεταξύ άλλων, την «στάθμη έντασης» και «στάθμη πίεσης» του ήχου. (1.2) (1.3) Στα παραπάνω έχουμε I0, ένταση αναφοράς (10-12 W/m 2 ) και Po, ακουστική πίεση αναφοράς (2x10-5 Ν/m 2 ). Το ηχητικό πεδίο προσδιορίζεται από την ηχητική πίεση p και δηλώνει σε ένα σημείο του, τη διαφορά της στατικής πίεσης του μέσου από την ολική πίεση που υπάρχει στο σημείο αυτό. Μονάδα μέτρησης της είναι το πασκάλ (Pa). Η ηχητική πίεση είναι η κυμαινόμενη συνιστώσα της πίεσης στο υπόψη σημείο και οφείλεται αποκλειστικά στην ύπαρξη ηχητικών κυμάτων. Έτσι ορίζεται η στάθμη ηχητικής πίεσης (Sound Pressure Level, SPL). (1.4) 17

19 Στην παραπάνω σχέση, p είναι η ενεργός τιμή της ηχητικής πίεσης και po η ηχητική πίεση αναφοράς, που για τον αέρα ως μέσο διάδοσης των ηχητικών κυμάτων, είναι po = 20μPa. Μονάδα μέτρησης είναι το ντεσιμπέλ (db). Να σημειωθεί, ότι όπως προκύπτει και από τον ορισμό, 0dB SPL δε συνεπάγεται ανυπαρξία ή- χου, αλλά το κατώφλι ακουστότητας, δηλαδή τη μικρότερη μεταβολή στην ηχητική πίεση που μπορεί να αντιληφθεί το ανθρώπινο αυτί (20μPa). Είναι φανερό ότι η στάθμη ηχητικής πίεσης καταγράφει μεταβολές σε σχέση με την πίεση α- ναφοράς και ταιριάζει απόλυτα με την υποκειμενική εκτίμηση του ήχου από το ανθρώπινο αυτί που κι αυτό λειτουργεί λογαριθμικά Ακουστικές παράμετροι αντήχησης Πολλές φορές το δυναμικό εύρος της στάθμης του ήχου σε ένα χώρο μπορεί να μην υπερβαίνει τα 60dB και έτσι να μην είναι δυνατός ο υπολογισμός του χρόνου αντήχησης RT60. Είναι πιθανό να μη μπορούμε να διεγείρουμε ένα χώρο με ήχο στάθμης 60dB μεγαλύτερο από το επίπεδο θορύβου υποβάθρου και να απαιτείται ένα μικρότερο εύρος για τη μέτρηση του χρόνου αντήχησης. Έτσι, για μικρότερα εύρη, ορίστηκαν και άλλοι, πιο πρακτικοί, χρόνοι αντήχησης, οι οποίοι υπολογίζονται από πολλά λογισμικά πακέτα ή αναλυτές φάσματος, και είναι οι Τ10, Τ20, Τ30 και EDT, που αποτελούν δείκτες που δείχνουν το χρόνο αντήχησης σε μια συγκεκριμένη περιοχή της καμπύλης απόκρισης. Πρώιμος χρόνος εξασθένισης, EDT (Early Decay Time): Ο EDT ορίζεται ως ο χρόνος που χρειάζεται ώστε ο ήχος να μειωθεί κατά 10dB μετά τη διακοπή διέγερσης της ηχητικής πηγής από την αρχική τιμή του. Αποτελεί το τμήμα της καμπύλης εξασθένισης που βρίσκεται ανάμεσα στα 0 και τα 10dB κάτω από την αρχική στάθμη. Η παράμετρος αυτή σχετίζεται πολύ με τον αρχικό ρυθμό εξασθένισης κι έτσι συσχετίζεται με τη μείωση της καταληπτότητας του λόγου. Επίσης, αποτελεί δείκτη για το πόσο αντηχητικός είναι ο χώρος. Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή του, τόσο περισσότερη αντήχηση υπάρχει στο χώρο και τόσο λιγότερη διαύγεια. Ο EDT είναι συνήθως μικρότερος από τον χρόνο αντήχησης. Οι τιμές του παρουσιάζουν διακυμάνσεις αναλόγως τη μέτρηση σε ένα χώρο. Όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα, η νοητή συνέχεια της γραμμής του EDT είναι μια ευθεία γραμμή. Όμως αυτό συμβαίνει μόνο στην υποθετική περίπτωση όπου θα υπήρχε τέλεια διάχυση στο χώρο από όλες τις επιφάνειες και ομοιόμορφα κατανεμημένα υλικά στο χώρο. Σε αυτή την περίπτωση ο EDT θα συνέπιπτε με τον RT60. Πρακτικά, η καμπύλη πτώσης ενέργειας μπορεί να εμφανίσει διπλή κλίση σε διάφορα μέρη του χώρου εξαιτίας της έλλειψης τέλειας διάχυσης. Αυτό σημαίνει ότι η αντίστοιχη τιμή του EDT μπορεί να είναι σημαντικά διαφορετική από του RT60. Χρόνος αντήχησης T10: Προέρχεται από το τμήμα της καμπύλης εξασθένησης της ενέργειας που βρίσκεται μεταξύ -5 και -15dB κάτω από το αρχικό επίπεδο στάθμης, πριν τη διακοπή της διέγερσης του χώρου, και η κλίση της υπολογίζεται συνήθως με μεθόδους ελαχίστων τετραγώνων. Έτσι, ο T10 ορίζεται ως έξι 18

20 φορές τον χρόνο που απαιτείται ώστε η στάθμη του ήχου να ελαττωθεί από -5 έως -15dB από την αρχική τιμή. Επεκτείνοντας την ευθεία αυτού του τμήματος μπορούμε να υπολογίσουμε προσεγγιστικά τον RT60. Εικόνα 2-3 EDT και RT60 Χρόνος αντήχησης T20: Ορίζεται ως ο χρόνος που απαιτείται ώστε η στάθμη του ήχου να ελαττωθεί από -5 έως -25dB, μετά τη διακοπή διέγερσης της ηχητικής πηγής. Χρόνος αντήχησης T30: Ορίζεται ως ο χρόνος που απαιτείται ώστε η στάθμη του ήχου να ελαττωθεί από -5 έως -35dB, μετά τη διακοπή διέγερσης της ηχητικής πηγής. Εικόνα 2-4 T10, T20 και T30 Ο καθένας από αυτούς τους χρόνους αναφέρεται σε μία συχνότητα ή σε ένα εύρος συχνοτήτων. Σε πολλές περιπτώσεις οι χρόνοι αυτοί μπορεί να έχουν διαφορετικές τιμές μεταξύ τους στον ίδιο χώρο, γεγονός που εξηγείται από το ότι το ηχητικό πεδίο δεν είναι τελείως διάχυτο, όπως αναφέραμε και πιο πάνω. Επίσης, μπορεί να έχουμε διαφορετικές τιμές για τον ίδιο χρόνο στα διάφορα σημεία του χώρου όπου τοποθετούμε το μικρόφωνο. Το φαινόμενο αυτό σχετίζεται με το είδος των πεδίων που υπάρχουν στο χώρο και τη σχετική θέση των ανακλαστικών ή απορροφητικών υλικών. Γι αυτό, σύμφωνα και με το ISO-3382, όταν θέ- 19

21 λουμε να μετρήσουμε τον χρόνο αντήχησης σε ένα χώρο, παίρνουμε μετρήσεις σε διαφορετικά σημεία του και υπολογίζουμε το μέσο χρόνο αντήχησης. Γενικά, όσο πιο αρχικό είναι το τμήμα της καμπύλης εξασθένισης της ηχητικής ενέργειας που λαμβάνεται υπόψη για τον υπολογισμό του χρόνου αντήχησης, τόσο πιο απότομη είναι η κλίση της και ο χρόνος αντήχησης που λαμβάνεται είναι μικρότερος από ότι αν υπολογιζόταν σε ευρύτερη δυναμική περιοχή. Αυτό σημαίνει ότι ο χρόνος αντήχησης Τ20, που λαμβάνεται από τη δυναμική περιοχή - 5 έως -25dB, λαμβάνει υπόψη του πιο απότομο τμήμα της καμπύλης εξασθένισης της ηχητικής ενέργειας από τον Τ30 (-5 έως -35dB) και γι αυτό το λόγο ο χρόνος T20 είναι μικρότερος χρόνος αντήχησης από τον Τ30 και ακολούθως, οι δύο αυτοί χρόνοι αντήχησης είναι μικρότεροι από τον χρόνο RT60. Επιπλέον, σύμφωνα με το παραπάνω πρότυπο, για να είναι αξιόπιστη μια μέτρηση, για παράδειγμα με T30, θα πρέπει ο σηματοθορυβικός λόγος SNR να είναι τουλάχιστον 35dB. Επομένως, κάθε φορά θα πρέπει να υπάρχει ένα ασφαλές περιθώριο της καμπύλης πτώσης πάνω από το κατώφλι θορύβου. Σύμφωνα με το ISO-3382, για να υπολογιστεί ο Τ20 χρειάζεται ένα δυναμικό εύρος των 20dB πάνω στην καμπύλη πτώσης. Εφόσον ο Τ20 δεν υπολογίζεται πριν η στάθμη μειωθεί κατά 5dB από την αρχική, έτσι δεν υπολογίζεται και η επίδραση των πρώιμων ανακλάσεων. Το ίδιο ισχύει ανάλογα και για τους Τ10 και Τ30. Επομένως, υπολογίζοντας μόνο αυτόν τον χρόνο, δεν υπάρχει σωστή αντίληψη, επειδή η ακουστική πληροφορία που περιλαμβάνεται στην σταθερή κατάσταση και στις πρώιμες ανακλάσεις είναι πολύ σημαντική για την αντίληψη του ήχου και τη σαφήνεια του λόγου. Επειδή αυτά τα χαρακτηριστικά δεν περιέχονται σε αυτές τις παραμέτρους, είναι επομένως σημαντικό να τις υπολογίζουμε σε συνδυασμό με άλλες όπως παρουσιάζονται στη συνέχεια. Επίσης στο ίδιο IS0, ως χρόνος Τ60 θεωρείται ο Τ30, και ο EDT είναι ίσος με τον Τ10 [11] Ακουστικές παράμετροι ενέργειας Οι κυριότερες ακουστικές παράμετροι ενέργειας που εξάγονται από την κρουστική απόκριση αναλύονται παρακάτω. Διαύγεια, C (Clarity): Ορίζεται ως ο λογαριθμικός λόγος της ενέργειας της κρουστικής απόκρισης ενός συστήματος πριν μια χρονική στιγμή, te, προς την ενέργεια μετά τη χρονική αυτή στιγμή. Η χρονική στιγμή te μπορεί να πάρει την τιμή 50ms ή 80ms αναλόγως αν μελετάμε τη διαύγεια ως προς το λόγο ή ως προς τη μουσική αντίστοιχα. Η διαύγεια ως προς το λόγο συμβολίζεται με C50 και δίνεται από τη σχέση: [ ] (1.5) H διαύγεια C80 δίνεται από τη σχέση: 20

22 [ ] (1.6) Η μονάδα μέτρησης είναι το db. Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή, συνήθως πάνω από 0dB για ικανοποιητική ακουστική, τόσο περισσότερη καθαρότητα και ευκρίνεια έχουμε, σε αντίθεση με την αντήχηση. Καθορισμός, D (Definition): Ορίζεται ως ο λογαριθμικός λόγος της ενέργειας της κρουστικής απόκρισης ενός συστήματος πριν τη χρονική στιγμή te, προς τη συνολική ενέργεια της κρουστικής. Πρόκειται για τον λόγο της πρώιμης ηχητικής ενέργειας, κατά τη διάρκεια των πρώτων te δευτερολέπτων σε μια θέση, προς την ολική ηχητική ενέργεια. Η χρονική στιγμή te παίρνει κι εδώ την τιμή 50 (ms) ή 80 (ms) αναλόγως αν μελετάμε τον καθορισμό ως προς τον λόγο ή τη μουσική αντίστοιχα. Ο καθορισμός ως προς τον λόγο συμβολίζεται με D50 και δίνεται από τη σχέση: [ ] (1.7) O καθορισμός D80 δίνεται από τη σχέση: [ ] (1.8) Οι τιμές του εκφράζονται σε ποσοστό %. Όσο μεγαλύτερο είναι το ποσοστό αυτό, τόσο περισσότερη ενέργεια φτάνει στα πρώτα 50 ή 80 ms της απόκρισης, έχουμε δηλαδή περισσότερη ευκρίνεια και καθαρότητα στον ήχο. Επομένως, καθορισμός 100% σημαίνει ότι δεν περιέχονται καθυστερημένες ηχητικές συνιστώσες μετά τα πρώτα te δευτερόλεπτα στην κρουστική απόκριση. Κεντρικός χρόνος, Ts (Center Time): Είναι ο χρόνος που αντιστοιχεί στο «κέντρο βάρους» της ενέργειας της κρουστικής απόκρισης και δίνεται από τη σχέση: [ ] (1.9) Εκφράζεται σε s (συνηθίζεται σε ms) και οι χαμηλές τιμές δείχνουν μεγαλύτερη ευκρίνεια και καθαρότητα στον ήχο. 2.5 Σημαντικοί ορισμοί ακουστικών μετρήσεων Πρότυπα μετρήσεων Λόγω των πολλών παραμέτρων που υπεισέρχονται στα μεγέθη της ακουστικής, οι μετρήσεις χωρίς κανόνες να ρυθμίζουν τον τρόπο μέτρησης, τις χρησιμοποιούμενες μονάδες, τις συνθήκες μέτρησης και τις ποσότητες αναφοράς, δεν θα 21

23 είχαν καμία αξία. Από το 1947 η διεθνής τεχνική επιτροπή (ISO Technical Committee) μελετάει και προτείνει πρότυπα τα οποία ισχύουν διεθνώς στον τομέα της ακουστικής. Τα πρότυπα αυτά χρησιμοποιούνται από τις διάφορες χώρες για τη ρύθμιση της νομοθεσίας. Η Ευρωπαϊκή Επιτροπή τυποποίησης CEN (European Committee for Standardization), μέλη της οποίας είναι οι οργανισμοί τυποποίησης των Ευρωπαϊκών χωρών, εγκρίνει τα πρότυπα. Οι χώρες μέλη της CEN έχουν δεσμευτεί για την εφαρμογή των προτύπων. Τα αντίστοιχα ελληνικά πρότυπα είναι τα πρότυπα ΕΛΟΤ. Οι τρόποι μέτρησης των ακουστικών ποσοτήτων γίνονται σύμφωνα με τα πρότυπα αυτά. Οι μετρήσεις που υποδεικνύονται από τα πρότυπα, διακρίνονται ως προς την ακρίβειά τους, σε μετρήσεις αξιολόγησης (Survey), μετρήσεις μέτριας ακρίβειας (Engineering), και μετρήσεις ακρίβειας (Precision). Ως προς τον τρόπο μέτρησης διακρίνονται σε εργαστηριακές (Laboratory) κι επιτόπιες (Field). Οι εργαστηριακές γίνονται στο εργαστήριο ό- ταν απαιτούνται ειδικές συνθήκες, όπως ο ανηχοϊκός θάλαμος, οι δε επιτόπιες στο φυσικό τους περιβάλλον (π.χ. μέτρηση ηχομόνωσης κτιρίων). Τα όργανα που χρησιμοποιούνται για τις μετρήσεις θα πρέπει να πληρούν τους όρους της διεθνούς ηλεκτροτεχνικής επιτροπής IEC (International Electrotechnical Commission) [4] Συχνότητες μέτρησης Οι ακουστικές μετρήσεις γίνονται στις κεντρικές συχνότητες των τριτοκτάβων ζωνών στο εύρος Hz, αλλά για ορισμένες κατηγορίες μετρήσεων, οι μετρήσεις μπορούν να γίνουν και σε άλλες συχνότητες (όπως στις κεντρικές συχνότητες των 1/12, 1/6, 1/3 οκτάβων), ανάλογα με τις απαιτήσεις του αντίστοιχου κανονισμού [4] Σήματα θορύβου Ο θόρυβος εκτός από την έννοια του «έντονου» και «δυσάρεστου» ήχου, θεωρείται ότι προέρχεται εξ ορισμού από ένα τυχαίο σήμα με διαφορετικές στατιστικές ιδιότητες που καθορίζουν την υφή του ήχου. Μια από αυτές τις ιδιότητες είναι και η κατανομή ισχύος στο φάσμα των συχνοτήτων, ικανή να χρησιμεύσει στην διάκριση διαφόρων τύπων θορύβου. Οπότε, η ταξινόμηση της φασματικής πυκνότητας αναγνωρίζεται με κάποιο «χρώμα». Εδώ κρίνεται ορθότερο να εισαχθούν και οι έννοιες του λευκού και του ροζ Θορύβου γιατί αποτελούν σημαντικό κομμάτι των ακουστικών μετρήσεων. Λευκός θόρυβος Ο λευκός θόρυβος είναι ένα σήμα που αναλογικά έχει σχέση με το λευκό φως και έχει επίπεδο συχνοτικό φάσμα. Με λίγα λόγια, το σήμα παρουσιάζει την ίδια ένταση σε κάθε συχνοτική ζώνη σταθερού εύρους. Για παράδειγμα, στο λευκό θόρυβο το εύρος των συχνοτήτων μεταξύ 40 Hz και 60 Hz περιέχει την ίδια ποσότητα ηχητικής ισχύος όπως στην περιοχή μεταξύ 400 Hz και 420 Hz [3]. 22

24 Εικόνα 2-5 Οκτάβες και τριτοκτάβες Εικόνα 2-6 Φασματική απεικόνιση λευκού θορύβου 23

25 Ροζ Θόρυβος Το φασματικό περιεχόμενο του ροζ θορύβου έχει κατιούσα μορφή και εμφανίζει την ίδια ενέργεια σε κάθε οκτάβα. Συνεπώς, χρησιμοποιείται συχνά ως σήμα αναφοράς στην μελέτη της ακουστικής. Η πυκνότητα ισχύος σε σύγκριση με τον λευκό θόρυβο μειώνεται κατά 3 db ανά οκτάβα [3]. Εικόνα 2-7 Φασματική απεικόνιση ροζ θορύβου Μέσω μελέτης και παρατήρησης έχει βρεθεί πως ο ροζ θόρυβος εμφανίζεται συχνά στην φύση, είναι παρών στον χτύπο της καρδιάς, στην νευρική δραστηριότητα, στο θρόισμα των φύλων. Κάποιοι επιστήμονες πιστεύουν πως είναι και το μυστικό για πιο ξεκούραστο ύπνο, μιας και στις μελέτες που έχουν γίνει, 75% των συμμετεχόντων έχουν αναφέρει θετικά αποτελέσματα κατά την διάρκεια ύ- πνου υπό την συνοδεία ροζ θορύβου. Το χρώμα επιλέχθηκε διότι αν μεταφράσουμε το συχνοτικό φάσμα αυτού του θορύβου στο φάσμα του φωτός, θα εμφανιστεί ένα ελαφρύ ροζ χρώμα. Ο ροζ θόρυβος, ενώ αποτελεί είδος θορύβου, στις μετρήσεις αποδεικνύεται χρήσιμο εργαλείο και βοήθημα Φίλτρα μέτρησης Πολλές φορές στις ακουστικές μετρήσεις, το ουσιαστικό στοιχείο δεν είναι ούτε η γενική στάθμη, ούτε η κατά συχνότητα στάθμη, αλλά η αντιληπτή από τον άνθρωπο στάθμη ακουστότητας σε phon. Επειδή η διαδικασία προσδιορισμού της στάθμης ακουστότητας σε phon είναι ιδιαίτερα πολύπλοκη μέσω ισοφωνικών καμπυλών, καθιερώθηκε μια προσεγγιστική μέθοδος μετρήσεως, η οποία χρησιμοποιεί ένα γενικό φίλτρο που μοιάζει 24

26 με μια από τις ισοφωνικές καμπύλες σε μεσαίες εντάσεις, το φίλτρο Α. Το φίλτρο αυτό μειώνει, γενικά, εκείνες τις συχνότητες στις οποίες η ανθρώπινη ακοή δεν είναι ευαίσθητη. Η χρήση του σε μια μέτρηση δηλώνεται με το χαρακτηριστικό γράμμα Α. Με την ίδια λογική, άλλα για υψηλότερες στάθμες, όπου η χαρακτηριστική της ανθρώπινης ακοής αλλάζει, έχουν καθιερωθεί τα φίλτρα B, C, D. (1.10) (1.11) (1.12) (1.13) (1.14) (1.15) (1.16) (1.17) (1.18) Η εφαρμογή των φίλτρων, στον συχνοτικό χώρο, μπορεί να γίνει με τη χρήση πινάκων που ορίζουν κέρδος ανά συχνότητα. Εναλλακτικά, υπάρχει και η δυνατότητα χρήσης συναρτήσεων που περιγράφουν τη φασματική τους απόκριση, σύμφωνα με τα πρότυπα ANSI [10] Ταχύς μετασχηματισμός Fourier Ο ταχύς μετασχηματισμός Fourier (FFT) είναι μια αποδοτική μέθοδος μετατροπής ενός διακριτού σήματος από το πεδίο του χρόνου στο πεδίο της συχνότητας. Υπάρχουν κάποιες βασικές αρχές σημαντικές για τη σωστή χρήση συσκευών που λειτουργούν με βάση το FFT. Κατ αρχήν, όπως σε κάθε διαδικασία δειγματοληψίας, η μέγιστη ανώτερη συχνότητα είναι το 1/2 του ρυθμού δειγματοληψίας. Επίσης, η FFT διαδικασία παράγει δεδομένα πλάτους σε συνάρτηση με τη συχνότητα, μισά στο πλήθος σε σχέση με τα δείγματα πλάτους στο πεδίο του χρόνου από τα οποία προήλθαν. 25

27 Εικόνα 2-8 Απόκριση των φίλτρων A, B, C, D Τέλος, ο FFT είναι μια γραμμική διαδικασία στο πεδίο της συχνότητας, όπου όλες οι ζώνες συχνοτήτων έχουν το ίδιο εύρος, το οποίο μπορεί να είναι από 0Hz μέχρι το ½ του ρυθμού δειγματοληψίας [6]. 2.6 Συνήθεις ακουστικές μετρήσεις Μέτρηση πλάτους Οι βασικές διατάξεις για τη μέτρηση της στάθμης πλάτους ενός φυσικού μεγέθους αποτελούνται από τα εξής όργανα [3]: Μετατροπέας: Διάταξη που μετατρέπει ακουστική ισχύ σε ηλεκτρικό ρεύμα (π.χ. μικρόφωνο) ή ηλεκτρικό ρεύμα σε ακουστική ισχύ (π.χ. μεγάφωνο). Προενισχυτής: Μετατρέπει την πολύ υψηλή συνήθως σύνθετη αντίσταση του μετατροπέα σε χαμηλή, ώστε να είναι δυνατή η προσαρμογή του στα όργανα που ακολουθούν από πλευράς σύνθετης αντίστασης, πράγμα που επιτρέπει τη χρησιμοποίηση μακρύτερων καλωδίων ανάμεσα στον προενισχυτή και στα όργανα μέτρησης και ακόμη δίνει χαμηλότερη συχνότητα αποκοπής. Όργανο μέτρησης: Ενισχύει το σήμα και δίνει την τιμή του μετρούμενου σήματος στο όργανο ένδειξης. Σε περίπτωση που το σήμα είναι ηλεκτρικό από την αρχή και δε χρειάζεται πολύ υψηλή αντίσταση εισόδου, παραλείπονται από το σύστημα ο μετατροπέας και ο προενισχυτής. 26

28 2.6.2 Ηχητική στάθμη Οι ακουστικές μετρήσεις πλάτους στάθμης σήματος γίνονται συνήθως με εξειδικευμένα όργανα που ονομάζονται ηχόμετρα [3]. Συνοπτικά, τα όργανα αυτά ενσωματώνουν ένα βολτόμετρο εναλλασσόμενου ρεύματος, μαζί με κάποια επιπλέον κυκλώματα υποστήριξης. Στην απλούστερη μορφή του, ένα βολτόμετρο εναλλασσόμενου ρεύματος αποτελείται από έναν ανορθωτή και μια διάταξη ένδειξης (βελόνα, ψηφία κτλ). Ο σκοπός του ανορθωτή είναι να μετατρέπει το συνεχώς εναλλασσόμενο σήμα ρεύματος σε συνεχές σήμα ρεύματος, ανάλογο προς μια παράμετρο του σήματος του εναλλασσόμενου ρεύματος, όπως για παράδειγμα η ενεργός τιμή, η μέση τιμή ή η τιμή κορυφής. Το ενδεικτικό όργανο δείχνει την τιμή του συνεχούς ρεύματος είτε σε μια βαθμονομημένη κλίμακα με δείκτη είτε με κάποια ψηφιακή αναπαράσταση. Τα ψηφιακά κυκλώματα ανορθωτών εκτελούν ολοκλήρωση του εισερχόμενου σήματος στο χρόνο με τη χρήση ενός RC κυκλώματος. Όπως αναμένεται, ο πυκνωτής που χρησιμοποιείται εισάγει κάποια καθυστέρηση που σχετίζεται με το χρόνο εκφόρτισής του. Για το λόγο αυτό, αν στο χρονικό διάστημα στο οποίο ο πυκνωτής εκφορτίζεται το σήμα αλλάξει, τότε οι μετρήσεις θα εμφανίσουν κάποια παραμόρφωση. Ο ελάχιστος αποδεκτός χρόνος ολοκλήρωσης για έναν ανορθωτή σχετίζεται με τη συχνότητα του σήματος και την επιθυμητή ακρίβεια μέτρησης. Οι χαμηλότερες συχνότητες απαιτούν μεγαλύτερο χρόνο ολοκλήρωσης προκειμένου να γίνει μια ακριβής μέτρηση πλάτους. Με τα ψηφιακά όργανα απεικόνισης, που περιλαμβάνονται ουσιαστικά σε όλα τα σύγχρονα όργανα, ο ρυθμός ανανέωσης της ένδειξης εξαρτάται από το χρόνο ολοκλήρωσης των ανορθωτών. Τα χειροκίνητα όργανα σχεδιάζονται συνήθως με χρόνο ολοκλήρωσης που να καλύπτει τη χαμηλότερη συχνότητα που το όργανο προορίζεται να μετρήσει και ταυτόχρονα με έναν αντίστοιχα αργό ρυθμό ανανέωσης της ένδειξης. Αυτοί οι συμβιβασμοί συνήθως δεν είναι προβληματικοί, ιδιαίτερα όταν σχετίζονται και με τους χρόνους απόκρισης του ανθρώπου στην οργάνωση ή σημείωση των αποτελεσμάτων, που είναι σαφέστατα μεγαλύτεροι. Στα αυτόματα όργανα μετρήσεων τις περισσότερες φορές η ανθρώπινη απόκριση δε χρειάζεται να λαμβάνεται υπόψη, δεδομένου ότι τα αποτελέσματα των μετρήσεων αποθηκεύονται και οργανώνονται μέσα στον υπολογιστή που ελέγχει το όργανο και μπορεί να διαχειριστεί πολλές διαδικασίες και τελικά να παρουσιάσει μόνο τα τελικά αποτελέσματα. Επομένως, οι πιο εξελιγμένες αυτόματες συσκευές ακουστικών αναλύσεων μπορούν να έχουν πολλές επιλογές των χρόνων ολοκλήρωσης και των ρυθμών ανανέωσης των ενδείξεών τους [8]. Σε όργανα μέτρησης ή εφαρμογές λογισμικού με αμιγώς ψηφιακή επεξεργασία σήματος, η ταχύτητα παρακολούθησης των μεταβολών ηχητικής στάθμης καθορίζεται από το χρονικό παράθυρο ολοκλήρωσης βάσει του οποίου υπολογί- 27

29 ζεται η ενεργός τιμή της ακουστικής πίεσης και άρα από τον αριθμό των δειγμάτων του αντίστοιχου παραθύρου ανάλυσης [9]. Οι συνήθεις επιλογές είναι τρείς και παρουσιάζονται στον παρακάτω πίνακα, όπως ορίζονται από τα πρότυπα ANSI [10]. Ρύθμιση Κρουστική Γρήγορη Αργή Χρόνος 35ms 125ms 1s Πίνακας 2-1 Επιλογές απόκρισης Ανάλυση συχνοτήτων Στις περισσότερες μετρήσεις το σήμα που μετράμε είναι σύνθετο. Έτσι κρίνεται αναγκαίο να βρεθεί, εκτός από την ολική στάθμη πλάτους του, η στάθμη πλάτους των επιμέρους συχνοτήτων [3]. Η ανάλυση συχνοτήτων ενός σήματος μπορεί να γίνει με τη χρήση ενός επιλεκτικού ενισχυτή (ενός αναλυτή συχνοτήτων) που επιτρέπει να περάσει μία μόνο στενή δέσμη συχνοτήτων από τη συχνότητα συντονισμού του. Τα βήματα που ακολουθούνται κατά την ανάλυση συχνοτήτων είναι τα ακόλουθα: 1. Μέτρηση 2. Καταγραφή 3. Αναλογική σε ψηφιακή μετατροπή Η βασική διάταξη αποτελείται από τα ίδια όργανα με τη μέτρηση στάθμης πλάτους, με τη διαφορά ότι ο ενισχυτής μετρήσεων συνδέεται με ένα εξωτερικό φίλτρο ή αντικαθίσταται από έναν αναλυτή συχνοτήτων. Τα όργανα λοιπόν που χρησιμοποιούνται είναι ο μετατροπέας και ο προενισχυτής που αναλύθηκαν παραπάνω και επιπλέον ο αναλυτής συχνοτήτων. Ο φασματικός αναλυτής είναι μια αρκετά σύνθετη συσκευή που πραγματοποιεί φασματική ανάλυση ενός σύνθετου σήματος, μπορεί δηλαδή να μας πληροφορήσει για το συχνοτικό περιεχόμενο του. Οι πιο σύγχρονοι φασματικοί αναλυτές μπορούν επιπλέον να υπολογίσουν την ισχύ σε δεδομένο φάσμα. Ο αναλυτής συχνοτήτων μπορεί να χρησιμοποιήσει τρία διαφορετικά είδη φίλτρων: Φίλτρα με σταθερό σχετικό εύρος Φίλτρα με σχετικό εύρος Φίλτρα με σταθερό εύρος Η στάθμη πλάτους του μετρούμενου σήματος μπορεί να διαβαστεί στο όργανο ένδειξης, για τις διαφορετικές συχνότητες στις οποίες είναι συντονισμένο το φίλτρο. 28

30 2.6.4 Χρόνος αντήχησης Οι μετρήσεις του χρόνου αντήχησης περιγράφονται στους κανονισμούς ISO Ο τρόπος μέτρησης που χρησιμοποιείται κατά κύριο λόγο ονομάζεται μέθοδος του πυροβολισμού ή του μηδενισμού της πηγής. Πρόκειται για τον πιο απλό τρόπο υπολογισμού του χρόνου αντήχησης. Σύμφωνα με αυτόν, ο χώρος διεγείρεται με ένα θόρυβο που μηδενίζεται ακαριαία (π.χ. πυροβολισμός, γεννήτρια ροζ, λευκού θορύβου κλπ). Ένα ηχόμετρο, συνδεδεμένο με ένα καταγραφικό μηχάνημα, καταγράφει τη μείωση της στάθμης συναρτήσει του χρόνου από το μηδενισμό της πηγής. Από την κλίση της καμπύλης υπολογίζουμε τόσο τον Τ60 καθώς και τους EDT, T30, T15 κλπ. Εφόσον ο χρόνος αντήχησης είναι συνάρτηση της απορρόφησης του χώρου, εκφράζεται σε όλες τις συχνότητες. Δεν είναι απαραίτητο να γίνουν για κάθε χώρο τόσες μετρήσεις όσες οι συχνότητες που μας ενδιαφέρουν. Μία καταγραφή του σήματος σε μαγνητική ταινία ή χρήση αναλυτών μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό του χρόνου σε διάφορες συχνότητες. Σύμφωνα με τους κανονισμούς ISO για τη μέτρηση του χρόνου αντήχησης σε αίθουσες δημοσίων συναθροίσεων, πρέπει να λάβουμε υπόψη τα ε- ξής: Η πηγή διέγερσης είναι μεγάφωνο όσο το δυνατόν μη κατευθυντικό. Το μεγάφωνο τροφοδοτείται από πηγή μέσω φίλτρου 1/3 της οκτάβας ή με μικρότερο εύρος συχνοτήτων. Ο εκπεμπόμενος θόρυβος πρέπει να είναι τουλάχιστον 40dB μεγαλύτερος από το θόρυβο βάθους σε κάθε ζώνη και να τοποθετείται κοντά στην πραγματική πηγή του θορύβου. Σε περιπτώσεις χώρων με μεγάλο χρόνο αντήχησης (μεγαλύτερο του 1.5 s για συχνότητες κάτω των 1000 Hz) μπορούν να χρησιμοποιηθούν πυροβολισμοί. Για την καταγραφή του σήματος μπορεί να χρησιμοποιηθεί μαγνητόφωνο με δυναμικό εύρος τουλάχιστον 40dB. Οι μετρήσεις θα πρέπει να γίνουν τουλάχιστον σε τρεις θέσεις του μικροφώνου, όχι κοντά στην πηγή. Ο χρόνος αντήχησης μετράται από τη στιγμή της διακοπής της διέγερσης της ηχητικής πηγής και εφόσον η ηχητική ενέργεια στο χώρο έχει φτάσει στη μόνιμη κατάσταση πριν τη διακοπή, κατάσταση στην οποία οι απώλειες είναι ίσες με την τροφοδοτούμενη ενέργεια από την πηγή. Η ηχητική ενέργεια του χώρου δε μηδενίζεται ακαριαία, όπως θα παρατηρούσαμε πιο εύκολα σε έναν ανοιχτό χώρο απουσία ισχυρού πεδίου αντήχησης, αλλά φθίνει εκθετικά με το χρόνο. Υπό ιδανικές συνθήκες, σε λογαριθμική κλίμακα η μείωση είναι γραμμική. Η εξασθένιση της ηχητικής ενέργειας οφείλεται στις ανακλάσεις του ήχου στις ηχοαπορροφητικές επιφάνειες του χώρου, όπου ένα μέρος της ενέργειας απορροφάται σε κάθε ανάκλαση, έως ότου μετά από έναν αριθμό ανακλάσεων να ε- ξαφανισθούν [14]. 29

31 Εδώ αξίζει να αναφερθεί ότι η μέτρηση ή ο υπολογισμός του χρόνου αντήχησης ως της διάρκειας που απαιτείται για τη μείωση της στάθμης κατά 60dB παρουσιάζει διάφορα μειονεκτήματα, τα βασικότερα εκ των οποίων είναι ότι το μέγεθος που προκύπτει δεν αντιστοιχεί στην υποκειμενική αίσθηση της αντήχησης και ότι απαιτούνται πηγές μεγάλης ισχύος και μεγάλη διάρκεια υπολογισμών. Για τους λόγους αυτούς αντί της μέτρησης του T60 προτιμάται η μέτρηση των Τ30, Τ15. Συγκεκριμένα το EDT αντιστοιχεί ίσως περισσότερο από κάθε άλλο μέγεθος στην υποκειμενική αίσθηση της αντήχησης. Διατυπώθηκε μάλιστα η πρόταση για τη μέτρηση του συγκεκριμένου μεγέθους να λαμβάνεται υπόψη η μείωση στάθμης σε ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα παρά το χρονικό διάστημα που απαιτείται για τη μείωση αυτής της στάθμης [2]. Επιπλέον, ένας ακόμη ορισμός που ονομάζεται ρυθμός πτώσης, δίνει τον ρυθμό με τον οποίο εξασθενεί η ηχητική ενέργεια σε έναν κλειστό χώρο μετά τη διακοπή της ηχητικής διέγερσής του. Πιο συγκεκριμένα, ρυθμός πτώσης d, είναι ο ρυθμός με τον οποίο μειώνεται η στάθμη ηχητικής πίεσης, ξεκινώντας από τη σταθερή κατάσταση, εφόσον έχει διακοπεί η λειτουργία της ηχητικής πηγής. Μονάδα μέτρησης είναι το ντεσιμπέλ ανά δευτερόλεπτο (db/s). Όταν ο ρυθμός αυτός είναι σταθερός, σχετίζεται με τον χρόνο αντήχησης με τη σχέση: Ο χρόνος αντήχησης ενός χώρου είναι ο χρόνος που χρειάζεται η στάθμη του ήχου να μειωθεί κατά 60dB, από τη στιγμή που διακοπεί η παραγωγή του ήχου. Για τη μέτρηση του χρόνου αντήχησης χρειάζονται μια πηγή ήχου στη πλευρά εκπομπής και ένα μικρόφωνο συνδεδεμένο με ένα καταγραφικό στάθμης στην πλευρά λήψης. Όταν διακόψουμε τη λειτουργία της πηγής του ήχου καταγράφεται μια καμπύλη που παριστάνει τη μείωση της ηχητικής ενέργειας στο χώρο. Ο χρόνος αντήχησης λαμβάνεται από αυτή την καμπύλη είτε μέσω ειδικού μοιρογνωμονίου είτε με υπολογισμό από την ταχύτητα μετακίνησης του χαρτιού και την απόσταση που διανύθηκε μέχρι να γραφεί όλη η καμπύλη. Ο τύπος για τον υπολογισμό του χρόνου αντήχησης είναι: [ ] (1.19) RTX: Ο χρόνος αντήχησης για μείωση πλάτους κατά x db SX: Η απόσταση που διανύθηκε από το σημείο διακοπής της σε mm PS: Η ταχύτητα του χαρτιού σε mm/s Ανάγουμε το χρόνο αυτό σε χρόνο αντήχησης 60dB χρησιμοποιώντας τη σχέση: [ ] (1.20) 30

32 Η μέτρηση του χρόνου αντήχησης ως η διάρκεια που απαιτείται για πτώση στάθμης 60dB είναι πρακτικά δύσκολη να γίνει μέσω της καμπύλης γι αυτό υπολογίζεται το χρονικό διάστημα που απαιτείται για πτώση από -5 σε -35dB (κατά 30dB) από -5 έως -20dB (μείωση κατά 15dB) ή από 0 σε -10dB (πτώση κατά 10 db). Για την εύρεση του RT60 τα αποτελέσματα της πρώτης κατηγορίας μέτρησης διπλασιάζονται, της δεύτερης τετραπλασιάζονται και της τρίτης εξαπλασιάζονται [3] Κρουστική απόκριση Στην περίπτωση της διεξαγωγής ακουστικών μετρήσεων για τον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών ενός χώρου μπορούμε να διεγείρουμε το χώρο με κρουστικά ηχητικά σήματα (έχουν την ίδια πυκνότητα ισχύος σε όλο το φάσμα των ακουστικών συχνοτήτων) και να καταγράψουμε τον ήχο που παράγεται και διαδίδεται στο χώρο. Ο ήχος αυτός δεν είναι τίποτα άλλο παρά η κρουστική απόκριση του χώρου. Μετασχηματίζοντας το λαμβανόμενο ηχητικό σήμα στο πεδίο της συχνότητας έχουμε τη συνάρτηση απόκρισης συχνοτήτων του χώρου. Ακόμη, από την καμπύλη του σήματος στο πεδίο του χρόνου μπορούμε εύκολα να προσδιορίσουμε το χρόνο αντήχησης. Στην ανάλυση της κρουστικής απόκρισης σημαντικό ρόλο έχει η καμπύλη ε- νέργειας, ETC (Energy Time Curve) και η καμπύλη Schroeder [7]. H καμπύλη ETC αποτελεί την περιβάλλουσα της κυματομορφής της απόκρισης, ενώ η καμπύλη Schroeder το αποτέλεσμα της ολοκλήρωσης αυτής αντίστροφα στο χρόνο. Εικόνα 2-9 ETC και καμπύλη Schroeder 31

33 Από αυτές τις δύο καμπύλες μπορούμε εύκολα να υπολογίσουμε τις ακουστικές παραμέτρους αντήχησης και ενέργειας, που αναλύθηκαν σε προηγούμενες παραγράφους. 2.7 Τεχνολογία ηλεκτρακουστικών μετρήσεων Ηλεκτρακουστική μέτρηση Ο όρος «μέτρηση» συνδέεται συνήθως με την παρουσία εξειδικευμένου μηχανικού-επιστήμονα μέσα σε ένα περιβάλλον με μετρητικά όργανα και διατάξεις, προκειμένου να προσδιοριστούν εκείνα τα μεγέθη που χαρακτηρίζουν την λειτουργία τους. Οι ηλεκτρακουστικές μετρήσεις έχουν σαν σκοπό να προσδιορίσουν με ακρίβεια εκείνα τα μεγέθη που αφορούν, τόσο τον ήχο και τα φυσικά του γνωρίσματα, όσο και τα παράγωγα του, προερχόμενα από μια μηχανοηλεκτρική, ή ηλεκτρομηχανική μετατροπή (μικρόφωνο, μεγάφωνο, κ.α.). Οι περισσότερες ηλεκτρακουστικές μετρήσεις γίνονται σε μια βάση διέγερσης απάντησης. Ένα σήμα με γνωστά χαρακτηριστικά εισάγεται στην είσοδο της υπό δοκιμής συσκευής DUT (Device Under Test), και μετριέται στην έξοδο του DUT. Η συμπεριφορά της υπό δοκιμής συσκευής, καθορίζεται από την εξασθένιση του σήματος που εξέρχεται, σε σχέση με το γνωστό σήμα εξόδου. Το πιο συνηθισμένο σήμα εξόδου για ηλεκτρακουστικές μετρήσεις είναι ένα ημιτονοειδές σήμα [3]. Τα βασικά στοιχεία που αποτελούν μια ηλεκτρακουστική μέτρηση είναι: Ύπαρξη αισθητήρα: O πιο διαδεδομένος αισθητήρας που χρησιμοποιείται κατά την διάρκεια μας ηλεκτρακουστικής μέτρησης, είναι ένα μικρόφωνο. Το μικρόφωνο είναι συσκευή που μετατρέπει τα ηχητικά κύματα σε ηλεκτρικές ταλαντώσεις. Απόκτηση δεδομένων: Χρησιμοποιούμε ειδικά επιστημονικά μηχανήματα για ακουστικές μετρήσεις που χρησιμοποιούν υψηλής ποιότητας analog to digital converters (ADCs), φίλτρα anti-aliasing, και άλλες μορφές επεξεργασίας σημάτων. Γενικά τα σήματα μπορεί να υποστούν ενίσχυση, φιλτράρισμα, διέγερση αισθητήρα κ.α. Ανάλυση: Η ανάλυση που γίνεται πάνω στα ληφθέντα δεδομένα της μέτρησης που απαιτεί συνδυασμό του hardware (υλικού για την μέτρηση) και του software (λογισμικου, π.χ. Smaart) από τον ειδικό επιστήμονα που θα εξάγει τα κατάλληλα συμπεράσματα Μεγάφωνα Σε πολλές ηλεκτρακουστικές μετρήσεις απαιτείται η χρησιμοποίηση κάποιας πηγής ήχου για εκτέλεσή τους. Τα μεγάφωνα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε μετρήσεις μπορεί να είναι είτε τύπου καμπίνας είτε πολυεδρικά. Σε κάθε περίπτωση το μεγάφωνο θα πρέπει 32

34 να είναι κατάλληλο ώστε να παράγει συνεχόμενα υψηλό επίπεδο έντασης. Αυτό συνήθως σημαίνει ότι το επίπεδο έντασης ελεύθερου πεδίου να ξεπερνά τα 90dB Leq σε απόσταση 1 μέτρου από το μεγάφωνο σε όλες τις τριτοκταβικές ζώνες από 100 μέχρι 3150 Hz. Η Α.3 παράγραφος του προτύπου ISO πραγματεύεται τη διαδικασία που πρέπει να ακολουθηθεί σε περίπτωση χρήσης πολυεδρικών μεγαφώνων ορίζοντας τον τρόπο στάθμισης της κατευθυντικότητάς τους. Ωστόσο η παράγραφος αυτή δεν αποκλείει τη χρήση των μεγαφώνων τύπου καμπίνας, καθώς οι διαφορές στα αποτελέσματα των μετρήσεων μεταξύ των δυο ειδών μεγαφώνων είναι ελάχιστες. Σε περίπτωση χρήσης 2 ή παραπάνω μεγαφώνων ταυτόχρονα είναι απαραίτητο να μην παρουσιάζουν διαφορά φάσης μεταξύ τους (παράγραφος 6.2 ISO 140-4). Σχετικά με την τοποθέτηση τους, συστήνεται η απόσταση μεταξύ των συνόρων ενός χώρου και το κέντρου του μεγαφώνου να είναι μεγαλύτερη από 0.5 μέτρα Μικρόφωνα Το μικρόφωνο είναι συσκευή που μετατρέπει τα ηχητικά κύματα σε ηλεκτρικές ταλαντώσεις. H χρησιμότητά του είναι μεγάλη γιατί διαμορφώνει τα ηλεκτρικά σήματα που δέχεται, ανάλογα με την επίδραση των ηχητικών κυμάτων. Οι διαμορφωμένες ηλεκτρικές ταλαντώσεις μεταφέρονται μέσω σύρματος ή κεραίας και μπορούν να μετατραπούν στον αρχικό ήχο [2]. Υπάρχουν διάφορα είδη μικροφώνων: Μικρόφωνο άνθρακα: Το μικρόφωνο άνθρακα αποτελείται από ένα μεταλλικό σώμα μέσα στο οποίο είναι τοποθετημένο ένα μικρό δοχείο, το οποίο έχει μονωτικές ιδιότητες. Η λειτουργία του μικροφώνου αυτού έχει σχέση με την μεταβολή της ηλεκτρικής αντίστασης των κόκκων του άνθρακα, εξαιτίας της μεταβολής της πίεσης που ασκείται στο διάφραγμα από τα ηχητικά κύματα. Μικρόφωνο ταινίας: Το μικρόφωνο ταινίας αποτελείται από μια λεπτή πτυχωτή ταινία, η οποία μπορεί και πάλλεται ελεύθερα μέσα στο ηλεκτρικό πεδίο που δημιουργεί ένας ισχυρός μαγνήτης. Το μικρόφωνο αυτό έχει κατευθυνόμενη λήψη από δύο αντίθετες κατευθύνσεις και χρησιμοποιείται για ταυτόχρονη εξυπηρέτηση δύο ομιλητών, λόγω της καλής του απόκρισης. Δυναμικό μικρόφωνο: Το δυναμικό μικρόφωνο αποτελείται από έναν ι- σχυρό μόνιμο μαγνήτη κ' ένα πηνίο τοποθετημένο ανάμεσα στους πόλους του, ώστε να κινείται ελεύθερα. Η λειτουργία του βασίζεται στο φαινόμενο της επαγωγής: όταν ηχητικά κύματα πέφτουν στο διάφραγμα, το πηνίο πάλλεται στο πεδίο του μαγνήτη, τέμνονται οι μαγνητικές γραμμές κι εμφανίζεται στα άκρα του πηνίου επαγωγική τάση. Χρησιμοποιείται κυρίως σε μικροφωνικές εγκαταστάσεις που απαιτούν ιδιαίτερη πιστότητα. 33

35 Πυκνωτικό μικρόφωνο: Η λειτουργία του στηρίζεται στις μεταβολές χωρητικότητας ενός ενσωματωμένου πυκνωτή, σύμφωνα με τις μεταβολές της πίεσης που προκαλούνται από τα ηχητικά κύματα. Είναι ο πλέον σύγχρονος και αποδοτικός - από άποψη ποιότητας - τύπος μικροφώνου. Συγκριμένα, τα μικρόφωνα που χρησιμοποιούνται για μετρήσεις πρέπει να εξασφαλίζουν τον μέγιστο βαθμό ακρίβειας, έτσι επιλέγονται τα πυκνωτικά. Όσον αφορά τα χαρακτηριστικά τους, απαιτείται να χαρακτηρίζονται από επίπεδη συχνοτική απόκριση, μεγάλο δυναμικό εύρος, χαμηλά επίπεδα εσωτερικού θορύβου και πρέπει να είναι πανκατευθυντικά [12]. Σε περίπτωση χρήσης σταθερού μικροφώνου σε μετρήσεις, απαιτούνται περισσότερες από μια διαφορετικές τοποθετήσεις του μικροφώνου ώστε να υπολογιστεί αλγοριθμικά ο μέσος όρος. Οι τοποθετήσεις του μικροφώνου πρέπει να απέχουν μεταξύ τους τουλάχιστον 0,7 μέτρα σε μήκος και σε διαφορετικό ύψος ενώ προτρέπεται όπου είναι εφικτό να λαμβάνονται οι κατά το δυνατόν μεγαλύτερες αποστάσεις μεταξύ των θέσεων. Έτσι εξασφαλίζεται η υψηλή ποιότητα των αποτελεσμάτων της μέτρησης Γεννήτρια θορύβου Μια γεννήτρια θορύβου είναι ένα κύκλωμα που παράγει ηλεκτρικό θόρυβο (δηλαδή, ένα τυχαίο σήμα). Οι γεννήτριες θορύβου χρησιμοποιούνται για τη δοκιμή σημάτων για τη μέτρηση θορύβου, απόκριση συχνότητας, και άλλων παραμέτρων. Γεννήτριες θορύβου χρησιμοποιούνται επίσης για την παραγωγή τυχαίων αριθμών. Για τη διεξαγωγή ηλεκτρακουστικών μετρήσεων, χρησιμοποιούμε σαν σήμα διέγερσης σήμα θορύβου, καθώς παρουσιάζει ταυτόχρονα ενέργεια σε όλες τις συχνότητες που μας ενδιαφέρουν και έτσι η μέτρηση γίνεται πιο γρήγορα χωρίς να χρειάζεται να περιμένουμε τη σάρωση κατά βήματα μέσα στο φάσμα των ακουστικών συχνοτήτων. Σαν σήματα θορύβου χρησιμοποιούμε είτε λευκό θόρυβο είτε ροζ Συσκευές ακουστικών μετρήσεων Υπάρχουν πολλά είδη ολοκληρωμένων συσκευών διεξαγωγής ακουστικών μετρήσεων. Σε αυτή την παράγραφο θα γίνει μια ενδεικτική αναφορά στη συσκευή «B&K Type 4417». Ο «Building Acoustics Analyzer» (BAA) είναι ένα σύνθετο μηχάνημα το οποίο αυτοματοποιεί διαδικασίες ηλεκτρακουστικής μέτρησης καθώς και διαδικασίες που ακολουθούν την μέτρηση και είναι απαραίτητες για την εξαγωγή υπό μελέτη μεγεθών. Έτσι παρέχεται η δυνατότητα ακόμα και σε μη εξειδικευμένους επαγγελματίες να τελούν σύνθετες μετρήσεις. 34

36 Στην ουσία ο Building Acoustics Analyzer πρόκειται για έναν 1/3 οκταβικό ακουστικό αναλυτή. Χρησιμοποιείται για τον καθορισμό της ηχητικής έντασης σε συμφωνία με τον ISO 3741/42, αλλά έχει σχεδιαστεί για να την μέτρηση και τον υπολογισμό των κλασικών κτιριακών ακουστικών παραμέτρων όπως ορίζονται από τα πρότυπα ISO αλλά και από διάφορα εθνικά και διεθνή standards. Εικόνα 2-10 Αναλυτής ακουστικών μετρήσεων B&K Type 4417 Οι μετρήσεις που πραγματοποιεί σχετίζονται κυρίως με την ηχομόνωση χώρων: 1. Source room level: Μέτρηση που αφορά τον χώρο στον οποίο εδρεύει η ηχητική πηγή. Oι μετρήσεις που παίρνουμε αφορούν αυτόν. 2. Receiving room level: Μέτρηση που αφορά τον χώρο που θέλουμε να ελέγξουμε τις ηχομονωτικές του ιδιότητες σε συνάρτηση με τον χώρο της ηχητικής πηγής. 3. Receiving room background noise level: Μέτρηση που αφορά τα επίπεδα θορύβου στο χώρο, χωρίς την ύπαρξη καμίας ηχητικής πηγής. 4. Receiving room reverberation time: Μέτρηση που αφορά τον χρόνο α- ντήχησης του Receiving Room και που είναι ο χώρος που μελετάμε την ηχομόνωση του σε σχέση με το Source room. Η συσκευή, δομικά, υποδιαιρείται σε 3 τμήματα : 1. Το τμήμα παραγωγής ηχητικής διέγερσης: Η μονάδα αποτελείται από μια γεννήτρια θορύβου η οποία ακολουθείται από τριτοκταβικά φίλτρα. Γεννήτρια θορύβου Τριτοκταβικά φίλτρα Ηχητική πηγή Σχήμα 2-1 Μονάδα ηχητικής διέγερσης του B&K BAA 2. Το τμήμα μετρήσεων: Σε αυτό το τμήμα η στάθμη που λαμβάνεται από το μικρόφωνο προσαρμόζεται αυτόματα, σε κατάλληλο επίπεδο στάθμης 35

37 για περαιτέρω επεξεργασία. Αυτή κάνει χρήση τριτοκταβικών φίλτρων και διάταξης αυτόματης ρύθμισης κέρδους, ενώ ανιχνεύεται η ισοδύναμη συνεχής στάθμη (Leq) για μετρήσεις στάθμης ή η RMS τιμή του σήματος για μετρήσεις αντήχησης, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα: Μικρόφωνο Αυτόματη ρύθμιση κέρδους Τριτοκταβικά φίλτρα Υπολογισμός Ανιχνευτής (RMS L eq ) Αυτόματη ρύθμιση κέρδους Σχήμα 2-2 Μονάδα μετρήσεων του B&K BAA Το τμήμα υπολογισμών/εξόδου: Σε αυτό το τμήμα το σήμα που έχει λάβει ο ανιχνευτής μπορεί να περάσει είτε από μία διάταξη που συνυπολογίζει το χρόνο αντήχησης στις μετρήσεις είτε από ένα μετατροπέα A/D για περαιτέρω επεξεργασία σε ηλεκτρονικό υπολογιστή, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα: Ανιχνευτής Μονάδα επεξεργασίας Μονάδα επεξεργασίας Έξοδος Χρόνος αντήχησης Επεξεργαστής Μετατροπέας στάθμης A/D Ελεγκτής Σχήμα 2-3 Μονάδα υπολογισμών του B&K BAA Γενικά ο αναλυτής ακουστικών συχνοτήτων είναι ένα ακριβές όργανο που έχει τη δυνατότητα να παρακολουθεί την ποιότητα των μετρήσεων, να εντοπίζει λάθη στις μετρήσεις μας και τις περισσότερες φορές να τα διορθώνει αυτόματα για να δώσει πιο ακριβή αποτελέσματα. Επίσης μπορεί να υπολογίσει αποτελέσματα σύμφωνα με διάφορα πρότυπα ISO και επιτρέπει στον χρήστη να εισάγει κάποιες πληροφορίες στη μνήμη του (όγκος δωματίου λήψης, εμβαδόν διαχωριστικής επιφάνειας). Ακόμη αυτοματοποιείται χάρη σ αυτόν η διαδικασία υπολογισμού μέσων όρων διαδοχικών μετρήσεων σε διάφορες θέσεις ενός ή περισσότερων χώρων. Τέλος υπάρχει η δυνατότητα σύνδεσης με διάφορες εξωτε- 36

38 ρικές συσκευές όπως μικρόφωνο, μεγάφωνο, εκτυπωτή, μαγνητόφωνο, αν και τα αποτελέσματα των μετρήσεων προβάλλονται ούτως ή άλλως στην LCD ο- θόνη του [13] Λογισμικό ακουστικών μετρήσεων Σε αναλογία με τις αποκλειστικές συσκευές πραγματοποίησης ακουστικών μετρήσεων, υπάρχουν και τα αντίστοιχα προϊόντα λογισμικού. Ένα από αυτά τα περιβάλλοντα είναι το «Smaart», το οποίο και θα περιγράψουμε. Το λογισμικό αυτό είναι κατάλληλο για την πραγματοποίηση, την ανάλυση και την επεξεργασία μετρήσεων πραγματικού χρόνου. Οι πιο σημαντικές μετρήσεις που πραγματοποιεί είναι: Φασματικής ανάλυσης Συνάρτησης μεταφοράς Ανάλυσης κρουστικής απόκρισης Το λογισμικό είναι διαθέσιμο τόσο για περιβάλλοντα Windows, όσο και για Macintosh. Εικόνα 2-11 Το περιβάλλον «SMAART» Ο επεξεργαστικός του πυρήνας αποτελείται από έναν αναλυτή Fourier δύο καναλιών, ικανό να διεξάγει ηχητικές μετρήσεις εξοπλισμού αλλά και χώρων. Το περιβάλλον παρέχει και μια γεννήτρια παραγωγής τόνων και θορύβου. 37

39 Μια πολύ σημαντική δυνατότητα που έχει το Smaart είναι η σύνδεση της διάταξης με εξωτερικές μονάδες όπως είναι οι επεξεργαστές μεγαφώνων, γραφικά και παραμετρικά φίλτρα κλπ [16]. 38

40 2.8 Σύνοψη Στο κεφάλαιο έγινε μια, όσο το δυνατόν πιο περιεκτική, επισκόπηση της θεωρίας στην οποία βασίζονται τα διάφορα όργανα πραγματοποίησης ακουστικών μετρήσεων. Η εκτενής ανάλυση των διαφόρων εννοιών ξεφεύγει από τα όρια της τρέχουσας εργασίας, και αν ο αναγνώστης επιθυμεί περαιτέρω ανάλυση κάποιων εννοιών, μπορεί να ανατρέξει στις πηγές που χρησιμοποιήθηκαν για την τεκμηρίωση του κεφαλαίου. Στο επόμενο κεφάλαιο θα ξεκινήσουμε με την ανάλυση, το πρώτο στάδιο ανάπτυξης της εφαρμογής που δημιουργήθηκε στα πλαίσια της εργασίας. 39

41 3 Ανάλυση εφαρμογής 3.1 Εισαγωγή Σε αυτό το κεφάλαιο θα προχωρήσουμε στη μελέτη της πρώτης φάσης της α- νάπτυξης μιας εφαρμογής λογισμικού, της ανάλυσης. Αρχικά, γίνεται αναφορά στη σύλληψη της αρχικής ιδέας και την έρευνα που πραγματοποιήθηκε για το τι είδους λογισμικό σχετικό με το αντικείμενο της υπό ανάπτυξη εφαρμογής υπάρχει αυτή τη στιγμή, καθώς και στο μοντέλο ανάπτυξης που ακολουθήθηκε για την υλοποίησή της. Στη συνέχεια, ο αναγνώστης, μπορεί να διαβάσει σχετικά με τις προδιαγραφές που ορίστηκαν, για τον καθορισμό των στόχων που τέθηκαν και για την ανάλυση των χρηστών στους οποίους απευθύνεται η εφαρμογή. Ακολουθούν σενάρια χρήσης, διάγραμμα ροής στοιχειωδών ενεργειών, η επίλυση των τεχνικών προβλημάτων. Το κεφάλαιο κλείνει με την παρουσίαση του χρονοδιαγράμματος και κοστολόγησης των εργασιών που θα οδηγήσουν στην υλοποίηση του έργου. 40

42 3.2 Προεργασία Αρχική ιδέα Η διαδικασία σχεδιασμού και υλοποίησης του λογισμικού αρχίζει με τη σύλληψη μιας ιδέας και τελειώνει με την έκδοση ενός προϊόντος. Η αρχική ιδέα είναι το σημείο εκκίνησης και δε χρειάζεται να είναι απολύτως σαφής, αφού αυτή γίνεται αντικείμενο ανάλυσης και επεξεργασίας, ώστε να διαμορφωθεί και να εμπλουτιστεί. Η αρχική ιδέα για το συγκεκριμένο λογισμικό, ήταν να αναπτυχθεί ένα προϊόν που θα σχετίζεται με την ψηφιακή επεξεργασία και ανάλυση του ήχου και πιο συγκεκριμένα, μια εφαρμογή ηχομέτρησης που θα προορίζεται για φορητές συσκευές (έξυπνα τηλέφωνα και τα tablet PCs), στα πλαίσια του μαθήματος «Τεχνικές λήψης, επεξεργασίας και διαχείρισης ήχου» του ΔΔΠΜΣ «Προηγμένα συστήματα υπολογιστών & επικοινωνιών». Πράγματι, το αποτέλεσμα της εργασίας ήταν η εφαρμογή «SPL Master», διαθέσιμη για την ios πλατφόρμα, η οποία μπορούσε να φέρει εις πέρας μετρήσεις ηχητικής στάθμης [1]. Εικόνα 3-1 Η εφαρμογή «SPL Master» Μετεξέλιξη αυτής της εφαρμογής αποτελεί το παρόν έργο, που ορίστηκε ως θέμα διπλωματικής εργασίας. Σε συνεργασία με τον επιβλέποντα καθηγητή της εργασίας καθορίστηκαν οι επιμέρους δυνατότητες και προδιαγραφές. Επίσης, 41

43 καθορίστηκαν οι θεμελιώδεις αρχές σχεδίασης και οι βασικές οθόνες. Αποφασίστηκε να δημιουργηθεί μια σύγχρονη εφαρμογή ακουστικής ανάλυσης, βασισμένη σε πλατφόρμα λογισμικού για φορητές συσκευές που να πραγματοποιεί εκτεταμένη χρήση διαδικτυακών δυνατοτήτων. Μερικοί πυλώνες ανάπτυξης που ορίστηκαν: Ευχρηστία Χρήση μοντέρνων τεχνολογιών Βελτιστοποίηση της ακρίβειας μετρήσεων Υλοποίηση μονάδας μέτρησης σημασιολογικής επισήμανσης Εύκολη αναβάθμιση και συντήρηση Η απόφαση για το είδος της εφαρμογής καθόρισε σε μεγάλο βαθμό και την ε- πιλογή του εργαλείου ανάπτυξης, το οποίο θα έπρεπε να είναι κατάλληλο για τη δημιουργία mobile εφαρμογών. Τα επόμενα βήματα στη διαδικασία ανάπτυξης αποτέλεσαν η έρευνα για υπάρχουσες εφαρμογές σχετικές με το θέμα και ο καθορισμός του μοντέλου βάσει του οποίου θα γινόταν η υλοποίηση της εφαρμογής. Εικόνα 3-2 Η εφαρμογές ηχομέτρησης «Audio Tool» και «SPL Meter» 42

44 Αξίζει να αναφέρουμε, πως κατά τη διαδικασία περαίωσης της διπλωματικής εργασίας, παρουσιάστηκε μια ενδιάμεση εκδοχή της στο 134 ο συνέδριο της AES, με τίτλο «Περιβάλλον λογισμικού ακουστικών μετρήσεων: Σημασιολογική ηχητική ανάλυση σε πανταχού παρόντα υπολογιστικά περιβάλλοντα» [18] Τρέχουσα κατάσταση Τρέχουσες υλοποιήσεις εργαλείων ακουστικών μετρήσεων ξεφεύγουν από την λογική της υλοποίησης αποκλειστικής συσκευής για αυτόν το σκοπό, και δομούνται ψηφιακά, βασιζόμενες σε λογισμικό. Χαρακτηριστικά παραδείγματα αποτελούν οι εφαρμογές «Audio Tool» [19] και «SPL Meter» [20] που είναι διαθέσιμες για το λειτουργικό σύστημα ios. Προσφέρουν δυνατότητα μέτρησης σε SPL(A) και SPL(C), ρύθμισης της ταχύτητας σε «γρήγορο» και «αργό» κατά ANSI, καθώς και βαθμονόμησης. Η αναζήτηση για υπάρχουσες εφαρμογές σχετικές με την επεξεργασία του ήχου και τις διαδικασίες ψηφιοποίησης πραγματοποιήθηκε με τη βοήθεια του διαδικτύου, τόσο στον ελληνικό χώρο όσο και στο διεθνή. Πυρήνες αναζήτησης α- ποτέλεσαν τα ηλεκτρονικά καταστήματα εφαρμογών Apple App Store και Google Play Store. 3.3 Μελέτη Μοντέλο ανάπτυξης Η διαδικασία ανάπτυξης λογισμικού είναι το σύνολο των ενεργειών και των αποτελεσμάτων τους που οδηγούν τελικά στην παραγωγή του λογισμικού. Αυτές οι ενέργειες μπορεί να περικλείουν την ανάπτυξη λογισμικού από την αρχή σε μια γλώσσα προγραμματισμού, όπως η C και η Java. Από την άλλη πλευρά, νέο λογισμικό μπορεί να δημιουργηθεί τροποποιώντας και επεκτείνοντας υπάρχοντα συστήματα. Παρόλο που υπάρχει πληθώρα διαδικασιών λογισμικού, τέσσερις θεμελιώδεις ενέργειες είναι κοινές σε όλες διαδικασίες ανάπτυξης λογισμικού [23]. Αυτές είναι: 1. Ο καθορισμός των προδιαγραφών του λογισμικού, όπου πελάτες και μηχανικοί λογισμικού καθορίζουν τις δυνατότητες και τους περιορισμούς στη λειτουργία του. 2. Η σχεδίαση και υλοποίηση του, κατά την οποία το λογισμικό σχεδιάζεται και προγραμματίζεται, ώστε να συμφωνεί με τις προδιαγραφές. 3. Η επικύρωση του, κατά την οποία το λογισμικό ελέγχεται για να εξασφαλιστεί ότι είναι σύμφωνο με τις απαιτήσεις του πελάτη και τις προδιαγραφές που έχουν τεθεί. 4. Η εξέλιξη του λογισμικού, όπου το λογισμικό τροποποιείται ώστε να συμβαδίσει με τις αλλαγές στις απαιτήσεις των πελατών και της αγοράς. Παρόλο, όμως, που δεν υπάρχει μια παγκοσμίως αποδεκτή μεθοδολογία, οι τέσσερις θεμελιώδεις ενέργειες που καθορίζει η τεχνολογία λογισμικού, του κα- 43

45 θορισμού των προδιαγραφών, της ανάπτυξης, της επικύρωσης και της εξέλιξης, εφαρμόζονται σε γενικές γραμμές στα περισσότερα έργα. Αυτές οι ενέργειες, προσαρμοσμένες στις απαιτήσεις της υπό ανάπτυξη εφαρμογής για τις διαδικασίες και τα πρότυπα ψηφιακής επεξεργασίας του ήχου, αποτελούν τον άξονα πάνω στον οποίο κινείται και η υλοποίηση της εφαρμογής. Έτσι, η διαδικασία υλοποίησης της εφαρμογής πραγματοποιήθηκε στα τέσσερα αυτά βασικά στάδια. Ανάλυση Σχεδίαση Ανάπτυξη Αξιολόγηση Σχήμα 3-1 Βασικά στάδια ανάπτυξης μιας εφαρμογής λογισμικού Οι παραπάνω τέσσερις γενικές ενέργειες μπορούν να οργανωθούν με διαφορετικό τρόπο και να περιγραφούν σε διαφορετικό επίπεδο λεπτομέρειας για διαφορετικούς τύπους λογισμικού. Υπάρχουν τρία βασικά μοντέλα ανάπτυξης, τα οποία, όμως, δεν περιγράφουν με οριστικό τρόπο τις διαδικασίες λογισμικού. Συστήματα σχεδιασμού με τα οποία θα μπορούσαμε να αναπτύξουμε την ε- φαρμογή μας είναι: 1. Μοντέλο καταρράκτη 2. Μοντέλο εξελικτικής ανάπτυξης 3. Αστεροειδές μοντέλο ανάπτυξης Το μοντέλο του καταρράκτη είναι σχετικά απλό και αποδίδει παραδοτέα σε κάθε φάση του με αποτέλεσμα να υπάρχει στενή παρακολούθηση της εξέλιξης σχεδίασης. Από την άλλη έχει το μειονέκτημα ότι είναι κατάλληλο για έργα τα οποία έχουν αναπτυχθεί και στο παρελθόν (ή τουλάχιστο παρόμοια) καθώς είναι δύσκολο να επέλθουν αλλαγές σε οποιοδήποτε στάδιο από τη στιγμή που αυτό έχει ολοκληρωθεί. Η λογική που ακολουθεί σε γενικές γραμμές το μοντέλο του καταρράκτη, είναι ότι για να ξεκινήσει το επόμενο στάδιο πρέπει να έχει υλοποιηθεί το προηγούμενο. Παρόλα αυτά δεν αποκλείεται τμήματα των προαναφερθέντων σταδίων να εκτελεστούν παράλληλα, αν το επιτρέψουν οι συνθήκες με σκοπό την επιτάχυνση της όλης διαδικασίας. Προφανώς, όλα τα στάδια δεν έ- χουν την ίδια βαρύτητα. Η σημασία του καθενός στην όλη υλοποίηση εξαρτάται από διάφορους παράγοντες, όπως για παράδειγμα η ύπαρξη ή όχι του περιεχομένου σε ψηφιακή μορφή που επηρεάζει κυρίως το στάδιο της ανάπτυξης της εφαρμογής. 44

46 Το παραπάνω πρόβλημα αντιμετωπίζεται από το μοντέλο εξελικτικής ανάπτυξης στο οποίο προβλέπεται η δημιουργία πρωτοτύπων σε διάφορες φάσεις τα ο- ποία μετά από αξιολόγηση ευχρηστίας εκκινούν ένα νέο κύκλο ανάπτυξης με σκοπό την έκδοση ενός βελτιωμένου και πιο λεπτομερούς πρωτοτύπου. Άλλωστε είναι και η βέλτιστη μέθοδος για την εφαρμογή των αρχών του ανθρωποκεντρικού σχεδιασμού. Το μοντέλο εξελικτικής ανάπτυξης ήταν αυτό που χρησιμοποιήθηκε στην υλοποίηση του συστήματός μας. Αφετηρία Περιγραφή Ενέργειες Ανάλυση Ανάπτυξη Επικύρωση Υλοποιήσεις Ενδιάμεσες εκδόσεις Τελική έκδοση Σχήμα 3-2 Το εξελικτικό μοντέλο ανάπτυξης Τέλος το αστεροειδές μοντέλο ανάπτυξης, που έχει σαν βασική αρχή την αξιολόγηση, και θα μπορούσαμε να το επιλέξουμε, το απορρίψαμε γιατί θεωρούμε το εξελικτικό μοντέλο πιο ολοκληρωμένο Μοντέλο σχεδιασμού Η ανάπτυξη της διεπαφής χρήστη-υπολογιστή, με βάση τα όσα επιτάσσει η επικοινωνία ανθρώπου-υπολογιστή, μπορεί να υλοποιηθεί με διάφορες μεθόδους μια από τις οποίες είναι και ο ανθρωποκεντρικός σχεδιασμός, ο οποίος έχει επικρατήσει τα τελευταία χρόνια ως το κατεξοχήν ακλόνητο σχεδιαστικό πρότυπο. Ο ανθρωποκεντρικός σχεδιασμός προέκυψε από την ανάγκη για μια αποδοτική σχεδιαστική μέθοδο που θα αντιμετώπιζε τις αυξημένες απαιτήσεις ευχρηστίας των σύγχρονων διαδραστικών συστημάτων, των οποίων η αλληλεπίδραση βασίζεται κυρίως στο οπτικό κανάλι επικοινωνίας και πραγματώνεται μέσω γραφικών διεπαφών χρήστη [26]. Τα πλεονεκτήματα του ανθρωποκεντρικού σχεδιασμού οδήγησαν στην ανάπτυξη ποικίλων τεχνικών που υποστηρίζουν την πλήρη ενσωμάτωση της μεθόδου στα δημοφιλή μοντέλα κύκλου ζωής συστημάτων λογισμικού, που αναφέρθηκαν παραπάνω. Μια τέτοια περίπτωση, αποτελεί η μεθοδολογία Logical User- Centered Interactive Design (LUCID), που στηρίζεται στο εξελικτικό μοντέλο α- 45

47 νάπτυξης και διακρίνει την υλοποίηση σε έξι φάσεις. Η μέθοδος LUCID δεν επικεντρώνεται μόνο στο τι το προϊόν πρέπει να κάνει αλλά και στο πώς οι λειτουργίες σχεδιάζονται βέλτιστα από τη σκοπιά του χρήστη. Με τη μεθοδολογία αυτή, τα προϊόντα θα πρέπει να σχεδιάζονται ώστε να προσφέρουν στους χρήστες τα πέντε E: Effectiveness, Efficiency, Engagement, Error tolerance, Ease of learning (Αποτελεσματικότητα, Αποδοτικότητα, Εξυπηρέτηση, Ανοχή σφαλμάτων, ευκολία εκμάθησης). Ανάλυση απαιτήσεων Ανάλυση προδιαγραφών Δημιουργία σχεδίου Έλεγχος βάσει προδιαγραφών Βελτίωση σχεδίου Ανάπτυξη πρωτοτύπων Σχήμα 3-3 Στάδια ανάπτυξης λογισμικού, ανθρωποκεντρική προσέγγιση Ακολουθώντας, λοιπόν, τις επιταγές της ανθρωποκεντρικής προσέγγισης, η φάση της σχεδίασης της εφαρμογής πραγματοποιήθηκε με τη χρήση σεναρίων και συνεχών βελτιώσεων τους. Τα στάδια που ορίζει το ανθρωποκεντρικό μοντέλο φαίνονται στο παραπάνω σχήμα Ανάπτυξη ιδέας Η ομάδα ανάπτυξης έχει αναλάβει τη δημιουργία μιας εφαρμογής που θα παρέχει δυνατότητες πραγματοποίησης και διαχείρισης ακουστικών μετρήσεων. Οι σύγχρονες τάσεις, με τη ραγδαία αύξηση των έξυπνων κινητών τηλεφώνων ο- δήγησε στην επιλογή, η εφαρμογή να αναπτυχθεί για τις συγκεκριμένες συσκευές. Ο κάθε χρήστης θα μπορεί να προμηθεύεται το λογισμικό από τα κατάλληλα ηλεκτρονικά καταστήματα και να έχει πρόσβαση στην εφαρμογή άμεσα από το προσωπικό του έξυπνο τηλέφωνο. Βασικές αρχές για την ολοκλήρωση του έργου είναι η ενσωμάτωση όσο το δυνατόν περισσότερων επιλογών μέτρησης, εκτεταμένη ενσωμάτωση λειτουργιών διαχείρισης περιεχομένου στο «σύννεφο» και συμμόρφωση με τις σύγχρονες τάσεις που επικρατούν σχετικά με την παρεχόμενη εμπειρία χρήσης. Το γραφικό περιβάλλον και η διεπαφή χρήστη θα πρέπει να είναι απλά και φιλικά στη χρήση από οποιονδήποτε χωρίς να χρειάζεται να έχει εξειδικευμένες γνώσεις Η/Υ. 46

48 Η εφαρμογή αποφασίστηκε να ενσωματώνει τις παρακάτω μονάδες: 1. Μέτρησης ηχητικής στάθμης (Sound Level Metering - SLM) 2. Φασματικού αναλυτή ήχου (Real Time Analysis - RTA) 3. Μέτρησης χρόνου αντήχησης (Reverberation Time Metering - RT) 4. Αποτύπωσης και ανάλυσης κρουστικής απόκρισης (Impulse Response Analysis - IR) 5. Σημασιολογικής ανάλυσης ήχου σε μετρήσεις μεγάλης διάρκειας (Long Term Analysis - LTA) Επίσης να παρέχει τις παρακάτω δυνατότητες: 1. Βαθμονόμησης 2. Διαχείρισης μετρήσεων 3. Καταγραφής και διαχείρισης ηχοτοπίων 4. Απομακρυσμένης πρόσβασης δεδομένων μετρήσεων στο «σύννεφο» Το όνομα της εφαρμογής αποφασίστηκε στο ακρωνύμιο «ismaarter» ενώ θα αναπτυχθεί για το λειτουργικό σύστημα ios Επιχειρησιακός στόχος Στόχος της δημιουργίας της εφαρμογής είναι αρχικά η δημιουργία ενός λογισμικού ηχητικής καταγραφής και ψηφιακής επεξεργασίας που θα αποσκοπεί στην πραγματοποίηση ηχητικών μετρήσεων. Εικόνα 3-3 Ηχομέτρηση σε iphone και σε εξειδικευμένη συσκευή 47

49 Η εξέλιξη της τεχνολογίας οδήγησε στον εξοπλισμό των σύγχρονων έξυπνων τηλεφώνων με περιφερειακά υψηλής ποιότητας και ως αποτέλεσμα τη διεύρυνση των δυνατοτήτων τους σε πολλούς τομείς, πέρα από τον βασικό, την επικοινωνία. Το γεγονός ότι μια συσκευή δύναται να ικανοποιεί περισσότερες από μία ανάγκες συνεισφέρει τα μέγιστα όσον αφορά τη χρηστικότητά της. Μέχρι σήμερα, προκειμένου κάποιος να πραγματοποιήσει μια απλή μέτρησης ηχητικής στάθμης, καθιστούσε αναγκαία την απόκτηση, τη χρήση και τη μεταφορά εξειδικευμένου εξοπλισμού. Μια εφαρμογή λογισμικού δίνει λύση στα παραπάνω προβλήματα με εξαιρετικά απλούστερο τρόπο. Σε ένα δεύτερο επίπεδο, ο χρήστης απολαμβάνει περαιτέρω ευκολίες που του προσφέρει η τεχνολογία λογισμικού. Η αποθήκευση, η μεταφορά, η ανάλυση, ο διαμοιρασμός των δεδομένων πραγματοποιείται άμεσα και χωρίς κάποια ιδιαίτερη και συγκεκριμένη μεθοδολογία. Η ύπαρξη επιπλέον περιφερειακών, όπως δέκτης GPS, απογειώνουν τις δυνατότητες μιας εφαρμογής και βελτιστοποιούν την εμπειρία χρήσης. Τελικά, απώτερος στόχος της δημιουργίας του «ismaarter» είναι η δημιουργία ενός συνόλου εργαλείων, που θα απλοποιούν την πραγματοποίηση ακουστικών μετρήσεων και θα αποτελέσουν προπομπό για τη σύγχρονη εποχή Τυπικοί χρήστες Η εν λόγω εφαρμογή απευθύνεται κυρίως σε χρήστες που ασχολούνται, επαγγελματικά ή ερασιτεχνικά, με την διεξαγωγή ηχητικών μετρήσεων και μετρήσεων ακουστικής χώρων και έχουν εμπειρία στη χρήση σχετικών συσκευών ή εφαρμογών λογισμικού Τεχνικές και περιβαλλοντικές παράμετροι Οι εξειδικευμένες συσκευές που χρησιμοποιούνται για την πραγματοποίηση μετρήσεων, φέρουν συγκεκριμένο και πολλές φορές πιστοποιημένο υλισμικό προκειμένου να προσφέρουν την επιθυμητή εγκυρότητα στις μετρήσεις που πραγματοποιούν. Τα περιφερειακά (μικρόφωνο, μεγάφωνο, επεξεργαστής ήχου) ενός έξυπνου τηλεφώνου δεν έχουν επιλεγεί με τέτοια κριτήρια. Οι συσκευές στις οποίες θα «τρέχει» το λογισμικό είναι πολλές και διαφορετικές, έχουν μη συγκεκριμένες προδιαγραφές στα χαρακτηριστικά τους και δεν προορίζονται για πραγματοποίηση μετρήσεων. Ο συνδυασμός της ακρίβειας ειδικού εξοπλισμού και της πρακτικότητας των σύγχρονων έξυπνων συσκευών, έχοντας ως πυρήνα ένα προϊόν λογισμικού, αποτελεί πραγματικά μια πρόκληση. Η προσέγγιση, όσον αφορά την εγκυρότητα μέτρησης, εξοπλισμού ακρίβειας είναι πρακτικά αδύνατη. Θα επιδιωχτεί η βελτιστοποίηση, αλλά, ιδιαίτερη έμφαση θα δοθεί στην αναλυτική περιγραφή των αποκλίσεων που ενδέχεται να προκύπτουν στα μετρούμενα μεγέθη, στην καταγραφή των περιορισμών και στον σαφή ορισμό της ενδεδειγμένης χρήσης. Όταν πραγματοποιείται μια μέτρηση, 48

50 σημασία δεν έχει μόνο η μετρούμενη τιμή των μεγεθών, αλλά και η άριστη γνώση της απόκλισης τους από την πραγματική. Επιπρόσθετα, γίνεται σαφές πως το λογισμικό θα ενσωματώνει μεθοδολογία που αλγοριθμικά θα δίνει τη δυνατότητα διόρθωσης και βελτίωσης της ακρίβειας των μετρήσεων Έρευνα παρόμοιων υλοποιήσεων Βασική εργασία για την ομάδα ήταν η έρευνα σχετικά με εφαρμογές ακουστικών μετρήσεων. Τα μέλη της ομάδας έπρεπε να ασχοληθούν διεξοδικά με παρόμοια έργα λογισμικού, να κατανοήσουν τον τρόπο λειτουργίας τους και τις δυνατότητες που προσφέρουν στον χρήστη. Έπειτα απαραίτητο ήταν να αξιολογήσουν τις δυνατότητες που παρέχουν και να σχεδιάσουν τις απαραίτητες προσθήκες και αλλαγές που μπορούν να εφαρμοστούν έτσι ώστε να παραχθεί ένα προϊόν σύγχρονο, που να παρέχει χρηστικότητα τόσο σε εμπορικό αλλά και σε ερευνητικό επίπεδο. Εικόνα 3-4 Η εφαρμογή «Room Scope» Μερικές ενότητες παραπάνω, έγινε μια πρώτη αποτύπωση παρόμοιων υλοποιήσεων, με βάση περισσότερο στις δυνατότητες ηχομέτρησης. Η αναζήτηση συνεχίστηκε, τα εργαλεία που εντοπίστηκαν είναι αρκετά, αλλά θα παρουσιάσουμε περιληπτικά τα δύο πιο ολοκληρωμένα. Η πρώτη περίπτωση, αφορά μια σειρά εφαρμογών (Sound Meter, Signal Scope, Room Scope) από την εταιρεία Faber Acoustical [22], που διεξάγουν μια σειρά από ακουστικές μετρήσεις. Αυτές αφορούν ηχομέτρηση, ακουστική ανάλυση χώρων, ανάλυση ηχητικού σήματος. Η δεύτερη υλοποίηση αναφέρεται στην εφαρμογή «Audio Tools», της Studio Six Digital [21]. Η συγκεκριμένη εφαρμογή ενσωματώνει πολλές μονάδες ανάλυσης και επεξεργασίας με παρόμοιες με παραπάνω λειτουργίες. 49

51 Οι κυριότερες λειτουργείς που πραγματοποιούν οι εφαρμογές είναι: Ηχομέτρηση Φασματική ανάλυση Ανάλυση FFT Συνάρτηση μεταφοράς Ανάλυση κρουστική απόκρισης Εικόνα 3-5 Η εφαρμογή «Audio Tools» Μετά από μελέτη και ανάλυση παρόμοιων υλοποιήσεων, καταλήγουμε σε μερικά σημαντικά συμπεράσματα που μπορούν να βοηθήσουν στην ανάπτυξη του έργου. Αυτά είναι: Οι αναλύσεις βασίζονται σε μεθόδους FFT. Η ακρίβεια των μετρήσεων είναι ικανοποιητική. Είναι δυνατή η χρήση εξωτερικού, ειδικού, μικροφώνου μετρήσεων. Τέλος, εντοπίστηκαν και παραλείψεις που υπάρχουν ή δυνατότητες που θα μπορούσαν να προστεθούν: Οι κατασκευαστές δεν παρουσιάζουν προδιαγραφές μετρήσεων. Δεν υπάρχει κάποια υλοποίηση που να ακολουθεί κάποιου είδους σημασιολογική ανάλυση του ήχου. Δεν υπάρχει κάποια υλοποίηση που να χρησιμοποιεί υπηρεσίες cloud, ή κάτι παρόμοιο. Τα παραπάνω συμπεράσματα θα προσδιορίσουν σε μεγάλο βαθμό το χώρο στον οποίο θα κινηθεί το «ismaarter», και ορίζουν σημαντικά μελλοντικές επιλογές στην ανάλυση και τη σχεδίαση του λογισμικού. 50

52 3.4 Προδιαγραφές Ανάλυση χρηστών Σύμφωνα με το μοντέλο σχεδιασμού LUCID, ορίζονται τρεις κατηγορίες χρηστών. Πρωτεύοντες χρήστες: Οι χρήστες του «ismaarter» που ασχολούνται με την πραγματοποίηση, ανάλυση, αποθήκευση και ανάκληση ακουστικών μετρήσεων. Δευτερεύοντες χρήστες: Τα μέλη της ομάδας ανάπτυξης της εφαρμογής και οι υπεύθυνοι συντήρησής της. Τριτεύοντες χρήστες: Οι χρήστες του «ismaarter» που θα βαθμονομούν την εφαρμογή και θα αξιολογούν την ακρίβεια μέτρησης της με τη βοήθεια εξοπλισμού αναφοράς Ανάλυση εργασιών Εδώ θα αποτυπωθούν οι λειτουργικές απαιτήσεις της εφαρμογής, δηλαδή ποιες λειτουργίες θα προσφέρει στον τελικό χρήστη [25]. ΛΑ-1: Ο χρήστης της εφαρμογής πρέπει να έχει τη δυνατότητα μέτρησης και προβολής της ηχητικής στάθμης με χρήση φίλτρων και επιλογή του χρονικού παραθύρου μέτρησης. ΛΑ-1.1: Η εφαρμογή θα πρέπει να παρέχει τη δυνατότητα μέτρησης της ηχητικής στάθμης. ΛΑ-1.2: Η εφαρμογή θα πρέπει να έχει την κατάλληλη διεπαφή για την γραφική και αριθμητική απεικόνιση της ηχητικής στάθμης. ΛΑ-1.3: Η εφαρμογή θα πρέπει να έχει την κατάλληλη διεπαφή για την επιλογή του χρόνου ολοκλήρωσης της μέτρησης. ΛΑ-1.4: Η εφαρμογή θα πρέπει να έχει την κατάλληλη διεπαφή για την επιλογή κατάλληλου φίλτρου μέτρησης. ΛΑ-2: Ο χρήστης της εφαρμογής πρέπει να έχει τη δυνατότητα υπολογισμού και προβολής της ηχητικής στάθμης σε οκτάβες. ΛΑ-2.1: Η εφαρμογή θα πρέπει να παρέχει τη δυνατότητα υπολογισμού της ηχητικής στάθμης ανά οκτάβες χρήση φίλτρων και επιλογή του χρόνου ολοκλήρωσης. ΛΑ-2.2: Η εφαρμογή θα πρέπει να έχει την κατάλληλη διεπαφή για την γραφική και αριθμητική απεικόνιση της ηχητικής ανά οκτάβες. 51

53 ΛΑ-2.3: Η εφαρμογή θα πρέπει να έχει την κατάλληλη διεπαφή για την επιλογή του χρόνου ολοκλήρωσης της μέτρησης. ΛΑ-2.4: Η εφαρμογή θα πρέπει να έχει την κατάλληλη διεπαφή για την επιλογή κατάλληλου φίλτρου μέτρησης. ΛΑ-3: Ο χρήστης της εφαρμογής πρέπει να έχει τη δυνατότητα μέτρησης του χρόνου αντήχησης ενός χώρου με χρήση εξωτερικής ηχητικής πηγής. ΛΑ-3.1: Η εφαρμογή θα πρέπει να παρέχει τη δυνατότητα μέτρησης του χρόνου αντήχησης ενός χώρου ανά οκτάβες. ΛΑ-3.2: Η εφαρμογή θα αξιοποιεί την αναλογική έξοδο ήχου της συσκευής, για τη σύνδεση εξωτερικής πηγής ήχου. ΛΑ-3.3: Η εφαρμογή θα πρέπει να έχει την κατάλληλη διεπαφή για την επιλογή του χρόνου ολοκλήρωσης της μέτρησης. ΛΑ-4: Ο χρήστης της εφαρμογής πρέπει να έχει τη δυνατότητα καταγραφής της κρουστικής απόκρισης και υπολογισμού σχετικών ακουστικών μεγεθών ενός χώρου με χρήση εξωτερικής ηχητικής διέγερσης ΛΑ-4.1: Η εφαρμογή θα πρέπει να παρέχει τη δυνατότητα καταγραφής της κρουστικής απόκρισης ενός χώρου. ΛΑ-4.2: Η εφαρμογή θα αξιοποιεί την ηχητική διέγερση ενός χώρου από εξωτερική πηγή. ΛΑ-4.3: Η εφαρμογή θα υπολογίζει ηχητικές παραμέτρους που σχετίζονται με την κρουστική απόκριση χώρων βάσει προτύπων. ΛΑ-5: Η εφαρμογή θα πρέπει να παρέχει τη δυνατότητα σημασιολογικής ανάλυσης ηχητικού περιεχομένου, σε μετρήσεις μακράς διαρκείας. ΛΑ-5.1: Η εφαρμογή θα πραγματοποιεί ηχητικές μετρήσεις μεγάλης διάρκειας. ΛΑ-5.2 Η εφαρμογή θα πραγματοποιεί σημασιολογική ανάλυση ηχητικού περιεχομένου με βάση ηχητικά πρότυπα. ΛΑ-5.3: Η εφαρμογή θα πραγματοποιεί υπολογισμό διάφορων ηχητικών χαρακτηριστικών. ΛΑ-6: Η εφαρμογή θα πρέπει να παρέχει τη δυνατότητα βαθμονόμησης της μονάδας εισόδου ήχου της συσκευής. ΛΑ-6.1: Η εφαρμογή θα παρέχει κατάλληλη διεπαφή χρήστη για την εύκολη βαθμονόμηση της μονάδας εισόδου ήχου της συσκευής. 52

54 ΛΑ-6.2 Η εφαρμογή θα παρέχει κατάλληλη διεπαφή χρήστη για τη συχνοτική βαθμονόμηση (ισοστάθμιση) της μονάδας εισόδου ήχου της συσκευής. ΛΑ-7: Η εφαρμογή θα πρέπει να παρέχει τη δυνατότητα άμεσης αποθήκευσης των ηχητικών μετρήσεων. ΛΑ-7.1: Η εφαρμογή θα παρέχει κατάλληλη διεπαφή χρήστη για την αποθήκευση και διαχείριση των δεδομένων μέτρησης. ΛΑ-7.2 Η εφαρμογή θα παρέχει κατάλληλη διεπαφή χρήστη για την άμεση λήψη φωτογραφικού υλικού, σχετικού με τη μέτρηση. ΛΑ-7.3 Η εφαρμογή θα παρέχει κατάλληλη διεπαφή χρήστη για την άμεση λήψη φωτογραφικού υλικού, σχετικού με τη μέτρηση Σενάρια χρήσης Ακολουθούν σενάρια χρήσης που αφορούν βασικές λειτουργίες του λογισμικού. Σενάριο χρήσης 1: Μέτρηση ηχητικής στάθμης Βασική ροή: 1. Ο χρήστης ανοίγει την εφαρμογή. 2. Ο χρήστης επιλέγει τύπο μέτρησης «SLM» από το μενού επιλογών στην κορυφή. 3. Ο χρήστης επιλέγει «Start» για να ξεκινήσει η μέτρηση. 4. Ο χρήστης επιλέγει «Stop» για να τερματιστεί η μέτρηση. Εναλλακτικά εάν ο χρήστης μετά από γραμμή 2 της βασικής ροής επιλέξει να ορίσει φίλτρο και απόκριση μέτρησης: 1. Ο χρήστης επιλέγει φίλτρο μέτρησης και ορίζει την ταχύτητα απόκρισης από τα κατάλληλα πλήκτρα που βρίσκονται στη διεπαφή. Έπειτα η εκτέλεση του σεναρίου επανεκκινεί από τη γραμμή 3. Εναλλακτικά εάν ο χρήστης μετά από γραμμή 1 της βασικής ροής επιλέξει να προβάλλει το μετρούμενο μέγεθος σε ανάλυση φάσματος: 1. Ο χρήστης επιλέγει τύπο μέτρησης «RTA» από το μενού επιλογών στην κορυφή. Έπειτα η εκτέλεση του σεναρίου επανεκκινεί από τη γραμμή 2. Σενάριο χρήσης 2: Μέτρηση χρόνου αντήχησης Βασική ροη: 1. Ο χρήστης ανοίγει την εφαρμογή. 2. Ο χρήστης επιλέγει τύπο μέτρησης «RTΜ» από το μενού επιλογών στην κορυφή. 3. Ο χρήστης επιλέγει τον αριθμό επαναλήψεων της μέτρησης. 53

55 4. Ο χρήστης επιλέγει «Start» για να ξεκινήσει η μέτρηση. 5. Ο χρήστης επιλέγει «Stop» για να τερματιστεί η μέτρηση. Εναλλακτικά εάν ο χρήστης μετά από τη γραμμή 4 της βασικής ροής διαπιστώνει κάποια δυσλειτουργία στη μέτρηση: 1. Ο χρήστης επιλέγει «Stop» για να τερματιστεί η μέτρηση. 2. Ο χρήστης επιλέγει «Test signal» για να πραγματοποιήσει τους κατάλληλους ελέγχους. 3. Ο χρήστης απενεργοποιεί την επιλογή «Test signal». Έπειτα η εκτέλεση του σεναρίου επανεκκινεί από τη γραμμή 4. Σενάριο χρήσης 3: Μέτρηση κρουστικής απόκρισης Βασική ροη: 1. Ο χρήστης ανοίγει την εφαρμογή. 2. Ο χρήστης επιλέγει τύπο μέτρησης «IR» από το μενού επιλογών στην κορυφή. 3. Ο χρήστης επιλέγει «Start» για να ξεκινήσει η μέτρηση. 4. Ο χρήστης πληροφορείται για την έναρξη της καταγραφής του ήχου. 5. Ο χρήστης πραγματοποιεί διέγερση του χώρου με εξωτερική πηγή ήχου. Εναλλακτικά εάν ο χρήστης μετά από τη γραμμή 5 της βασικής ροής διαπιστώνει κάποια δυσλειτουργία στη μέτρηση: 1. Ο χρήστης επιλέγει «Stop» για να τερματιστεί η μέτρηση. Έπειτα η εκτέλεση του σεναρίου επανεκκινεί από τη γραμμή 3. Σενάριο χρήσης 4: Μέτρηση μακράς διάρκειας Βασική ροη: 1. Ο χρήστης ανοίγει την εφαρμογή. 2. Ο χρήστης επιλέγει τύπο μέτρησης «LTA» από το μενού επιλογών στην κορυφή. 3. Ο χρήστης επιλέγει «Start» για να ξεκινήσει η μέτρηση. 4. Ο χρήστης επιλέγει «Stop» για να τερματιστεί η μέτρηση. Εναλλακτικά εάν ο χρήστης μετά από τη γραμμή 3 της βασικής ροής επιθυμεί να προσθέσει κάποιον πρότυπο ήχο στη βιβλιοθήκη της εφαρμογής: 1. Ο χρήστης επιλέγει «Add» για να καταγράψει και να προσθέσει τον πρότυπο ήχο. Έπειτα η εκτέλεση του σεναρίου επανεκκινεί από τη γραμμή 4. Εναλλακτικά εάν ο χρήστης μετά από τη γραμμή 3 της βασικής ροής επιθυμεί να τροποποιήσει τις επιλογές μέτρησης: 54

56 1. Ο χρήστης επιλέγει «Match Options» για μεταβάλλει τις επιλογές μέτρησης. 2. Ο χρήστης επιλέγει «Back» για να επιστρέψει στην βασική οθόνη μέτρησης. Έπειτα η εκτέλεση του σεναρίου επανεκκινεί από τη γραμμή Διάγραμμα ροής στοιχειωδών ενεργειών Μία ιεραρχική ανάλυση των βασικών εργασιών που μπορεί να εκτελέσει ένας χρήστης του εργαλείου είναι η παρακάτω: SPL RTA Ακουστική Μέτρηση RT IR LTA ismaarter Διαμοιρασμός Προβολή τοπικών μέτρησεων Προβολή διαδικτυακών μετρήσεων Κοινοποίηση Τροποποίηση Διαγραφή Βαθμονόμηση Σχήμα 3-4 Διάγραμμα ροής στοιχειωδών ενεργειών Προδιαγραφές ευχρηστίας Η ευχρηστία καθορίζει την ποιότητα ενός διαδραστικού συστήματος. Ορισμούς της περιέχουν διεθνή πρότυπα που αφορούν την ποιότητα λογισμικού (ISO/IEC 9126) και την επικοινωνία ανθρώπου υπολογιστή (ISO/DIS ). 55

57 Σύμφωνα με το ISO/IEC 9126, η ευχρηστία αναλύεται στην ευκολία εκμάθησης, ευκολία κατανόησης και ευκολία λειτουργίας. Από την άλλη στο ISO/DIS , η ευχρηστία περιγράφεται ως η δυνατότητα ενός προϊόντος, που χρησιμοποιείται υπό καθορισμένες συνθήκες, να είναι αποτελεσματικό, αποδοτικό και να παρέχει υποκειμενική ικανοποίηση στους χρήστες του [27]. Μπορούμε να λάβουμε υπόψη τους ακόλουθους μετρήσιμους δείκτες [26]: Ευκολία και ταχύτητα εκμάθησης. Υψηλή απόδοση εκτέλεσης λειτουργιών. Χαμηλή συχνότητα σφαλμάτων χρήστη και ευκολία ανάνηψης από αυτά. Διατήρηση της ικανότητας χρήσης από ευκαιριακούς χρήστες μετά από πάροδο χρόνο. Υποκειμενική ικανοποίηση χρήστη. Για την εφαρμογή των παραπάνω δεικτών ορίστηκαν 10 ευρετικοί κανόνες ευχρηστίας που έχουν ως [26]: Ορατότητα της κατάστασης του συστήματος. o Οι χρήστες ενημερώνονται από το σύστημα για το τι συμβαίνει. o Η ανάδραση του συστήματος παρέχεται στο χρήστη σε εύλογο χρόνο. Συσχέτιση συστήματος και πραγματικού κόσμου. o Η γλώσσα που χρησιμοποιείται στη διεπαφή να είναι απλή και κατανοητή. o Οι λέξεις, οι φράσεις και οι έννοιες που χρησιμοποιούνται να είναι οικείες στο χρήστη. Διατήρηση ελέγχου και ελευθερίας από το χρήστη. o Παρέχονται σαφής και εύκολες έξοδοι διαφυγής από σημεία στα οποία οι χρήστες βρέθηκαν χωρίς να το περιμένουν. Συνέπεια και τήρηση προτύπων. o Παρόμοιες ή ίδιες δράσεις εκτελούνται με τον ίδιο τρόπο σε κάθε μέρος του συστήματος. Υποβοήθηση χρηστών στην αναγνώριση, διάγνωση και ανάνηψη από σφάλματα. o Χρήση απλής γλώσσας για την περιγραφή των σφαλμάτων. o Σαφήνεια στη διατύπωση του λάθους. o Παροχή δυνατών τρόπων επίλυσης των σφαλμάτων. Αποφυγή λαθών. o Η σχεδίαση δεν επικεντρώνεται μόνο στη δημιουργία μηνυμάτων λάθους αλλά και στην προσπάθεια αποφυγής τους. Ελαχιστοποίηση του μνημονικού φορτίου. o Τα αντικείμενα, οι δυνατές δράσεις και οι διάφορες επιλογές πρέπει να είναι όσο το δυνατό πιο ορατές στο χρήστη. Ευελιξία και αποδοτικότητα χρήσης. 56

58 o Παροχή συντομεύσεων, με σκοπό να μπορούν οι έμπειροι χρήστες να διεκπεραιώνουν τις εργασίες τους πιο γρήγορα. Αποφυγή περιττών στοιχείων. o Αποφυγή αχρείαστης και μη απαραίτητης πληροφορίας στο χρήστη. Επαρκής υποστήριξη - Βοήθεια και εγχειρίδια. o Η βοήθεια που παρέχεται να είναι σαφής, ακριβής και να μπορεί να αναζητηθεί εύκολα. Έχοντας υπόψη τα παραπάνω σε όλες τις φάσεις ανάπτυξης του έργου, ας ο- ρίσουμε και πιο συγκεκριμένες μη λειτουργικές απαιτήσεις της εφαρμογής, δηλαδή χαρακτηριστικά που θα ικανοποιεί και δε σχετίζονται άμεσα με συγκεκριμένες ροές ενεργειών. ΜΛΑ - 1: Η εφαρμογή πρέπει να φορτώνει σε λιγότερο από 5 δευτερόλεπτα. ΜΑΛ - 2: Η εφαρμογή πρέπει να ανταποκρίνεται στις ενέργειες του χρήστη γρήγορα. ΜΛΑ - 3: Η εφαρμογή πρέπει να δημιουργεί ομαλές γραφικές απεικονίσεις. ΜΛΑ - 4: Η εφαρμογή πρέπει να χρησιμοποιεί κατάλληλες χρωματικές συνιστώσες στα πρότυπα του HCI. ΜΛΑ - 5: Η εφαρμογή πρέπει να διαθέτει ευδιάκριτα εικονίδια και να είναι λειτουργική. ΜΛΑ - 6: Η εφαρμογή πρέπει να παρουσιάζει τον ελάχιστο δυνατό αριθμό σφαλμάτων για την θετική αντιμετώπισή της από τον χρήστη. ΜΛΑ - 7: Η εφαρμογή πρέπει να αποθηκεύει τα δεδομένα σε κοινά αποδεκτές δομές, όπως XML και JSON. ΜΛΑ - 8: Η εφαρμογή πρέπει να αποθηκεύει τις καταγραφές ήχου στα πρότυπα WAV και MP3. ΜΛΑ - 9: Η εφαρμογή πρέπει να διαθέτει ένα φιλικό προς τον τελικό χρήστη περιβάλλον εργασίας και να μην απαιτεί ιδιαίτερες γνώσεις. ΜΛΑ - 10: Η συσκευή πρέπει να προβάλει στην οθόνη της ευδιάκριτα όλα τα γραφικά στοιχεία της εφαρμογής. ΜΛΑ - 11: Η εφαρμογή πρέπει να παρουσιάζει τα ίδια αποτελέσματα μετρήσεων στις ίδιες συνθήκες για όλες τις συσκευές. ΜΛΑ - 12: Η εφαρμογή πρέπει να λειτουργεί απροβλημάτιστα σε συσκευές με παλαιότερες επεξεργαστικές μονάδες. 57

59 ΜΛΑ - 13: Η εφαρμογή πρέπει να λειτουργεί μέσω οποιασδήποτε συσκευής iphone. ΜΛΑ - 14: Οι γλώσσες προγραμματισμού που πρέπει χρησιμοποιηθούν για την ανάπτυξη του λογισμικού είναι οι C, C++, και Objective C. ΜΛΑ - 15: Το interface της εφαρμογής πρέπει να είναι επιπροσθέτως λιτό λόγω της φύσης της, αποτελεί ουσιαστικά ένα εργαλείο Επίλυση τεχνικών προβλημάτων Κατά τη μελέτη υλοποίησης της εφαρμογής τέθηκαν κάποιοι προβληματισμοί, που αφορούν τεχνολογικούς περιορισμούς σχετιζόμενους με την ποιότητα των ηχητικών καταγραφών και σε συνέπεια με την ακρίβεια των μετρήσεων. Γνωρίζουμε πως εξειδικευμένες συσκευές μετρήσεων, φέρουν πιστοποιημένα υποσυστήματα προκειμένου να προσφέρουν την επιθυμητή εγκυρότητα στις μετρήσεις που πραγματοποιούν. Τα περιφερειακά (μικρόφωνο, μεγάφωνο, επεξεργαστής ήχου) ενός έξυπνου τηλεφώνου δεν έχουν επιλεγεί με τέτοια κριτήρια. Επιπρόσθετα, είναι γνωστό, πως σε συσκευές όπως έξυπνα τηλέφωνα εφαρμόζεται αυτόματη επεξεργασία ήχου που στοχεύει στην βελτιστοποίηση της ανάγκης της επικοινωνίας. Έτσι, γίνεται σαφές πως θα δοθεί βάρος σε σημεία όπως: Η μέτρηση και η αξιολόγηση του υποσυστήματος εισόδου ήχου των συσκευών. Αυτό αφορά τόσο την κάρτα ήχου, όσο και το ενσωματωμένο μικρόφωνο. Η έρευνα για την χρήση κάποιου εξωτερικού μικροφώνου μετρήσεων που να ταιριάζει με τη φιλοσοφία του εγχειρήματος και να βελτιώνει την ακρίβεια μέτρησης. Τη βαθμονόμηση της εφαρμογής με βάση τόσο το εσωτερικό όσο και το εξωτερικό μικρόφωνο. Την υλοποίηση προχωρημένης διεπαφής χρήστη, προκειμένου να γίνεται δυνατή η βαθμονόμηση από τον χρήστη. Τη χρήση βιβλιοθηκών για την ανάπτυξη της εφαρμογής, που να προσφέρουν χαμηλού επιπέδου πρόσβαση στα δεδομένα ήχου, έτσι ώστε να ορίζονται ή να είναι γνωστά μεγέθη όπως η καθυστέρηση εισόδου/εξόδου. Μια δεύτερη ομάδα προβλημάτων προκύπτουν από τους περιορισμούς επεξεργαστικής ισχύος που υπάρχουν σε μια φορητή συσκευή, και δη σε ένα έξυπνο τηλέφωνο. Η λειτουργίες της εφαρμογής απαιτούν την ψηφιακή επεξεργασία σήματος σε πραγματικό χρόνο, οπότε η υλοποίηση των μεθόδων και αλγορίθμων απαιτούν εξαιρετική προσοχή, προκειμένου να επιτυγχάνεται οικονομία πόρων. Επομένως, οδηγούμαστε σε επιλογές όπως: 58

60 Τη χρήση αλγορίθμου Ταχέως Μετασχηματισμού Fourier, FFT, και όχι φίλτρων με διαδικασία συνέλιξης για την φασματική επεξεργασία του σήματος. Τον περιορισμό διαδικασιών δυναμικής δέσμευσης μνήμης, εντολές που έχουν μεγάλο υπολογιστικό κόστος. Την υλοποίηση προσαρμοσμένων δομών δεδομένων, όπως λίστες, και όχι τη χρήση έτοιμων από το SDK, για τον παραπάνω λόγο. Τη χρήση γλωσσών προγραμματισμού C και C++, πέρα από την βασική Objective C, για τον παραπάνω λόγο. Χρονοπρογραμματισμός Το χρονοδιάγραμμα περιγράφει την πορεία ανάπτυξης του έργου, η οποία ε- ξαρτάται από το μέγεθος και το είδος της εφαρμογής και τη διαθεσιμότητα του υλικού. Ας δούμε πιο αναλυτικά τα επιμέρους πακέτα εργασίας στα οποία χωρίζεται το υπό ανάπτυξη έργο, τα μέλη της ομάδας εργασίας και τον προγραμματισμό τους. 3.5 Χρονοπρογραμματισμός Διάκριση επιμέρους πακέτων εργασίας Το έργο μπορεί να χωριστεί στα πακέτα εργασιών που καταγράφονται παρακάτω, λαμβάνοντας υπόψη ότι χρησιμοποιήσαμε το μοντέλο εξελικτικής ανάπτυξης. Συνοπτικά: 1. Ορισμός των απαιτήσεων και σύνταξη προδιαγραφών του συστήματος 2. Σχεδιασμός συστήματος 3. Ανάπτυξη πρωτοτύπου 4. Αξιολόγηση πρωτοτύπου 5. Επανάληψη των βημάτων Αξιολόγηση τελικού συστήματος 7. Ολοκλήρωση και λειτουργία συστήματος - συντήρηση Αναλυτικά: 1. Ανάλυση των απαιτήσεων 2. Ορισμός Προδιαγραφών 3. Αρχικός σχεδιασμός 4. Υλοποίηση βασικής εφαρμογής, κυρίως του γραφικού περιβάλλοντος 5. Ανάπτυξη της κεντρικής μηχανής ψηφιακής επεξεργασίας ήχου 6. Ανάπτυξη των μονάδων SPL και RTA 7. Προσθήκη του διαχειριστή συνεδριών 8. Προσθήκη δυνατότητας βαθμονόμησης 9. Έλεγχος συστήματος 10. Έλεγχος ευχρηστίας 11. Αξιολόγηση ευχρηστίας 12. Αξιολόγηση απόδοσης 59

61 13. Ανάπτυξη της μονάδας RT 14. Ανάπτυξη της μονάδας IR 15. Ανάπτυξη της μονάδας LTA 16. Βελτίωση των μονάδων 17. Έλεγχος συστήματος 18. Έλεγχος ευχρηστίας 19. Αξιολόγηση ευχρηστίας 20. Αξιολόγηση απόδοσης 21. Συγγραφή αναφοράς 22. Δημιουργία παρουσίασης Σύνθεση ομάδας Όσον αφορά τη στελέχωση της ομάδας εργασίας, σημεία που προσέχτηκαν ιδιαίτερα είναι: Εξασφάλιση διαθεσιμότητας των συμμετεχόντων. Στελέχωση και οργάνωση της ομάδας ανάπτυξης του λογισμικού. Αποφυγή της στήριξης της ανάπτυξης σε ένα άτομο. Αντιμετώπιση προβλημάτων επικοινωνίας ανάμεσα σε συνεργάτες προερχόμενους από διαφορετικούς χώρους Έγκαιρη και ολοκληρωμένη αντιμετώπιση των θεμάτων πνευματικών δικαιωμάτων που αφορούν: o Το προϊόν που υποβάλλεται για επέκταση. Ιδιαίτερη προσοχή χρήζουν οι περιπτώσεις στις οποίες η ένωση που εμπλέκεται στην επέκταση είναι διαφορετική σε σύνθεση από εκείνη που ανάπτυξε το υποβαλλόμενο προϊόν o Το προϊόν που θα παραχθεί στα πλαίσια της εργασίας Η σύνθεση της ομάδας εργασίας παρουσιάζεται στον παρακάτω πίνακα. Ονοματεπώνυμο Βρύσης Λάζαρος Ιδιότητα Μηχανικός λογισμικού Πίνακας 3-1 Σύνθεση ομάδας εργασίας Προγραμματισμός εργασιών Ο προγραμματισμός των εργασιών έγινε με τη χρήση του λογισμικού Microsoft Project Ο μέγιστος αριθμός του ανθρώπινου δυναμικού είναι το ένα άτομο που ασχολήθηκε με το συγκεκριμένο έργο. Τα πακέτα εργασιών, όπως ορίστηκαν παραπάνω, καταμερίστηκαν στα ένα και μοναδικό μέλος της ομάδας. Στην Εικόνα 3-6 φαίνεται ο καταμερισμός των εργασιών στα μέλη της ομάδας ανάπτυξης δίνοντας έμφαση μόνο στην εκκίνηση και παύση κάθε εργασίας καθώς και στο ποια άτομα συμμετέχουν σε αυτή. 60

62 Εικόνα 3-6 Καταμερισμός εργασιών σε πακέτα Ιδιαίτερη προσοχή, δόθηκε, στον καταμερισμό των εργασιών ώστε να απασχοληθούν όλοι στον ίδιο βαθμό και πάντα σύμφωνα με το χρονοπρογραμματισμό του καθενός, πέραν του συγκεκριμένου project. Όλα τα παραπάνω σημεία προσοχής δεν είχαν απόλυτη εφαρμογή στο συγκεκριμένο έργο, καθότι, δυστυχώς, όλες οι εργασίες ανατέθηκαν στο ένα και μοναδικό άτομο της ομάδας εργασίας. Εικόνα 3-7 Gantt και κρίσιμο μονοπάτι Χρονοδιάγραμμα εργασιών Με τη βοήθεια του Microsoft Project μπορούμε να εύκολα να πάρουμε το διάγραμμα Gantt για το έργο μας. Επισημαίνεται και το κρίσιμο μονοπάτι. 61

63 Το έργο ξεκίνησε στις 1/3/2012 και τελείωσε στις 26/02/2014. Το κρίσιμο μονοπάτι (κόκκινη γραμμή) δείχνει τις εργασίες που πρέπει να ολοκληρωθούν οπωσδήποτε στις συγκεκριμένες ημερομηνίες που αναγράφονται καθώς θεωρούνται σημαντικές για την συνέχιση του έργου σε επόμενο στάδιο. Λόγω του ότι ουσιαστικά όλο το έργο περαιώνεται από ένα άτομο, αλλά και του γεγονότος ότι τα πακέτα εργασίας δε μπορούν να δουλεύονται ταυτόχρονα, το κρίσιμο μονοπάτι δε διαφέρει και πολύ από απλή τοποθέτηση των εργασιών σε σειρά. 3.6 Κοστολόγηση Αν και η διαδικασία της κοστολόγησης δεν έχει πρακτική αξία, λόγω του ότι το έργο δημιουργείται στα πλαίσια μιας εργασίας, θα γίνει μια τυπική, έτσι ώστε να ακολουθήσουμε πιστά τα στάδια ανάπτυξης ενός έργου λογισμικού. Η κοστολόγηση, κάνοντας τους παρακάτω συλλογισμούς, βασιζόμενοι σε δεδομένα της αγοράς εργασίας. Δεδομένου ότι: Για τον σχεδιασμό ενός έργου και την ανάλυση των απαιτήσεών του απαιτείται περίπου ένας μήνας δουλειάς. Κάθε μηχανικός γράφει περίπου 250 γραμμές κώδικα το μήνα (χωρίς bugs), με documentation και αντίστοιχα 200 γραμμές κώδικα για τις κλάσεις UI (User Interface). Απαιτείται περίπου ένας μήνας για το integration και τον έλεγχο της ε- φαρμογής. Και με βάση την έκταση του έργου: γραμμές κώδικα και για το UI. Περίπου 3 ανθρωπομήνες για την ερευνητική υποστήριξη του έργου. Προκύπτει ότι το έργο συνολικά πρέπει να περατωθεί σε περίπου 26 μήνες, ή μετά από 4160 εργατοώρες. Επομένως αν κάθε άτομο θεωρηθεί ως μηχανικός και υποθέσουμε ότι αμείβεται με το μήνα, τότε ο μέγιστος αριθμός χρημάτων που θα απαιτηθεί για τις ώρες εργασίας είναι Παραπλήσιο ποσό υπολογίστηκε και με τη βοήθεια του λογισμικού Microsoft Project. Σε αυτό το ποσό μπορούν να προστεθούν για διάφορα έξοδα όπως: Μετακινήσεις Αναλώσιμα υλικά Αγορά λογισμικού Τηλεπικοινωνιακά τέλη κ.τ.λ. 62

64 Επίσης το κόστος των υπολογιστικών συστημάτων (Η/Υ) που είναι απαραίτητα για την ομάδα ανάπτυξης. Επίσης, θέτοντας ένα ποσοστό 20% επί του κόστους του έργου ως το κέρδος της ομάδας, τότε καταλήγουμε στο συνολικό κόστος του project, περίπου

65 3.7 Σύνοψη Σε αυτό το σημείο κλείνει το συγκεκριμένο κεφάλαιο. Παρουσιάστηκαν οι διάφορες εργασίες που πραγματοποιούνται στο στάδιο της ανάλυσης ενός έργου λογισμικού και, λογικά, έγινε φανερή η σημασία του. Πολλές φορές αυτό το στάδιο παραλείπεται, για λόγους εξοικονόμησης πόρων, αλλά στο τέλος συμβαίνει το αντίθετο. Τα στάδια ανάπτυξης ενός έργου λογισμικού, και η θεωρία πίσω από αυτά, εξελίχθηκαν έτσι ώστε να κάνουν αποδοτικότερη τη διαδικασία στην πράξη. 64

66 4 Σχεδίαση εφαρμογής 4.1 Εισαγωγή Η σχεδίαση αποτελεί το δεύτερο στάδιο της ανάπτυξης μιας εφαρμογής. Η σημασία της έγκειται στη λήψη αποφάσεων για τη λογική οργάνωσή της. Η σχεδίαση παρέχει λεπτομέρειες για τη δομή της εφαρμογής που πρόκειται να υλοποιηθεί, τα δεδομένα που αποτελούν μέρος του συστήματος και τις διασυνδέσεις μεταξύ των τμημάτων του συστήματος, μέσω μιας επαναληπτικής διαδικασίας. Επιπλέον, παρέχει και λεπτομέρειες για τους αλγόριθμους που χρησιμοποιούνται, ανάλογα με το είδος της εφαρμογής. Στις επόμενες σελίδες θα δούμε τη μελέτη για τις πρότυπες οθόνες του «ismaarter», τον χάρτη πλοήγησης του, ενώ θα καταλήξουμε στη δημιουργία της πρωτότυπης εφαρμογής. 65

67 4.2 Αρχές σχεδίασης Οργάνωση και κανόνες Περιληπτικά, οι δραστηριότητες που λαμβάνουν χώρα κατά τη διαδικασία της σχεδίασης, και λάβαμε υπόψη, είναι [23]: 1. Αρχιτεκτονική σχεδίαση 2. Αφηρημένη προδιαγραφή 3. Σχεδίαση διεπαφής 4. Σχεδίαση τμημάτων 5. Σχεδίαση δομών δεδομένων 6. Σχεδίαση αλγορίθμων Παρόμοια, το σχεδιαστικό μοντέλο λογισμικού που δημιουργείται παρέχει μια ποικιλία διαφορετικών όψεων του συστήματος. Ανεξάρτητα του μοντέλου που πρόκειται να χρησιμοποιηθεί υπάρχει ένα σύνολο σχεδιαστικών κανόνων που εφαρμόζονται [24]: Η σχεδίαση θα πρέπει να βασίζεται στο μοντέλο που έχει παραχθεί κατά τη φάση της ανάλυσης. Η σχεδίαση θα πρέπει να λαμβάνει πάντα υπόψη την αρχιτεκτονική του συστήματος που πρόκειται να κατασκευαστεί. Η σχεδίαση των δεδομένων είναι εξίσου σημαντική με τη σχεδίαση των λειτουργιών επεξεργασίας τους. Οι διεπαφές πρέπει να σχεδιάζονται με προσοχή. Η σχεδίαση διεπαφής χρήστη θα πρέπει να επικεντρώνεται στις ανάγκες του τελικού χρήστη. Η σχεδίαση των συστατικών μερών της εφαρμογής θα πρέπει να είναι λειτουργικά ανεξάρτητη, δηλαδή η σχεδίαση κάθε τμήματος να επικεντρώνεται σε μία και μόνο λειτουργία. Η διασύνδεση μεταξύ των τμημάτων αλλά και με το εξωτερικό περιβάλλον θα πρέπει να είναι «χαλαρή» και να κρατείται σε χαμηλά επίπεδα. Τα σχεδιαστικά μοντέλα θα πρέπει να είναι εύκολα κατανοητά. Η σχεδίαση θα πρέπει να αναπτυχθεί επαναληπτικά. Σε κάθε επανάληψη, ο σχεδιαστής θα πρέπει να προσπαθεί για μεγαλύτερη απλότητα Μέθοδος προσέγγισης Στη φάση της σχεδίασης, οι πληροφορίες που συλλέχθηκαν στο στάδιο της α- νάλυσης αποτελούν τα στοιχεία εισόδου της, δηλαδή τη βάση για τον καθορισμό των χαρακτηριστικών της εφαρμογής που πρέπει να της δοθούν. Όπως αναφέρθηκε και στο προηγούμενο κεφάλαιο, θεμελιώδης αρχή ανάπτυξης του συγκεκριμένου έργου αποτελεί ο ανθρωποκεντρικός σχεδιασμός. Ο ανθρωποκεντρικός σχεδιασμός συνίσταται σε νέες διαδικασίες ανάπτυξης εύχρηστων συστημάτων προσαρμοσμένων στις απαιτήσεις των χρηστών τους. Οι διαδικασίες αυτές έχουν τα εξής χαρακτηριστικά [26]: 66

68 Η σχεδίαση από τις πρώτες φάσεις εστιάζει στους χρήστες και τις εργασίες τους, ώστε να γίνουν κατανοητά τα γνωστικά και κοινωνικά χαρακτηριστικά τους. Καταγράφονται και μετρώνται οι αντιδράσεις των χρηστών (μέσω πρότυπων διεπαφών της εφαρμογής, εγχειριδίων κ.α.). Η σχεδίαση είναι μια επαναληπτική διαδικασία, που μέσω της ενεργής ανάμιξης των πιθανών χρηστών καθ όλη τη διάρκειά της, μπορεί να βελτιωθεί, ώστε να ικανοποιηθούν οι απαιτήσεις και οι προδιαγραφές. Κατά τη σχεδίαση, οι απαιτήσεις, όπως προέκυψαν από την ανάλυση, μετατρέπονται σε σχεδιαστικές λύσεις ή προτάσεις. Πλέον, οι δραστηριότητες επικεντρώνονται στο πώς θα παρέχει το σύστημα τις υπηρεσίες που αναμένονται από αυτό και αφορούν: Ανάπτυξη και διαμόρφωση σχεδιαστικών ιδεών, προτύπων, ή σκαριφημάτων και ορισμός ειδικών στόχων ευχρηστίας συμφώνα με τις ανάγκες των χρηστών, όπως προέκυψαν από τη φάση της ανάλυσης απαιτήσεων. Εξέλιξη βασικών σεναρίων και καταγραφή σχεδιαστικής επιχειρηματολογίας. Ορισμός ενός μοντέλου πλοήγησης και της κυρίαρχης μεταφοράς που θα χρησιμοποιηθεί στη διεπαφή. Δημιουργία οδηγιών σχεδιασμού και οδηγού στυλ αλληλεπίδρασης. Μελέτη οριζοντίων και κατακόρυφων πρωτοτύπων και ορισμός βασικών οθονών (π.χ. εισαγωγική οθόνη, κεντρική οθόνη, βασικές οθόνες κύριων διεργασιών) Ανάπτυξη πρωτοτύπων βασικών οθονών με χρήση εργαλείων γρήγορης προτυποποίησης Για το πρωτότυπο που κατασκευάστηκε, ζητείται η γνώμη των χρηστών και γίνονται οι πρώτες μετρήσεις ευχρηστίας. Σε αυτό το σημείο, δημιουργείται το πρώτο βασικό σχέδιο της διεπαφής για την εφαρμογή, σύμφωνα με την ανάλυση των προδιαγραφών. Το βασικό αυτό σχέδιο, το οποίο παρουσιάζεται στην Εικόνα 4-1, θα αποτελέσει τον οδηγό για τη δημιουργία των σεναρίων με τη βοήθεια των οποίων θα πραγματοποιηθεί η βελτίωση του αρχικού πρωτότυπου σχεδίου και θα υλοποιηθεί ή φάση της σχεδίασης Είδος αλληλεπίδρασης Καθότι το λογισμικό αποτελεί μια «mobile» εφαρμογή, το είδος αλληλεπίδρασης και το μοντέλο πλοήγησης είναι λίγο πολύ οριοθετημένα. Ο χρήστης αλληλεπιδρά με την οθόνη της συσκευής με τη χρήση δακτύλων. Το είδος της αλληλεπίδρασης αφορά κυρίως πατήματα (taps). Αξίζει να αναφέρουμε πως η εφαρμογή αναγνωρίζει και διάφορες χειρονομίες των δακτύλων στην οθόνη, προκειμένου να βελτιστοποιηθούν κάποιες εργασίες. 67

69 4.2.4 Μοντέλο πλοήγησης Η πλοήγηση στα διάφορα μενού και οθόνες του ismaarter γίνεται με χρήση κομβίων, ειδικά σχεδιασμένων για οθόνες αφής, όπως συμβαίνει και σε όλες τις εφαρμογές που χρησιμοποιούνται σε συσκευές με παρόμοιες συσκευές εισόδου. 4.3 Πρότυπες οθόνες Εικόνα 4-1 Βασικό σχέδιο της εφαρμογής Ίσως το πιο απαραίτητο κομμάτι της σχεδίασης μιας εφαρμογής, να είναι αυτό του σχεδιασμού των πρότυπων οθονών. Η αστικοποίηση της ιδέας, δίνει ουσιαστικά «σάρκα» στο λογισμικό και αποτελεί την αφετηρία για την υλοποίησή της. Σε αυτό το σκέλος, δόθηκε ιδιαίτερη έμφαση. Χρησιμοποιήσαμε την εξαιρετική εφαρμογή «Balsamic Mockups» για τη δημιουργία προσχεδίων που αφορούν τις γραφικές διεπαφές που θα περιέχει η εφαρμογή Οθόνη μέτρησης ηχητικής στάθμης Πρώτη οθόνη που θα εμφανίζεται στο χρήστη μετά το άνοιγμα της εφαρμογής θα είναι αυτή της μέτρησης ηχητικής στάθμης. 68

70 Η συγκεκριμένη οθόνη, όπως και οι περισσότερες, δεν εμφανίζουν υψηλή πολυπλοκότητα. Αυτό συμβαίνει κυρίως λόγω της φύσης του εργαλείου, που προβάλλει συγκεκριμένα αποτελέσματα και παρέχει περιορισμένες επιλογές και χειριστήρια. Στην Εικόνα 4-2 παρουσιάζεται το πρότυπο σχέδιο της οθόνης. Στο πάνω μέρος της βρίσκονται χειριστήρια που είναι κοινά για όλες τις οθόνες μέτρησης. Αυτά αφορούν την εναλλαγή μεταξύ των εργαλείων μέτρησης, το άνοιγμα της καρτέλας βαθμονόμησης, όπως αυτής της διαχείρισης και αποθήκευσης μετρήσεων. Εικόνα 4-2 Οθόνη μέτρησης ηχητικής στάθμης Στην κορυφή, παρατηρούμε τη μεγάλη ετικέτα που προβάλει τη στάθμη ηχητικής πίεσης και από κάτω τη γραφική της αναπαράσταση με τη μορφή μπάρας γεμίσματος. Η γραφική αναπαράσταση είναι σημαντικότατη, καθώς προσφέρει στον χρήστη καλύτερη αίσθηση για το υπό μέτρηση μέγεθος και δίνει μια διαφορετική διάσταση που βοηθά στην ταχύτερη αντίληψη των αλλαγών. Όσον αφορά τα χειριστήρια, υπάρχουν τα κατάλληλα κομβία για τη μεταβολή της απόκρισης της μέτρησης και του ενεργού φίλτρου, όπως και για την έναρξη/τερματισμό της μέτρησης Οθόνη ανάλυσης φάσματος Περνάμε στην δεύτερη οθόνη, αυτή της ανάλυσης φάσματος. Η διαμόρφωση της είναι παρόμοια με της προηγούμενες, καθώς προσφέρει τις ίδιες λειτουργίες και επιλογές, με τη μόνη αλλαγή πως το υπό μέτρηση μέγεθος (ηχητική στάθμη) προβάλλεται όχι μόνο για το σύνολο του ακουστού φάσματος, αλλά για συγκεκριμένες συχνοτικές ζώνες. 69

71 Οι ζώνες αυτές προβλέπεται να είναι οκταβικές και 10 στον αριθμό, έτσι η γραφική αναπαράσταση της στάθμης, υποδιαιρείται για κάθε οκτάβα. Επίσης έχουμε επιπλέον ετικέτες προβολής της στάθμης. Τα χειριστήρια παραμένουν τα ίδια. Εικόνα 4-3 Οθόνη ανάλυσης φάσματος Οθόνη μέτρησης χρόνου αντήχησης Με αυτή τη διεπαφή, ο χρήστης θα πραγματοποιεί μέτρηση του χρόνου αντήχησης ενός χώρου. Η διάταξη παραμένει παρόμοια με αυτή των δύο προηγούμενων διεπαφών. Στην κορυφή έχουμε την ταμπέλα προβολής της τρέχουσας ηχητικής στάθμης, που σε αυτή την περίπτωση κρίνεται απαραίτητη. Το πλαίσιο που τοποθετείται από κάτω, αποτελεί τον πυρήνα αυτής της οθόνης και ουσιαστικά φιλοξενεί έ- ναν πίνακα με τα αποτελέσματα των μετρήσεων. Τα χειριστήρια επιλογών χρήστη ακολουθούν από κάτω προσφέροντας τη δυνατότητα ορισμού του αριθμού των επαναλήψεων της μέτρησης, την παραγωγή σήματος δοκιμής, και φυσικά της έναρξης/τερματισμού της μέτρησης. Σε κάθε διεπαφή, θεμέλια αρχή σχεδιασμού αποτελεί η ελαχιστοποίηση των αλληλεπιδράσεων μεταξύ ανθρώπου και μηχανής. Όπως και στις παραπάνω διεπαφές που παρουσιάστηκαν, μια τυπική ροή ενεργειών για τη διεξαγωγή μιας μέτρησης αποτελείται από μόνο δύο κόμβους (επιλογή κουμπιού έναρξης/τερματισμού για την έναρξη και τον τερματισμό μέτρησης), έτσι συμβαίνει και σε αυτή τη μονάδα. Το μόνο που έχει να κάνει ο χρήστης είναι να πατήσει το 70

72 κουμπί έναρξης και όλη η μέτρηση θα διεξαχθεί και θα τερματιστεί αυτόματα, με την παράλληλη ενημέρωση του χειριστή. Εικόνα 4-4 Οθόνη μέτρησης χρόνου αντήχησης Οθόνη ανάλυσης κρουστικής απόκρισης Η συγκεκριμένη διεπαφή προορίζεται για την καταγραφή και ανάλυση κρουστικών αποκρίσεων χώρων. Εικόνα 4-5 Οθόνη ανάλυσης κρουστικής απόκρισης 71

73 Στην κορυφή υπάρχει ετικέτα πληροφοριών για να ενημερώνει το χρήστη το στάδιο και την κατάσταση μέτρησης στο οποίο βρίσκεται η εφαρμογή. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης θα παρουσιάζονται στον κεντρικό πίνακα, ό- πως φαίνεται στην Εικόνα 4-5, και θα απαρτίζονται από μεγέθη όπως EDT, T15, T30, TS, D50, D80, C50, C80, TS ανά οκτάβα και ευρυζωνικά. Η βελτιστοποίηση μιας διεπαφής χρήστη, με οδηγό την απλότητα αποτελεί πρόκληση για τον σχεδιαστή Οθόνη μακροπρόθεσμης μέτρησης σημασιολογικής επισήμανσης Βασικό γραφικό στοιχείο αυτής της οθόνης, αποτελεί το χρονολόγιο, αφου εκεί θα παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της μέτρησης, και τοποθετείται στο κέντρο της. Σε αυτό θα καταγράφονται, με τη μορφή λίστας, τα αποτελέσματα της σημασιολογικής ανάλυσης για συγκεκριμένα χρονικά διαστήματα. Τα αποτελέσματα αυτά θα αναφέρονται σε μεγέθη όπως ηχητική στάθμη, παράμετροι ανάλυσης ήχου (audio features), και τον τίτλο του προτύπου αναγνώρισης. Εικόνα 4-6 Οθόνη μακροπρόθεσμης μέτρησης Το χρονολόγιο θα ενσωματώνει λειτουργία αυτόματης κύλισης στην τρέχουσα καταγραφή, αλλά παράλληλα θα υποστηρίζει και την χειροκίνητη, από το χρήστη μετακίνησή του. Στο κάτω μέρος της οθόνης θα φιλοξενούνται τα κατάλληλα κομβία για την παραμετροποίηση ρυθμίσεων της μέτρησης, τη διαχείριση της δυναμικής βιβλιοθήκης ηχητικών δειγμάτων και την έναρξη/τερματισμό της μέτρησης. 72

74 4.3.6 Οθόνη βαθμονόμησης Σε προηγούμενες αναφορές του τρέχοντος εγγράφου, γίνεται σαφές πως η διαδικασία βαθμονόμησης της εφαρμογής είναι εκ των ων ουκ άνευ. Με τη συγκεκριμένη διεπαφή, ο χρήστης θα μπορεί να διορθώνει την καμπύλη της συχνοτικής απόκρισης του λογισμικού, αλλά και του συνολικού κέρδους βάσει εξοπλισμού αναφοράς έτσι ώστε να βελτιώνει την ακρίβεια της μέτρησης ανά συσκευή. Εικόνα 4-7 Οθόνη βαθμονόμησης Στην Εικόνα 4-7 παρουσιάζεται η πρότυπη οθόνη για τη συγκεκριμένη διεπαφή. Ουσιαστικά αποτελείται από 11 επιμέρους περιοχές, η καθεμία από τις οποίες, ενσωματώνει χειριστήριο για μεταβολή του κέρδους, αριθμητική ένδειξη για προβολή του κέρδους, αριθμητική και γραφική ένδειξη για προβολή της ηχητικής στάθμης. Αυτές οι 11 περιοχές αναφέρονται σε 10 οκταβικές ζώνες συν μία για τη συνολική ρύθμιση Οθόνη αποθήκευσης μετρήσεων Ένα ακόμη στοιχείο που διαφοροποιεί το «ismaarter» από κλασικές λύσεις εργαλείων ακουστικών μετρήσεων, είναι η αποθήκευση και η διαχείριση των συνεδριών μέτρησης. Ο χρήστης θα μπορεί άμεσα και εύκολα να αποθηκεύει όλα τα δεδομένα μιας μέτρησης που πραγματοποίησε για μετέπειτα προβολή και ανάλυση. Σκαρίφημα της συγκεκριμένης διεπαφής φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. Δεδομένα της μέτρησης, ημερομηνία και ώρα διεξαγωγής, γεωγραφικός προσδιορισμός, τύπος μέτρησης συμπληρώνονται αυτόματα. Ο χρήστης εισάγει επιπρό- 73

75 σθετα στοιχεία, όπως τίτλο, τοποθεσία, σχόλια. Μπορεί να συμπληρώσει και την καρτέλα με άμεση λήψη φωτογραφίας μέσω της συσκευής. Ο γεωγραφικός προσδιορισμός θα γίνεται με χρήση του υποσυστήματος GPS του iphone, ενώ θεωρείται βέβαιη η προβολή του σε κατάλληλη γραφική απεικόνιση χάρτη. Εικόνα 4-8 Οθόνη αποθήκευσης μετρήσεων Ένα ακόμη στοιχείο που θέλουμε να προσθέσουμε, είναι αυτό της εύκολης μεταφοράς και κοινοποίησης των δεδομένων. Άμεση αποστολή μέσω , α- σύρματη εκτύπωση (AirPrint), ακόμη και κοινοποίηση των μετρήσεων σε κοινωνικά δίκτυα θα είναι δυνατή Οθόνη προβολής μετρήσεων Ενώ η οθόνη αποθήκευσης προσφέρει την κατάλληλη διεπαφή για την αποθήκευση των μετρήσεων, υπάρχει και αντίστοιχη για την προβολή τους. Αυτή ταυτοποιείται με την παραπάνω και δίνει τη δυνατότητα τροποποίησης των στοιχείων. Επιπρόσθετα, προβλέπεται και άλλη μια διεπαφή που να προβάλλει όλες τις μετρήσεις σε λίστα. Η Εικόνα 4-9 δίνει μια καλή άποψη σχετικά με αυτή. Πρόκειται για έναν πίνακα, μια λίστα που θα περιέχει όλες τις αποθηκευμένες μετρήσεις και θα προβάλλει ταυτόχρονα, συνοπτικά στοιχεία για την καθεμιά. Ο αύξων αριθμός μέτρησης θεωρείται δεδομένος, όπως και οι βασικές πληροφορίες για αυτές. Τίτλος, σχόλια, τοποθεσία, φωτογραφία θα δίνουν μια ολοκληρωμένη πληροφόρηση στον χειριστή, έτσι ώστε ταχύτατα να επαναφέρει στη μνήμη του κάθε καταχώρηση και να επιταχύνει τη διαδικασία αναζήτησης. 74

76 Η διαγραφή μιας καταχώρησης θα πραγματοποιείται από τη συγκεκριμένη διεπαφή. Εικόνα 4-9 Οθόνη προβολής μετρήσεων Τέλος, αναφέρουμε πως αντίστοιχες διεπαφές με τις δύο παραπάνω θα χρησιμοποιηθούν και για την προβολή των μετρήσεων που προέρχονται από της υπηρεσίες στο σύννεφο. 4.4 Χάρτης πλοήγησης Ένα σημαντικό μέρος της σχεδίασης μιας εφαρμογής είναι η δημιουργία του χάρτη πλοήγησης μέσω του οποίου φαίνεται ο τρόπος διασύνδεσης των διαφόρων τμημάτων μεταξύ τους, δίνοντας μια συνολική εικόνα του τρόπου λειτουργίας της διάδρασης και της πλοήγησης. Ο χάρτης πλοήγησης παρουσιάζει τα τμήματα της εφαρμογής και τον τρόπο που συνδέονται, δίνοντας μια σαφή εικόνα για τον τρόπο οργάνωσης της εφαρμογής κατά την υλοποίησή της στον υπολογιστή. Στo Σχήμα 4-1, φαίνεται ο χάρτης πλοήγησης του δικτυακού τόπου σε μια ιεραρχικά κατανεμημένη δομή. Ο χρήστης έχει πρόσβαση στην εφαρμογή μέσω της αρχικής οθόνης, που είναι αυτή των μετρήσεων. Η οθόνη μετρήσεων φιλοξενεί τις διεπαφές των μονάδων μέτρησης (SLM, RTA, RT, IR, LTA), ενώ ο χρήστης μπορεί παράλληλα να μεταβεί στις διεπαφές βαθμονόμησης και προβολής τοπικών και διαδικτυακών μετρήσεων. 75

77 ismarter Ανάπτυξη Περιβάλλοντος Σημασιολογικής Διαχείρισης Ηχητικής Πληροφορίας Έναρξη/Τερματισμός SPL Επιλογή φίλτρου Επιλογή απόκρισης Αποθήκευση μέτρησης Έναρξη/Τερματισμός RTA Επιλογή φίλτρου Επιλογή απόκρισης Αποθήκευση μέτρησης Ακουστική Μέτρηση Έναρξη/Τερματισμός RT Σήμα δοκιμής Αποθήκευση μέτρησης IR Έναρξη/Τερματισμός Αποθήκευση μέτρησης Έναρξη/Τερματισμός LTA Διαχείριση προτύπων Διαμοιρασμός Αποθήκευση μέτρησης Προβολή τοπικών μέτρησεων Προβολή διαδικτυακών μετρήσεων Βαθμονόμηση Κοινοποίηση Τροποποίηση Διαγραφή Ρύθμιση συνολικού κέρδους Ρύθμιση κέρδους ανα οκτάβα Σχήμα 4-1 Χάρτης πλοήγησης του ismaarter 76

78 4.5 Πρωτότυπο Στο τέλος της σειράς ενεργειών της σχεδίασης βρίσκεται η δημιουργία της πρωτότυπης εφαρμογής και η αξιολόγησή της. Το πρωτότυπο που αναπτύχθηκε βασίστηκε αποκλειστικά σε ότι προδιαγράφτηκε στις προηγούμενες παραγράφους έτσι ώστε να είναι εύκολη η βελτίωση του και η ανάπτυξη του ως το τελικό προϊόν. Από τις λειτουργίες και οθόνες που ορίστηκαν στις προδιαγραφές, υλοποιήθηκαν, όχι πλήρως, οι παρακάτω: 1. Μέτρηση ηχητικής στάθμης 2. Ανάλυση φάσματος 3. Μέτρηση χρόνου αντήχησης 4. Βαθμονόμηση 5. Διαχείριση μετρήσεων Δεν έχουν ξεκινήσει ακόμα οι εργασίες για τις παρακάτω: 1. Αποτύπωσης και ανάλυσης κρουστικής απόκρισης (IR) 2. Σημασιολογικής ανάλυσης ήχου σε μετρήσεις μεγάλης διάρκειας (LTA) 5. Απομακρυσμένης πρόσβασης δεδομένων μετρήσεων στο «σύννεφο» Αρχή λειτουργίας Η εφαρμογή παρέχει δυνατότητα μετρήσεων με χρήση διαφορετικών φίλτρων και επιλογή ταχύτητας απόκρισης, ενώ δύναται να διαχειριστεί πολλαπλές συνεδρίες μέτρησης, να ισοσταθμιστεί από τον χρήστη αλλά και να χρησιμοποιεί τόσο το εσωτερικό μικρόφωνο της συσκευής όσο και κάποιο εξωτερικό. Το λογισμικό καταγράφει τον ήχο, κάνοντας χρήση του ενσωματωμένου μικροφώνου που διαθέτουν τα τηλέφωνα iphone, και έπειτα από κατάλληλη ανάλυση υπολογίζει τα δεδομένα εξόδου που προβάλλονται στον χρήστη. Η διαδικασία πραγματοποιείται σε πραγματικό χρόνο. Προσωρινή μνήμη Φασματική ανάλυση Ισοστάθμιση Φασματική επεξεργασία Υπολογισμός SPL Σχήμα 4-2 Ροή επεξεργασίας του σήματος Η εφαρμογή αναπτύχθηκε αξιοποιώντας το πακέτο ανάπτυξης λογισμικού (SDK) ios. Η καταγραφή του ήχου γίνεται με την χρήση των υπηρεσιών AudioQueues που παρέχονται από το AudioToolbox Framework του ios SDK [28]. Μέσω των AudioQueues είναι δυνατή η προσπέλαση των δεδομένων των buffers που είναι υπεύθυνα για την σύλληψη του ήχου και κατά συνέπεια των δειγμάτων του ηχογραφούμενου ήχου τα οποία αποθηκεύονται προσωρινά και αφού επεξεργα- 77

79 στούν κατάλληλα (σχήμα 2-1), προκύπτει η ηχητική στάθμη μέσω της ενεργού τιμής των φασματικών δεδομένων του σήματος Οθόνες λειτουργιών Η κύρια οθόνη της εφαρμογής (Εικόνα 4-10, Αριστερά) παρέχει την κατάλληλη λειτουργικότητα για την πραγματοποίηση μετρήσεων στάθμης ήχου. Υπάρχουν επιλογείς για τη μεταβολή της ταχύτητας μέτρησης και του φίλτρου που χρησιμοποιείται, όπως και για την έναρξη/τερματισμό της μέτρησης. Δύο αριθμητικές ετικέτες είναι υπεύθυνες για την προβολή της τρέχουσας στάθμης και της στάθμης κορυφής, ενώ στο κέντρο υπάρχει γραφική απεικόνιση των μεγεθών Εικόνα 4-10 Οθόνες μέτρησης ηχητικής στάθμης και ανάλυσης φάσματος Ανάλογη λειτουργία παρουσιάζει και η οθόνη ανάλυσης φάσματος (Εικόνα 4-10, Δεξιά), μόνο που διαθέτει κατάλληλη δομή έτσι ώστε να προβάλλει ηχητική στάθμη ανά οκτάβες. Η μονάδα μέτρησης χρόνου αντήχησης φαίνεται στην Εικόνα 4-11, ενώ ακολουθεί τη μέθοδο του διακοπτόμενου θορύβου[32]. Εάν ο χρήστης επιθυμεί, μπορεί να πραγματοποιήσει βαθμονόμηση της εφαρμογής. Η βαθμονόμηση δίνει τη δυνατότητα μεταβολής του κέρδους σε 8 περιοχές με βάση τη συχνότητα όπως και του συνολικού. Για τη ρύθμιση, πρέπει σε 78

80 πρώτο στάδιο να διορθωθεί η ισοστάθμιση και σε δεύτερο το συνολικό κέρδος της μέτρησης (Εικόνα 4-11, Δεξιά). Εικόνα 4-11 Οθόνες μέτρησης χρόνου αντήχησης και βαθμονόμησης Οι διεπαφές χρήστη, όσον αφορά τις οθόνες προβολής και αποθήκευσης των μετρήσεων ακολουθούν και αυτές τη σχεδίαση των πρότυπων οθονών (Εικόνα 4-12). Η βασική υποδομή για τις υπηρεσίες στο σύννεφο υλοποιήθηκε, χωρίς όμως να είναι ακόμη δυνατή η μεταφόρτωση των μετρήσεων εκεί. 4.6 Αξιολόγηση Η αξιολόγηση του πρωτοτύπου δίνει στην ομάδα ανάπτυξης την απαραίτητη αναπληροφόρηση για τη βελτίωσή του. Χαρακτηρίζεται ως διαμορφωτική αξιολόγηση, καθώς πραγματοποιείται στη φάση της σχεδίασης ή της υλοποίησης και κάνει χρήση των πρωτοτύπων χαμηλής πιστότητας. Έχει ως σκοπό: Είτε την επιβεβαίωση της αρχικής σχεδιαστικής λύσης. Είτε την επικύρωση της αποδοχής της σχεδιαστικής λύσης από τελικούς χρήστες. 79

81 Είτε την πρόταση νέων λύσεων για αντιμετώπιση τυχόν προβλημάτων ευχρηστίας που προκύπτουν. Είναι δηλαδή μια αξιολόγηση της οποίας τα αποτελέσματα αποτελούν είσοδο στην ίδια τη φάση σχεδίασης της εφαρμογής. Το στοιχείο αυτό και μόνον καθιστά τη διαμορφωτική αξιολόγηση απαραίτητη στην πορεία ανάπτυξης κάθε εφαρμογής Εικόνα 4-12 Οθόνες διαχείρισης και προβολής μετρήσεων Η αξιολόγηση αυτή κινήθηκε πάνω στους παρακάτω άξονες: Λειτουργικότητα της διεπαφής για τη μέτρηση ηχητική στάθμης Λειτουργικότητα της διεπαφής για τη φασματική ανάλυση Λειτουργικότητα της διεπαφής για τη μέτρηση χρόνου αντήχησης Λειτουργικότητα της διεπαφής για τη βαθμονόμηση Λειτουργικότητα της διεπαφής για τη διαχείριση μετρήσεων Απόδοση όσον αφορά την ακρίβεια των μετρήσεων Συμβατότητα της εφαρμογής με όλα τα μοντέλα iphone Αρκετοί χρήστες χρησιμοποίησαν τις λειτουργίες της πρωτότυπης έκδοσης προκειμένου να αξιολογηθεί η λειτουργικότητά της. 80

82 Οι κυριότερες επισημάνσεις αφορούσαν το κομμάτι της υποστήριξης όλων μοντέλων iphone, καθώς χρήστες με παλαιότερες συσκευές (iphone 3GS) έκαναν αναφορά για μειωμένη απόδοση στην ταχύτητα απόκρισης των γραφικών ενδείξεων. Ένα ακόμη σημαντικό ζήτημα που θίχθηκε, είναι αυτό της ακρίβειας των μετρήσεων. Αναφορές έκαναν λόγο για σημαντική απόκλιση σε μετρήσεις (της τάξεως των +/-6dB), γεγονός που οφείλεται σε μικρές διαφοροποιήσεις του υποσυστήματος σύλληψης ήχου από μοντέλο σε μοντέλο. Έτσι, οριστικοποιείται η πρόβλεψη για προ-βαθμονόμηση της εφαρμογής για κάθε μοντέλο iphone. Επίσης, σημαντικές θεωρήσαμε τις επισημάνσεις των χρηστών όσον αφορά ευχρηστία της εφαρμογής και την εργονομία των γραφικών διεπαφών χρήστη. Δεν υπήρξαν κάποια ιδιαίτερα παράπονα που να αφορούν το σκέλος των διεπαφών για συγκεκριμένες ενέργειες. Τέλος, ένα ευρύτερο συμπέρασμα που εξάγεται από την ανατροφοδότηση των χρηστών είναι η χρησιμότητα του εγχειριδίου οδηγιών για μια εφαρμογή λογισμικού. Προβληματισμοί και απορίες των χρηστών θα μπορούσαν να είχαν καλυφθεί με τη δημιουργία και τη διανομή σύντομου οδηγού χρήσης, γεγονός που λαμβάνεται υπόψη για την τελική έκδοση του λογισμικού. 81

83 4.7 Σύνοψη Τα θεμέλια για την ολοκλήρωση του λογισμικού έχουν μπει καθώς έχει πλέον αποκτήσει σάρκα και οστά. Τώρα ανοίγει ο δρόμος για το κεντρικό στάδιο της ανάπτυξης, που είναι αυτό της υλοποίησης. Οτιδήποτε έχει προδιαγραφεί, σχεδιαστεί και μερικώς υλοποιηθεί πρέπει να αποκτήσει τελική μορφή. 82

84 5 Υλοποίηση εφαρμογής 5.1 Εισαγωγή Η υλοποίηση αποτελεί την τρίτη φάση ανάπτυξης μιας εφαρμογής, όπως καθορίστηκε από το μοντέλο ανάπτυξης. Το κεφάλαιο ξεκινά με αναφορά στις τεχνολογίες που εφαρμόστηκαν και χρησιμοποιήθηκαν για την ολοκλήρωση του έργου, ενώ συνεχίζει με τα στάδια της δημιουργίας οπτικής ταυτότητας της ε- φαρμογής όπως και της ανάλυσης ευχρηστίας. Σε αυτό το κεφάλαιο τυπικά θα έπρεπε να γίνει και αναλυτική παρουσίαση του έργου, άλλα λόγω αυξημένης βαρύτητας σε αυτόν τον τομέα, προτιμήθηκε να παρουσιαστεί σε ξεχωριστό κεφάλαιο, το επόμενο. 83

85 5.2 Προγραμματισμός Η ανάπτυξη ενός προγράμματος για την υλοποίηση της εφαρμογής, ακολουθεί φυσιολογικά της διαδικασίες σχεδίασης που προηγήθηκαν, όμως είναι συνήθης τακτική η διαπλοκή των τελευταίων σταδίων της σχεδίασης με την υλοποίηση της εφαρμογής [25]. Εργαλεία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να παράγουν το σκελετό του προγράμματος από τη φάση της σχεδίασης και περικλείει την υλοποίηση των διεπαφών. Σε αυτήν την περίπτωση, ο προγραμματιστής χρειάζεται μόνο να προσθέσει λεπτομέρειες της λειτουργίας του κάθε τμήματος του προγράμματος. Ο προγραμματισμός είναι μια προσωπική δραστηριότητα και δεν υπάρχει γενική διαδικασία που συνήθως ακολουθείται. Επίσης, είναι συνηθισμένο οι προγραμματιστές να εφαρμόζουν δοκιμές του κώδικα που έχουν αναπτύξει προκειμένου να αποκαλύψουν προγραμματιστικές αστοχίες που πρέπει να διορθωθούν ή να απομακρυνθούν. Μια διαδικασία γνωστή ως εκσφαλμάτωση. Όταν πρόκειται για την υλοποίηση μιας εφαρμογής, η φάση αυτή δεν περιορίζεται μόνο στην ανάπτυξη του κώδικα και την εκτέλεση των δοκιμών σωστής λειτουργίας. Επιπροσθέτως, περιλαμβάνει και τη δημιουργία των απαραίτητων στοιχείων πολυμέσων (κείμενο, γραφικά, βίντεο κλπ.) που περιλαμβάνει το έργο. 5.3 Τεχνολογίες υλοποίησης Εφαρμογές μεθόδων και τεχνολογιών Στα πλαίσια της εργασίας, έγινε εκτεταμένη χρήση σύγχρονων τεχνολογιών α- νάπτυξης λογισμικού καθώς και μεθόδων ανθρωποκεντρικού σχεδιασμού με προσπάθεια εμπλοκής των χρηστών κατά τη σχεδίαση της διεπαφής. Το σύστημα αξιολογήθηκε τόσο στη φάση της σχεδίασης όσο και στη φάση της ολοκλήρωσης του τελικού πρωτοτύπου. Σκοπός όλων των παραπάνω ήταν η δημιουργία ενός συστήματος το οποίο να λειτουργεί αποτελεσματικά και αποδοτικά ενώ ταυτόχρονα να παρέχει και υποκειμενική ικανοποίηση στους χρήστες. Οι παράμετροι στις οποίες δόθηκε έμφαση ήταν: η ευκολία εκμάθησης, η υψηλή απόδοση εκτέλεσης έργου, η χαμηλή συχνότητα σφαλμάτων, η ευκολία συγκράτησης της γνώσης της χρήσης του και η υποκειμενική ικανοποίηση του χρήστη. Αξίζει να σημειώσουμε, πως ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στην βελτιστοποίηση των αλγορίθμων που χρησιμοποιούνται στην εφαρμογή, αλλά και στον προγραμματισμό τους, έτσι ώστε να επιτευχθεί αυξημένη απόδοση και να είναι δυνατή η εκτέλεση των λειτουργιών μέτρησης σε πραγματικό χρόνο Σύγχρονες τεχνολογίες που χρησιμοποιήθηκαν Στα πλαίσια της υλοποίησης του έργου, χρησιμοποιήθηκαν οι παρακάτω τεχνολογίες: 84

86 Χρήση γλώσσας προγραμματισμού Objective C, C, C++. Χρήση περιβάλλοντος δημιουργίας γραφικών διεπαφών Interface Builder. Χρήση δομημένων αρχείων PLIST, XML, JSON για την αποθήκευση πληροφοριών. Χρήση βάσεων δεδομένων MySQL για την αποθήκευση των πληροφοριών. Χρήση προτύπων JPEG για τα αρχεία εικόνας. Χρήση προτύπου WAV για τα αρχεία ήχου State of the art τεχνολογίες Στα πλαίσια της υλοποίησης του έργου ως «State of the art» μπορούμε να συνοψίσουμε τα παρακάτω: Χρήση των βιβλιοθηκών OpenGL για απεικόνιση γραφικών με υψηλή συχνότητα ανανέωσης. Χρήση βιβλιοθηκών ψηφιακής επεξεργασίας σήματος για υλοποίηση αλγορίθμου μετασχηματισμού Fourier Περιβάλλον ανάπτυξης Το περιβάλλον ανάπτυξης για εφαρμογές σε σύστημα ios είναι το Xcode. Αποτελεί ένα ολοκληρωμένο πακέτο δημιουργίας λογισμικού σε Macintosh. Εικόνα 5-1 Το περιβάλλον ανάπτυξης Xcode 85

87 Οι γλώσσες προγραμματισμούς που χρησιμοποιήθηκαν είναι οι C, C++ και κυρίως η Objective C, ενώ έγινε εκτεταμένη χρήση του ios SDK. Οι διεπαφές χρήστη, και γενικότερα όλα τα γραφικά στοιχεία συναρμολογήθηκαν με τη βοήθεια του Interface Builder, ενός ενσωματωμένου στο Xcode περιβάλλοντος κατασκευής διεπαφών χρήστη. Όσον αφορά τον τομέα της «cloud» υλοποίησης, αυτή στηρίχτηκε σε εξυπηρετητή βασισμένο σε λειτουργικό Linux και με βάση το τρίπτυχο HTML, PHP, MySQL. Η επιμέλεια του προγραμματισμού σε PHP έγινε με το Adobe Dreamweaver CS4. Το Dreamweaver αποτελεί μια καλή λύση για προγραμματισμό σε HTML, CSS και PHP. Η μορφοποίηση και επεξεργασία πολυμεσικών αρχείων, εικόνων, αρχείων ήχου πραγματοποιήθηκε με τις εφαρμογές Adobe Photoshop CS4 και Adobe Audition 3. Εδώ αξίζει να αναφέρουμε και τη συμβολή της εφαρμογής Notepad++ που είναι ένας text editor με πολλές δυνατότητες καθώς μπορεί και αναγνωρίζει κώδικα από πολλές γλώσσες προγραμματισμού και ενδείκνυται σε περιπτώσεις που θέλουμε να κάνουμε μικρές αλλαγές σε διάφορα αρχεία. 5.4 Οπτική ταυτότητα Σημαντικό βήμα της παραγωγής αφορά τη δημιουργία της οπτικής ταυτότητας της εφαρμογής. Η οπτική ταυτότητα, περιλαμβάνει το όνομα της εφαρμογής και το σχεδιασμό και ανάπτυξη του λογότυπου. Για τη σχεδίασή της θα πρέπει να ληφθεί υπόψη, αρχικά, το είδος της εφαρμογής. Πρόκειται για ένα εργαλείο πραγματοποίησης μετρήσεων ενώ έχει τη μορφή εφαρμογής για έξυπνα τηλέφωνα. Απευθύνεται σε διάφορες ηλικίες και σε κοινό που παρουσιάζει επαγγελματικό ή ερασιτεχνικό ενδιαφέρον σχετικά με ακουστικές μετρήσεις και ηχοτοπία. Το λογότυπο που θα σχεδιαστεί πρέπει να προβάλλει το ύφος της εφαρμογής, να δημιουργήσει ενδιαφέρον, να αναγνωρίζεται και να απομνημονεύεται εύκολα, να είναι αναγνώσιμο και αισθητικά άρτιο και να μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε διαφορετικά μεγέθη. Όσον αφορά την ονομασία, θα έπρεπε να βρεθεί ένας τίτλος που να συνδυάζει την έννοια του αναλογικού ήχου με την έννοια του ψηφιακού ήχου και τις διαδικασίες που εφαρμόζονται για τη μετατροπή από τη μια μορφή στην άλλη Ονομασία Διάφορες ονομασίες που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν είναι μεταξύ άλλων και οι ακόλουθες: Λογισμικό ηχητικής καταγραφής και ανάλυσης. Περιβάλλον ηχομέτρησης. Περιβάλλον ακουστικής ανάλυσης. 86

88 Εργαλεία ηχομέτρησης. Αναλυτής ήχου. Ηχόμετρο. Ακουστικές μετρήσεις. Μετρήσεις τσέπης. Ηχώ. Όλοι οι παραπάνω τίτλοι, άλλος περισσότερο και άλλος λιγότερο αντανακλούν το περιεχόμενο της εφαρμογής. Αυτός που επιλέχθηκε τελικά είναι ο παρακάτω: «Intelligent Sound Measurement Audio Analysis & Recording Tool» Σε ελληνική μετάφραση: «Νοήμον Εργαλείο Ηχητικών Καταγραφών, Μετρήσεων και Ακουστικής Ανάλυσης» Και συμπυκνώνεται στο ακρωνύμιο: «ismaarter» Ο ξενόγλωσσος τίτλος κρίνεται απαραίτητος, καθώς όλη η σχεδίαση της εφαρμογής βασίστηκε στην παγκόσμια διανομή της. Επιπρόσθετα, αποκομίζουμε το πλεονέκτημα της εύκολης δημιουργίας ακρωνυμίων που μας προσφέρει, εν γένει, η αγγλική γλώσσα. Θεωρούμε πως η ανάπτυξη του ακρωνυμίου αντανακλά στο μέγιστο βαθμό το ύφος και τη χρηστικότητα της εφαρμογής και είναι αρκετά περιγραφικός. Σαφέστατα, θα μπορούσε να είναι ακόμη πιο αναλυτικός, να στηρίζει καλύτερα και το κομμάτι της σημασιολογικής ανάλυσης, αλλά θα έχανε πολύ σε πρακτικότητα. Τα κεφαλαία γράμματα του ακρωνυμίου ανταποκρίνονται στην πλήρη ονομασία, ενώ το αρχικό «i» και το τελικό «er» συνιστούν λογοπαίγνιο και καθιστούν το όνομα πιο εύηχο. Το αρχικό «ι» ανταποκρίνεται στο μοτίβο ονοματοθεσίας των προϊόντων της Apple (iphone, ipad, imac) ενώ η κατάληξη μαζί με την έννοια που προκύπτει από την αλληλουχία «SMAART», ουσιαστικά δηλώνει πως το συγκεκριμένο λογισμικό είναι «εξυπνότερο» από τα αλλά (Smarter). Ο τίτλος καλύπτει απόλυτα τις έννοιες: Ήχος Ακουστική Μέτρηση Ανάλυση Εργαλείο 87

89 Παράλληλα, η επιλογή αυτού του τίτλου οδήγησε και στην υλοποίηση του λογότυπου της εφαρμογής Λογότυπο Για την επιλογή του τελικού λογότυπου έγιναν διάφορα προσχέδια στον ηλεκτρονικό υπολογιστή με χρήση των προγραμμάτων επεξεργασίας εικόνων. Εικόνα 5-2 Αναλογικό καντράν σε συσκευή μέτρησης στάθμης Η λογική πίσω από τη σχεδίαση του λογότυπου, βασίζεται στην απαίτηση ο χρήστης να αντιλαμβάνεται, μόνο και μόνο από αυτό, το είδος της εφαρμογής. Σε αυτή την αξίωση βοήθησε και το γεγονός ότι, παρόμοια αναλογικά εργαλεία αλλά και γενικότερα αναλογικά εργαλεία μέτρησης πλάτους ενός φυσικού μεγέθους ακολουθούν ταυτόσημη υλοποίηση (Εικόνα 5-2). Εικόνα 5-3 Το σήμα του λογότυπου Αυτή δεν είναι άλλη από τη διαμόρφωση μιας οθόνης με δείκτη (βελόνα) και τις σχετικές αριθμητικές ενδείξεις στο παρασκήνιο. Το σήμα φαίνεται στην Εικόνα

90 Το σήμα είναι απλό και λιτό, ενώ στα πλεονεκτήματά του συγκαταλέγεται το γεγονός ότι είναι δυνατή η αυξομείωση του μεγέθους του χωρίς σημαντική παραμόρφωση. Εικόνα 5-4 Το λογότυπο Για το λογότυπο χρησιμοποιήθηκαν πεζά και κεφαλαία γράμματα, όπως ορίζονται από τον τίτλο της εφαρμογής. Η γραμματοσειρά που χρησιμοποιήθηκε είναι η «Helvetica Neue», όπως επιτάσσει η αισθητική της τελευταίας έκδοσης του λειτουργικού ios. Η Helvetica είναι μια «Sans Serif» γραμματοσειρά χωρίς πατούρες και «στολίδια», που ταιριάζει σε τίτλους. Παράλληλα προσδίδεται στο λογότυπο ένα απλό και σοβαρό σχεδιαστικό ύφος που αντανακλά και στις αρχές σχεδίασης της εφαρμογής Λεκτική λεζάντα Η λεκτική λεζάντα είναι απαραίτητη για τη συμπλήρωση του νοήματος και τη δυναμική υποστήριξη του λογότυπου. Διάφορες λέξεις ή φράσεις που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν είναι και οι ακόλουθες: 5 σε 1 εργαλεία ακουστικής. Γρήγορες ακουστικές μετρήσεις. Ακουστικές μετρήσεις στο «σύννεφο» Γιατί οι ακουστικές μετρήσεις ποτέ δεν ήταν πιο εύκολη διαδικασία. Ακρίβεια και πρακτικότητα. Τα εργαλεία ακουστικής όπως θα έπρεπε να είναι. Εξαιρετικά έξυπνο. Ακουστικές μετρήσεις σε νέα διάσταση. Ανακαλύψτε κάτι νέο. Εικόνα 5-5 Η λεκτική λεζάντα Όπως δείχνει και η Εικόνα 5-5, η λεζάντα που επιλέχθηκε είναι η «Acoustic Measurements Made Easy» (Οι Ακουστικές Μετρήσεις Έγιναν Εύκολη Υπόθεση), και η οποία τοποθετείται ακριβώς κάτω από το λογότυπο. Ο βασικότερος λόγος επι- 89

91 λογής της ήταν το γεγονός ότι η φράση αυτή αντανακλά καλύτερα από όλες τη φιλοσοφία της εφαρμογής που πρόκειται να υλοποιηθεί και συμπληρώνει ιδανικά τον τίτλο της. 5.5 Τελική εφαρμογή Μετά την ανάλυση εργασιών, στο επόμενο στάδιο της παραγωγής ακολουθεί η υλοποίηση ενός υψηλής πιστότητας λειτουργικού πρωτοτύπου, το οποίο θα περιλαμβάνει ένα αντιπροσωπευτικό μέρος των λειτουργιών που θα εκτελεί ο χρήστης της εφαρμογής. Το πρωτότυπο αυτό υλοποιείται λαμβάνοντας υπόψη όλες τις φάσεις ανάπτυξης της εφαρμογής που έχουν διενεργηθεί μέχρι τώρα ενώ φαίνονται οι σχεδιαστικές επιλογές που αφορούν τη διάταξη των οθονών, τη δομή του διαλόγου, τη χρήση χρώματος και γραμματοσειρών κ.α. Ακολουθώντας την ανάλυση απαιτήσεων και το σχεδιασμό του πρωτοτύπου χαμηλής πιστότητας που προηγήθηκαν, σχεδιάστηκαν όλες οι πρότυπες οθόνες που ορίστηκαν. Το πρωτότυπο δέχεται διαδοχικές αξιολογήσεις με πραγματικούς χρήστες, έχοντας ως στόχο τη συνεχή βελτίωσή του και την κατάληξη στην τελική εφαρμογή. Η παρουσίαση της ανάπτυξης της τελικής εφαρμογής, δηλαδή ο πυρήνας της φάσης τη υλοποίησης, γίνεται σε ξεχωριστό κεφάλαιο, λόγω της υψηλής σημασίας που έχει για τη συγκεκριμένη εργασία. 90

92 5.6 Σύνοψη Στο κεφάλαιο δεν παρουσιάστηκε το βασικό προϊόν της υλοποίησης, που είναι η εφαρμογή λογισμικού. Είδαμε τα εργαλεία που χρησιμοποιήθηκαν για την α- νάπτυξή της, τις τεχνολογίες που εφαρμόστηκαν όπως και τη δημιουργία της «ταυτότητας» της. Η κατάλληλη επιλογή των εργαλείων ανάπτυξης εξασφαλίζει οικονομία πόρων σε επόμενα στάδια υλοποίησης, ενώ η απόδοση μιας επιτυχημένης οπτικής ταυτότητας, θα βοηθήσει στην εμπορική επιτυχία του προϊόντος. 91

93 6 Παρουσίαση εφαρμογής 6.1 Εισαγωγή Μετά από διαδοχικούς σχεδιασμούς, διορθώσεις και βελτιώσεις προκύπτει το τελικό προϊόν λογισμικού. Στις επόμενες σελίδες θα παρουσιαστεί λεπτομερώς η εφαρμογή «ismaarter». Αρχικά θα γίνει ανάλυση της μηχανής επεξεργασίας του ηχητικού σήματος και της αρχής λειτουργίας όλων των συστημάτων μέτρησης. Στη συνέχεια ακολουθεί η παρουσίαση των διεπαφών χρήστη που διαθέτει η εφαρμογή και επεξήγηση της χρηστικότητάς τους. Έμφαση δίνεται στη μέθοδο σημασιολογικής επισήμανσης που ενσωματώνει το περιβάλλον, αλλά και των ανεξάντλητων προοπτικών που εξασφαλίζει η καταγραφή και διαχείριση ηχοτοπίων σε υπηρεσίες στο «σύννεφο». 92

94 6.2 Αρχή λειτουργίας Δομή Δομικά, η εφαρμογή ακολουθεί έναν μη ενιαίο σχεδιασμό, αλλά αποτελείται από διαφορετικές υπομονάδες. Αυτή η επιλογή δίνει το πλεονέκτημα της ευκολότερης αναβάθμισης, συντήρησης και επέκτασης των προσφερόμενων επιλογών, αλλά καθιστά δυνατή και την κοινή χρήση μονάδων από άλλες. Τα τρία κύρια συστήματα που την συνθέτουν είναι αυτό των διεπαφών χρήστη και του γραφικού περιβάλλοντος, αυτό της επεξεργασίας του ηχητικού σήματος και της πραγματοποίησης μετρήσεων και αυτό της διεκπεραίωσης των υπηρεσιών στο «σύννεφο» [18]. Όσον αφορά το κομμάτι της διεπαφής χρήστη, σχεδιάστηκε με τις αρχές που παρουσιάστηκαν σε προηγούμενα κεφάλαια, έγινε προσπάθεια να ακολουθεί τις επιλογές παρόμοιων εργαλείων αλλά και τις σύγχρονες τάσεις διαμόρφωσης γραφικών περιβαλλόντων, ενώ θα παρουσιαστεί αναλυτικά παρακάτω με τη βοήθεια εικόνων. Το υποσύστημα της επεξεργασίας ήχου είναι υπεύθυνο για τις διαδικασίες αναπαραγωγής, εγγραφής, μέτρησης, και ισοστάθμισης. Κάθε μονάδα μέτρησης (SLM, RTA, RT, IR, LTA) χρησιμοποιεί μια αποκλειστική σειρά αλγορίθμων για τη λειτουργία της, αλλά όλες κάνουν κοινή χρήση της μονάδας βασικής επεξεργασίας, την οποία και θα ξεκινήσουμε να μελετάμε. ismaarter Διεπαφή χρήστη Επεξεργασία ήχου Υπηρεσίες στο σύννεφο Μονάδα βασικής επεξεργασίας Μονάδα SLM Μονάδα RTA Μονάδα RT Μονάδα IR Μονάδα LTA Σχήμα 6-1 Δομή του ismaarter Ένα τρίτο, εξωτερικό υποσύστημα είναι αυτό των υπηρεσιών «cloud». Με αυτόν τον τρόπο γίνεται η επικοινωνία της εφαρμογής με την κεντρική βάση δεδομένων, η λήψη και αποστολή δεδομένων προς αυτή. 93

95 6.2.2 Σύλληψη ηχητικού σήματος Η σύλληψη του ηχητικού σήματος πραγματοποιείται από το υποσύστημα εισόδου/εξόδου ήχου της συσκευής με χρήση του ενσωματωμένου μικροφώνου αλλά και με χρήση εξωτερικού. Η συχνότητα δειγματοληψίας έχει οριστεί στα 44100Hz, παρέχοντας ουσιαστικά ένα φασματικό εύρός λειτουργίας έως 22050Hz. Τα δείγματα του ήχου αποθηκεύονται με τη μορφή αριθμών κινητής υποδιαστολής των 64bit, δίνοντας ένα υπεραρκετό δυναμικό εύρος υπολογισμών. Η 64bit αρχιτεκτονική των συσκευών βοηθά στην εξασφάλιση επιδόσεων ακόμα με τη χρήση αυτής της επιλογής. Σημειώνεται πως όλα τα δεδομένα που παράγονται από το σύστημα ψηφιακής επεξεργασίας είναι 64bit. Εικόνα 6-1 Στην αριστερή γρίλια κρύβεται το μικρόφωνο Βασική επεξεργασία σήματος Η μονάδα επεξεργασίας σήματος ακολουθεί τη βασική ροή ενεργειών όπως παρουσιάζονται στο Σχήμα 6-2. Ας τα αναλύσουμε. Τα δείγματα του ήχου που προέρχονται από τη σύλληψη του, ανακαλούνται από το υποσύστημα ήχου της συσκευής. Σε πρώτη φάση αποθηκεύονται προσωρινά σε μια δομή λίστας που ουσιαστικά αποτελεί ένα buffer, έτσι ώστε να εξασφαλίζεται η αδιάλειπτη παροχή τους σε σταθερά χρονικά διαστήματα, στα οποία πραγματοποιείται επεξεργασία. Αυτό είναι απαραίτητο καθώς ακολουθούμε σταθερό κύκλο ρολογιού στην επεξεργασία, ενώ η κάρτα ήχου της συσκευής δεν παρέχει δείγματα σε σταθερό χρονισμό και ποσότητα. Ο κύκλος ρολογιού ορίστηκε στα 0,02ms, προκειμένου να εξασφαλίζουμε υψηλή συχνότητα ανανέωσης των υπό μέτρηση μεγεθών. Σε αυτό το βήμα γίνεται εκτεταμένη χρήση του AudioToolbox Framework του ios SDK [28], που διασφαλίζει την χαμηλού επιπέδου πρόσβαση στις λειτουργίες εισόδου/εξόδου της συσκευής ήχου. Έτσι, κάνοντας χρήση των υπηρεσιών AudioQueues είναι δυνατή η προσπέλα- 94

96 ση των δεδομένων των buffers που είναι υπεύθυνα για την σύλληψη του ήχου σε χαμηλό επίπεδο. Στο επόμενο βήμα γίνεται η φασματική επεξεργασία του σήματος. Αυτή ανατίθεται σε έναν αλγόριθμο FFT, αφου πρώτα υποστεί την κατάλληλη παραθύρωση. Το παράθυρο που χρησιμοποιείται, είναι το Hann και επιλέχθηκε καθώς παρέχει μια μετριοπαθή συμπεριφορά όσον αφορά μεγέθη όπως δυναμικό εύρος και Αποθήκευση καταγραφόμενων ηχητικών δειγμάτων Αποθήκευση σε προσωρινή μνήμη Χρονισμός σταθερού βήματος Φασματική ανάλυση Παραθύρωση FFT Ισοστάθμιση Αποκοπή υψηλών/χαμηλών συχνοτήτων Ρύθμιση κέρδους ανα FFT bin Φασματική επεξεργασία Εφαρμογή φίλτρων Σχήμα 6-2 Βασική επεξεργασία σήματος ανάλυση στο πεδίο της συχνότητας. Ο αλγόριθμος FFT είναι 4096 σημείων και σε κάθε εκτέλεσή του αναλύει σήμα διάρκειας 92ms (μόνο στην επιλογή «Impulsive του SLM και του RTA χρησιμοποιείται FFT 2048 σημείων, για να επιτευχτεί α- μεσότερη απόκριση». 95

97 Προκειμένου να παρέχεται δυνατότητα μεταβλητού παράθυρου μέτρησης, ακολουθείται η μέθοδος του Welch [30], το σήμα υφίσταται κατάτμηση με επικάλυψη, σε κάθε τμήμα εφαρμόζεται το παράθυρο και γίνεται φασματική επεξεργασία, ενώ η συχνοτική ποσότητα ενέργειας προκύπτει από τον μέσο όρο κάθε τμήματος. Η επικάλυψη των τμημάτων τίθεται στο 50% για να ισοσταθμίσει την απώλεια πληροφορίας στα άκρα των τμημάτων, λόγω της παραθύρωσης [31]. Επόμενο βήμα της επεξεργασίας αποτελεί η συχνοτική ισοστάθμιση της μέτρησης. Γνωρίζουμε πως η συσκευές iphone δεν ενδείκνυνται για καταγραφές ήχου με σκοπό μετρήσεις, έτσι δε διασφαλίζουν σε καμία περίπτωση μια επίπεδη συχνοτική απόκριση. Σε αυτό συντελούν οι προδιαγραφές τη συσκευής ήχου, που ορίζονται με βάση διαφορετικούς σκοπούς, αλλά σε μεγαλύτερο βαθμό η χρήση φίλτρων μέσω λειτουργιών αυτόματης ρύθμισης κέρδους (AGC, Auto Gain Control) που έχουν τέτοιες συσκευές. Μπορεί σε λειτουργίες ομιλίας, ακρόασης, ηχογράφησης το AGC να βελτιώνει σημαντικά την εμπειρία χρήσης, αλλά στην περίπτωσή μας είναι απαγορευτική η χρήση του. Να σημειώσουμε, πως το AGC δεν επηρεάζει μόνο το κέρδος συνολικά, αλλά και φασματικά ακολουθώντας μια καμπύλη απόκρισης παρόμοια με αυτή του φίλτρου Α. Γι αυτό σε πρώτο στάδιο η συγκεκριμένη λειτουργία απενεργοποιείται. Σε ένα δεύτερο στάδιο, γίνεται ισοστάθμιση της απόκριση της συσκευής με βάση μετρήσεις και πειράματα που έγιναν με χρήση εξοπλισμού αναφοράς. Σε αυτό το σημείο γίνεται και η διόρθωση του συνολικού κέρδους έτσι ώστε να έχουμε αξιόπιστα αποτελέσματα στις μετρήσεις ηχητικής στάθμης. Το τελευταίο στάδιο είναι αυτό της εφαρμογής φίλτρων. Οι επιλογές που υπάρχουν είναι τα φίλτρα A, B, C, D. Τα φίλτρα τροποποιούν το σήμα ανάλογα την επιλογή, και υλοποιούνται με βάση συναρτήσεις που τα ορίζουν Μέτρηση ηχητικής στάθμης Η μονάδα μέτρησης της ηχητικής στάθμης ακολουθεί τη ροή ενεργειών που παρουσιάζεται στο Σχήμα 6-3. Εδώ, ουσιαστικά δεν πραγματοποιείται κάτι σημαντικό πέρα από τα δύο στάδια που είδαμε παραπάνω. Το τελικό αποτέλεσμα της ηχητικής στάθμης προκύπτει ως άθροισμα των ενεργειών κάθε συχνοτικής μπάντας, όπως εξάγεται από τη μονάδα βασικής επεξεργασίας σήματος. Σύλληψη ήχου Βασική επεξεργασία Υπολογισμός συνολικής στάθμης Σχήμα 6-3 Στάδια επεξεργασίας για τη μονάδα SLM 96

98 6.2.5 Μέτρηση ηχητικής στάθμης στο φάσμα Η μονάδα μέτρησης της ηχητικής στάθμης ακολουθεί τη ροή ενεργειών που παρουσιάζεται στο Σχήμα 6-4. Και εδώ, ουσιαστικά δεν πραγματοποιείται κάτι περισσότερο από τα δύο στάδια που είδαμε παραπάνω. Η στάθμη, για κάθε οκταβική ζώνη, προκύπτει ως άθροισμα των FFT bins που την απαρτίζουν, ενώ η συνολική ηχητική στάθμη προκύπτει ως άθροισμα των ενεργειών κάθε συχνοτικής μπάντας, όπως εξάγεται από τη μονάδα βασικής επεξεργασίας σήματος. Σύλληψη ήχου Βασική επεξεργασία Υπολογισμός στάθμης ανα οκτάβα Σχήμα 6-4 Στάδια επεξεργασίας για τη μονάδα RTA Μέτρηση χρόνου αντήχησης Η μονάδα μέτρησης της ηχητικής στάθμης πραγματοποιεί την μέτρηση ακολουθώντας τη μέθοδο του διακοπτόμενου θορύβου [32]. Η μονάδα κάνει χρήση μιας ζωνοπερατής γεννήτριας ροζ θορύβου προκειμένου να παράγει ηχητικό σήμα, το οποίο διακόπτεται απότομα. Το σήμα διεγείρει τον χώρο, ενώ η εφαρμογή παρακολουθεί τα επίπεδα της ηχητικής στάθμης ανά πάσα στιγμή. Διέγερση με ροζ θόρυβο Σύλληψη ήχου Βασική επεξεργασία Μέτρηση T30 Υπολογισμός RT60 Σχήμα 6-5 Στάδια επεξεργασίας για τη μονάδα RT 97

99 Για τη διέγερση του χώρου με θόρυβο απαιτείται η χρήση εξωτερικού συστήματος ηχοτροφοδοσίας που συνδέεται με τη συσκευή μέσω της εισόδου 3,5mm. Η απόκριση του χώρου στη διακοπή του σήματος, δηλαδή η αντήχηση, αναλύεται από την εφαρμογή και υπολογίζεται ο χρόνος αντήχησης. Η μέτρηση πραγματοποιείται σε οκταβικές ζώνες, ενώ πέρα από το ζωνοπερατό φίλτρο που διαθέτει η γεννήτρια θορύβου, φιλτράρεται και η είσοδος, προκειμένου να βελτιωθεί η ευρωστία της μέτρησης. Εξυπακούεται ότι το φίλτρο εξόδου και εισόδου είναι συντονισμένα κατάλληλα. Η μονάδα μετρά τον χρόνο T30, και στη συνέχεια υπολογίζεται ο χρόνος αντήχησης RT60 με παρεμβολή [3] Μέτρηση κρουστικής απόκρισης Η μονάδα καταγραφής και ανάλυσης κρουστικής απόκρισης ακολουθεί σε γενικές γραμμές τους κανόνες που ορίζει το πρότυπο ISO Προκειμένου να αποτυπωθεί η κρουστική απόκριση ενός χώρου, είναι απαραίτητη η διέγερσή του με κατάλληλο σήμα, το οποίο μπορεί να προέρχεται από κάποια εξωτερική πηγή, όπως μπαλόνι, πιστόλι, παλαμάκια. Η συγκεκριμένη μονάδα ενεργεί σε δύο φάσεις. Αρχικά, παρακολουθεί τα επίπεδα της ηχητικής στάθμης και απομονώνει τον ήχο της απόκρισης, έχοντας ως αναφορά τον θόρυβο φόντου. Σε δεύτερη φάση, και αφού η απόκριση έχει καταγραφεί, γίνεται ασύγχρονα η ανάλυση του σήματος και ο υπολογισμός των ζητούμενων παραμέτρων. Αυτό υλοποιείται με τον υπολογισμό της καμπύλης ενέργειας (ETC) και με τη μέθοδο που παρουσιάζεται στο κεφάλαιο 2 [33][34]. Σύλληψη ήχου Υπολογισμός παραμέτρων Κρουστική ηχητική διέγερση Βασική επεξεργασία Σχήμα 6-6 Στάδια επεξεργασίας για τη μονάδα IR Μέτρηση μακράς διαρκείας σημασιολογικής επισήμανσης Αυτή η υπομονάδα είναι υπεύθυνη για τη σημασιολογική ανάλυση ηχητικού σήματος. Η ανάλυση αυτή, συνοπτικά, βασίζεται στον υπολογισμό χαρακτηριστικών υψηλότερου επιπέδου του καταγραφόμενου ήχου και στη σύγκρισή τους με τα αντίστοιχα πρότυπων δειγμάτων. 98

100 Σύλληψη ήχου Σημασιολογική ανάλυση Βασική επεξεργασία Χρονική επισήμανση Σχήμα 6-7 Στάδια επεξεργασίας για τη μονάδα IR Έπειτα από τα στάδια της σύλληψης και της βασικής επεξεργασίας, αναλαμβάνει δράση το σύστημα σημασιολογικού προσδιορισμού του σήματος. Το ήδη κατατετμημένο σήμα υφίσταται περαιτέρω ανάλυση, με αποτέλεσμα να εξάγονται συνολικά 20 χαρακτηριστικά. Αυτά τα χαρακτηριστικά χρησιμοποιούνται για τη σημασιολογική ταξινόμηση των ήχων [36]. Κατάτμηση Εξαγωγή χαρακτηριστικών 5 περιγραφείς MPEG-7 3 προσαρμοσμένα χαρακτηριστικά 12 HOSCCs Κατηγοριοποίηση Δυναμική βιβλιοθήκη δειγμάτων Απόσταση mahalanobis Χρονολόγιο Σχήμα 6-8 Αρχή λειτουργίας του αλγορίθμου σημασιολογικής ανάλυσης Τα χαρακτηριστικά αποτελούνται από 5 περιγραφείς MPEG-7 (Πίνακας 6-2), 3 ειδικά προσαρμοσμένους για την υλοποίηση παράγοντες (Πίνακας 6-3), καθώς και από 12 σαφματικούς συντελεστές υβριδικής συχνοτικής κλιμάκωσης, HOSCCs (Hybrid Octave Scale Frequency Cepstral Coefficients), που χρησιμοποιούνται σε αναλογία με τους MFCCs (Mel Frequency Cepstral Coefficients) για εξοικονόμηση υπολογιστικών πόρων αξιοποιώντας ήδη υπολογισμένα μεγέθη [37]. Για τον υπολογισμό των HOSCCS, χρησιμοποιείται μια τράπεζα από λογαριθμικά τροποποιημένες ενέργειες με βάση μια τράπεζα φίλτρων (Πίνακας 6-1). Η έ- ξοδος του FFT δρομολογείται κατάλληλα από την τράπεζα φίλτρων, τα παραγό- 99

101 μενα δεδομένα υφίστανται επεξεργασία ισομερώς, και τελικά αποσυσχετίζονται από έναν μετασχηματισμό διακριτού συνημίτονου (DCT)[38]. Ζώνη # Συχνοτικό εύρος (Hz) Πίνακας 6-1 Υβριδικές συχνοτικές ζώνες Η κατηγοριοποίηση του καταγραφόμενου ήχου με βάση τα βιβλιοθήκη πρότυπων ήχων, προκύπτει με άμεση σύγκριση των χαρακτηριστικών και των υπολογισμό μετρικών απόστασης, όπως ευκλείδεια και mahalanobis. Περιγραφείς MPEG-7 Audio Power Audio Spectrum Centroid Bandwidth Audio Spectral Spread Spectral Flatness Measure Πίνακας 6-2 Περιγραφείς MPEG-7 Ο αλγόριθμος που αναλαμβάνει αυτή τη λειτουργία ταιριάζει τα διάφορα τμήματα του πηγαίου ήχου με τα πρότυπα δείγματα βάσει την ελαχιστοποίηση των παραπάνω μετρικών. Ορίζεται, φυσικά, και κατώφλι που αν δεν ξεπεραστεί για κάποιο πρότυπο, τότε ο πηγαίος ήχος δε χαρακτηρίζεται σημασιολογικά. Προσαρμοσμένες παράμετροι ανάλυσης A/B/C/D Filtered Loudness A/B/C/D Filtered Octave Band Levels Crest Factor Level Πίνακας 6-3 Προσαρμοσμένες παράμετροι ανάλυσης Βαθμονόμηση Η εφαρμογή είναι βαθμονομημένη κατάλληλα για κάθε μοντέλο iphone (3GS, 4, 4S, 5, 5S) έτσι ώστε να αναιρεί τη μη γραμμική απόκριση του εσωτερικού μικροφώνου και τις διαφορές που υπάρχουν στο κέρδος. 100

102 Ωστόσο, εάν ο χρήστης επιθυμεί, μπορεί να πραγματοποιήσει βαθμονόμηση της εφαρμογής κατά βούληση, ή σε περίπτωση χρήσης εξωτερικού μικροφώνου. Η βαθμονόμηση δίνει τη δυνατότητα μεταβολής του κέρδους σε 10 συχνοτικές ζώνες, 10 οκτάβες, όπως και του συνολικού. Για την ορθή ρύθμιση, πρέπει σε πρώτο στάδιο να διορθωθεί η ισοστάθμιση και σε δεύτερο το συνολικό κέρδος. Προκειμένου να επιτευχθεί επίπεδη ισοστάθμιση, και κατά συνέπεια σωστή ρύθμιση, παράγουμε ροζ θόρυβο από μια πηγή αναφοράς και είτε τροποποιούμε χειροκίνητα το κέρδος σε κάθε συχνοτική περιοχή με βάση τις ενδείξεις, είτε επιλέγουμε την αυτόματη βαθμονόμηση. Για την ρύθμιση του συνολικού κέρδους, είναι απαραίτητη η ύπαρξη ενός ηχομέτρου αναφοράς. Στην προκειμένη περίπτωση, η διαδικασία που ακολουθήθηκε και μπορεί να ακολουθηθεί και σε κάθε φάση νέας ρύθμισης είναι η ακόλουθη. Παράγουμε ροζ θόρυβο από μια πηγή και τροποποιούμε το συνολικό κέρδος της εφαρμογής κατάλληλα, έτσι ώστε να πάρουμε ένδειξη ίση με αυτήν του ηχόμετρου που έχουμε σαν αναφορά. Σημειώνεται, πως για να πραγματοποιήσουμε βαθμονόμηση, πρέπει οι επιλογές όσον αφορά το φίλτρο και την ταχύτητα να είναι ίδιες τόσο στην εφαρμογή «ismaarter», όσο και στο ηχόμετρο που έχουμε σαν αναφορά Υπηρεσίες στο σύννεφο Το τοπίο, όσον αφορά την αποθήκευση των δεδομένων ενός χρήστη, έχει αλλάξει δραματικά τα τελευταία χρόνια. Είναι σαφές, πως η σύγχρονη ψηφιακή ζωή επιτάσσει τη χρήση διαφορετικών υπολογιστικών συστημάτων ανά χρήστη καθημερινά, πράγμα που καθιστά ασύμφορη τη μεταφορά προσωπικών αρχείων από μηχάνημα σε μηχάνημα. Η ιδέα της φιλοξενίας αρχείων σε προσωπικό χώρο στο διαδίκτυο εξαπλώνεται με ταχείς ρυθμούς και βελτιώνει τα μέγιστα την εμπειρία χρήσης στις ποικίλες εφαρμογές λογισμικού. Ήταν αδύνατο να παραβλέψουμε κάτι τόσο σημαντικό, που σαφέστατα αποτελεί μονόδρομο για το μέλλον. To «ismaarter», πέρα από τις λειτουργίες του σε επίπεδο τερματικού, στοχεύει στη διεύρυνση αυτών με cloud υπηρεσίες. Λειτουργίες όπως αποθήκευση και προβολή αποτελεσμάτων μετρήσεων, μπορούν να πραγματοποιηθούν σε επίπεδο υπηρεσιών στο σύννεφο. Κεντρικός εξυπηρετητής συγκρατεί όλα τα απαραίτητα δεδομένα, οργανωμένα σε βάση δεδομένων, με απώτερο σκοπό τη μαζική επεξεργασία και ανάλυσή τους. Εφαρμόζονται τελευταίες αρχιτεκτονικές επικοινωνίας τερματικού-διακομιστή REST (Representational State Transfer), ενώ οδηγό στην υλοποίηση αποτελεί η ακεραιότητα των δεδομένων. Οι ηχητικές καταγραφές που προκύπτουν από τις 101

103 μετρήσεις μεταμορφώνονται και αποθηκεύονται χρησιμοποιούντες αλγορίθμους μη απωλεστικής συμπίεσης. Στο Σχήμα 6-9 παρουσιάζεται η οργάνωση των δεδομένων. Ιδιαίτερο ρόλο αποκτούν αυτά της μεσαίας στήλης, καθώς σε συνδυασμό με τη μονάδα σημασιολογικής επισήμανσης ορίζουν ένα τριπλό επίπεδο (Σημασιολογική, Χωρική, Χρονική) αντιληπτικού προσδιορισμού. Δεδομένα χρήστη Δεδομένα χωροχρονικής επισήμανσης Δεδομένα μέτρησης Τίτλος Ημερομηνία Τύπος Τοποθεσία Γεωγραφικές συντεταγμένες Ηχητική καταγραφή Σχόλια Φωτογραφία Αποτελέσματα ανάλυσης Σχήμα 6-9 Οργάνωση δεδομένων στο σύννεφο 6.3 Οθόνες λειτουργιών Στις παρακάτω ενότητες θα αναλυθούν όλες οι οθόνες της εφαρμογής και οι επιμέρους λειτουργίες τους Οθόνη μέτρησης ηχητικής στάθμης Η κύρια οθόνη της εφαρμογής παρέχει την κατάλληλη λειτουργικότητα για την πραγματοποίηση μετρήσεων στάθμης ήχου. Δύο αριθμητικές ετικέτες είναι υπεύθυνες για την προβολή της τρέχουσας και της μέγιστης στάθμης, ενώ στο κέντρο υπάρχει γραφική απεικόνιση των μεγεθών (Εικόνα 6-2). Η ανανέωση της γραφικής αναπαράστασης γίνεται με μεγάλη συχνότητα ανανέωσης (60Hz), ενώ οι αριθμητικές τιμές ανανεώνονται ανά 200ms, προκειμένου να γίνονται πιο εύκολα αντιληπτές στον χρήστη. Η μέγιστη τιμή «κλειδώνει» για διαστήματα διάρκειας ενός δευτερολέπτου. Υπάρχουν επιλογείς για τη μεταβολή της ταχύτητας μέτρησης και του φίλτρου που χρησιμοποιείται, όπως και για την έναρξη/τερματισμό της μέτρησης. Όσον αφορά την απόκριση, έχουμε τρεις επιλογές, Impulsive, Fast, Slow, όπως ορίζουν τα ανάλογα πρότυπα με παράθυρα ολοκλήρωσης 35ms, 125ms και 1s 102

104 αντίστοιχα. Τα φίλτρα που είναι διαθέσιμα είναι πέντε στο σύνολο, και αποτελούνται από τα A, B, C, D, Z. Η συγκεκριμένη μέτρηση, πέρα από τη στιγμιαία προβολή της ηχητικής στάθμης, συλλέγει και αποθηκεύει δεδομένα όπως ισοδύναμη συνεχή στάθμη, μέγιστη και ελάχιστη στάθμη, διάρκεια μέτρησης αλλά και την ίδια την ηχητική καταγραφή. Εικόνα 6-2 Οθόνη μέτρησης ηχητικής στάθμης Οθόνη ανάλυσης φάσματος Η συγκεκριμένη οθόνη είναι όμοια με την προηγούμενη, με τη διαφορά ότι δεν έχουμε μια και μοναδική προβολή της ηχητικής στάθμης, αλλά 11. Αυτές αφορούν 10 οκτάβες και τη συνολική. Οι οκτάβες που παρακολουθούνται έχουν κεντρικές συχνότητες 31.5, 63, 125, 250, 500, 1k, 2k, 4k, 8k και 16k Hz. Η προβολή των μετρούμενων μεγεθών γίνεται με τη βοήθεια αριθμητικών ετικετών όπως και με γραφική απεικόνιση. Η ανανέωση της γραφικής αναπαράστασης γίνεται και πάλι με μεγάλη συχνότητα ανανέωσης (60Hz), ενώ οι αριθμητικές τιμές ανανεώνονται ανά 200ms. Όσον αφορά την απόκριση και τα φίλτρα μέτρησης, ισχύουν τα ίδια με τα παραπάνω. 103

105 Πέρα από τη στιγμιαία προβολή της ηχητικής στάθμης, η μονάδα συλλέγει και αποθηκεύει δεδομένα όπως ισοδύναμη συνεχής στάθμη, μέγιστη και ελάχιστη στάθμη (για κάθε οκτάβα και ευρυζωνικά), διάρκεια μέτρησης αλλά και την ίδια την ηχητική καταγραφή. Εικόνα 6-3 Οθόνη ανάλυσης φάσματος Οθόνη μέτρησης χρόνου αντήχησης Η οθόνη μέτρησης χρόνου αντήχησης ακολουθεί το ίδιο σχεδιαστικό μοτίβο με τις δύο προηγούμενες γραφικές διεπαφές. Στην κορυφή βρίσκεται μια ταμπέλα με μεγάλο μέγεθος γραμματοσειράς που παρουσιάζει την τρέχουσα ηχητική στάθμη. Η συγκεκριμένη ένδειξη κρίνεται α- παραίτητη, προκειμένου ο χρήστης να διαπιστώσει την τάξη μεγέθους της στάθμης θορύβου φόντου, αλλά και της ηχητικής στάθμης που προκαλείται από το σήμα δοκιμής της εφαρμογής. Αυτό κρίνεται απαραίτητο, καθώς η στάθμη του σήματος δοκιμής πρέπει να είναι τουλάχιστον κατά 35dB αυξημένη σε σχέση με τη στάθμη φόντου, προκειμένου να πραγματοποιηθεί η μέτρηση. Η επιλογή για διέγερση με σήμα δοκιμής βρίσκεται παρακάτω, στα χειριστήρια επιλογών. Εκεί συναντούμε και το κομβίο ορισμού του αριθμού επαναλήψεων της μέτρησης, με τρεις διαθέσιμες επιλογές, 1, 3 και 5. Περισσότερες επαναλή- 104

106 ψεις οδηγούν σε αναπροσαρμογή των υπό μέτρηση μεγεθών, εξάγοντας τον μέσο όρο των επί μέρους μετρήσεων. Εικόνα 6-4 Οθόνη μέτρησης χρόνου αντήχησης Στο κέντρο της οθόνης φιλοξενούνται τα αποτελέσματα της μέτρησης, και δεν είναι άλλα, παρά την τιμή του χρόνου αντήχησης ανά συχνοτική μπάντα. Οι μπάντες είναι οκταβικές, με κεντρικές συχνότητες 125Hz, 250Hz, 500Hz, 1kHz, 2kHz, 4kHz και 8kHz Οθόνη ανάλυσης κρουστικής απόκρισης Με βάση αυτή τη διεπαφή, ο χρήστης μπορεί να πραγματοποιήσει καταγραφές κρουστικών αποκρίσεων χώρων. Η μέθοδος για τη μέτρηση της κρουστικής απόκρισης που ακολουθείται, απαιτεί την εξωτερική διέγερση από κάποια κρουστική ηχητική πηγή. Αξίζει να αναφέρουμε, πως η διεπαφή ολοκληρώνεται με την προσθήκη ενός συνοπτικού οδηγού χρήσης της συγκεκριμένης μονάδας, προκειμένου να καθοδηγείται ο χειριστής, ενώ η οθόνη ολοκληρώνεται στο κάτω μέρος με το κομβίο έναρξης/τερματισμού. 105

107 Η ετικέτα πληροφοριών που βρίσκεται στην κορυφή, ενημερώνει το χρήστη σε ποιο στάδιο βρίσκεται η μέτρηση, προκειμένου να έχουμε τον κατάλληλο χρονισμό στη δημιουργία εξωτερικής ηχητικής διέγερσης με κρότο. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης παρουσιάζονται στον κεντρικό πίνακα, όπως φαίνεται στην Εικόνα 6-5, και περιλαμβάνουν ακουστικές παραμέτρους αντήχησης και ενέργειας. Πιο συγκεκριμένα υπολογίζονται οι EDT, T15, T30, C50, D50 και TS, ευρυζωνικά και στις οκτάβες με κεντρικές συχνότητες 125Hz, 250Hz, 500Hz, 1kHz, 2kHz, 4kHz και 8kHz, όπως ορίζεται από το πρότυπο ISO Εικόνα 6-5 Οθόνη ανάλυσης κρουστικής απόκρισης Όλες οι παραπάνω τιμές, όπως και η ηχητική πληροφορία της απόκρισης, α- ποθηκεύονται ως δεδομένα μέτρησης. Η έναρξη και ο τερματισμός της συγκεκριμένης μέτρησης, γίνεται από το κατάλληλο κομβίο, που βρίσκεται στο κάτω μέρος της διεπαφής Οθόνη μακροπρόθεσμης μέτρησης σημασιολογικής επισήμανσης Εκτός από τα 4 παραπάνω είδη μετρήσεων, το λογισμικό πραγματοποιεί υψηλότερου εννοιολογικού επιπέδου μετρήσεις. Αυτές χαρακτηρίζονται ως μακροπρόθεσμες και σημασιολογικής επισήμανσης. Ο πρώτος χαρακτηρισμός είναι προφανής, πρόκειται για μετρήσεις που θα έχουν μεγάλη διάρκεια. Όσο για τον 106

108 δεύτερο, δίδεται διότι τα αποτελέσματα δεν απαρτίζονται από βασικά μεγέθη και αριθμούς της ακουστικής, αλλά από άλλα που σχετίζονται με χαρακτηριστικά του ήχου, πιο προσιτά στην ανθρώπινη αντίληψη, συνδυαζόμενα με αναγνώριση ηχητικών προτύπων και συμβάντων που ορίζονται από το χρήστη. Βασικό γραφικό στοιχείο αυτής της οθόνης, αποτελεί το χρονολόγιο. Εντοπίζεται στο κέντρο της διεπαφής και καταγράφει σε μια κυλιόμενη, χρονικά, λίστα τα αποτελέσματα της ανάλυσης για συγκεκριμένα χρονικά διαστήματα. Τα αποτελέσματα αυτά αφορούν τη χρονική στιγμή, την ηχητική στάθμη, χαρακτηριστικά όπως Spectral Centroid και Bandwidth, και τον τίτλο του προτύπου αναγνώρισης. Εικόνα 6-6 Οθόνη μακροπρόθεσμης μέτρησης Στο κάτω μέρος της οθόνης παρατηρούμε διάφορα κομβία. Αυτά είναι υπεύθυνα για την παραμετροποίηση ρυθμίσεων της μέτρησης, αλλά και τη διαχείριση της δυναμικής βιβλιοθήκης ηχητικών δειγμάτων. Ο χρήστης μπορεί να επιλέξει ποια από τα ηχητικά δείγματα της βιβλιοθήκης θέλει να αναγνωρίζονται σε μια μέτρηση, (Εικόνα 6-7, δεξιά) αλλά και με βάση ποια χαρακτηριστικά θα γίνεται η αναγνώριση των ήχων (Εικόνα 6-7, αριστερά). Στην τελευταία οθόνη μπορεί να επιλέξει την ευαισθησία της αναγνώρισης, ό- 107

109 πως και με βάση ποιο μετρικό απόστασης θα ποσοτικοποιείται η ταύτιση ενός προτύπου. Κατά τη διάρκεια μιας μέτρησης, ο χρήστης μπορεί εύκολα να προσθέσει τον τρέχοντα καταγραφόμενο ήχο σαν πρότυπο, ορίζοντας τον τίτλο του. Η διαγραφή ενός ηχητικού προτύπου γίνεται με διεπαφή παρόμοια με αυτή της επιλογής προτύπων. Εικόνα 6-7 Οθόνες επιλογών σημασιολογικής επισήμανσης Βασικά στοιχεία, φυσικά, αποτελούν η ετικέτα προβολής της τρέχουσας ηχητικής στάθμης, και το κουμπί έναρξης/τερματισμού της μέτρησης Οθόνη βαθμονόμησης Η διεπαφή βαθμονόμησης επιτρέπει στον χρήστη να «κουρδίζει» με μεγαλύτερη ακρίβεια την εφαρμογή, στοχεύοντας πάντα στη βελτίωση της ακρίβειας. Ιδιαίτερη έμφαση έχει δοθεί στην προ-βαθμονόμηση του εργαλείου για κάθε μοντέλο iphone, αλλά σε καμία περίπτωση δεν πρέπει να ξεχνάμε τις διαφορές που υ- πάρχουν από συσκευή σε συσκευή. Άλλωστε δεν έχουμε κάποια πιστοποίηση για την απόκριση της μονάδας καταγραφής ήχου. Σε ένα δεύτερο επίπεδο, και επειδή η εφαρμογή επιτρέπει τη χρησιμοποίηση οποιουδήποτε εξωτερικού μικροφώνου, κρίνεται απαραίτητη μια τέτοια λειτουργία με έμφαση πάντα στην ευχρηστία. 108

110 Η οθόνη απαρτίζεται από 11 επιμέρους περιοχές, οι οποίες έχουν τα ίδια γραφικά στοιχεία και χειριστήρια. Πρόκειται για ενδείξεις στάθμης και κέρδους, όπως και για χειριστήρια τροποποίησης του κέρδους. Αυτά επαναλαμβάνονται για κάθε οκταβική ζώνη. Έτσι ο χρήστης μπορεί να μεταβάλει το κέρδος ανά οκτάβα, αλλά και συνολικά, σε βήματα των 0.5dB. Η εφαρμογή «θυμάται» δύο διαφορετικά προφίλ ισοστάθμισης, ένα για το ενσωματωμένο μικρόφωνο, και ένα για το εξωτερικό, ενώ ανάλογα με το ποιο χρησιμοποιείται, εφαρμόζεται και η αντίστοιχη ισοστάθμιση. Εικόνα 6-8 Οθόνη βαθμονόμησης Οθόνη αποθήκευσης μέτρησης Για κάθε συνεδρία μέτρησης, ο χρήστης μπορεί να αποθηκεύσει τα αποτελέσματα αυτής. Αυτά αφορούν μεγέθη διαφορετικά για κάθε τύπο μέτρησης, ό- πως αναφέρθηκαν παραπάνω, αλλά και κάποια κοινά που προσφέρουν αυξημένη χρηστικότητα στον χειριστή. Αυτά είναι 1. Τίτλος 2. Τοποθεσία 3. Σχόλια 4. Γεωγραφικές συντεταγμένες 109

111 5. Φωτογραφία 6. Τύπος μέτρησης 7. Ημερομηνία και ώρα Από τα παραπάνω, τα υπ αριθμό 4, 6 και 7 καταγράφονται αυτόματα, ενώ όλα τα άλλα ορίζονται από τον χρήστη. Οι γεωγραφικές συντεταγμένες προσδιορίζονται από το υποσύστημα GPS της συσκευής, ενώ η φωτογραφία μπορεί να ληφθεί ακαριαία από την ενσωματωμένη στα iphone κάμερα. Εικόνα 6-9 Οθόνη αποθήκευσης μέτρησης Η Εικόνα 6-9 παρουσιάζει με τον καλύτερο τρόπο τα παραπάνω. Όπως φαίνεται, η τοποθεσία προβάλλεται γραφικά με χρήση χάρτη και πινέζας, ενώ το ίδιο ισχύει και για τη φωτογραφία. Στόχος της υλοποίησης είναι να προσφέρει όλες τις σύγχρονες ευκολίες των τελευταίων λειτουργικών συστημάτων. Έτσι έγινε εκτεταμένη χρήση λειτουργιών διαχείρισης, αποστολής και κοινοποίησης της καταγραφής. Στην Εικόνα 6-10 βλέπουμε τις διαθέσιμες επιλογές που αφορούν τη διαχείριση των δεδομένων μιας μέτρησης. Ο χρήστης μπορεί εύκολα να τα κοινοποιήσει μέσω ηλεκτρονικού ταχυδρομείου ή ακόμα και σε κοινωνικά δίκτυα, όπως Facebook και Twitter. 110

112 6.3.8 Οθόνη προβολής μετρήσεων Ο χρήστης έχει τη δυνατότητα ανάκλησης και προβολής των αποθηκευμένων μετρήσεων. Η συγκεκριμένη διεπαφή προσδιορίζει τα στοιχεία αυτά, που καθιστούν τις παραπάνω ενέργειες εφικτές. Οι μετρήσεις προβάλλονται σε λίστα, με συνοπτική προβολή των δεδομένων τους, όπως και της συνοδευόμενης φωτογραφίας. Με απλή επιλογή, ο χρήστης μεταβαίνει στην οθόνη προβολής λεπτομερειών μέτρησης, που ταυτίζεται με αυτή της αποθήκευσης μέτρησης. Συμπληρωματικά, δίνεται και η δυνατότητα διαγραφής μετρήσεων (Εικόνα 6-11). Εικόνα 6-10 Εύκολη αποστολή και κοινοποίηση δεδομένων μέτρησης 6.4 Μετρήσεις στο σύννεφο Τη λειτουργικότητα της προβολής και αποθήκευσης των συνεδριών μέτρησης, μπορεί ο χρήστης να την απολαύσει και σε επίπεδο υπηρεσιών cloud. Αν ο χειριστής επιθυμεί, μπορεί να μεταφορτώσει μια μέτρησή στο σύννεφο. Αυτόματα, τα δεδομένα αυτής γίνονται προσβάσιμα και σε οποιονδήποτε άλλο χρήστη της εφαρμογής. Οι χρήστες μπορούν να έχουν πρόσβαση σε αποτελέσματα μετρήσεων, χωρίς καν να πραγματοποιήσουν μέτρηση. 111

113 Το λογισμικό, κάνοντας χρήση του δέκτη GPS της συσκευής, προσδιορίζει μετρήσεις που τοποθετούνται γεωγραφικά πλησίον του χρήστη, και τις προβάλει. Περαιτέρω φιλτράρισμα των αποτελεσμάτων, μπορεί να πραγματοποιηθεί με ορισμό του τύπου και της ημερομηνίας διεξαγωγής της μέτρησης. Η συγκεκριμένη λειτουργία ορίζει ένα νέο, μοντέρνο, επίπεδο εμπειρίας χρήσης. Ο χειριστής δύναται να αντιπαραβάλλει τα δεδομένα μιας μέτρησής του, με α- ντίστοιχα άλλων, να προσδιορίσει σφάλματα, να επιβεβαιώσει τα αποτελέσματά του, να συνδυάσει τις μετρήσεις για βελτίωση της αξιοπιστίας των αποτελεσμάτων. Εικόνα 6-11 Οθόνες προβολής μετρήσεων στο σύννεφο 6.5 Χωροχρονική επισήμανση Σε συνέχεια της παραπάνω παραγράφου, κρίνεται σκόπιμο να γίνει αναφορά στο σκεπτικό της «χωροχρονικής και σημασιολογικής επισήμανσης» που εφαρμόζει το λογισμικό. Καταγράφοντας ήχους, παρατηρεί κανείς ότι κινούμαστε σε τοπία ήχων που διαμορφώνουν εξίσου με τα οπτικά ερεθίσματα τον κόσμο μας, αλλά και την ίδια την καθημερινότητά μας. 112

114 Ήχοι του φυσικού ακουστικού περιβάλλοντος (φυσικοί ήχοι, ήχοι ζώων, ήχοι που προκαλούν τα καιρικά φαινόμενα και τα υπόλοιπα φυσικά στοιχεία), ήχοι του ανθρώπινου ακουστικού περιβάλλοντος (μουσικές συνθέσεις, ήχοι που συνοδεύουν συγκεκριμένες ανθρώπινες δραστηριότητες, καθημερινές δραστηριότητες και τέλος ήχοι που προκύπτουν από μηχανές μέσω της εφαρμογής της βιομηχανικής τεχνολογίας) χαρακτηρίζουν ένα ηχοτοπίο. Ο όρος «ηχοτοπίο» αναφέρεται επίσης σε ηχογραφήσεις και ερμηνείες που αξιοποιούν τον ήχο, καθώς αρκούν για να δημιουργήσουν την αίσθηση ενός ολοκληρωμένου ακουστικού περιβάλλοντος. Στην ίδια κατηγορία ανήκει η δημιουργία ηχοτοπίων βάσει καταγεγραμμένων προϋπαρχόντων ήχων εντός ενός ακουστικού περιβάλλοντος, ως ένα έργο τέχνης αυτό καθαυτό ή σε συνδυασμό με άλλα μουσικά όργανα. Οι προσεγγίσεις τέχνης που βασίζονται στην αξιοποίηση και στη δημιουργία ήχων είναι εκ φύσεως διεπιστημονικές, υβριδικού χαρακτήρα. Συνδέονται με την ακουστική, την ψυχοακουστική, την ηλεκτρονική και την ακουστική τεχνολογία τα ΜΜΕ, τους φυσικούς ήχους, ήχους που παράγει το ανθρώπινο σώμα, τη γλυπτική, την παραγωγή φιλμ και βίντεο, τους θορύβους και τις ολοένα διευρυνόμενες εφαρμογές της σύγχρονης τέχνης [40]. Εικόνα 6-12 Προβολή χαρτογράφησης ηχοτοπίων Τα τελευταία χρόνια η σπουδή ηχοτοπίων αποτελεί μία από τις γοργά αναπτυσσόμενες επιστήμες, καθώς μελετά τη σχέση ανάμεσα στον ήχο, τα έμβια όντα και το περιβάλλον τους. Πρόκειται για μια επιστημονική προσέγγιση, η οποία αναπτύχθηκε το 1960, με αφετηρία ένα παγκόσμιο έργο καταγραφής ηχοτοπίων, οδηγώντας το 1993 στη δημιουργία ενός Παγκόσμιου Φόρουμ Ακουστικής Οικολογίας (Acoustic Ecology World Forum). Στόχος του έργου καταγραφής ηχοτοπίων ήταν η αναζήτηση λύσεων για ένα οικολογικά ισορροπημένο ηχο- 113

115 τοπίο, όπου αναπτύσσεται μια αρμονική σχέση ανάμεσα στις ανθρώπινες κοινότητες και τα ηχητικά περιβάλλοντα [38]. Πρακτικές εφαρμογές αυτής της προσέγγισης συμπεριλαμβάνουν εκπαιδευτικές δραστηριότητες προσανατολισμένες στα ηχοτοπία και την ηχητική ρύπανση, καθώς και την ηχογράφηση ηχοτοπίων σε διεθνές επίπεδο με έμφαση στα ηχητικά ορόσημα, τους απειλούμενους ήχους και τα ηχητικά περιβάλλοντα. Το πρότζεκτ οδήγησε στη δημιουργία της Παγκόσμιας Βιβλιοθήκης Ηχοτοπίων (World Soundscape Library). Η χαρτογράφηση πηγών θορύβου (noise mapping) αποτελεί μια γραφική αναπαράσταση των επιπέδων ήχου εντός μιας δεδομένης περιοχής και για ένα συγκεκριμένο διάστημα σε διαφορετικές στιγμές της ημέρας (ημέρα, απόγευμα, νύχτα, ξημέρωμα), όπου καταγράφονται ηχητικές στάθμες. Οι χάρτες αυτοί ε- ντάσσονται στα σχέδια ανάπτυξης διαφορετικών δραστηριοτήτων εντός του αστικού ιστού, για την αξιολόγηση σχεδίων δράσης, για τον προσδιορισμό των ηχητικά ρυπασμένων περιοχών. Επιδιώκουν τον υπολογισμό ενός μέσου όρου έκθεσης του ανθρώπου σε συγκεκριμένα επίπεδα θορύβου, όπως και την κατασκευή προσόψεων σε κτίρια ώστε να προστατεύεται το εσωτερικό τους από έντονους ήχους [41]. Εικόνα 6-13 Ηχητική ανάλυση με iphone και εξωτερικό μικρόφωνο Σταδιακά, οι μελέτες περί ηχορύπανσης προσλαμβάνουν έναν πιο ολιστικό χαρακτήρα, όπου η έννοια του ελέγχου του θορύβου αποκαθίσταται από την έννοια των ηχοτοπίων. Αντί να εστιάζει κανείς σε εργαστηριακές μελέτες για την επίδραση των ήχων που παράγουν τα αυτοκίνητα, στρέφεται σε μία διαφορετική θεώρηση, όπου ο κόσμος αποτελεί μία σύνθεση ήχων, ενώ οι ανθρώπινες 114

116 δραστηριότητες αντιμετωπίζονται στο σύνολό τους και όχι ως μεμονωμένες δράσεις. Μία επιπλέον συνειδητοποίηση αποτελεί η περιορισμένη πρόσβαση πολλών ανθρώπων στις πόλεις σε φυσικούς χώρους με χαμηλά επίπεδα ή- χου. Δίνεται έμφαση λοιπόν στη βελτίωση της οικολογικής ποιότητας των αστικών τοπίων, μέσα από στοχευμένο σχεδιασμό. Η τάση αυτή καταγράφει παράλληλα τα ψυχολογικά οφέλη μιας τέτοιας μορφής ανάπτυξης. Με βάση τα παραπάνω, και τις δυνατότητες που συνθέτουν την εφαρμογή, καθίσταται σαφές πως αυτή αποτελεί μια εξαιρετική λύση για την ανάλυση ηχοτοπίων. Ο συνδυασμός του πηγαίου ακουστικού σήματος, της ανάλυσης στο τερματικό, αλλά και της δομημένης αποθήκευσης των δεδομένων σε διαδικτυακό εξυπηρετητή ορίζουν μια ισχυρή φόρμουλα ηχητικής χαρτογράφησης. Η πραγματοποίηση μετρήσεων, η διεξαγωγή μιας έρευνας, η ανάλυση μετρήσεων και η εξαγωγή αποτελεσμάτων, δεν απαιτεί συγκεκριμένη προετοιμασία και οργάνωση. Η αγορά και η εγκατάσταση οργάνων μέτρησης παρακάμπτεται, ενώ οι μετρήσεις δεν είναι απαραίτητο να διεξαχθούν υπό την επίβλεψη εξειδικευμένων ομάδων εργασίας. Το λογισμικό δίνει τη δυνατότητα αξιοποίησης ήδη χρησιμοποιούμενου εξοπλισμού, στη μορφή έξυπνων τηλεφώνων, όπως και ανθρώπινου δυναμικού, με τη μορφή απλών χρηστών που ασχολούνται επαγγελματικά ή ερασιτεχνικά με το συγκεκριμένο πεδίο έρευνας. Η μαζική συλλογή υλικού, η συστηματική του οργάνωση, και η δυνατότητα εξαγωγής αποτελεσμάτων από δεδομένα πολλαπλών πηγών κρίνεται καινοτόμος διαδικασία. Εικόνα 6-14 Εξωτερικό μικρόφωνο μετρήσεων 6.6 Εξωτερικό μικρόφωνο Προκειμένου να επιτευχθεί η μέγιστη απόδοση στη μέτρησης, ο χρήστης μπορεί να κάνει χρήση εξωτερικού μικροφώνου μετρήσεων. Για να περιγράψουμε και να αξιολογήσουμε μια τέτοια προοπτική, δοκιμάσαμε το μικρόφωνο μετρήσεων MicW i

117 Το ενσωματωμένο μικρόφωνο των συσκευών, αν και παρουσιάζει πολύ καλή συμπεριφορά, δεν παύει να είναι ένα «μαύρο κουτί» για τους ερευνητές και τους χρήστες. Τα τεχνικά του χαρακτηριστικά δε δημοσιεύονται από τη μητρική εταιρεία, και «εικάζονται» μέσω πειραμάτων. Ένα επαγγελματικό εξωτερικό μικρόφωνο, αίρει όλες αυτές τις δυσκολίες, προσφέροντας «out of the box» ενδεδειγμένη συμπεριφορά για μετρήσεις. Θετική εντύπωση προκαλεί το γεγονός, πως κάθε κομμάτι είναι δοκιμασμένο ξεχωριστά και φέρει τη δική του, μετρημένη τιμή ευαισθησίας. Στην περίπτωσή μας, αυτή βρίσκεται στα 6,2mv/Pa. Εικόνα 6-15 Διάγραμμα απόκρισης και κατευθυντικότητάς για το MicW i436 Πρόκειται για ένα πανκατευθυντικό μικρόφωνο πίεσης, τύπου electret, με κάψα μεγέθους 1/4 της ίντσας. Παρουσιάζει επίπεδη συχνοτική απόκριση, ενώ είναι πιστοποιείται ως κλάσης 2 κατά IEC ANSI S1.4. Περισσότερα τεχνικά χαρακτηριστικά φαίνονται στην Εικόνα

118 Το μικρόφωνο τοποθετείται στη θύρα 3,5mm της συσκευής και ανιχνεύεται άμεσα από την εφαρμογή. Τα διαγράμματα απόκρισης και κατευθυντικότητάς του μικροφώνου, φαίνονται στην Εικόνα Η συχνοτική απόκριση στην περιοχή 20Hz-3kHz είναι απόλυτα επίπεδη, ενώ μέχρι τα 20kHz υπάρχει μια διακύμανση της τάξεως των +/-2dB. Θα θέλαμε αυτή να περιορίζεται στα +/-1dB, χωρίς αυτό να σημαίνει πως δεν είναι εξαιρετική. Όσον αφορά την κατευθυντικότητα, έχουμε μια τυπική συμπεριφορά ενός πανκαντευθυντικού μικροφώνου. Εικόνα 6-16 Τεχνικά χαρακτηριστικά του μικροφώνου MicW i Αυτόματος προσανατολισμός γραφικού περιβάλλοντος Για την μεγιστοποίηση της ευχρηστίας της εφαρμογής πραγματοποιήθηκε χρήση της επιλογής αλλαγής προσανατολισμού της γραφικής διεπαφής χρήστη. Είναι γνωστό πως το λειτουργικό σύστημα ios εισήγαγε αυτή την καινοτομία, η οποία αγκαλιάστηκε από το κοινό. Το μικρόφωνο στις συσκευές iphone βρίσκεται στο κάτω μέρος της συσκευής, οπότε όταν χρησιμοποιεί κάποιος το smartphone, αυτό «κοιτάζει» προς το σώμα του. Επίσης, η θύρα ήχου για τη σύνδεση του εξωτερικού μικροφώνου βρίσκεται στο πάνω μέρος του πλαισίου για τα μοντέλα 3GS, 4, 4S, ενώ στο κάτω μέρος για τα μοντέλα 5 και 5S. Έτσι, περισσότερο για λόγους ευχρηστίας και εργονομίας, αλλά και για να τοποθετείται το μικρόφωνο σε θέσεις που το ηχητικό πεδίο δε «διαταράσσεται» από εμπόδια (συσκευή iphone, χέρι), ο χρήστης μπορεί να κρατήσει τη συσκευή ανάποδα και να βλέπει «κανονικά» το γραφικό περιβάλλον του λογισμικού. 117

119 Αυτό φαίνεται χαρακτηριστικά στην Εικόνα Εικόνα 6-17 Αυτόματη προσαρμογή προσανατολισμού γραφικής διεπαφής 118

120 6.8 Σύνοψη Μετά την αναλυτική παρουσίαση των οθονών και των δυνατοτήτων της εφαρμογής, τελειώνει και αυτό το κεφάλαιο. Σημεία που θα μπορούσαμε να επισημάνουμε, είναι η σαφής ανθρωποκεντρική προσέγγιση της σχεδίασης και οι πολλά υποσχόμενες υπηρεσίες στο «σύννεφο». 119

121 7 Αξιολόγηση εφαρμογής 7.1 Εισαγωγή Αφού γίνει μια γενική εισαγωγή στη φάση αυτή, και στη σημασία της αξιολόγησης της ευχρηστίας, το κεφάλαιο προχωρά με την παρουσίαση των μεθόδων που χρησιμοποιήθηκαν για την αξιολόγηση της. Έγινε χρήση μεθόδων με διαφορετικά χαρακτηριστικά μεταξύ τους. Της ευρετικής αξιολόγησης και της μέτρησης απόδοσης. Η ευρετική αξιολόγηση χρησιμοποιεί εμπειρογνώμονες ως αξιολογητές, ενώ η μέτρηση απόδοσης τους τελικούς χρήστες. Ο σκοπός της διπλής αξιολόγησης ήταν να είναι αυτή όσο το δυνατό αξιόπιστη και αντικειμενική. Τα αποτελέσματα των δύο αυτών αξιολογήσεων παρουσιάζονται σε πίνακες και γραφήματα και το κεφάλαιο κλείνει με τη σύνοψη των συμπερασμάτων που προέκυψαν από την αξιολόγηση. Τέλος, γίνεται και αξιολόγηση της ακρίβειας μέτρησης των διάφορων υπομονάδων του εργαλείου με εκτενή αναφορά στα χαρακτηριστικά και τις προδιαγραφές μέτρησης του. 120

122 7.2 Μορφές αξιολόγησης Με τον όρο αξιολόγηση εννοείται η διαδικασία συλλογής δεδομένων και καταγραφής στοιχείων που αφορούν στην χρήση και στην αποτελεσματικότητα της εφαρμογής. Η αξιολόγηση μπορεί να είναι είτε εσωτερική, από τους δημιουργούς της είτε εξωτερική, από δείγμα χρηστών ή ειδικούς. Τα στοιχεία που συγκεντρώνονται κατά τη διεξαγωγή της αξιολόγησης συσχετίζονται και ερμηνεύονται ώστε να διαμορφωθεί εμπεριστατωμένη κριτική άποψη για τον τρόπο με τον οποίο η εφαρμογή ανταποκρίνεται σε προκαθορισμένα κριτήρια ποιότητας. Ε- ντοπίζονται οι ελλείψεις και τα προβληματικά σημεία, που απαιτούν βελτίωση και εξετάζονται τόσο τα λειτουργικά όσο και τα αισθητικά χαρακτηριστικά, ο βαθμός αποδοχής της εφαρμογής και η ικανοποίηση των χρηστών. Από τα συμπεράσματα προκύπτουν προτάσεις και λύσεις για τη βελτίωση του συνολικού τελικού αποτελέσματος της υπό εξέτασης εφαρμογής, αλλά αποτελούν και υλικό που μπορεί να ληφθούν υπόψη και σε άλλες μελλοντικές εφαρμογές. Η αξιολόγηση χωρίζεται σε δύο τύπους, ανάλογα με τον τρόπο που θα χρησιμοποιηθεί στην πορεία ανάπτυξης της εφαρμογής: Από άποψη λειτουργικότητας και στόχων μπορούμε να την διακρίνουμε σε [27]: Διαμορφωτική: Πρόκειται για αξιολόγηση που έχει στόχο να βοηθήσει στην καλύτερη διαμόρφωση του σχεδιαζόμενου προϊόντος και πραγματοποιείται στα αρχικά στάδια σχεδίασης, από ομάδα ειδικών ή επιλεγμένη ομάδα χρηστών, ώστε να εντοπιστούν έγκαιρα και να διορθωθούν τυχόν προβληματικά σημεία της αρχικής σχεδίασης, και Συνολική: Γίνεται μετά την ολοκλήρωση της εφαρμογής κατά τη δοκιμή της από τους χρήστες, ώστε να αξιολογηθεί συνολικά το τελικό προϊόν Όσον αφορά στον τύπο των αποτελεσμάτων που προκύπτουν κατά την αξιολόγηση διακρίνεται σε: Ποσοτική: Καταγράφει ποσοτικά στοιχεία που αποτελούν δείκτες αξιολόγησης, χρησιμοποιώντας συνήθως σταθμισμένα ερωτηματολόγια με βαθμολόγηση διαφόρων κριτηρίων από τους χρήστες. Ποιοτική: Στη συγκεκριμένη αξιολόγηση δε γίνεται ποσοτική καταγραφή αλλά εντοπίζονται συγκεκριμένα προβλήματα που παρουσιάζει η εφαρμογή, μέσω ποιοτικών αναλύσεων, συνεντεύξεων ειδικών, κτλ. Σε πολλές περιπτώσεις εφαρμόζεται συνδυασμός περισσότερων από μία μεθόδων αξιολόγησης, στοιχείο που συνάδει στην πιο ολοκληρωμένη και εμπεριστατωμένη ανάλυση, με πολύπλευρη συλλογή στοιχείων, ώστε να αναδεικνύονται κατά το δυνατόν καλύτερα τα διάφορα θετικά ή αρνητικά στοιχεία της εφαρμογής. 121

123 7.3 Τεχνικές αξιολόγησης ευχρηστίας Μια από τις πιο σημαντικές έννοιες που αναφέρονται στη διαδικασία αξιολόγησης, είναι αυτή της ευχρηστίας και ο καθορισμός στόχων ευχρηστίας που θα αποτελέσουν τα ποιοτικά κριτήρια της αξιολόγησης. Στην ανάλυση ευχρηστίας του έργου, που έγινε σε προηγούμενο κεφάλαιο, ο- ρίστηκαν οι δείκτες ευχρηστίας ενός συστήματος. Αυτοί οι δείκτες, καθώς και άλλοι που προκύπτουν από τις αρχές σχεδιασμού εύχρηστων συστημάτων, μπορούν να ποσοτικοποιηθούν ώστε να αποτελέσουν τους «στόχους ευχρηστίας». Οι στόχοι αυτοί αποτελούν τις κατευθύνσεις σχεδιασμού, κατά τη φάση σύνταξης προδιαγραφών της εφαρμογής, αλλά και μετρήσιμες παραμέτρους για τον έλεγχο, κατά τη φάση της αξιολόγησης της εφαρμογής. Οι μέθοδοι αξιολόγησης ευχρηστίας μπορούν να διακριθούν σε αναλυτικές, σε μεθόδους επισκόπησης από ειδικούς και σε εμπειρικές μεθόδους. Η ευρετική α- ξιολόγηση είναι μια μέθοδος ευχρηστίας που βασίζεται σε ειδικούς χρήστες. Πραγματοποιείται από ένα μικρό σύνολο αξιολογητών, οι οποίοι αφού εξετάσουν την εφαρμογή κρίνουν αν αυτή συμμορφώνεται με τις αναγνωρισμένες αρχές ευχρηστίας. Οι εμπειρικές τεχνικές αξιολόγησης απαιτούν την ενεργό συμμετοχή των χρηστών του συστήματος (συνήθως μεγάλου αριθμού) και στοχεύουν στην καταγραφή των αντιδράσεων και απόψεων του χρήστη. Πρόκειται για πειραματικές τεχνικές, που είτε καταγράφουν τις απόψεις του χρήστη μέσω δομημένων συνεντεύξεων, ή χρησιμοποιούν ερωτηματολόγιο [26] Ευρετική αξιολόγηση Η ευρετική αξιολόγηση χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση εφαρμογών, στις οποίες συνήθως ο χρήστης δεν είναι πρωτόπειρος και οι ενέργειές του δεν είναι απόλυτα προβλέψιμες. Απαιτούνται γενικές τεχνικές στο εργαστήριο για μέτρηση της ευχρηστίας και τον έλεγχο του σχεδιασμού. Η ευρετική αξιολόγηση δεν είναι απόλυτα αναλυτική αλλά έχει και έναν υποκειμενικό χαρακτήρα. Στηρίζεται σε εμπειρικούς κανόνες και ευρήματα που είναι γνωστά και αφορούν τον καλό σχεδιασμό διεπαφών. Χρησιμοποιείται, επίσης, ο όρος επιθεώρηση χαρακτηριστικών ευχρηστίας (Usability Inspection), αφού στην πράξη πρόκειται για μια διαδικασία επιθεώρησης από τέσσερις ή πέντε κριτές. Η επιθεώρηση αυτή δεν γίνεται από τους σχεδιαστές της εφαρμογής για να εξασφαλιστεί η αμερόληπτη κρίση και η δεύτερη άποψη για το σχεδιασμό και τα χαρακτηριστικά της διεπαφής. Η μέθοδος της ευρετικής αξιολόγησης εστιάζεται σε δύο κύρια σημεία: Τη γενική σχεδίαση των οθονών του συστήματος. Τη ροή διαλόγων, μηνυμάτων και ενεργειών που απαιτούνται για να γίνει μια συγκεκριμένη διεργασία. 122

124 Μπορεί να εφαρμοστεί τόσο σε πρώιμες φάσεις του σχεδιασμού όσο και στην ολοκληρωμένη εφαρμογή σε κατάσταση λειτουργίας. Όσο, όμως, το σύστημα βρίσκεται σε αρχική κατάσταση, οι αξιολογητές πρέπει να προσέξουν τις παραδοχές και τις υποθέσεις που πρέπει να γίνουν για τις λεπτομέρειες του διαλόγου που δεν έχουν στη διάθεση τους. Οι κανόνες που μπορεί να χρησιμοποιηθούν για την ευρετική αξιολόγηση δεν είναι αυστηρά ορισμένοι. Η αξιολόγηση μπορεί να βασιστεί στους ευρετικούς κανόνες αξιολόγησης που προτάθηκαν από τους Νielsen και Molich [29] και είναι οι: 1. Αποφυγή περιττών στοιχείων: Αποφυγή κατά το δυνατόν της πολυλογίας, των σύνθετων γραφικών, κλπ. Η επιπλέον πληροφορία αποσπά την προσοχή του χρήστη από το στόχο του. 2. Χρήση κατανοητής προς τους χρήστες γλώσσας: Αποφυγή χρήσης όρων συστήματος και υπολογιστών. Αντίθετα, επιδίωξη χρήσης όρων και φράσεων κατανοητών στον χρήστη. 3. Ελαχιστοποίηση του μνημονικού φορτίου του χρήστη: Υποστήριξη στο χρήστη ώστε να αναγνωρίζει και όχι να θυμάται. Εμφανή χειριστήρια. Χρήση προκαθορισμένων τιμών, παραδείγματα χρήσης. 4. Διατήρηση συνέπειας σε ολόκληρη τη διεπαφή: Συνέπεια στις συμβάσεις της εφαρμογής. Οι όροι και οι ενέργειες θα πρέπει, πάντα, να έχουν το ί- διο νόημα σε όλη τη διεπαφή. 5. Παροχή ανάδρασης: Πληροφόρηση στο χρήστη για το τι συμβαίνει στο σύστημα. Αν η αναμονή είναι μεγαλύτερη από δέκα δευτερόλεπτα να υπάρχει ένδειξη προόδου της εργασίας. Αν η αναμονή είναι μικρότερη τότε να γίνεται αλλαγή σχήματος του δρομέα. 6. Παροχή εύκολων και σαφών εξόδων διαφυγής: Χρήση σύντομης εξόδου από εσφαλμένη κατάσταση. Παροχή δυνατότητας ακύρωσης, α- ναίρεσης, επανάληψης (εντολές Cancel, Undo, Redo). 7. Παροχή συντομεύσεων για γρήγορη εκτέλεση εργασιών από πεπειραμένους χρήστες: Π.χ. πλήκτρα εντολών, πρόβλεψη πληκτρολόγησης, πρόσφατα αρχεία, επανάληψη προσφάτων εντολών. Οι συντομεύσεις δεν πρέπει να είναι εμφανείς σε πρωτόπειρους χρήστες. 8. Παροχή σαφών μηνυμάτων λάθους: Αποφυγή κωδικοποίησης μηνυμάτων σφάλματος. Όχι επιθετική ή προσβλητική γλώσσα, ακριβής έκφραση, σαφείς υποδείξεις, σύνδεση με βοηθήματα. 9. Σχεδιασμός για αποτροπή σφαλμάτων χρήστη: Π.χ. επιλογή ονόματος αρχείου αντί για πληκτρολόγηση του, επιβεβαίωση πριν από μια επικίνδυνη ενέργεια, αποφυγή χρήσης της ίδιας εντολής με διαφορετική σημασία σε διαφορετική κατάσταση κλπ. 10. Επαρκής υποστήριξη-βοήθεια και εγχειρίδια: Στα εγχειρίδια πρέπει να είναι εύκολη η αναζήτηση, να δομούνται σύμφωνα με τις εργασίες του χρήστη, να γίνεται εκτεταμένη χρήση παραδειγμάτων κλπ. 123

125 Η χρήση της ευρετικής αξιολόγησης ακολουθεί την παρακάτω διαδικασία. Αρχικά, παρουσιάζεται η εφαρμογή στους αξιολογητές, οι οποίοι εργάζονται ανεπηρέαστοι ο ένας από τον άλλον. Η αξιολόγηση πραγματοποιείται σε δύο φάσεις. Στην πρώτη, γίνεται ένα γρήγορο πέρασμα από ολόκληρη τη διεπαφή ώ- στε να μελετηθεί η ροή του διαλόγου. Στη δεύτερη, δίνεται έμφαση σε επί μέρους στοιχεία σε κάθε οθόνη ή τμήμα του διαλόγου ξεχωριστά. Ο αξιολογητής κρατά σημειώσεις με τις παρατηρήσεις του σε σχέση με κάθε ευρετικό κανόνα ξεχωριστά. Για διευκόλυνση, τους προσφέρεται έντυπο υλικό που περιέχει ξεχωριστό φύλλο αξιολόγησης για κάθε κανόνα. Σε κάθε τέτοιο φύλλο υπάρχει η δυνατότητα βαθμολογίας του συστήματος όσον αφορά το σχετικό κανόνα. Επίσης, παρέχεται δυνατότητα εκτίμησης της βαρύτητας του κανόνα για την εφαρμογή, καθώς και ένα πλαίσιο με χώρο για σημειώσεις και παρατηρήσεις. Στη συνέχεια, τα σχόλια συγκεντρώνονται και ομαδοποιούνται με βάση τους κανόνες αξιολόγησης. Η συνολική λίστα παρατηρήσεων επιστρέφεται στους αξιολογητές και τους ζητείται να βαθμολογήσουν όλες τις παρατηρήσεις σε κλίμακα σπουδαιότητας 0-4 (4- καταστροφικό πρόβλημα, 3-σοβαρό πρόβλημα, 2-δευτερεύον πρόβλημα, 1- πρόβλημα αισθητικής, 0-πρόταση εναλλακτική/όχι πρόβλημα). Στο τέλος της αξιολόγησης, πραγματοποιείται μια ομαδική συγκέντρωση των αξιολογητών ώστε να ανταλλάξουν απόψεις και να κάνουν υποδείξεις για πιθανή αντιμετώπιση των προβλημάτων Μέτρηση απόδοσης Αποτελεί μια τεχνική που χρησιμοποιείται για τη συλλογή ποσοτικών δεδομένων που αναφέρονται σε μεταβλητές που προσδιορίζουν την εκτέλεση εργασιών από συγκεκριμένους χρήστες σε ελεγχόμενες συνθήκες χρήσης (π.χ. ένα εργαστήριο). Κατά τη διάρκεια του πειράματος δεν υπάρχει άμεση επικοινωνία μεταξύ του αξιολογητή και του χρήστη που συμμετέχει στο πείραμα. Αυτό συμβαίνει για να μην προκαταβάλλεται και επηρεάζεται η επίδοση του χρήστη. Τα ποσοτικά αποτελέσματα που συλλέγονται κατά τη διάρκεια του πειράματος, μπορούν στη συνέχεια να αξιοποιηθούν και για συγκριτική αξιολόγηση ή για αξιολόγηση σε σχέση με κριτήρια-στόχους. Η απόδοση των χρηστών μετριέται, συνήθως, ζητώντας από μια ομάδα χρηστών την εκτέλεση ενός προκαθορισμένου συνόλου στοιχειωδών εργασιών. Τα στοιχεία που συλλέγονται από την εκτέλεση των εργασιών αυτών, αφορούν σε σφάλματα που διαπιστώνονται, καθώς και στους χρόνους εκτέλεσης. Η μέτρηση αυτή, υποστηρίζεται από τεχνικές λεπτομερούς καταγραφής της αλληλεπίδρασης σε αρχεία καταγραφής πληκτρολογήσεων. Για να είναι αξιόπιστα τα αποτελέσματα θα πρέπει να συμμετέχουν πέντε έως οκτώ χρήστες. 124

126 Η περιγραφή της διαδικασίας πειραματικών μετρήσεων απόδοσης που εφαρμόστηκε έχει ως εξής: 1. Ορισμός των στόχων του συστήματος. Ορίζονται οι παράμετροι απόδοσης της εφαρμογής που πρέπει να μετρηθούν (χρόνος εκτέλεσης εργασιών, αριθμός σφαλμάτων, αριθμός περιπτώσεων χρήσης συγκεκριμένων λειτουργιών έναντι άλλων, κλπ.). 2. Διεξαγωγή του πειράματος. Δίνονται στους χρήστες το σενάριο λειτουργίας και οι ακριβείς οδηγίες διεξαγωγής του. Η προετοιμασία των χρηστών για τη συμμετοχή τους στο πείραμα, αποτελεί σημαντικό παράγοντα. Μετά την ολοκλήρωση του πειράματος ακολουθεί συζήτηση με τους χρήστες και γίνονται ερωτήσεις που αφορούν τις σκέψεις τους κατά τη διάρκεια του πειράματος. 3. Ανάλυση αποτελεσμάτων και συμπεράσματα. Γίνεται επεξεργασία και στατιστική ανάλυση των δεδομένων που έχουν συγκεντρωθεί. Στη συνέχεια, πραγματοποιείται ποιοτική ανάλυση των αποτελεσμάτων με βάση τις συνεντεύξεις των χρηστών (και το τυχόν μαγνητοσκοπημένο υλικό) και συντάσσεται η σχετική έκθεση. 7.4 Αξιολόγηση ευχρηστίας Επιλογές αξιολόγησης Για τις ανάγκες της αξιολόγησης της εφαρμογής αποφασίστηκε να χρησιμοποιηθούν δυο τεχνικές για την εξαγωγή πιο ασφαλών συμπερασμάτων. Επίσης, αποφασίστηκε να γίνει χρήση μιας αναλυτικής και μιας εμπειρικής τεχνικής, ώ- στε η αξιολόγηση να βασίζεται τόσο σε θεωρητικά μοντέλα όσο και σε πραγματικές συνθήκες με τη συμμετοχή χρηστών. Από τις διάφορες μεθόδους, προτιμήθηκαν η ευρετική αξιολόγηση (heuristic evaluation) και η μέτρηση απόδοσης (performance measurement). Ο εργαστηριακός χώρος πραγματοποίησης του πειράματος ήταν το Εργαστήριο Ηλεκτρακουστικής & Τηλεοπτικών Συστημάτων της σχολής Ηλεκτρολόγων Μηχανικών στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης. Στο χώρο αυτό, ε- ξασφαλίσθηκαν οι συνθήκες, ώστε να μην υπάρξουν αναπάντεχοι παράγοντες αποπροσανατολισμού των χρηστών Σενάρια χρήσης Για την υποστήριξη της διαδικασίας δόθηκαν στους αξιολογητές σενάρια χρήσης, που περιλαμβάνουν τις βασικές εργασίες του συστήματος. Με τα σενάρια αυτά τους ζητήθηκε να εκτελέσουν ορισμένες βασικές διαδικασίες πλοήγησης. Τα σενάρια χρήσης που τους δόθηκαν είναι τα ακόλουθα: 1. Πραγματοποίηση μέτρησης SLM 2. Πραγματοποίηση μέτρησης RTA 3. Πραγματοποίηση μέτρησης RT 4. Πραγματοποίηση μέτρησης IR 125

127 5. Πραγματοποίηση μέτρησης LTA 6. Αποθήκευση της τελευταίας μέτρησης Ευρετική αξιολόγηση Στόχοι αξιολόγησης Στόχος αυτής της αξιολόγησης είναι η θεμελιώδης εξέταση και καταγραφή των επιδόσεων του έργου, όσον αφορά την ευχρηστία. Οι αναφορές των αξιολογητών και οι επισημάνσεις τους είναι κορυφαίας σημασίας στη μετέπειτα σχεδίαση διορθώσεων και βελτιώσεων. Πληροφορίες πειράματος Η ομάδα αξιολόγησης αποτελείται από τρία (3) άτομα, με τις πληροφορίες τους να παρουσιάζονται στον πίνακα (Πίνακας 7-1). Τα άτομα αυτά δε συμμετείχαν στο σχεδιασμό της εφαρμογής. Διαθέτουν εμπειρία, άλλος μεγαλύτερη και άλλος μικρότερη, στη σχεδίαση και ανάπτυξη εφαρμογών. Επίσης, είναι γνώστες των κανόνων και μεθοδολογιών ανθρωποκεντρικού σχεδιασμού. Κανένας από τους συμμετέχοντες ειδικούς δεν είχε έρθει σε επαφή με την υπό αξιολόγηση ε- φαρμογή πριν από την διαδικασία της αξιολόγησης. # Εκπαίδευση Επάγγελμα Σχόλια 1 Απόφοιτος ΗΜΜΥ, Μεταπτυχιακός τίτλος ΔΔΠΜΣ ΗΜΜΥ «Προηγμένα Συστήματα Υπολογιστών & Επικοινωνιών» Ερευνητής Εμπειρία χρήσης εργαλείων ηχητικής και ακουστικής ανάλυσης 2 Απόφοιτος ΗΜΜΥ, Μεταπτυχιακός τίτλος ΔΔΠΜΣ ΗΜΜΥ «Προηγμένα Συστήματα Υπολογιστών & Επικοινωνιών» Μηχανικός λογισμικού Εμπειρία σχεδίασης και αξιολόγησης γραφικών διεπαφών χρήστη σε εφαρμογές λογισμικού 3 Απόφοιτος ΗΜΜΥ, Μεταπτυχιακός τίτλος ΔΔΠΜΣ ΗΜΜΥ «Προηγμένα Συστήματα Υπολογιστών & Επικοινωνιών», Υποψήφιος διδάκτορας παιδαγωγικής σχολής «Τεχνολογία στην εκπαίδευση» Σχεδιαστής η- λεκτρονικών παιχνιδιών, μηχανικός λογισμικού Εμπειρία χρήσης εργαλείων ηχητικής και ακουστικής ανάλυσης, άριστη γνώση σχεδίασης γραφικών διεπαφών χρήστη σε εφαρμογές λογισμικού Πίνακας 7-1 Ομάδα αξιολογητών Στην ομάδα των αξιολογητών, δόθηκε ένα κείμενο με συνοπτικές πληροφορίες για τους στόχους και της προδιαγραφές της εφαρμογής, όπως αυτές καταγράφηκαν κατά τη φάση της ανάλυσης. Σκοπός του κειμένου αυτού, είναι να φέρει σε μια πρώτη επαφή την ομάδα με την εφαρμογή. Αφού οι αξιολογητές μελέτησαν το παραπάνω κείμενο, τους δόθηκε η ευκαιρία να αλληλεπιδράσουν με το λογισμικό ώστε να εξοικειωθούν στη χρήση του. Στο σημείο αυτό, είχαν τη 126

128 δυνατότητα να καταγράψουν ορισμένες αρχικές παρατηρήσεις σε ανεπίσημη μορφή. Στη δεύτερη, και πιο ενδελεχή περιήγηση στο σύστημα, οι αξιολογητές ακολούθησαν ενέργειες όπως ορίζονται από τα παραπάνω σενάρια χρήσης και κατέγραφαν τυχόν προβλήματα που παρατήρησαν. Η σοβαρότητα κάθε σφάλματος βαθμολογείται με ένα αριθμό στην κλίμακα από 1 (ασήμαντο) μέχρι 5 (σοβαρό). Αποτελέσματα Με την ευρετική αξιολόγηση γίνεται εκτίμηση της ποιότητας αλληλεπίδρασης χρήστη και εφαρμογής και προκύπτουν αποτελέσματα για πιθανά προβλήματα που μπορούν να αντιμετωπίσουν οι χρήστες. Στον Πίνακας 7-2 και στο Σχήμα 7-1, φαίνονται ο αριθμός των λαθών που προσδιορίστηκαν για κάθε ευρετικό κανόνα της Ενότητας Ευρετικός κανόνας Αριθμός λαθών Πίνακας 7-2: Αριθμός λαθών για κάθε ευρετικό κανόνα Στον και το παρουσιάζονται τα 19 σφάλματα που εντοπίσθηκαν από τους αξιολογητές Αριθμός λαθών Σχήμα 7-1 Αριθμός λαθών για κάθε ευρετικό κανόνα 127

129 # Σημείο εντοπισμού Περιγραφή Στο μενού επιλογής μέτρησης Στο μενού επιλογής μέτρησης Στο μενού επιλογής μέτρησης 4 Στη μονάδα RT 5 Στη μονάδα LTA 6 Στη μονάδα LTA 7 Στις μονάδες μέτρησης 8 Στη μονάδα RT 9 Στη μονάδα RT 10 Στη μονάδα IR 11 Στη μονάδα RT 12 Στη μονάδα LTA 13 Οδηγίες χρήσης 14 Οδηγίες χρήσης 15 Στη μονάδα IR 16 Στη μονάδα IR 17 Στη μονάδα LTA 18 Στη μονάδα LTA 19 Στη μονάδα LTA Οι όροι RT, IR, LTA είναι αόριστοι Οι όροι RT, IR, LTA είναι αόριστοι Οι όροι RT, IR, LTA είναι αόριστοι Ο χρήστης δεν ενημερώνεται σαφώς για την ολοκλήρωση της μέτρησης Ο χρήστης δεν ενημερώνεται για τον χρονικό προσδιορισμό της καταγραφής ηχητικού προτύπου Ο χρήστης δεν ενημερώνεται για τον χρονικό προσδιορισμό της καταγραφής ηχητικού προτύπου Απομνημόνευση των τελευταίων παραμέτρων μέτρησης Ο χρήστης δεν ενημερώνεται για σφάλματα μέτρησης Ο χρήστης δεν ενημερώνεται για σφάλματα μέτρησης Ο χρήστης δεν ενημερώνεται για σφάλματα μέτρησης Η μέτρηση δε σταματά σε σφάλματα Η μέτρηση δε σταματά σε σφάλματα Παρατηρήθηκαν ελλείψεις στις πηγές του περιεχομένου της εφαρμογής Μη επαρκή έγγραφα με οδηγίες χρήσης Απαιτείται οδηγός εκτέλεσης της μέτρησης Δεν υπάρχει οδηγός βοήθειας, ενώ απαιτείται Απαιτείται οδηγός βοήθειας με ανάλυση των δυνατοτήτων της μονάδας Δεν υπάρχουν οδηγίες σχετικά με την προσθήκη νέων ηχητικών προτύπων Δεν υπάρχουν οδηγίες σχετικά με τις ρυθμίσεις της μέτρησης Κανόνας που παραβιάζεται Βαρύτητα προβλήματος 2 ος 3 2 ος 3 2 ος 2 5 ος 2 5 ος 5 5 ος 5 7 ος 1 8 ος 4 8 ος 4 8 ος 4 9 ος 3 9 ος 3 10 ος 4 10 ος 4 10 ος 3 10 ος 4 10 ος 3 10 ος 4 10 ος 4 Πίνακας 7-3: Καταγραφή προβλημάτων βάσει της ευρετικής αξιολόγησης 128

130 7.4.4 Μέτρηση απόδοσης Στόχοι αξιολόγησης Αρχικά, ορίσθηκαν οι στόχοι της αξιολόγησης, οι οποίοι αναφέρονται στον καθορισμό των συγκεκριμένων παραμέτρων ευχρηστίας που θα μελετηθούν. Οι παράμετροι που ορίσθηκαν αφορούν την ευκολία απομνημόνευσης, την αποτελεσματικότητα της χρήσης, την ευκολία εκμάθησης, το ποσοστό σφαλμάτων κατά την εκτέλεση ενεργειών και την υποκειμενική ικανοποίηση των χρηστών. Στη συνέχεια, οι παράγοντες αυτοί μεταφράστηκαν σε μεταβλητές που θα βοηθήσουν στην ερμηνεία των παραμέτρων αυτών. 1. Πόσο εύκολη βρήκατε την πλοήγηση στην εφαρμογή; 1. Πολύ εύκολη 2. Εύκολη 3. Σχετικά εύκολη 4. Καθόλου εύκολη 2. Γενικά ποια είναι η γνώμη σας σχετικά με την αισθητική της εφαρμογής; 1. Πολύ καλή 2. Καλή 3. Σχετικά καλή 4. Καθόλου καλή 3. Ποια είναι η γνώμη σας σχετικά με την ευχρηστία της μονάδας SLM; 1. Πολύ εύκολη 2. Εύκολη 3. Σχετικά εύκολη 4. Καθόλου εύκολη 4. Ποια είναι η γνώμη σας σχετικά με την ευχρηστία της μονάδας RTA; 1. Πολύ εύκολη 2. Εύκολη 3. Σχετικά εύκολη 4. Καθόλου εύκολη 5. Ποια είναι η γνώμη σας σχετικά με την ευχρηστία της μονάδας RT; 1. Πολύ εύκολη 2. Εύκολη 3. Σχετικά εύκολη 4. Καθόλου εύκολη 6. Ποια είναι η γνώμη σας σχετικά με την ευχρηστία της μονάδας IR; 1. Πολύ εύκολη 2. Εύκολη 3. Σχετικά εύκολη 4. Καθόλου εύκολη 7. Ποια είναι η γνώμη σας σχετικά με την ευχρηστία της μονάδας LTA; 1. Πολύ εύκολη 2. Εύκολη 3. Σχετικά εύκολη 4. Καθόλου εύκολη 8. Τι ήταν αυτό που δε σας άρεσε περισσότερο στην εφαρμογή; Πίνακας 7-4 Ερωτηματολόγιο για τη μέθοδο μέτρησης απόδοσης Πληροφορίες πειράματος Στο σημείο αυτό, πραγματοποιήθηκε η εκτέλεση του πειράματος, σε εργαστηριακό χώρο. Το πείραμα της μέτρησης απόδοσης πραγματοποιήθηκε με τη βοήθεια οκτώ (8) τελικών χρηστών. Από τους χρήστες αυτούς, έξι έχουν σχέση με το αντικείμενο του ηλεκτρολόγου μηχανικού και χαρακτηρίζονται ως έμπειροι. Οι 129

131 άλλοι δύο ασχολούνται επαγγελματικά με τον ήχο και τη μουσική, ο ένας ως μουσικός παραγωγός και ο άλλος ως ηχολήπτης και χρησιμοποιούν καθημερινά ηλεκτρονικό υπολογιστή και άλλες ηλεκτρονικές συσκευές, όπως έξυπνα τηλέφωνα τηλέφωνα. Επίσης είναι εξοικειωμένοι με ηλεκτρονικά όργανα ηχογράφησης και ηχητικών μετρήσεων. Για την εκτέλεση του πειράματος χρησιμοποιήθηκαν πέντε σενάρια χρήσης, τα ίδια με αυτά της ευρετικής αξιολόγησης που παρουσιάστηκαν σε προηγούμενη ενότητα. Για κάθε σενάριο, οι χρήστες κλήθηκαν να απαντήσουν στο ερωτηματολόγιο που παρουσιάζεται παρακάτω (Πίνακας 7-4). Αποτελέσματα Στο τελευταίο στάδιο έγινε ανάλυση των αποτελεσμάτων για την εξαγωγή των συμπερασμάτων από τις παρατηρήσεις των χρηστών. Με βάση τα όσα κατέγραψαν οι χρήστες, οι παρατηρήσεις τους μπορούν να συνοψιστούν σε γραφήματα. Τα γραφήματα που επιλέχθηκαν είναι μορφής πίτας, καθώς αυτό το είδος γραφήματος παρουσιάζει βέλτιστα τα συγκεκριμένα αποτελέσματα. Ακολουθούν 8 γραφήματα, ένα για κάθε ερώτημα του ερωτηματολογίου. Πόσο εύκολη βρήκατε την πλοήγηση στην εφαρμογή; Καθόλου εύκολη 13% Πολύ εύκολη 25% Σχετικά εύκολη 25% Εύκολη 37% Σχήμα 7-2 Μέτρηση απόδοσης, αποτελέσματα 1 ου ερωτήματος 130

132 Γενικά ποια είναι η γνώμη σας σχετικά με την αισθητική της εφαρμογής; Καθόλου καλή 25% Πολύ καλή 25% Σχετικά καλή 13% Καλή 37% Σχήμα 7-3 Μέτρηση απόδοσης, αποτελέσματα 2 ου ερωτήματος Ποια είναι η γνώμη σας σχετικά με την ευχρηστία της μονάδας SLM; Καθόλου εύκολη 13% Σχετικά εύκολη 12% Πολύ εύκολη 50% Εύκολη 25% Σχήμα 7-4 Μέτρηση απόδοσης, αποτελέσματα 3 ου ερωτήματος 131

133 Ποια είναι η γνώμη σας σχετικά με την ευχρηστία της μονάδας RTA; Καθόλου εύκολη 13% Σχετικά εύκολη 13% Πολύ εύκολη 37% Εύκολη 37% Σχήμα 7-5 Μέτρηση απόδοσης, αποτελέσματα 4 ου ερωτήματος Ποια είναι η γνώμη σας σχετικά με την ευχρηστία της μονάδας RT; Καθόλου εύκολη 13% Πολύ εύκολη 25% Σχετικά εύκολη 37% Εύκολη 25% Σχήμα 7-6 Μέτρηση απόδοσης, αποτελέσματα 5 ου ερωτήματος 132

134 Ποια είναι η γνώμη σας σχετικά με την ευχρηστία της μονάδας IR; Καθόλου εύκολη 13% Πολύ εύκολη 25% Σχετικά εύκολη 25% Εύκολη 37% Σχήμα 7-7 Μέτρηση απόδοσης, αποτελέσματα 6 ου ερωτήματος Ποια είναι η γνώμη σας σχετικά με την ευχρηστία της μονάδας LTA; Καθόλου εύκολη 25% Πολύ εύκολη 12% Σχετικά εύκολη 38% Εύκολη 25% Σχήμα 7-8 Μέτρηση απόδοσης, αποτελέσματα 7 ου ερωτήματος 133

135 Τι ήταν αυτό που δε σας άρεσε στην εφαρμογή; Βαρετό περιβάλλον 13% Βιομηχανικός σχεδιασμός 25% Έλλειψη οδηγιών 62% Σχήμα 7-9 Μέτρηση απόδοσης, αποτελέσματα 8 ου ερωτήματος Συμπεράσματα Μετά την εκτέλεση των πειραμάτων για την αξιολόγηση της ευχρηστίας της διεπαφής και την παρουσίαση των αποτελεσμάτων, μπορούμε να εξάγουμε σημαντικά συμπεράσματα. Ας ξεκινήσουμε πρώτα με τη μέθοδο της ευρετικής αξιολόγησης: Πρώτη και σημαντικότερη παρατήρηση, είναι ότι ο αριθμός των προβλημάτων που εντοπίστηκαν είναι σχετικά περιορισμένος. Αυτό σημαίνει, πως έχει γίνει καλή σχεδίαση της εφαρμογής, και οι παρατηρήσεις δε χρειάζεται να οδηγήσουν σε εκτεταμένες αλλαγές και επανασχεδίαση. Έπειτα βλέπουμε πως τα σφάλματα συγκεντρώνονται σε συγκεκριμένους κανόνες. Αυτοί είναι οι υπ αριθμόν 2, 5, 8 και 10. Όσον &a