Filtracja przestrzenna dźwięku, Beamforming

Podobne dokumenty
11. DYNAMIKA RUCHU DRGAJĄCEGO

Wykład: praca siły, pojęcie energii potencjalnej. Zasada zachowania energii.

a fale świetlne Powtórzenie; operatory róŝniczkowe Wektorowe równanie falowe (3D) Fale wyraŝone przez zespolone amplitudy r r r 2 r r r r E E E 1 E

Pęd, d zasada zac zasad a zac owan owan a p a p du Zgod Zg n od ie n ie z d r d u r g u im g pr p a r wem e N ew e tona ton :

MECHANIKA OGÓLNA (II)

Grzegorz Kornaś. Powtórka z fizyki

KURS GEOMETRIA ANALITYCZNA

Wyznaczanie profilu prędkości płynu w rurociągu o przekroju kołowym

Ruch obrotowy. Wykład 6. Wrocław University of Technology

Materiały pomocnicze dla studentów I roku do wykładu Wstęp do fizyki I Wykład 1

podsumowanie (E) E l Eds 0 V jds

00502 Podstawy kinematyki D Część 2 Iloczyn wektorowy i skalarny. Wektorowy opis ruchu. Względność ruchu. Prędkość w ruchu prostoliniowym.

XIV Seminarium NIENISZCZĄCE BADANIA MATERIAŁÓW Zakopane, 4-7 marca 2008 TOR AKUSTYCZNY I ELEKTRYCZNY DEFEKTOSKOPU ULTRADŹWIĘKOWEGO

Fizyka 2. Janusz Andrzejewski

Próba określenia miary jakości informacji na gruncie teorii grafów dla potrzeb dydaktyki

Elementarne przepływy potencjalne (ciąg dalszy)

Zależność natężenia oświetlenia od odległości

Wpływ błędów parametrów modelu maszyny indukcyjnej na działanie rozszerzonego obserwatora prędkości

Pole grawitacyjne. Definicje. Rodzaje pól. Rodzaje pól... Notatki. Notatki. Notatki. Notatki. dr inż. Ireneusz Owczarek.

A r A r. r = , 2. + r r + r sr. Interferencja. Dwa źródła punktowe: Dla : Dla dużych 1,r2. błąd: 3D. W wyniku interferencji:

Modelowanie przepływu cieczy przez ośrodki porowate Wykład III

PRĄD ELEKTRYCZNY I SIŁA MAGNETYCZNA

Zasady dynamiki ruchu obrotowego

Fizyka 9. Janusz Andrzejewski

E4. BADANIE POLA ELEKTRYCZNEGO W POBLIŻU NAŁADOWANYCH PRZEWODNIKÓW

FIZYKA 2. Janusz Andrzejewski

WYKŁAD 11 OPTYMALIZACJA WIELOKRYTERIALNA

Wyznaczanie współczynnika wzorcowania przepływomierzy próbkujących z czujnikiem prostokątnym umieszczonym na cięciwie rurociągu

1. Ciało sztywne, na które nie działa moment siły pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem obrotowym jednostajnym.

Zasady zachowania, zderzenia ciał

IV.2. Efekt Coriolisa.

SK-7 Wprowadzenie do metody wektorów przestrzennych SK-8 Wektorowy model silnika indukcyjnego, klatkowego

LABORATORIUM POMIARY W AKUSTYCE. ĆWICZENIE NR 4 Pomiar współczynników pochłaniania i odbicia dźwięku oraz impedancji akustycznej metodą fali stojącej

Opis kwantowy cząsteczki jest bardziej skomplikowany niż atomu. Hamiltonian przy zaniedbaniu oddziaływań związanych ze spinem ma następującą postać:

Wykład 10. Reinhard Kulessa 1

Problematyka pomiaru prędkości przepływu cieczy metodą ultradźwiękową w naturalnych małych kanałach otwartych

PRZEMIANA ENERGII ELEKTRYCZNEJ W CIELE STAŁYM

Siła. Zasady dynamiki

Równanie Schrödingera dla elektronu w atomie wodoru

A. POMIARY FOTOMETRYCZNE Z WYKORZYSTANIEM FOTOOGNIWA SELENOWEGO

Oddziaływania fundamentalne

Wykład Półprzewodniki

Ramowy plan wykładu studia dzienne

STANDARDY EMISJI ZANIECZYSZCZEŃ DO POWIETRZA Z PROCESÓW ENERGETYCZNEGO SPALANIA PALIW ANALIZA ZMIAN

Na skutek takiego przemieszcznia ładunku, energia potencjalna układu pole-ładunek zmienia się o:

ZJAWISKA ELEKTROMAGNETYCZNE

Badanie właściwości magnetyczne ciał stałych

Atom wodoru w mechanice kwantowej

F8 Badanie efektu Faraday a w kryształach CdTe i Cd 1-x

Fizyka 1 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

Fizyka 1 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

Opis ćwiczeń na laboratorium obiektów ruchomych

KOMPUTEROWO WSPOMAGANA ANALIZA KINEMATYKI MECHANIZMU DŹWIGNIOWEGO

L(x, 0, y, 0) = x 2 + y 2 (3)

Modelowanie zmienności i dokładność oszacowania jakości węgla brunatnego w złożu Bełchatów (pole Bełchatów)

Astrofizyka Obserwacyjna Techniki obserwacyjne astronomii optycznej. W. Waniak

dr inż. Zbigniew Szklarski

Ruch falowy. Parametry: Długość Częstotliwość Prędkość. Częstotliwość i częstość kołowa MICHAŁ MARZANTOWICZ

Zastosowanie ultradźwięków w technikach multimedialnych

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

Wykład FIZYKA I. 11. Fale mechaniczne. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

STRUKTURA STEROWANIA UKŁADEM TRÓJMASOWYM Z REGULATOREM STANU

Przestrzenno-czasowe rozkłady pola akustycznego zespołów źródeł szerokopasmowych i ich wpływ na zniekształcenia sygnałów mowy

Fizyka 1 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

POMIAR PRĘDKOŚCI OBROTOWEJ

SYSTEMY ELEKTROMECHANICZNE

Plan wykładu. Rodzaje pól

ĆWICZENIE 3 REZONANS W OBWODACH ELEKTRYCZNYCH

POMIAR ROZKŁADU WEKTORA NATĘŻENIA DŹWIĘKU W POBLIŻU DYFUZORA AKUSTYCZNEGO WERYFIKOWANY SYMULACJĄ KOMPUTEROWĄ

Szczególna i ogólna teoria względności (wybrane zagadnienia)

OPTYMALNA FILTRACJA SYGNAŁÓW I JEJ ZASTOSOWANIE W DIAGNOSTYCE PRZEKŁADNI ZĘBATYCH. CZĘŚĆ 1. PODSTAWY TEORETYCZNE

RAINBOW Przykład jednostopniowej sieci pasywnej

PRACA MOC ENERGIA. Z uwagi na to, że praca jest iloczynem skalarnym jej wartość zależy również od kąta pomiędzy siłą F a przemieszczeniem r

Elektrostatyka. + (proton) - (elektron)

Aktywny rozdzielacz zasilania x3 LM317

GRAWITACJA. przyciągają się wzajemnie siłą proporcjonalną do iloczynu ich mas i odwrotnie proporcjonalną do kwadratu ich odległości r.

OSERWACJE POLA MAGNETYCZNEGO Pole magnetyczne wytwozone jest np. pzez magnes stały......a zauważyć je można np. obsewując zachowanie się opiłków żelaz

4.3 Wyznaczanie prędkości dźwięku w powietrzu metodą fali biegnącej(f2)

Polaryzacja anteny. Polaryzacja pionowa V - linie sił pola. pionowe czyli prostopadłe do powierzchni ziemi.

Metodyka obliczeń wartości parametrów technicznoekonomicznych

Prawo powszechnego ciążenia Newtona

WYDZIAŁ FIZYKI, MATEMATYKI I INFORMATYKI POLITECHNIKI KRAKOWSKIEJ Instytut Fizyki LABORATORIUM PODSTAW ELEKTROTECHNIKI, ELEKTRONIKI I MIERNICTWA

rozwarcia 2α porusza sie wzd luż swojej osi (w strone

Energia kinetyczna i praca. Energia potencjalna

2 Przykład C2a C /BRANCH C. <-I--><Flux><Name><Rmag> TRANSFORMER RTop_A RRRRRRLLLLLLUUUUUU 1 P1_B P2_B 2 S1_B SD_B 3 SD_B S2_B

Jądra atomowe jako obiekty kwantowe. Wprowadzenie Potencjał jądrowy Spin i moment magnetyczny Stany energetyczne nukleonów w jądrze Prawo rozpadu

KOLOKACJA SYSTEMÓW BEZPRZEWODOWYCH NA OBIEKTACH MOBILNYCH

II.6. Wahadło proste.

MONITORING STACJI FOTOWOLTAICZNYCH W ŚWIETLE NORM EUROPEJSKICH

Teorie opisujące naturalne słyszenie przestrzenne

PRACA I ENERGIA. 1. Praca stałej siły. 2. Praca zmiennej siły. 3. Moc: szybkość wykonywania pracy. 4. Energia kinetyczna

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA

Fale akustyczne. Jako lokalne zaburzenie gęstości lub ciśnienia w ośrodkach posiadających gęstość i sprężystość. ciśnienie atmosferyczne

POLE MAGNETYCZNE W PRÓŻNI. W roku 1820 Oersted zaobserwował oddziaływanie przewodnika, w którym płynął

WYKŁAD 1. W przypadku zbiornika zawierającego gaz, stan układu jako całości jest opisany przez: temperaturę, ciśnienie i objętość.

Klasyfikacja ze względu na konstrukcję

Energia kinetyczna i praca. Energia potencjalna

Fale dźwiękowe. Jak człowiek ocenia natężenie bodźców słuchowych? dr inż. Romuald Kędzierski

BRYŁA SZTYWNA. Umowy. Aby uprościć rozważania w tym dziale będziemy przyjmować następujące umowy:

Mass Fidelity Core jedyny na świecie głośnik Bluetooth, który zebrał 1.5 miliona dolarów!

Transkrypt:

Filtacja pzestzenna dźwięku, Beamfoming Pzetwazanie dźwięków i obazów mg inż. Kuba Łopatka p. 628, klopatka@sound.eti.pg.gda.pl

Plan wykładu 1. Podstawy kieunkowości i ozchodzenia się dźwięku w pzestzeni 2. Cele i zastosowania filtacji pzestzennej 3. Beamfomey 4. Wektoowe czujniki akustyczne 5. Lokalizacja źódeł dźwięku 6. Sepaacja źódeł dźwięku

Rozchodzenie się dźwięku w pzestzeni Dźwięk jest mechaniczną falą popzeczną, pzenoszącą enegię w uchu dgającym Może się ozchodzić tylko w ośodkach spężystych Fala dźwiękowa pzenosi enegię w uchu oscylacyjnym cząsteczek ośodka Z ozchodzeniem fali dźwiękowej związane są wielkości: ciśnienie akustyczne i pędkość cząstek ośodka

Rozchodzenie się dźwięku w pzestzeni uszy ludzkie są ważliwe na ciśnienie akustyczne ciśnienie jest skalaem pędkość jest wektoem niesie infomację o kieunku v y y v x v x z v z

Rozchodzenie się dźwięku w pzestzeni Natężenie dźwięku ównież jest wektoem

Natężenie dźwięku Wekto natężenia jest postopadły do fontów falowych I p 2 2ck Tym samym wekto I wskazuje kieunek ozchodzenia się fali

Kieunkowość dźwięku Chaakteystyka kieunkowa zależność zysku enegetycznego, wzmocnienia lub emisji uządzenia od kieunku Większość źódeł lub odbioników dźwięku są kieunkowe Chaakteystyka dookólna niezależność od kieunku źódła/pzetwoniki wszechkieunkowe (omnidiectional)

Kieunkowość dźwięku Pzykłady: o mikofony kieunkowe badziej ważliwe na dźwięk z pzodu mikofonu lub supekieunkowe (shotgun) o kieunkowe głośniki o kieunkowe apaaty słuchowe o uządzenia do podsłuchu

Filtacja pzestzenna Celem filtacji pzestzennej jest kształtowanie chaakteystyki kieunkowej pzetwonika dźwięku Wykozystanie algoytmów pzetwazania sygnałów do uzyskania pożądanej chaakteystyki Wykonywana jest najczęściej po stonie odbioczej

Filtacja pzestzenna Zastosowania o kieunkowe pzetwoniki dźwięku o lokalizacja źódeł dźwięku o apaaty słuchowe o śledzenie źódeł dźwięku

Beamfoming Beamfoming (kształtowanie wiązki) to technika polegająca na wykozystaniu matycy pzetwoników (mikofonów) i zastosowaniu algoytmów działających na sygnałach z tych mikofonów, mających za zadanie dać w wyniku pożądaną chaakteystykę kieunkową (najczęściej wąską). Dotyczy najczęściej fal dźwiękowych i adiowych. Stosowane po stonie nadawczej lub odbioczej.

Beamfoming Zasadą działania beamfomea po stonie odbioczej jest óżnica w opóźnieniu sygnałów dochodzących do poszczególnych elementów matycy pzetwoników, co jest obsewowane jako óżne pzesunięcie fazowe sygnału.

Beamfoming - ilustacja

Rodzaje beamfomeów Bez opóźnienia beamfome wąskopasmowy póbkowanie pzestzenne Z opóźnieniem beamfome szeokopasmowy póbkowanie pzestzenne i czasowe

Beamfome wąskopasmowy Odpowiedź beamfomea jest kombinacją liniową sygnałów z poszczególnych mikofonów z odpowiednimi wagami

Beamfome szeokopasmowy Odpowiedź beamfomea jest kombinacją liniową sygnałów z poszczególnych mikofonów z odpowiednimi wagami i opóźnieniami

Chaakteystyka beamfomea Odpowiedź beamfomea θ kąt ω pulsacja w wekto wag d wekto pzesunięć fazowych

Chaakteystyka beamfomea Znajdowanie pożądanej chaakteystyki jest ównoznaczne ze znalezieniem watości wag, pzy któych odpowiedź beamfomea apoksymuje zadaną z góy odpowiedź pomocne są metody optymalizacji

Chaakteystyka beamfomea

Zaawansowany beamfoming Usuwanie wpływów zakłóceń na sygnał użyteczny Filtacja adaptacyjna w celu usunięcia niepożądanych sygnałów neuobeamfoming wykozystanie sieci neuonowej i uczenia maszynowego do znalezienia wag

Wave Field Synthesis Wave Field Synthesis (WFS) technika odwzoowania pzestzennego ozkładu pola akustycznego duża liczba głośników (często więcej niż 100) zasada Huygensa

WFS - zasada Źódło: echeche.icam.f

Zalety WFS Obaz dźwiękowy pozostaje niezmienny pzy pzesuwaniu się słuchacza Możliwość stwozenia pozonych źódeł poza obszaem odsłuchu Images: echeche.icam.f

WFS - zasada Images: holophony.net

WFS - pzetwazanie Głośnik n odtwaza falę pochodzącą ze źódła pozonego m ), ( 2 ), ( m m n jk n m S e P m n n - m+2 n - m+1 m m m n jk n S e P m n ), ( 2 ), ( n - m Opeację powtaza się dla wszystkich źódeł n m m m n jk n jk S e e P m n n ), ( 2 2 ), ( I wszystkich głośników

Pojektoy dźwięku Matyce ok. 40 głośników stosowane w uządzeniach kina domowego wysoka kieunkowość. YAMAHA SoundBa

Sound fom ultasound Technologia pzenoszenia słyszalnych fal akustycznych za pomocą wiązki ultadźwięków o wysokiej kieunkowości. Zazwyczaj stosuje się matycę pzetwoników o śednicy ~0,5m. Kieunkowość matycy pzetwoników Kamakua laboatoies, JP http://ew3.ee.uec.ac.jp Chen, Min, D.G. Huang, L.M. Xu, T.Y. Hu, and Yi Wang. 2005. Reseach on a novel audio beam loudspeake based digital signal pocesso. In Mechatonics and Automation, 2005 IEEE Intenational Confeence, 1:466 470. IEEE.

Wektoowe czujniki akustyczne Czujniki, któe są ważliwe nie tylko na ciśnienia akustyczne (skala), ale też na pędkość cząsteczek powietza (wekto) Wyjście z czujnika jest wielokanałowe: p ciśnienie v x pędkość w kieunku x v y pędkość w kieunku y v z pędkość w kieunku z

Wektoowe czujniki akustyczne Obliczenie na podstawie składowych wektoa natężenia dźwięku kieunek nadchodzenia fali dźwiękowej Możliwość lokalizacji źódeł dźwięku i filtacji pzestzennej bez potzeby stosowania matycy mikofonów Badanie ozkładu pzestzennego pola akustycznego

Lokalizacja źódeł dźwięku Zadanie: ozpoznać automatycznie kieunek nadchodzenia fali dźwiękowej pojedynczy mikofon niemożliwe dwa mikofony + sztuczna głowa naśladowanie mechanizmów lokalizacji dźwięków pzez człowieka matyca mikofonów beamfoming wektoowy czujnik akustyczny obliczenie współzędnych wektoa natężenia dźwięku

Lokalizacja źódeł dźwięku Zastosowanie: wojsko lokalizacja stzelca, pozycji atyleyjskich monitoing akustyczny wykywanie i lokalizowanie niebezpiecznych zdazeń obotyka pomoc dla niesłyszących

Lokalizacja źódeł dźwięku Pzykład pasywny ada akustyczny: Wielokanałowa sonda natężeniowa Kata pzetwoników A/C Blok cyfowego pzetwazania sygnału Achiwizacja i pezentacja wyników ada akustyczny Steowanie uchem kamey

Lokalizacja źódeł dźwięku Wynikiem lokalizacji są współzędne wektoa natężenia dźwięku lub kąty azymutu i elewacji.

Lokalizacja źódeł dźwięku Z jednego punktu można jedynie okeślić kieunek Z dwóch punktów tiangulacja można okeślić dokładne położenie źódła dźwięku

Dziękuję za uwagę! Źódła: Finn Jacobsen. Sound intensity. In Spinge Handbook of Acoustics, pages 1053-1075. Spinge New Yok, 2007. Bekhout, A. J. and de Vies, D. and Vogel, P., Acoustic contol by wave field synthesis, The Jounal of the Acoustical Society of Ameica, 93, 2764-2778 (1993) holophony.net echeche.icam.f micoflown-avisa.com