سمینار برق آرایه های میکروفنی

لطفا از این پروژه در راستای تکمیل تحقیقات خود و در صورت کپی برداری با ذکر منبع استفاده نمایید.

چکیده:

مطالعه و استفاده از آرایه های میکروفنی از حدود 20 سال پیش شروع شده است . در پرتو پیشرفتهای تحقیقاتی و تجربیات انجام شده تا امروز این حوزه به جائی رسیده است که فناوری مبتنی بر آرایه قابلیت بکارگیری سریع در بعضی از سیستم های فعلی را دارد و قدرت ذاتی فراوانی برای بهبود محصولات موجود و تولید وسائل آنرا داراست . این متن در دو بخش تنظیم شده است در بخش اول تاکید براستفاده از آرایه های میکروفنی برای بهبود گفتار بیان شده و در بخش دوم منطقه بندی منبع عنوان میشود. فصل 1 طرح آرایه ای را توضیح می دهد که پاسخ مکانی آن دریک پهنای باند وسیع تقریباً تغییر چندانی نمی کند. چنین طرحی این اطمینان را بوجود می آورد که فیلتر نمودن مکانی که توسط آرایه شکل میگیرد در تمام پهنای باند سیگنال گفتار یکنواخت است . مشکل عمده با بسیاری از طرحهای آرایه ای آنستکه آرایه فیزیکی خیلی بزرگی برای داشتن دقت تفکیک پذیری منطقی در حوزه مکان نیاز دارند. مخصوصاً در فرکانسهای پائین این شکل را در فصل 2 بررسی کرده ایم که مروری بر آرایه های فوق جهتی است . این آرایه ها چنان طراحی شده اند که جهت وری مکانی خیلی بزرگتری نسبت به شکل دهنده پرتو از نوع تأخیر و جمع تولید کنند. فصل 3 استفاده از فیلتر حذف کننده نویز تک کاناله را در خروجی آرایه میکروفنی توضیح می دهد. طرح چنین پس – فیلتری معمولاً نیاز به اطلاعاتی درباره همبستگی نویز بین میکروفن های مختلف دارد . توابع همبستگی مکانی برای میکروفن های جهتی مختلف در فصل 4 بررسی شده است ، که استفاده از این توابع را در کاربردهای حذف و فقی نویز شرح میدهد. فصل 5 روشهای وفقی آرایه های میکروفنی را شرح می دهد که تمرکز بر الگوریتم هایی دارند که پایدارند و در محیطهای واقعی خوب عمل می کنند. فصل 6 الگوریتم های فیلتر کردن مکانی بهینه را براساس تجزیه عام مقدار تکین توضیح می دهد. لذا این فصل روشهایی را ارائه می کند که پیچیدگی ¸ این روشها نیازمند محاسبات زیادی هستند محاسباتی را کاهش می دهند و لذا اجازه بکارگیری آنی را میدهند . فصل 7 روشهای مختلف را که بطور دقیقی منطقه بندی را در محیط آکوستیکی خاصی نشان می دهد ، ارائه می کند . تأکید بر دقت در شرایط بد می باشد که با روش مناسبی با جزئیات کامل آمده است . فصل 8 این مسئله را به حالتی که چند منبع فعال وجود داشته باشد بسط می دهد . این مطلب بدلیل وجود چندین گوینده پیچیده تر نیز ¸ زمانیکه محیط واقعی را در نظر بگیریم می شود. فصل 9 سناریوی منطق بندی منبع را بصورت جامع تری بیان می دارد تا اطلاعات حاصل شده از حسگر غیر آکوستیکی را نیز به آن اضافه کند . در این حالت هر دو سیگنالهای صدا و تصویر بطور موثری ترکیب می شوند تا حرکت گوینده را دنبال کنند. در فصل پایانی بعضی از کاربردهای خاص فن آوری آرایه میکروفنی که امروزه بکار گرفته میشود بیان شده است.

مقدمه:

مسئله بهبود سیگنال گفتار دریافت شده توسط آرایه میکروفنی تمرکز دارد. برای کاربردهای مختلف ، شامل تعامل انسان – کامپیوتر و تلفن دست آزاد است که هدف آنها ارائه قابلیت حرکت استفاده کنندگان بدون هیچ قید و بندی در محیط های م ختلف است بطوریکه کیفیت بالای منابع تداخلی و اثرات ¸ سیگنال گفتار ثابت باقی بماند و پایداری در برابر نو یز زمینه وجود داشته باشد. استفاده از آرایه های میکروفنی فرصت استفاده (reverberation) واخنشی کردن از این حقیقت را که منبع سیگنال گفتار اصلی و منابع نویزی از لحاظ فیزیکی در فضا از هم جدا هستند بما می دهد. روشهای متداول در پردازش آرایه معمولاً برای کاربردهایی نظیر رادار و سونار بوجود آمده اند و ابتدا نیز در آرایه های میکروفنی بمنظور حل مشکلات دریافت گفتار دست آزاد بکار گرفته شدند . اما محیطی که آرایه میکروفنی در آن بکار گرفته م یشود بسیار متفاوت از کاربردهای متداول آرایه هاست . نخست آنکه ، سیگنال گفتار اصلی دارای پهنای باند نسبتاً خیلی وسیع حول فرکانس مرکزی آن است و باعث می شود که روشهای باند باریک متداول کارآیی نداشته باشد ، ثانیاً تداخل چند مسیری قوی که از واخنش اتاق ایجاد می شود باید در نظر گرفته شود . نهایتاً ممکن است منبع سیگنال گفتار اصلی و سیگنالهای نویزی نسبت به آرایه نزدیک باشند به این معنی که فرض میدان – دور دیگر صحیح نباشد. این تفاوتها (درمیان سایرین ) به این معنی است که روشهای آرایه ای جدید باید برای کاربردهای آرایه میکروفنی فراهم آیند. قابلیت منطقه بندی و جستجوی یک یا چند منبع گفتار نیازی ضروری در سیستم های آرایه مثل اطلاعات هر ¸ دقت ثابتی بر روی گوینده اولیه ¸ میکروفنی است . برای کاربردهای بهبود گفتار گوینده متداخل یا منابع نویزی همبسته برای هدایت موثر آرایه لا زم است و باعث بهبود منبع مفروض می شود در حالیکه در همان زمان بنظر می آید تضعیف عملی نامطلوب باشد . اطلاعات مکانی بعنوان راهنمائی برای تمایز هر یک از گویندگان در حالت سناریوی چند منبعی قابل استفاده است . با این اطلاعات موجود ، تمرکز خودکار بر روی منبع و تعقیب آن براساس یک پایه گسترش یافته امکان پذیر است . اخیراً ابراز علاقه خاصی در این زمینه دیده م یشود مثل تخمین های مکان گوینده برای نشانه روی یک دوربین یا دسته ای از دوربین ها دریک سیستم کنفرانس ویدیوئی ، براین اساس ، اطلاعات خودکار منطقه دیگر نیاز به یک انسان یا تعدادی از متصدیان دوربین ندارد . چندین محصول تجاری از فناوری آرایه میکروفنی در محیطهائی نظیر اتاق کوچک استفاده میشوند تا یک دوربین روبوتیک را هدایت کنند و قالب فعال گوینده راداشته باشند .