La cámara acústica utiliza muchos, muchos micrófonos

Si usted es un ser humano u otro animal con dos oídos, probablemente encontrará una gran utilidad en su capacidad para identificar la dirección de los sonidos en el mundo que lo rodea. Por supuesto, este es solo un punto de partida mínimo para tales habilidades. Cuándo [John Duffy] comenzó a construir su cámara acústica, eligió usar noventa y seis micrófonos para hacer el trabajo.

La cámara acústica está alimentada por un conjunto de micrófonos dispuestos en una cuadrícula prescrita. Al medir las diferencias de tiempo y fase de las señales que aparecen en cada micrófono, es posible determinar la ubicación de las fuentes de sonido frente a la mesa. Cuantos más micrófonos, mejores son los datos.

[John] detalles sobre cómo se llevó a cabo el proyecto en el blog del proyecto. Al describir luchas tales como resolver problemas, también comparte información sobre cómo limpiar eficazmente la matriz y cómo trabajar eficazmente con tantos micrófonos a la vez. Particularmente impresionante es el video de [John] usar el dispositivo para rastrear el sonido hasta su fuente. Esta tecnología tiene aplicaciones potenciales en la industria, por ejemplo, para determinar la ubicación de fugas de aire comprimido.

En general, es un proyecto de investigación universitario bien hecho, con una excelente edición de los resultados finales. [John]El proyecto serviría como punto de partida para cualquiera que intente construir algo similar. Las técnicas de tablas de fases también funcionan en RF, como muestra este proyecto del MIT. Video después del descanso.

  • Doug Leppard dice:

    muy hermoso, me encanta.

    • John dice:

      ¡Gracias!

    • Antti dice:

      Mieto aprueba

      https://im.mtv.fi/image/5249274/portrait/368/614/afabab4bec6df0202ed004f34e28fec8/kb/juha-mieto.jpg

    • sdebo dice:

      Si es lo suficientemente portátil, puede ayudar a las personas sordas a identificar los tipos y fuentes de sonido.

  • BillB dice:

    Me encanta comprar / pedir prestado / alquilar algo como esto para rastrear esas bicicletas difíciles de encontrar.

    • Harvie.CZ dice:

      Me pregunto qué tan bien funcionaría con el motor en marcha. Supongo que el ruido lo bloquearía por completo. Pero tal vez pueda establecer un filtro de ancho de banda para esa búsqueda exacta.

      • neimado dice:

        Las bicicletas no suelen tener motor.

        • Harvie.CZ dice:

          Supuse que “bicicleta” se refiere a “motocicleta”, porque una bicicleta eléctrica de pedales es lo suficientemente simple como para ser depurada sin un enfoque tan complejo.

          • Naxos dice:

            Pensarías, pero estarías equivocado.

    • John dice:

      Hay muchos dispositivos comerciales que hacen básicamente lo mismo que probablemente podrías comprar / alquilar. Sin embargo, cuestan un buen centavo, supongamos que depende de cuánto quieras arreglar los gritos 🙂

  • Bassquake dice:

    Primero fue como, ¿por qué? Luego pensé en las aplicaciones para las que podría usarse, ¡y el mundo se abrió!

    Posibles usos:

    Para las personas sordas, si estos estuvieran integrados en gafas o algo similar, podría decirles de dónde viene el sonido.
    Para los militares, averigüe de dónde viene la artillería.
    Para averiguar dónde están los sonidos en una habitación tranquila para eliminar las distracciones o en cualquier habitación si hay un tubo chirriante o algo similar.
    Buscando personas en zonas sísmicas.
    Se puede usar con IA para identificar los sonidos de la pantalla mediante el texto y las flechas colocadas. Por ejemplo: “Gato” si un gato maúlla cerca.

    Tengo más pero eso servirá por ahora 🙂

    • Ben dice:

      Vi algo en CES este año que me vino a la mente cuando vi esto. Sistema de Bosch para mapear de forma precisa la ISS para la monitorización de equipos.
      https://www.bosch.com/stories/acoustic-sensors/

  • Shannon dice:

    Buen concepto y ejecución.
    Me hace preguntarme cuál es el punto de intersección entre algo como esto con muchos audífonos y algo con menos audífonos pero con formas de orejas para ayudar a colocar.

    • John dice:

      jaja, próximo proyecto: un conjunto de orejas impresas en 3d 🙂

  • Murray dice:

    Los micrófonos son sensores tan subestimados. Super barato y sensible. Un microcontrolador de nivel de entrada puede probarlo lo suficientemente rápido como para que cualquier DSP sea útil. Agrega un filtro acústico, un láser, algunos servicios y presta atención a esos mosquitos.

    • Ren dice:

      Bueno, al menos no pasó sin explicarse primero.

  • Duncan dice:

    Esto es algo realmente grandioso. Como alguien que perdió la audición en un oído hace unos años y, como resultado, no puede encontrar la fuente de los sonidos, realmente me gusta la idea de algo que pueda mostrarme quién está hablando en una reunión (o en qué dirección está la ambulancia). sirena) que viene!). Muy genial.

    • John dice:

      ¡Gracias!
      ¡Y lamento escuchar eso (sin juego de palabras)!
      Una cosa que encontré de las simulaciones fue que si la resolución no importa, solo la dirección general, las geometrías de tabla dispersas o desiguales funcionan bastante bien en banda ancha. Ahora estoy interesado en ver si algo como un pequeño juego escondido en los lados y bordes de las gafas podría hacer al menos una dirección básica, ¡lo echaré un vistazo!

  • Beto dice:

    No necesitas 96 micrófonos para hacer eso. ¿Qué pasa con las imágenes reflectantes efectivas? Fuente acústica de banda estrecha puntual, posiblemente 20 kHz. Cada micrófono escucha una amplitud / fase total de reflexión de un objeto arbitrario. Calcula el área.

  • Maik dice:

    Ya se ve bastante bien. Pero la resolución necesitará algunas mejoras para que sea lo suficientemente clara para aplicaciones del mundo real. Hubo una campaña exitosa de Kickstarter para la misma cámara acústica tecnológica https://www.kickstarter.com/projects/351002836/the-first-handheld-sound-camera-for-everyone

  • RP dice:

    Vi este anuncio por primera vez la semana pasada.

    • RP dice:

      Y … olvidé el enlace

      • Ren dice:

        Bueno, parece una matriz de fase utilizada para capturar el sonido y puede filtrar las frecuencias requeridas.

  • Robot dice:

    Felicitaciones a ti y a tu equipo, John. Concepto asombroso e interesante y una implementación impresionante.

    • John dice:

      ¡Gracias!

  • Al Williams dice:

  • Pensador dice:

    Bien hecho !!

    Lo que es aún más interesante en el video (corto) que encuentra el sonido es que la “señal aleatoria” dispersa en la pantalla podrían ser reflejos o algún otro artefacto que podría ser de interés, especialmente para quienes diseñan dispositivos acústicos y espacios arquitectónicos.

    Si puede encontrar la fuente, puede seguir los reflejos, al menos un poco.

    • John dice:

      ¡Gracias!

      Si miras a través del canal (por alguna razón, el enlace yt no se publicará), también hay un video con reflejos que este podría ver. Sin embargo, los artefactos en el video provienen del control automático de ganancia, que se realiza en base a un cuadro, mejora la “ganancia” hasta que al menos un píxel está completamente saturado. Entonces, estos son solo amplificadores de ruido aleatorios, los reflejos reales son más estables.

      ¡Sin embargo, extendí esto un poco en base a esa idea! Tenía un altavoz para reproducir un pulso codificado por barker, luego usé los reflejos de eso antes de las cosas que están frente a él para hacer un mapeo espacial (3D) (aunque eso tiene una forma de funcionar antes de que funcione bien).

  • Andy Pugh dice:

    ¿Las cámaras acústicas ya no están disponibles comercialmente?
    https://www.acoustic-camera.com, por ejemplo, y B&K vende uno.
    Incluso utilicé uno para averiguar de dónde viene el ruido en un compartimento de motor (trabajando como ingeniero de vehículos NVH).
    Entonces, ¿parece que cuando se trata de un proyecto de investigación, tiene que agregar algo nuevo al campo?

    • John dice:

      Entonces, muchas especificaciones para esto provienen de imágenes existentes (principalmente las aleatorias), pero este era un proyecto de proyecto senior, por lo que no tuvimos que hacer nada particularmente nuevo para que el proyecto fuera “exitoso” hasta la clase. preocupado.
      Dicho esto, elegí esto como un proyecto porque el hardware sería suficiente para un proyecto de alto nivel (y, lo que es más importante, ¡pagado por la escuela!), Y luego podría meterme con el procesamiento de señales / matemáticas de etapa más tarde, sobre eso Realmente estaba interesado. Entonces, las cosas más nuevas en las que he estado trabajando desde entonces han agregado aún más la capacidad de hacer imágenes en 3D basadas en reflejos, aunque he tenido mucho tiempo desde mayo para trabajar en esto.
      Además, el costo del hardware es drásticamente diferente, estos lectores de imágenes generalmente cuestan al norte de unos pocos miles, esto cuesta solo unos pocos cientos.

      • Andy Pugh dice:

        Creo que tiene al menos un orden de magnitud en su estimación, lo que agrega ese color verde-azul especial al costo de un instrumento Bruel and Kjaer. 🙂
        Trabajo para una empresa con 250.000 millones de dólares en activos y todavía alquilamos uno a la semana cuando lo queremos.

      • Fred dice:

        De acuerdo con Andy … Probablemente puedas agregar al menos * dos ceros a lo que terminaste gastando en el tuyo si quisieras comprar un comercial. Demonios, incluso alquilar un comercial durante una semana supondría un cero adicional en su coste.

        En realidad, el gran costo no es el hardware, sino el tiempo dedicado a escribir el programa. ¿Liberarás el tuyo (ya tienes uno)?

        • John dice:

          No tengo ninguna duda de que los más altos pueden alcanzar el rango “si tienes que preguntar, no puedes pagarlo” 🙂 pero creo que algunos de los más bajos pueden bajar por debajo de la marca de $ 10k, y existe la posibilidad de que uno alrededor de 20, que rodea la capacidad que buscábamos (aunque ciertamente con una interfaz mucho menos conveniente).

          El software está publicado en la página .io, aunque no es particularmente fácil de usar. Actualmente existe un controlador de línea C para capturar datos del fpga y almacenarlos en formato de texto, y un script matlab para generar imágenes. Realmente no planeo limpiarlo y hacer un buen lanzamiento oficial ahora, pero tal vez eventualmente.

        • js dice:

          ¿Alguna idea de cuánto cuesta el Mikado, si se puede decir?

  • más hermosa dice:

    ¡Muy interesante! ¿Crees que funcionaría a frecuencias ultrasónicas?

    • John dice:

      La mayoría de las matrices que he visto son específicamente para ultrasonido, esta la hice específicamente para frecuencias normales de “rango humano”. La geometría de la tabla (espaciado entre elementos) realmente dicta qué frecuencias son útiles. Esto puede captar ultrasonido fácilmente, pero tendrá todo tipo de artefactos y otros problemas si excede alrededor de 10 ~ 15 KHz, porque su longitud de onda es más pequeña que el espacio del micrófono. Proyectar más de 20 khz probablemente no sería muy diferente, solo tendría los micrófonos más cerca entre sí, por lo que perdería un rendimiento de baja frecuencia (ganancia) porque la matriz sería físicamente más pequeña o necesitaría más elementos. Más de 35 kHz, la brecha probablemente se volvería problemática, los micrófonos serían demasiado grandes para coincidir, tendría que obtener micrófonos más pequeños o hacer una matriz pequeña.

      • más hermosa dice:

        ¡Gracias! Trabajo con ratones de laboratorio en mi trabajo diario, así que me preguntaba si esos micrófonos de tableta funcionarían para rastrear su posición con sus voces ultrasónicas. Esos están en algún lugar en el rango de 75 kHz, así que supongo que será difícil sin reestructurar radicalmente la matriz.
        De todos modos, es muy interesante ver lo que puedes hacer con muchos sensores baratos y mucha potencia de computadora 🙂

        • John dice:

          Dependería exactamente de cómo son las vocales, si están “presionadas” en absoluto, entonces podría ser posible. Probablemente podría configurar algunos paneles alrededor del gabinete, hacer el procesamiento 3D como lo haría con los reflejos y simplemente arrojar cualquier lectura fuera de la sala del mouse (¿sala de ratones? ¿Arena de mouse? 🙂). O si las vocalizaciones tienen varios componentes con diferentes frecuencias (como picos a 70k, 75k, 80kHz), entonces * puede * ser capaz de soportar el mismo tipo de espaciado y procesamiento y solo confiar en el producto de imágenes (descrito en el video) para cancelar artefactos. De cualquier manera, * probablemente * desearía hacer procesamiento 3D en lugar de tdoa lineal, una vez que se acerque a la matriz, las simplificaciones del campo lejano dejarán de funcionar. Eso, sin embargo, es una geometría bastante simple, el concepto central sigue siendo el mismo

  • Submuestreo dice:

    Quería hacer uno de estos antes. De hecho, hubo uno en La-Tecnologia antes. Lástima que las etiquetas no siempre revelen proyectos similares:

    https://la-tecnologia.com/2016/07/01/1024-pixel-sound-camera-treats-eyes-to-real-time-audio/

  • Sprite_tm dice:

    Bellamente explicado también. Conocía el método total tardío, pero el método del dominio de la frecuencia era nuevo para mí. Teniendo en cuenta que este fue un video de 10 minutos y siento que podría implementarlo ahora, esa es una explicación bastante sólida.

    • John dice:

      ¡Gracias!

  • Hirudinea dice:

    Antes del radar, los aviones se detectaban con sonido, https://en.wikipedia.org/wiki/Acoustic_location Me pregunto si con aviones secretos (subsónicos por supuesto) esto podría usarse para rastrearlos en vuelo.

  • Cierto dice:

    La matriz tiene que ser físicamente más grande, visualizo una matriz del tamaño de una pared (o incluso varias paredes). De esta manera, sintonizando las fases de cada micrófono individual, podría tener un zoom de sonido para escuchar conversaciones individuales en una gran multitud. Apuesto a que la NSA, la CIA y el FBI ya lo han logrado retrocediendo.

  • jafinch78 dice:

    Piense en sumar cuando Shannon señaló una especie de microplaca o “oreja” de canal con un actuador minimalista diseñado a lo largo de un área de oscilación óptima estructurada para crear una matriz en fase de apertura sintética pasiva. Tengo que leer el blog más tarde. Muy agradable de leer, excelente video y gracias por compartir también.

  • schwarzerPunk dice:

    https://www.head-acoustics.com/eng/nvh_head-visor-flex.htm

    Si se menciona a B&K, se debe mencionar HEAD Acoustics.

  • Robomonkey dice:

    Buen proyecto.

    ahora Ghost Hunters tiene otro elemento que pueden usar para hacer un televisor marginal.

  • TM32 dice:

    ¿Podría hacerse esto a la inversa con un juego de altavoces para hacer un proyector de sonido?

    • Andy Pugh dice:

      Si, absolutamente. Interactué con un sistema de demostración que usa ultrasonido enfocado para brindar retroalimentación táctil a un panel de botones virtual que flota en el espacio.

    • Robbie Murray dice:

      Hay una síntesis de campo de ondas https://en.wikipedia.org/wiki/Wave_field_synthesis

Alana Herrero
Alana Herrero

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