Real-time implementation of non-linear signal-dependent acoustic beamforming
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2016-05-09
Department
Major/Subject
Akustiikka ja äänenkäsittely
Mcode
S3004
Degree programme
TLT - Tietoliikennetekniikka (TS2005)
Language
en
Pages
41+7
Series
Abstract
A real-time acoustical beamforming system incorporating the cross pattern coherence (CroPaC) post filtering method is implemented in this thesis. The real-time implementation consists of a signal-independent beamformer that is used for spatial discrimination of a sound field. The signal of the beamformer is post filtered by modulating it with a parameter that is derived from the cross-spectrum of two directional microphone signals. The post filter is implemented to enhance performance of beamforming (increase in signal-to-noise ratio), because beamformers are not efficient in environments with high level of reverberation. The post filtering method has been previously implemented in MATLAB for non-real-time use, and this system is the first real-time implementation of an acoustical beamforming system utilizing it. The implementation is programmed in the programming language C for the graphical signal processing program Max developed by Cycling '74. It utilizes a time-frequency domain processing, and the spherical Fourier transform for a decomposition of a sound field into spherical harmonic signals. The implementation can be used with microphone arrays with maximum of 32 microphone capsules, which are laid over rigid sphere with uniform or nearly-uniform arrangements. The real-time implementation can be utilized in many applications, which require algorithm to work in real-time, such as teleconferencing and acoustical cameras.Tässä diplomityössä implementoidaan reaaliaikainen akustinen keilanmuodostusjärjestelmä signaalien väliseen koherenssiin perustuvalla (CroPaC) jälkisuodatuksella. Reaaliaikaimplementaatio koostuu signaaliriippumattomasta keilanmuodostajasta, jota käytetään äänikentän spatiaaliseen suodatukseen. Keilanmuodostajan signaalia jälkisuodatetaan moduloimalla sitä parametrilla, joka johdetaan kahden suuntamikrofonin signaalin välisestä koherenssista. Jälkisuodatus implementoidaan keilanmuodostajan suorituskyvyn parantamiseksi (signaali-kohina-suhteen kasvu), sillä keilanmuodostajat eivät ole tehokkaita kaiuntaisissa ympäristöissä. Jälkisuodatusmetodi on aikaisemmin implementoitu MATLABissa ei-reaaliaikakäyttöä varten. Tämän työn implementaatio on ensimmäinen reaaliaikainen akustinen keilanmuodostusjärjestelmä, joka hyödyntää CroPaC-jälkisuodatusta. Implementaatio on ohjelmoitu C-ohjelmointikielellä graafiselle signaalinprosessointityökalulle Max, jonka on kehittänyt Cycling '74. Prosessointi tapahtuu aika-taajuustasossa ja siinä hyödynnetään äänikentän dekompositiota palloharmonisiin signaaleihin. Implementaatiota voidaan käyttää mikrofoniryhmällä, jossa on korkeintaan 32 mikrofonikapselia, jotka on asetettu jäykän pallon päälle tasavälein tai lähes tasavälein. Reaaliaikaimplementaatiota voidaan hyödyntää lukuisissa sovelluksissa, jotka edellyttävät algoritmin reaaliaikaista toimintaa, esimerkiksi puhelinkokouksissa ja akustisissa kameroissa.Description
Supervisor
Pulkki, VilleThesis advisor
Delikaris-Manias, SymeonKeywords
microphone array signal processing, beamforming, spherical harmonics, post filtering