Акустическое формирование луча с использованием массивов микрофонов
Этот пример показывает, как сформировать луч сигналов, принимаемых массивом микрофонов, для извлечения желаемого речевого сигнала в зашумленном окружении. Этот пример Simulink ® основан на примере MATLAB ® Acoustic Beamforming Using a Microphone Array для системных объектов.
Структура модели
Модель моделирует прием трех аудиосигналов с разных направлений на 10-элементном равномерно линейном массиве (ULA). После сложения теплового шума в приемнике прикладывается формирования луча и воспроизводится результат на звуковом устройстве.
Модель состоит из двух этапов: моделирования полученных аудиосигналов и формирования луча результата. Блоки, которые соответствуют каждому этапу модели, являются:
Получено аудио симуляции
Audio Sources- Подсистема считывает аудио файлов и определяет их направление.
From Multimedia File- ЧастьAudio Sourcesподсистема, каждый блок считывает аудио из другого файла wav, 1000 выборок за раз. Три блока с меткойsource1,source2иsource3соответствуют трем источникам.Concatenate- Объединяет выходы трехFrom Multimedia Fileблокирует в матрицу трех столбцов по одному столбцу на аудиосигнал.source angles-Constantблок задает направления падения аудиоисточников кWideband Rx Arrayблок. Блок выводит матрицу 2x3. Две строки соответствуют азимуту и углам возвышения в степенях каждого источника, три столбца соответствуют трем аудиосигналам.Wideband Rx Array- Моделирует аудиосигналы, принятые в ULA. Первый входной порт для этого блока является матрицей 1000x3. Каждый столбец соответствует принятым выборкам каждого аудиосигнала. Второй входной порт (Ang) задает направление падения импульсов. Первая строка Ang задает угол азимута в степени для каждого сигнала, а вторая строка задает угол возвышения высоты в степени для каждого сигнала. Вторая строка опциональна. Если они не заданы, углы возвышения приняты равным 0 степеням. Выходные выходы этого блока - матрица 1000x10. Каждый столбец соответствует звуку, записанному в каждом элементе массива. Строение микрофонного массива задано вSensor Arrayвкладка диалоговой панели блока. Это строение должна совпадать с строением, заданной на диалоговой панели блокаFrost Beamformer. Смотрите пример Conventional and Adaptive Beamformers Simulink ®, чтобы узнать, как использовать переменные строения массива для удобного совместного использования одной и той же строения в нескольких блоках.
Receiver Preamp- Добавляет белый шум к принятым сигналам.
Beamforming
Select beamform angle-Constantблок управляетMulti-Port Switchвыводит и задает, в каком из трех исходных направлений, в которых будет строиться луч.Frost Beamformer- Выполняет формирование луча Фроста на матрице, переданной через порт входаXпо направлению, заданному через порт входаAng.2-D Selector- Выбирает принятый сигнал на одном из микрофонных элементов.Manual switch- Переключения между не сформированным лучом и звуковым потоком, формируемым лучом, посылаемым в аудио устройство.
Исследование примера
Нажмите на Manual switch во время выполнения симуляции, чтобы переключаться между игрой непоследовательного аудиопотока и потоком, сформированным лучом. Установка значения 1, 2 или 3 в Select beamform angle блок во время выполнения симуляции будет светиться вдоль одного из трех направлений аудиосигналов. Вы заметите, что не сформированные лучом звуки звука испорчены, в то время как вы четко слышите любой из выбранных аудиопотоков после формирования луча.