حدد بدقة الجهاز مصدر الصوت هو الخطوة الأولى لتحريك تحليل المشهد السمعي، نتيجة للفصل لاحق من مصدر الصوت المختلط، وتحديد مصدر الصوت، التعرف على الصوت له تأثير مباشر. تأخير مبلغ beamformer عند تنفيذ الصوت تقنية مصدر توطين وقد استخدم على نطاق واسع، يتطلب استخدام فرق صول إشارة الوقت بين الميكروفونات مختلفة في مجموعة ميكروفون (فارق التوقيت وصوله، TDOA). معمم الارتباط عبر ومرحلة التحول (المعمم الصليب الارتباط المرحلة التحويل، دول مجلس التعاون الخليجي فات) خوارزمية لديها مهلة قصيرة جدا والأحكام تتبع أفضل قدرات للبيئة reverberant منخفضة، هو يشيع استخدامها خوارزمية تقدير TDOA.

اقترح VALIN J M خوارزمية تحسب-فات دول مجلس التعاون الخليجي تحسين الأوزان باستخدام أسلوب عودي ، أي القيم المتعاقبة من تردد الترجيح خوارزمية فات دول مجلس التعاون الخليجي، من أجل تحسين متانة الخوارزمية لضجيج مضافة الأصلي. يتطلب حساب قيمة الوزن استخدام المستمرة السيطرة قيمة الحد الأدنى المتوسط عودي (الدنيا التحكم في المتوسط تكراري، MCRA) خوارزمية تقدير ضجيج، ولكن MCRA الحاجة خوارزمية للتكيف مع التغيرات الضوضاء في المعلمة ضبط الوقت ، وذلك لمضافة الضوضاء غير ثابتة في بعض الأحيان باستخدام طريقة المرجح الأوزان مستمرة لا يمكن القضاء على التدخل، مما أدى خطأ تقدير TDOA. وبالتالي وبناء على وتيرة المرجح خوارزمية فات دول مجلس التعاون الخليجي، وذلك باستخدام الفرق بين إشارة وردت التماسك السكتة الدماغية تردد الضوضاء الإثارة إشارة، اقترحت القيم المنفصلة نقطة المرجح-فات دول مجلس التعاون الخليجي خوارزمية تردد لإزالة الضوضاء الخلفية وضوضاء الريح تدخل تقدير TDOA. وأظهرت النتائج أن، بالمقارنة مع الخوارزمية الأصلية، ونتائج الموثوقية والكفاءة التشغيلية من الخوارزمية الجديدة تحسنت بشكل ملحوظ.

1 عبر ارتباط خوارزمية لتقدير الوقت فرق إشارة

1.1 المشهد نموذج الصوتية

قدمت الصوتية انتشار إشارة مصدر في وجود بيئة المضافة صدى الضجيج، ويتم تلقيها من قبل مجموعة الميكروفون. الضوضاء مضافة من مكونات الضوضاء الخلفية وضوضاء الرياح. الرياح الضوضاء الضوضاء غير ثابتة خاص، والاضطرابات الناتجة عن ميكروفون سطح الفيلم، مما أدى إلى تشويه شديد في إشارة وردت. ويقترب من الضوضاء في الخلفية كما يولد منتشر مصدر الصوت بعيدة الميدان الضوضاء في البيئة الصوتية. إشارات مصدر الصوت غير مترابطة مع ضوضاء الرياح ومضافات هذه الضوضاء كما ضجيج في الخلفية.

دعونا ن تكون هذه هي المرة رقم العينة إشارة نطاق، م هو مجموعة عدد ميكروفون، ق (ن) هو إشارة الإثارة، صاحب الجلالة (ن) هو مصدر الصوت إلى الغرفة بين الميكروفونات م صدمة تسلسل ردا على ذلك، وات (ن) يمثل الهواء الضوضاء، BM (ن) هو إشارة الضوضاء في الخلفية. صدى لا حاجة للنظر في الضوضاء الخلفية، YM إشارة ميكروفون م تلقت (ن) يتم التعبير عن:

1.2 تردد الترجيح خوارزمية فات دول مجلس التعاون الخليجي

تلقي إشارة المجال الزمني على مدى كلها غير ثابتة. سمة ثابتة قصيرة باستخدام الإشارة المستلمة، من خلال لوقت قصير تحويل فورييه، بعد إشارة تأطير إلى تحليل المجال الزمني التردد . اختيار نافذة هانينج من طول N ح (ن) الإطار دون الإشارة المستقبلة، والحد من وتيرة تأثير اقتطاع إطارات إشارة. أمور إعادة N إشارة في الخطوات الفاصلة عينة واحدة، ويمثل إشارة استقبال الإطار الأول كما ل ي (lN + ن)، وتحويل فورييه نتيجة منها:

2 قيم منفصلة تردد الترجيح خوارزمية دول مجلس التعاون الخليجي فات

2.1 الأوزان تردد منفصلة

الأوزان التردد المستمر VALIN J M آخرون محسوبة على أساس تقدير SNR مسبق (نسبة الإشارة إلى الضوضاء، SNR). قيمة الوزن مستمرة المقابلة لك نقطة تردد:

في الصيغة،

MCRA خوارزمية العائدات من تقدير الضوضاء السلطة الطيف.

الأوزان مستمر وظيفة رتيبة من SNR، مجموعة هو ، ممثلة قناع لينة، والقيم المبينة في الشكل.

حساب تردد الأوزان تعتمد مستمرة الضوضاء السلطة الطيف إشارة قيمة تقدير للضوضاء والاستمرارية إشارة إطارات المجاورة. ويمكن رؤية مقارنة بين ضجيج الرياح والإشارة الصوتية قوة لحظية على منحنى الوقت الذي الاختلافات الوقت المجال في ضجيج الرياح الشديد في إشارة الكلام . الافتراضي تعزيز خطاب الخوارزميات السابقة للضوضاء صوت تتغير ببطء، بحيث تضم إشارة ضجيج الرياح، والأسلوب هو موضح أعلاه لا يمكن الحصول على SNR مسبق. ومتواصلة قيمة وزن ، عندما تكون إشارة مصدر الصوت المزعج بجدية الضوضاء (SNR < 0)، وتردد إشارة قيمة الوزن المقابلة أكبر من الصفر، وبقايا المكونة الضوضاء بالوزن إشارة، مما أدى إلى خطأ تقدير TDOA النهائي. في هذه الورقة، وذلك باستخدام الرياح الأوزان تردد منفصلة في طريقة الترجيح على أساس نقطة تردد القائمة الخوارزمية الضجيج. أوزان جديدة هي وظيفة من القيم متماسك تردد إشارة، وليس تقدير الضجيج تعتمد، وتأخذ فقط القيم المنفصلة 0 و 1، تماما القضاء على التردد تدخل TDOA صاخبة النتائج تقدير. الوزن الجديد

ممثلة قناع الرياح.

يتم إنشاء الضوضاء الرياح من الاضطراب من سطح الميكروفون، والضوضاء الميكروفون الرياح بين ترددات مختلفة دون التماسك. ولكن لنفس إشارة مصدر الصوت، إشارة وردت في مجموعة الميكروفون في كل تردد لديها تماسك عالية. إدخال قيمة التماسك الطيفية (قوته تربيع بالاتساق، MSC)، لكل نقطة التردد بين إشارات متماسكة الكم الحجم:

حيث، Pm1m2، Pm1m1، Pm2m2 على التوالي ميكروفون M1، M2 إشارات من عبر كثافة الطاقة الطيفية وكثافة الطاقة الطيفية.

تعكس قيمة MSC درجة إشارات متماسكة في مختلف ك نقطة تردد. 2، وإشارة القريب من ميدان لمصدر الصوت ثابتة اثنين، في وجود إشارة في نطاق التردد، قيمة في محيط MSC 1، وفي المنطقة التردد المنخفض حيث الرياح الضوضاء، ويقع قيمة MSC دائما على مقربة من نقطة الصفر. FIG 3 هو إشارة منها ضوضاء الرياح القيم MSC. في ظل وجود مجموعة التردد المنخفض من الضوضاء الرياح، وإشارة في كل نقطة تردد 0MSC1، ويحتوي على أكثر عنصر الضوضاء، أصغر MSC القيمة. الرياح الضجيج خارج النطاق الترددي للإشارة عند نقاط تردد على مقربة من MSC واحد. ولكن أيضا بين الاتساق الضوضاء في الخلفية ، والذي يرضي قيمة MSC المعادلة (8)، حيث المسافة بين dm1m2 الميكروفون. ولذلك، وقبل استخدام الفرق للقضاء على الرياح التماسك الضوضاء الحاجة إلى ما قبل قضاء على الضوضاء الخلفية.

أنواع مختلفة من الإشارات وجدت، والقريب من ميدان إشارات مصدر الصوت فقط الضوضاء غير ثابتة، فإن نقاط تردد بين قيمة MSC تكون دائما قريبة إلى 1. MSC المتبقية قيمة تردد الإشارة في في الداخل. بحيث يمكنك استخدام قيمة الكشف متماسكة للإشارة الضوضاء بين تردد والمرجح الإبقاء فقط على رابط الجأش إشارة التردد. الخلاصة المذكورة أعلاه، التعبيرات الرياضية من صيغة (9)، الذي متماسكة قيمة العتبة wind.

وصيغة (3) بناء على إشارة على قناة واحدة، ويمكن التعبير عن المستمر تختلف نقطة تردد من حساب الوزن بناء على إشارات اثنين في نفس الوقت الأوزان الجديدة على النحو التالي:

إشارة 2.2 قبل التأكيد

MCRA خوارزمية يتجنب الخطأ إشارة تقدير طريقة الكشف النشاط في البلدان المنخفضة الدخل الضوضاء وشرائح صامت بسبب ارتفاع معدل ايجابية كاذبة الذي تسببت فيه. ومع ذلك MCRA خوارزمية يبحث في طيف الطاقة الحد الأدنى الفرقة داخل طول ثابت نافذة الوقت، التباطؤ تقدير الضوضاء. ويعرض ورقة هذه السلطة الطيفي الحد الأدنى الحالي طريقة بحث المستمر في المجال، لتحسين سرعة تقدير. قبل البحث في قيمة الحد الأدنى من طيف الطاقة، كما لا أول الزمنية العودية تمهيد لقيم الطيف السلطة على نحو سلس:

منذ الضجيج هو دالة رتيبة من نسبة احتمال مسبق، قرار بايز الدنيا المخاطر بناء على معايير التكلفة، الخوارزمية MCRA باستخدام طيف الطاقة إشارة ونسبة الحد الأدنى المحلية من الأب (ل، ك) [دلتا] مقارنة مع قيمة عتبة ثابتة، فإن قرار إدراج أو عدم إدراج عنصر إشارة التردد، وهناك احتمال إشارة حساب. ومع ذلك، قيمة عتبة ثابتة فقط عن الضوضاء الثابتة، والحالة التي يكون فيها الحكم تضم غير الثابتة حساسة الضوضاء. السمة توزيع تردد إشارة: توزيع ضجيج الرياح في المنطقة ذات التردد المنخفض، والجزء عالية التردد للإشارة مصدر الصوت يحتوي على الضوضاء الخلفية، الخوارزمية اختيار شريحة جديدة تحت عتبة (ك):

2.3 تحليل الحمل عملية حسابية

أجهزة الكمبيوتر المحمول مع محدودية الموارد، مطلوب الخوارزمية في الوقت الحقيقي أيضا، وبالتالي فإن كمية من العمليات الحسابية يجب أخذها بعين الاعتبار. للصفائف تحتوي على الميكروفونات M، وذلك باستخدام تردد الترجيح تقدير TDOA-فات دول مجلس التعاون الخليجي الخوارزمية، وأحيانا M يتم تنفيذ كل إطار من الإشارة المطلوبة الاتحاد الفرنسي للتنس وM (M-1) / 2 مرات عملية IFFT. لتبسيط التحليل، تفترض فورييه نفسه معكوس إيجابي تحويل حساب، ومجموعة من الميكروفونات M يشار إلى كمية حساب TDOA المقدرة (M2 + M) / 2 مرات حساب التعقيد هو O (M2)، وذلك مجموعة زيادة عدد مكبرات الصوت، والزيادة السريعة في كمية من العمليات الحسابية.

3 تحليل ومقارنة النتائج التجريبية

3.1 المعلمات التجريبية

وسيكون هذا القسم مقارنة تردد الترجيح فات دول مجلس التعاون الخليجي أداء الخوارزمية في ظل ظروف الاختبار المختلفة. يبين الجدول 1 خوارزمية للمعلمة المقابلة. ولضمان الحصول على وتيرة تحويل إشارة وردت من جميع مكونات تردد، شريطة خ م إلى 48000 هرتز؛ طول على عدد من العينات لإشارة وردت من كل الإطار الذي يحتوي على إشارات N الموافق 20 مللي ثانية ~ 30 مللي ثانية، يتم تعيين تسلسل نافذة على نفس الطول؛ يقام إشارة ثابتة الاستمرارية بين، والإطار التخلص منها يخطو N = N / 2، أي 50 تداخل إطارات، C 20 ، 101.1 كيلو باسكال الشروط سرعة الصوت. [إبسيلون] يقترب من الصفر عشرية، لتجنب التطبيق العملي لصيغة (11) الفيضانات نتيجة والمقرر عتبة wind، D، قيمة min تحدد وفقا لنتائج عدة تجارب. المعلمات في الجدول 1، ويدخل خوارزمية تأخير l N / خ = 32 مللي ثانية. في التفاعل الصوتي البشري، وتأخير الوقت بهذا الحجم لا يكاد يذكر.

وبناء غرفة صدى طريقة IMAGE دفعة وفقا ل، وحساب حجم 10 م 8 م 3.5 م في تسلسل استجابة. 7 ق قسم الاختيار على أساس خطاب الهدف إشارة مصدر الصوت، والإلتواء تردد تسلسل الإشارات التناظرية دفعة. لا يوجد جسم توفر الرياح إشارة الضوضاء، والتي تم جمعها من خلال التجارب المطلوبة. اكتساب إشارة باستخدام زوج متطابق من الميكروفونات متعددة الاتجاهات Beyerdynamic MM1، وتدفق الهواء الناتجة عن محاكاة ضاغط الهواء. زاوية الغرفة وذلك لإنشاء الديكارتي تنسيق نظام كما أصل الإحداثيات، ويبين موقف مصدر الصوت والميكروفون في الجدول 2. ط، ي، ك لس، ص، ض محور وحدة النواقل.

3.2 مؤشرات الأداء خوارزمية

3.3 تحليل النتائج

5، FIG 6 هي بيئة reverberant (RT60 = 200 مللي ثانية) من صاخبة (SNR = 5 ديسيبل) إشارة الطيفية واليمين مختلف طريقة الترجيح من توزيع الترددات من القيم. ويتركز FIG 5 (أ) للضوضاء الرياح في التردد المنخفض إشارة المنطقة، والتغير السريع مع مرور الوقت. MCRA خوارزمية لا يكون ضجيج الرياح تقديرها بدقة، وذلك في FIG 5 (ب) نقطة وسيطة مستمرة لاتخاذ القيم الوزن على مقربة من 1 في منطقة ذات التردد المنخفض، التي لا تحتوي على تردد الرياح تخفيف الضوضاء، يتم جلب تردد إشارة صاخبة حساب قيمة الارتباط. في FIG 6 (أ) تظهر منحنى تقدير الضوضاء السلطة الطيف، عن الضوضاء الثابتة، وقيمة الحد الأدنى من قوة إشارة بسبب الفرقة التوهين عادة على مقربة من قيمة قوة الضوضاء، وبالتالي فإن خوارزمية جيدة خلفية ثابتة تستند إحصاءات الحد الأدنى القضاء على الضوضاء تأثير. ولكن بالنسبة للتغيرات السريعة في الضوضاء، خوارزمية قرارات التصميم على أساس التباطؤ القيمة المقدرة، وتعزيز إشارة لا يزال يحتوي على ضجيج الرياح. في الوقت نفسه أساليب تعزيز تظهر إشارة لا يمكن القضاء على الضوضاء الرياح. اقترح خوارزمية توزيع الوزن الموافق FIG 6 (ب)، يتم تحديد التدخل مباشرة عن طريق إزالة التردد المنخفض مدى التردد إشارة (مع وزن 0)، وترك التردد التماسك القوي فقط (وزن 1). الرياح الضوضاء خارج إشارة نطاق الترددات في المنطقة التردد للحفاظ على وتيرة عالية، في حساب قيمة الارتباط.

يستخدم 7 وزن مختلف من التجارب ظروف فات دول مجلس التعاون الخليجي تقدير TDOA نتيجة المذكورة أعلاه من الخوارزميات الإحصائية. النتائج التجريبية تبين أن، وذلك باستخدام المستمر الوزن غير مرجح وخوارزمية فات دول مجلس التعاون الخليجي وتقدر متوسط ذروة الإحصائية في c (تأخير = -3)، المقابلة لموقف سطح مصدر الصوت هو الاضطراب الميكروفون. فقط باستخدام قيم قناع الترجيح فات دول مجلس التعاون الخليجي الرياح الصحيح النتائج تقدير خوارزمية تتركز في محيط t (تأخير = -18)، وموقف المقابلة لمصدر الصوت الهدف، لتلبية متطلبات التطبيق.

الجدول 3 مختلف ظروف الاختبار صدى SNR، مختلفة تردد الترجيح مقارنة تقدير-فات دول مجلس التعاون الخليجي TDOA خوارزمية نتيجة الموثوقية (TPQ)، والحمل العملية (LPQ). المشهد الفعلي والرياح خاص لدت الضوضاء يجب أن تقرر أي من تدخل إشارة شديدة. كما صدى منخفضة (RT60 = 0)، منخفضة الضوضاء (SNR = 0 ديسيبل) البيئة، نتيجة الترجيح خوارزمية تقدير الموافق الرياح قناع TPQ = 54.2، على استخدام وزن مستمر (31.2) وغير المرجحة ( 20.1) من خوارزمية فات دول مجلس التعاون الخليجي. وجود صدى بيئة منخفضة الضوضاء (RT60 = 200 مللي ثانية، SNR = 0 ديسيبل)، وانخفض قناع الموافق نتيجة خوارزمية المرجح TPQ الرياح إلى 48.6، لا يزال أفضل من خوارزمية الترجيح الأخرى. وعلى الرغم من زيادة خوارزمية الترجيح جديدة في حالة تشغيل صدى، ولكن كانت أقل بكثير من خوارزميات الأخرى القائمة. التجارب تشير إلى أن وجود ضوضاء الريح في مكان الحادث، والاستخدام المقترح للخوارزمية الناتج نتائج أكثر موثوقية، ومقدار الحساب هو أيضا أصغر.

4 استنتاج

تكوين الشعاع إلى قيم TDOA من خلال تقدير خوارزمية خوارزمية فات دول مجلس التعاون الخليجي هو طريقة شائعة لتحديد مصدر الصوت. في هذه الورقة، وخوارزمية فات دول مجلس التعاون الخليجي الحالية لا يمكن القضاء على أسباب تحليل الرياح والضوضاء من المشكلة، وبحلول الوقت إشارة الهدف وخصائص تردد إشارة ضجيج الدراسة، اقترح نقطة متماسكة من الفرق بين التردد إشارة على أساس تردد من القيم المنفصلة GCC- الوزني خوارزمية فات. تبين التجارب أنه بالمقارنة مع استخدام بعض القيمة العملية مستمرة قيمة تردد الهندسة خوارزمية الترجيح، ويتم الحصول على نتائج دقيقة وموثوق بها عن طريق الطريقة المقترحة في هذه الورقة، وكمية صغيرة من الحساب، بالاستناد إلى وقدرت نسبة الإشارة إلى الضوضاء.