Autor projektu zaciekawiony opisem beamformingu dźwięku, postanowił wykonać urządzenie o odwrotnym działaniu. Celem projektu było zbudowanie macierzy mikrofonów pozwalających na obrazowanie dźwięku, pomysł kojarzy się z filmem Daredevil. Każdy mikrofon w matrycy można traktować jak piksel w matrycy CCD. Innym nawiązaniem do beamformingu jest instalacja odbiorcza anten kompleksu Duga 3.
Anteny radaru OTH Duga 3 Wikimedia commons.
Pierwszym pomysłem była budowa matrycy wielkości ciężarówki wyposażonej w mikrofony, pomysł całkowicie nierealizowalny.
Kolejnym pomysłem było urządzenie skanujące, o konstrukcji podobnej jak w projekcie "kamery" z jedną fotodiodą: Artem vs. Predator, jednak w przypadku dźwięku efekty były niezadowalające.
Zastosowanie mikrofonów elektretowych, wzmacniaczy, ADC, oraz zbieranie danych z wykorzystaniem FPGA, wydaje się zbyt kosztowne i czasochłonne. Zastosowanie mikrofonów MEMS z cyfrowym wyjściem pozwoliło znacząco uprościć projekt.
Pierwszą realizacją pomysłu było zbudowanie jednej linijki matrycy wyposażonej w 8 mikrofonów MEMS, oraz wykorzystanie FPGA do akwizycji danych.
Autor zdecydował się na konstrukcję modułową, jeden autonomiczny moduł posiada matrycę mikrofonów 8x8 oraz FPGA pozwalające na akwizycję danych i synchronizację z pozostałymi modułami.
Moduły mogą zostać zamontowane z odstępami co pozwoli na przepływ podmuchów powietrza przez zespół paneli z mikrofonami. FPGA zastosowane w projekcie pozwalają na równoległą obsługę 64 mikrofonów w jednym module.
Po wykonaniu projektu płytki, montażu i uruchomieniu układu, po zaprogramowaniu FPGA udało się uzyskać sygnały wyjściowe z mikrofonów.
Po kilku miesiącach pracy moduł kamery dźwiękowej zadziałał, udało się "zobaczyć" dźwięki generowane przez telefon wraz z dźwiękami odbitymi od stołu na którym leżała macierz mikrofonów, poniżej widoczne efekty wykonania 2D FFT na danych napływających z mikrofonów: Link
Kolejny etap, kamera 16x8, czerwony niskie częstotliwości, niebieski wysokie. Widoczne "rozglądanie się" z wykorzystaniem kamery. Link
Szybkość zapisu danych na karty SD ograniczała ilość "FPS" osiąganych w urządzeniu. Każdy moduł wytwarza strumień danych 4Mb/s. Kolejnym wyzwaniem jest generowanie obrazu na żywo. Łączna ilość danych dla rozdzielczości 32x32 to 64Mb/s co wymaga zastosowania np. interfejsu USB aby przesłać dane do komputera. Wzbogacenie projektu o kamerę (tym razem optyczną), pozwoli na połączenie widoku otoczenia z analizą dźwięków.
Zobaczymy jaki będzie efekt działania kamery dźwiękowej, gdy autor upora się z kolejnymi wyzwaniami dot. przesyłania i przetwarzania danych.
Źródło:
http://www.ribbonfarm.com/2016/06/29/the-daredevil-camera/
Anteny radaru OTH Duga 3 Wikimedia commons.
Pierwszym pomysłem była budowa matrycy wielkości ciężarówki wyposażonej w mikrofony, pomysł całkowicie nierealizowalny.
Kolejnym pomysłem było urządzenie skanujące, o konstrukcji podobnej jak w projekcie "kamery" z jedną fotodiodą: Artem vs. Predator, jednak w przypadku dźwięku efekty były niezadowalające.
Zastosowanie mikrofonów elektretowych, wzmacniaczy, ADC, oraz zbieranie danych z wykorzystaniem FPGA, wydaje się zbyt kosztowne i czasochłonne. Zastosowanie mikrofonów MEMS z cyfrowym wyjściem pozwoliło znacząco uprościć projekt.
Pierwszą realizacją pomysłu było zbudowanie jednej linijki matrycy wyposażonej w 8 mikrofonów MEMS, oraz wykorzystanie FPGA do akwizycji danych.
Autor zdecydował się na konstrukcję modułową, jeden autonomiczny moduł posiada matrycę mikrofonów 8x8 oraz FPGA pozwalające na akwizycję danych i synchronizację z pozostałymi modułami.
Moduły mogą zostać zamontowane z odstępami co pozwoli na przepływ podmuchów powietrza przez zespół paneli z mikrofonami. FPGA zastosowane w projekcie pozwalają na równoległą obsługę 64 mikrofonów w jednym module.
Po wykonaniu projektu płytki, montażu i uruchomieniu układu, po zaprogramowaniu FPGA udało się uzyskać sygnały wyjściowe z mikrofonów.
Po kilku miesiącach pracy moduł kamery dźwiękowej zadziałał, udało się "zobaczyć" dźwięki generowane przez telefon wraz z dźwiękami odbitymi od stołu na którym leżała macierz mikrofonów, poniżej widoczne efekty wykonania 2D FFT na danych napływających z mikrofonów: Link
Kolejny etap, kamera 16x8, czerwony niskie częstotliwości, niebieski wysokie. Widoczne "rozglądanie się" z wykorzystaniem kamery. Link
Szybkość zapisu danych na karty SD ograniczała ilość "FPS" osiąganych w urządzeniu. Każdy moduł wytwarza strumień danych 4Mb/s. Kolejnym wyzwaniem jest generowanie obrazu na żywo. Łączna ilość danych dla rozdzielczości 32x32 to 64Mb/s co wymaga zastosowania np. interfejsu USB aby przesłać dane do komputera. Wzbogacenie projektu o kamerę (tym razem optyczną), pozwoli na połączenie widoku otoczenia z analizą dźwięków.
Zobaczymy jaki będzie efekt działania kamery dźwiękowej, gdy autor upora się z kolejnymi wyzwaniami dot. przesyłania i przetwarzania danych.
Źródło:
http://www.ribbonfarm.com/2016/06/29/the-daredevil-camera/
Fajne? Ranking DIY
