"Ses iletimi gerekli değil": Görsel mikrofon, dinlemeden duymak için titreşimleri kodladı.

Pekin Üniversitesi bilim adamları İşitsel titreşimlerin neden olduğu maddi yüzeylerde ışık değişikliklerini, müzik, konuşmayı ve doğrudan duyamadığı diğer sesleri kodlamak için ışık değişikliklerini yorumlayan görsel bir mikrofon geliştirmişlerdir.

Bilim adamları pahalı kullanarak benzer sistemler yarattı lazer veya yüksek hızlı kameralar Cam pencerelerde ve diğer yüzeylerde ses titreşimlerini yorumlamak. Bununla birlikte, yeni icat edilen sistem, düşük maliyetli, yüksek verimli tek piksel bir kameraya ve titreşimlerini yapraklar ve kağıt tabakaları gibi çeşitli yüzeylerdeki titreşimlerini ölçerek cam ve diğer yarı saydam yüzeylerden kesme potansiyeline sahiptir.

Roman dinleme cihazının arkasındaki ekip belirtilmiş Tek pikselli bir kameradan gelen minimal veri akışının, sürekli olarak çalışabilen ve doğrudan izlenen sesleri duymaya gerek kalmadan dinleme cihazları oluşturma canlılığını arttırması.

Çin'deki Pekin Teknoloji Enstitüsü'nden Xu-Ri Yao, “Yöntemimiz, ses yakalamak için ışık kullanmanın maliyetini basitleştiriyor ve azaltırken, aynı zamanda geleneksel mikrofonların bir cam pencereden sohbet etmek gibi etkisiz olduğu senaryolarda uygulamaları da etkinleştiriyor” dedi. “Işığın geçmesi için bir yol olduğu sürece, ses iletimi gerekli değildir.”

Görsel mikrofon ses yerine ışığı algılar

Görüntüleri milyonlarca pikselle yakalayan geleneksel dijital kameraların aksine, tek pikselli bir kamera önemli ölçüde daha az görsel bilgi yakalar. Araştırma ekibi, bir görüntüyü geleneksel çok piksel kameralar gibi bir kerede kaydetmek yerine, sahnenin ışığının uzamsal bir ışık modülatörü tarafından zamanla değişen yapılandırılmış desenler kullanılarak modüle edildiğini ve tek piksel dedektörünün her model için modüle edilmiş ışık miktarını ölçtüğünü söyledi. Yüksek tanımlı görüntüler için ideal olmasa da, bu sınırlı miktarda bilgiyi yakalayan tek piksel kameralar, bir bilgisayar tarafından nesne hakkındaki görsel bilgileri yeniden yapılandırmak için kullanılabilir.

Görsel mikrofonlarını oluşturmak için Yao'nun ekibi, yüksek hızlı mekansal ışık modülatörü olarak bilinen bir cihazı kullandı. Ses tabanlı bir mikrofon Bu dönüşüm titreşim Bu tip ışık modülatörünü kullanan bir mikrofon, ışık değişiklikleri ile tespit edilen titreşimlerden kodlanmış bilgi alır.

“Ses kaynaklı hareket, tek piksel dedektörü tarafından yakalanan ve sesli sesle çözülen ışık yoğunluğunda ince değişikliklere neden oluyor” diye açıkladılar.

Görsel mikrofon tarafından yakalanan ışığa bağlı hareketleri yorumlamak için kullanılan yazılım, bir nesnenin yüzeyinde sesin neden olduğu son derece küçük varyasyonları ölçmek için Fourier tabanlı lokalizasyon yöntemleri kullandı.

Testler, cihazın konuşma ve müzik kodunu çözebileceğini kanıtlıyor

Görsel mikrofonlarının tasarımını tamamladıktan sonra ekip performansını test etti. İlk testler dizisinde, ekip buluşlarını bir kağıt parçasından 0.5 metre uzağa yerleştirdi. İkinci seride, kağıdın yerini bir bitki yaprağı aldı.

Araştırmacılar, cihazın dijital çıktısını kaydederken hem Çince hem de İngilizce kelimeleri ve Beethoven'ın “Für Elise” dan bir müzik segmenti kullandılar. Kağıt ve yaprak testi nesnelerindeki kelimelerin ve müzikten kaynaklanan ince titreşimleri kaydettikten sonra, ekip Fourier analizlerini gerçekleştirdi.

Ekibin açıklamasına göre, sistem her iki örnekten “net ve anlaşılır ses” i başarıyla yeniden inşa etti. Sonuçları karşılaştırırken ekip, kağıt kartının yapraktan daha iyi sonuçlar verdiğini buldu.

Görsel mikrofon tarafından yakalanan verilerin daha ayrıntılı bir analizi ve yorum yazılımı tarafından üretilen ses sonuçları, 1 kHz'den az düşük frekanslı seslerin doğru bir şekilde geri kazanıldığını ortaya koymuştur. Tersine, ekip, yüksek frekanslı seslerin 1 kHz'den daha yüksek seslerin “hafif bozulma gösterdiğini” bulduklarını ve bir sinyal işleme filtresi uygulayarak iyileştiklerini bulduklarını bildirdi.

Yao, “Tek piksel görüntülemeyi Fourier tabanlı lokalizasyon yöntemleriyle birleştirmek, daha basit ekipman kullanarak ve daha düşük bir maliyetle yüksek kaliteli ses algılama elde etmemizi sağladı” dedi. “Sistemimiz, doğal aydınlatma koşulları altında kağıt kartlar ve yapraklar gibi günlük öğeleri kullanarak ses algılamasını sağlar ve titreşimli yüzeyin ışığı belirli bir şekilde yansıtmasını gerektirmez.”

Algılama mesafesini ve kod çözme doğruluğunu iyileştirmek

Görsel titreşim bilgileri tek piksel bir kamera kullanılarak yakalandığından, cihazın 4 mb/s'lik bir veri hızı elde ettiği bildirildi. Ekip, veri depolama taleplerini en aza indirmek ve potansiyel olarak uzun vadeli kayıt cihazlarının kullanılmasına izin vermek için bu oranın “yeterince düşük” olduğunu belirtti. Ayrıca, bu çok yönlülüğün uzak konumlarda değerli olduğunu, çünkü daha az miktarda veri web'e gerçek zamanlı olarak yüklenebileceğini ve “uzun süre ve hatta sürekli ses kaydı sağlayarak” belirttiler.

Yao, “Yeni teknoloji potansiyel olarak sesi kaydetme ve izleme şeklimizi değiştirebilir ve çevresel izleme, güvenlik ve endüstriyel teşhis gibi birçok alana yeni fırsatlar getirebilir” dedi. “Örneğin, bir oda veya araç gibi kapalı bir alanda sıkışmış biriyle konuşmayı mümkün kılabilir.”

Ekip, cihazın genel performansını artırmanın yollarını zaten araştırıyor. İfadelerine göre, en önemli hedefler, sistemin dakika ses titreşimlerini doğru bir şekilde tespit edebileceği ve sistemin dönüşüm doğruluğunu artırabileceği mesafeyi artırmaktır. Tek pikselli bir kamera kullanan tek çalışan görsel mikrofon şu anda araştırma ekibinin laboratuvarıyla sınırlı olmasına rağmen, uzaktan algılamanın ötesinde birkaç gerçek dünya uygulamasını keşfetmeyi amaçlamaktadır.

Yao, “Sistemi insan nabzı ve kalp atış hızı tespiti de dahil olmak üzere diğer titreşim ölçüm uygulamalarına genişletmeyi amaçlıyoruz, çok işlevli bilgi algılama yeteneklerinden yararlanıyor” dedi.

Kağıt "Hesaplamalı görüntülemeye dayanan görsel bir mikrofon” Optica Express.

Christopher Plain, Debrief'te bir bilim kurgu ve fantezi romancı ve baş bilimi yazarıdır. Onu takip edin ve onunla bağlantı kur X- Kitapları hakkında bilgi edinin plainfiction.comveya doğrudan ona e -posta gönderin [email protected].