Návrh sférického mikrofonního pole
Loading...
Date
Authors
Voch, Filip
ORCID
Advisor
Referee
Mark
E
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Sférické mikrofonní pole je jednou z možností, jak lze snímat prostorový zvuk. Tato práce se zabývá návrhem pevného sférického pole pro beamforming a ambisonii smíšeného řádu pomocí MEMS senzorů propojených TDM sběrnicí. Senzory MEMS jsou využity z důvodu malých rozměrů. Digitální výstupní signály jsou pak pomocí časového multiplexu posílány na externí signálový procesor. Práce popisuje postup při návrhu pomocí matematických metod rozložení bodů na sféře pro beamforming a pomocí sférických harmonických funkcí pro ambisonii. Pro realizaci prototypu je pak vytvořený návrh s uniformně rozloženými mikrofony na sféře. Pro propojení mikrofonů jsou navržené flexibilní desky plošného spoje, které jsou připojeny na centrální desku plošného spoje, kde jsou signály převáděny na resp. z diferenciálního signálu pro přenos mezi polem a signálovým procesorem. Pro tento přenos jsou pak připraveny RJ-45 konektory. Mikrofony jsou ke sběrnicím připojeny pomocí USB-C konektorů. Výsledkem této práce je návrh konstrukčního řešení včetně 3D modelu a návrhu plošných spojů pro propojení mikrofonů. 3D model je navržen v programu Fusion 360 a desky plošných spojů jsou navrženy pomocí softwaru KiCad.
Spherical microphone array is one of the ways to record spatial sound. This paper proposes rigid spherical array for beamforming and mixed order ambisonics using MEMS sensors connected with TDM bus. MEMS sensors are used due to their small size. Digital output signal is transferred to external signal processor using time division multiplexing. This paper describes an approach to design of the array for beamforming using mathematical methods for node layout on a sphere and for ambisonics using spherical harmonic functions. For prototype realization there is created design with uniformly distributed microphones on the sphere. There are flexible printed circuit boards designs for connecting the microphones. Those boards are then connected to central printed circuit board, where are the signals converted to resp. from differential signal for transfer between the array and the signal processor. RJ-45 connectors are being used for this transfer. Microphones are connected to the buses by USB-C connectors. The result is framework solution including 3D model and printed circuit board designs for microphone connection. 3D model is designed in Fusion 360 software and printed circuit boards in KiCad.
Spherical microphone array is one of the ways to record spatial sound. This paper proposes rigid spherical array for beamforming and mixed order ambisonics using MEMS sensors connected with TDM bus. MEMS sensors are used due to their small size. Digital output signal is transferred to external signal processor using time division multiplexing. This paper describes an approach to design of the array for beamforming using mathematical methods for node layout on a sphere and for ambisonics using spherical harmonic functions. For prototype realization there is created design with uniformly distributed microphones on the sphere. There are flexible printed circuit boards designs for connecting the microphones. Those boards are then connected to central printed circuit board, where are the signals converted to resp. from differential signal for transfer between the array and the signal processor. RJ-45 connectors are being used for this transfer. Microphones are connected to the buses by USB-C connectors. The result is framework solution including 3D model and printed circuit board designs for microphone connection. 3D model is designed in Fusion 360 software and printed circuit boards in KiCad.
Description
Citation
VOCH, F. Návrh sférického mikrofonního pole [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Zvuková produkce a nahrávání
Comittee
doc. Ing. MgA. Mgr. Dan Dlouhý, Ph.D. (předseda)
Ing. Miroslav Balík, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Matej Liska (člen)
Ing. Václav Mach, Ph.D. (člen)
Ing. Daniel Kováč (člen)
Date of acceptance
2024-06-12
Defence
Obhajoba závěrečné práce:
Student prezentoval výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky.
Student obhájil bakalářskou práci s výhradami a odpověděl na otázky členů komise a oponenta.
Otázky:
Je možné nalézt částečnou shodu použitých pozic senzorů pro beaforming a ambisonii, aby bylo možné vytvořit univerzální pole, ve kterém by obě aplikace některé senzory sdílely?
Proč literatura [32], ze které jste čerpal, používá pro uniformní rozmístění právě 27 bodů?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení