INF Prosjekt i digital signalbehandling og akustikk Våren 2006

Transkript

1 13 januar 005 INF Prosjekt i digital signalbehandling og akustikk Våren 006 Prosjekt 1: Støkansellering I dag fåes hodetelefoner som har mikrofon foran hvert øre og som trekker fra omgivelsesstø. Tpisk demping er db for frekvenser opp til ca 1 khz. Lag et slikt sstem ved hjelp av PC og ldkort, utfordringen er å få demping også for høere frekvenser. Referanser HTUhttp:// HTUhttp:// HUhttp://headwize.com/projects/showfile.php?file=noise_prj.htmUH Prosjekt : Akustisk dataoverføring Lag et dataoverføringssstem som klarer å overføre data hurtigst mulig fra en ende av lab en til en annen ved å bruke høttaler og mikrofon, med og uten stø (f.eks musikk, tale). En utvidelse kan være å bruke to mikrofoner + eventuelt to høttalere slik at det blir et enkelt MIMO-sstem. Se også HTUhttp:// Prosjekt 3: Posisjonering i rom eller på et touchpanel Ultrasonic 3D Position Estimation using a Single Base Station Esko Dijk1;, Kees van Berkel1;, Ronald Aarts, and Evert van Loenen In indoor context awareness applications the location of people, devices or objects is often required. Ultrasound technolog enables high resolution indoor position measurements. A disadvantage of stateof-the-art ultrasonic sstems is that several base stations are required to estimate 3D position. Since fewer base stations leads to lower cost and easier setup, a novel method is presented that requires just one base station. The method uses information from acoustic reflections in a room, and estimates 3D positions using an acoustic room-model. The method has been implemented, and verified within an empt room. It can be concluded that ultrasonic reflection data provides useful clues about the 3D position of a device. HTUhttp:// HTUhttp:// se time reversal mirror. På Univ Paris har de har brukt samme prinsipp for å posisjonere banking i en plate, dvs å lage et touchpanel. De bruker da et aksellerometer og tar opp reverberasjonsmønstret fra mange steder i platen og korrelerer så for å finne ut hvor et bank kom fra. Dette passer nok bedre i en oppgave her

2 13 januar 005 Prosjekt 4: Overføring av data skjult i ld Acoustic Modems for Ubiquitous Computing Cristina Videira Lopes and Pedro Q. Aguiar This article revisits acoustic modems in the context of Ubiquitous Computing (ubicomp) applications. In particular, it focuses on modems specificall designed for short-range, low bandwidth communications in air. The objectives of the article are three-fold. First, we identif a class of applications within the ubicomp paradigm that greatl benefit from such communication sstem, and identif human factors that the design of these modems must account for. Second, we show how standard modulation techniques can be used to produce communication sstems that account for those human factors, i.e., in which the messages are musical and other familiar sounds. Finall, we demonstrate the feasibilit of our aerial acoustic modems with illustrative examples. Appears in HTUIEEE Pervasive ComputingUTH. Summer 003, se og HTUhttp:// Se også beskrivelsen av Intrasonics på HTUhttp:// Prosjekt 5: Hastighetsmåling av bil/bilbane ved hjelp av dens egenstø Et par mikrofoner settes opp langs en banestrekning der toget/bilen regnes å kjøre med konstant hastighet. Ved hjelp av korrelasjon av mottatt signal på de to mikrofonene skal det være mulig å estimere hastighet. Vurder også hvor nøaktig dette kan bli. Oppsett x Bil d1 d h 0 h Mic1 Mic Anta at avstanden mellom bilen og hver av mikrofonenen (rundingene) er hhv. d1 og d, og at denne avstanden kan beregnes ved hjelp av ldens tidsforsinkelse fra den fra bilmotoren til mikrofonen. Da ville vi kunne beregne posisjonen x fra en eller begge av disse likningene, - -

3 13 januar 005 d d 1 = = + ( x h) + ( x + h) Imidlertid vet vi ikke når lden går ut fra bilen, følgelig kan vi ikke beregne disse avstandene direkte. Det vi imidlertid kan beregne er forskjellen i vei, d1 d Denne er proposjonal med tidsforsinkelsen for motatt ld for de to mikrofonene. Mer presist, dersom vi sammenlikner det motatte signalet ved mikrofon 1 og mikrofon (Mic1 og Mic) finner vi en tidsforsinkelse som, ganget med ldhastigheten, gir forskjellen i vei. Vi kan altså beregne x ut ifra funksjonen f ( x) = + ( x h) + ( x + h) = d d 1 Ved å løse denne likningen for ved forskjellige tidspunkter, kan posisjonen x beregnes. Ved å se på hvordan x utvikler seg over tid, kan man beregne hastigheten til bilen. Utstr: En stk. bilbane, eller bare en opptrekkbar bil som gir fra seg tilstrekkelig med stø. To mikrofoner og et ldkort som kan behandle stereo-ld. Lettest er det å bruke en vanlig PC med Line-in, to mikrofoner med forsterkere, og en to-mono til stereo-jack plugg. Metode: Sentralt i denne oppgaven blir å bruke forskjellige metoder for å beregne tidsforsinkelse. Den enkleste er ved å bruke krss-korrelasjon. Mer avanserte og presise metoder kan implementeres via en FFT i frekvensdomenet. Prosjekt 6: Ekkolodd/innbruddsalarm med hørbare lder En høttaler på vegg i laben skal brukes for å måle avstanden til veggene og å måle om det skjer endringer, f.eks at døra åpnes og noen kommer inn. Eventuelt skal også hastighet på et mål måles. Alt skal måles ved hjelp av pulser sendt ut fra en høttaler. Vurder nøaktighet. Se f.eks HTUhttp:// Dette er også samme prinsipp som er i moderne rgge- radarer for biler (som egentlig er sonarer), se HTUhttp:// eller i ultraldhjelpemidler for blinde, se HTUhttp://

4 13 januar 005 Prosjekt 7: Utjevning av romrespons Bruke en god mikrofon til å måle frekvensresponsen til en dårlig høttaler og eventelt et rom, og så etterpå kompensere for dette med signalbehandling (invers filtrering). HTUhttp:// se også prosjekt 1 på HTUhttp:// og HTUhttp:// Prosjekt 8: Tastaur-overvåkning. Ved å bruke to mikrofoner (eller flere) skal man prøve å kjenne igjen hvilken tast som trkkes på tastaturet. Dette kan gjøres både supervised (det er kjent hvilken tast som trkkes) og unsupervised (dette læres, i hvertfall delvis, gitt at fordeling/rekkefølge på taster er kjent. HTUhttp:// eprint.pdfuth Prosjekt 9: Jostick-versjon av Cocktail Part problemet Ved å bruke fire mikrofoner skal elevene kunne stre hvor i rommet de skal kunne ltte til det som blir sagt. Rommets geometri og kildenes posisjoner er kjent på forhånd. Dette kan gjøres både i ldisolert rom og i tilsvarende akustiske rom, og resultatene sammenliknes. Muligens kan også SquareHead bidra med utstr og veiledning her. En videregående variant av oppgaven går også på (a) å optimere posisjonene på mikrofonene, og (b) undertrkke uønskede kilder. Disse bioppgavene vil kun være akutelle for de mest avanserte studentene. Prosjekt 10: Kaffe-tank-overvåking Bruk av en ultraldsender (eller bare vanlig mikofon) for å detekter nivået i vanntanken. Dette kan evt. Kobles med en mail-tjeneste som sender ut en mail til gruppen om at kaffe-tanken må flles på. Prosjekt 11: Speaker Authentication Forskjellige personer skal si et kodeord inn til datamaskinen, og sstemet kjenner igjen den rette taleren. Prosjekt 1: Selvvalgt oppgave Oppgave innen signalbehandling, akustikk, PC

5 13 januar