Конструирование подсистемы ввода сигнала на основе массива микрофонов с цифровым интерфейсом

Рассмотрены вопросы создания системы захвата многоканального звука для дальнейшего использования в системе распознавания речи на расстоянии на примере разработки массива из восьми MEMS-микрофонов. Проведен сравнительный анализ подходов к решению задачи захвата звука, в которых применяют массивы аналоговых и цифровых микрофонов. Разработана и изготовлена система захвата звука, основанная на PDM-to-DFSDM-преобразовании, решетке цифровых MEMS-микрофонов с PDM-интерфейсом и новейшей линейке контроллеров фирмы ST архитектуры ARM Cortex-M. Экспериментально проверена работоспособность созданной системы аппаратно-синхронизированного захвата звука с восьмиканального массива микрофонов и ее пригодность для локализации источников звука и формирования диаграммы направленности перед распознаванием речи

Работа выполнена при поддержке гранта Фонда содействия инновациям (№ 102ГРНТИС5/26071)

Литература

[1] Woelfel M., McDonough J. Distant speech recognition. Wiley, 2009. 594 p.

[2] Kumatani K., McDonough J., Raj B. Microphone array processing for distant speech recognition: from close-talking microphones to far-field sensors // IEEE Signal Processing Magazine. 2012. Vol. 29. No. 6. P. 127–140. DOI: 10.1109/MSP.2012.2205285

[3] Tashev I. Beamformer sensitivity to microphone manufacturing tolerances. Microsoft Research. 5 p.

[4] Weinstein E., Steele K., Agarwal A., Glass J. LOUD: A 1020-node modular microphone array and beamformer for intelligent computing spaces. MIT Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory. 18 p.

[5] The ManyEars open framework. Microphone array open software and open hardware system for robotic applications / F. Grondin, D. Létourneau, F. Ferland, V. Rousseau, F. Michaud // Autonomous Robots. 2013. Vol. 34. Iss. 3. P. 217–232. DOI: 10.1007/s10514-012-9316-x

[6] Lewis J., Moss B. MEMS microphones, the future for hearing aids // Analog Dialogue. 2013. Vol. 47. URL: http://www.analog.com/en/analog-dialogue/articles/mems-microphones-future-for-hearing-aids.html#author

[7] Lewis J. Analog and digital MEMS microphone design considerations // Analog Devices: company website. URL: http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/technical-articles/Analog-and-Digital-MEMS-Microphone-Design-Considerations-MS-2472.pdf (дата обращения: 15.12.2017).

[8] MEMS microphone — a breakthrough innovation in sound sensing // EE Herald. 16.02.2017. URL: http://www.eeherald.com/section/design-guide/mems-microphone.html

[9] Janssen E., Roermund A. Look-ahead based sigma-delta modulation. Springer, 2011. 248 p.

[10] Zheng Y.R., Goubran R.A., El-Tanany M., Shi H. A microphone array system for multimedia applications with near-field signal targets // IEEE Sensors Journal. 2005. Vol. 5. No. 6. P. 1395–1406. DOI: 10.1109/JSEN.2005.858936

[11] Форсайт Д.А., Понс Ж. Компьютерное зрение. Современный подход. М.: Вильямс, 2004. 928 с.

[12] Woelfel M., McDonough J. Distant speech recognition. Wiley, 2009. 594 p.

[13] Kumatani K., McDonough J., Raj B. Microphone array processing for distant speech recognition: from close-talking microphones to far-field sensors // IEEE Signal Processing Magazine. 2012. Vol. 29. No. 6. P. 127–140. DOI: 10.1109/MSP.2012.2205285

[14] Tashev I. Beamformer sensitivity to microphone manufacturing tolerances. Microsoft Research. 5 p.

[15] Weinstein E., Steele K., Agarwal A., Glass J. LOUD: A 1020-node modular microphone array and beamformer for intelligent computing spaces. MIT Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory. 18 p.

[16] The ManyEars open framework. Microphone array open software and open hardware system for robotic applications / F. Grondin, D. Létourneau, F. Ferland, V. Rousseau, F. Michaud // Autonomous Robots. 2013. Vol. 34. Iss. 3. P. 217–232. DOI: 10.1007/s10514-012-9316-x

[17] Lewis J., Moss B. MEMS microphones, the future for hearing aids // Analog Dialogue. 2013. Vol. 47. URL: http://www.analog.com/en/analog-dialogue/articles/mems-microphones-future-for-hearing-aids.html#author

[18] Lewis J. Analog and digital MEMS microphone design considerations // Analog Devices: company website. URL: http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/technical-articles/Analog-and-Digital-MEMS-Microphone-Design-Considerations-MS-2472.pdf (дата обращения: 15.12.2017).

[19] MEMS microphone — a breakthrough innovation in sound sensing // EE Herald. 16.02.2017. URL: http://www.eeherald.com/section/design-guide/mems-microphone.html

[20] Janssen E., Roermund A. Look-ahead based sigma-delta modulation. Springer, 2011. 248 p.

[21] Zheng Y.R., Goubran R.A., El-Tanany M., Shi H. A microphone array system for multimedia applications with near-field signal targets // IEEE Sensors Journal. 2005. Vol. 5. No. 6. P. 1395–1406. DOI: 10.1109/JSEN.2005.858936

[22] Форсайт Д.А., Понс Ж. Компьютерное зрение. Современный подход. М.: Вильямс, 2004. 928 с.