fabio arlati: fabio.arlati@dresd francesco caponio: francescoponio@dresd
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Localizzazione di sorgenti audio tramite tecniche multimicrofono realizzate con architettura Atmel D740. Fabio Arlati: [email protected] Francesco Caponio: [email protected]. Relatore: Prof.ssa Anna Maria Antola Correlatore: Ing. Marco Domenico Santambrogio. Motivazioni. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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POLITECNICO DI MILANO
Localizzazione di sorgenti audio Localizzazione di sorgenti audio tramite tecniche multimicrofono tramite tecniche multimicrofono realizzate con architettura Atmel realizzate con architettura Atmel
D740D740
Fabio Arlati: [email protected]
Francesco Caponio: [email protected]
Relatore: Prof.ssa Anna Maria Antola
Correlatore: Ing. Marco Domenico Santambrogio
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MotivazioniMotivazioni
Studio dell'architettura Atmel Diopsis 740
Realizzazione di un sistema di eliminazione del rumore tramite estensione dell'algoritmo di Sottrazione Spettrale:
VAD (Voice Activity Detector)
Riduzione del Rumore Residuo
Array di Microfoni (con Beamforming)
Array di Microfoni (con Localizzazione e post-filtraggio)
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ObiettiviObiettivi
Studio di tecniche per la localizzazione sul piano di una sorgente audio impulsiva:
Multilaterazione
Algoritmo di Bancroft
Implementazione di tale tecnica su Diopsis 740
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IndiceIndice
Panoramica sul materiale a disposizione:Atmel Diopsis 740 su scheda JTST
Amplificatore
Sottrazione Spettrale
Studio della tecnica di multilaterazioneAnalisi dell'algoritmo
Verifica della validità dell’algoritmo
Implementazione su scheda
Verifica del funzionamento dell’applicazione
Conclusione e Sviluppi Futuri
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5
Diopsis 740Diopsis 740
ARM7TDMI32kB ARM
MemoryASB / APB Bridge
mAgic VLIW
DSP core
8kx128 bit
Program
Mem
Shared
Memory
Data Buffer 2 x2k wordDouble Bank, Double Port
ASB
Data / Program Bus Mux
Program Bus
Mux / Demux
Data Bus
Mux / Demux
Data Mem
2 x 6k x 40 bit
Double BankDouble Port
SPI0
USART0
USART1
TIMER
Watchdog
PIO
PDC
ADDA
Clock Gen
IRQ Ctrl
SPI1
Dual-core:ARM7TDMI
Master
RISC
GestionePeriferiche
mAgic DSPSlave
VLIW
CalcoliComplessi
Float 40 bit
1 GFLOPS
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6
JTST – JigTeST for Diopsis 740JTST – JigTeST for Diopsis 740
Oscillatore 25 Mhz
4 CODEC Stereo 20 bit
Display a 7 segmenti
Interfacce:Seriali RS-232
Seriali SPI
USB (Emulazione Seriale)
Sistema operativo eCos
Bootloader RedBoot
Ambiente di sviluppo MADE
CLK DIV
LED
IRQ
PIO CONN
SRAM
ARM DATA L
128kx8
SRAM
ARM DATA H
128kx8
FLASH
ARM PRG
1Mx16
SSRAM MAGIC
DATA L
128kx36
DIP SWITCH
SPI-0 CONN
M-ICE JTAG CONN
Diopsis 740
•PIO •USARTs
•RST•XMA
•XMD[15:0]
•CLKs
•CNTRLs
•SPIs•ADDA
•ARMD
•PLL
•ICE•ARMC
•ARMA
•XMD[55:40]
•XMD[31:16]
•XMD[71:56]
•XMD[39:32]
•XMD[79:72]
SSRAM MAGIC
DATA H
128kx36
SSRAM MAGIC
DATA E
128kx36USB
CTRLUS
BC
ON
N
EX
T P
SU
C
ON
N
CO
DE
C
CO
DE
C
CO
DE
C
CO
DE
C
CLK DIV
25
MHz
OSC
•USART
•USART
7-SEG DISPLAY
6 MHz
RS-232-0
DB-9 CONN
RS-232-1
DB-9 CONN
RST
STAB 5-1.8 V
SPI-1 CONN
STABILIZZ
5-3.3 V
USB LED
ADDA
BUFFER
AUDIO
OUT 1
AUDIO
IN 1
AUDIO
OUT 2
AUDIO
IN 2
AUDIO
OUT 3
AUDIO
IN 3
AUDIO
OUT 4
AUDIO
IN 4
JP8 JP9
JP5
JP4
JP11
JP7
JP2
JP3
JP6
JP10
JP1 Diopsis 740
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7
AmplificatoreAmplificatore
Line-In: -10 : +4 dbmA
Mic-Out: -60 dbmA
35 dB amplificazione
Nessuna distorsione da 20 Hz a 20 kHz
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8
Sottrazione SpettraleSottrazione Spettrale
X(f) = Y(f) - N(f) x(t) FFTy(t) = x(t) + n(t) IFFT
Campionamenti a 8 KHz
FFT (Fast Fourier Transform) su finestra di 128 campioni
Riduzione del rumore di 12 dB
Ma:
Richiede SNR (Signal to Noise Ratio) alto
Elimina solo rumori statici, incorrelati col parlato
Miglioramenti:
VAD (Voice Activity Detector)
Riduzione del Rumore Residuo
Array di Microfoni (con Beamforming / Localizzazione)
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Localizzazione della SorgenteLocalizzazione della Sorgente
Triangolazione
Trilaterazione
Multilaterazione
9
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Soluzione delle equazioni di MultilaterazioneSoluzione delle equazioni di Multilaterazione
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Algoritmo di Bancroft1
1 Stephen Bancroft – An algebraic Solution of the GPS Equations
Michael Geyer, Anastasios Daskalakis – Solving Passive Multilateration Equations using Bancroft’s
Algorithm
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Verifica della validità dell’algoritmoVerifica della validità dell’algoritmo
Configurazione di prova Validazione dei risultati ottenuti
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Struttura dell’applicazioneStruttura dell’applicazione
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Divisione dei compiti tra i due processori
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Simulazione con doppia scheda:Risultati corretti
Ambiente reale:EfficacemaStrumentazione non all'altezzaPresenza di eco
Verifica del funzionamento dell’applicazioneVerifica del funzionamento dell’applicazione
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Conclusioni e Sviluppi FuturiConclusioni e Sviluppi Futuri
Utilizzo di microfoni omnidirezionali
Implementazione di una funzione di eliminazione dell’eco
Individuazione di una sorgente audio nello spazio (3D)
Aggregazione del sistema completo su FPGA con modulo mAgic
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DomandeDomande
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