211service.com
Głośniki komputerowe tylko dla Twoich uszu
Coraz więcej osób używa swoich komputerów do komunikacji głosowej, takiej jak Skype i komunikatory audio. Jednak w większości przypadków korzystanie z tych funkcji wymaga albo przywiązania do komputera za pomocą zestawu słuchawkowego, albo mówienia bezpośrednio do mikrofonu i utrzymywania niskiego poziomu głośności głośnika, szczególnie we wspólnej przestrzeni biurowej.
Posłuchaj tego: Badacze firmy Microsoft opracowali algorytm, który dostosowuje czas fal dźwiękowych emitowanych z każdego głośnika w tablicy (zobacz tutaj). W rezultacie fale dźwiękowe znoszą się nawzajem w niektórych częściach przestrzeni i wzmacniają się w innych, skutecznie tworząc skupioną wiązkę dźwięku, która działa jak wirtualne słuchawki.
W świetle tego problemu naukowcy z Microsoftu starają się uczynić wyjście audio bardziej wyrafinowanym. Zespół kierowany przez Ivana Tasheva, architekta oprogramowania w firmie Microsoft, rozpoczął niedawno prace nad algorytmem, który teoretycznie będzie w stanie skutecznie kierować dźwięk z zestawu głośników – najlepiej osadzonych w monitorze komputera – do uszu danej osoby. tworzenie wirtualnych słuchawek; zaledwie kilka cali poza ogniskiem fal dźwiękowych głośność dramatycznie zanika. Co najważniejsze, mówi Tashev, jego algorytm mógłby być używany przez szeroką gamę niedrogich głośników, które można by umieścić w monitorach komputerowych.
Celem, jak mówi, jest skupienie się na dźwięku, aby osoba mogła chodzić po biurze i słyszeć podczas wideokonferencji lub wideokonferencji audio. Informacje o lokalizacji osoby mogą być gromadzone przez sprzętowe urządzenia peryferyjne i przesyłane z powrotem do oprogramowania głośnika, umożliwiając wirtualnym słuchawkom poruszanie się wraz z użytkownikiem w czasie rzeczywistym. Na przykład, jak mówi Tashev, kamera zamontowana lub osadzona w monitorze komputera oraz oprogramowanie do przetwarzania obrazu mogą określić pozycję osoby. Ponadto układ czterech lub więcej mikrofonów na monitorze komputera lub w jego pobliżu może być zaprogramowany do lokalizowania dźwięku przez pomiar subtelnych różnic czasowych między momentem dojścia dźwięku do każdego głośnika w układzie. W rzeczywistości poprzednie prace Taszewa polegały na zaprojektowaniu takich algorytmów lokalizowania dźwięku dla typów mikrofonów, które są powszechnie spotykane w obudowach laptopów. Zastosowanie zarówno kamery, jak i mikrofonu może poprawić dokładność i odległość, na jaką osoba może się poruszać podczas korzystania z głośników.
Oczywiście pomysł skupiania dźwięku nie jest nowy: wojskowe systemy radarowe i powszechny sprzęt ultradźwiękowy, używany do obrazowania płodów w macicy i znajdowania guzów nowotworowych, robią to od lat. Technologia ta nazywa się formowaniem wiązki i jest osiągana, gdy fale dźwiękowe z niektórych głośników w układzie mają mikrosekundowe opóźnienia, wyjaśnia Jiashu Chen, kierownik techniczny w Finisar Corporation, firmie telekomunikacyjnej z siedzibą w Sunnyvale w Kalifornii. Opóźnione fale dźwiękowe łączą się w taki sposób, że w niektórych częściach przestrzeni dźwięk jest wyciszony, a w innych dźwięk staje się głośniejszy.
Jednak systemy kształtowania wiązki, które kierują słyszalny dźwięk, taki jak muzyka lub ludzkie głosy, są trudniejsze technicznie do zbudowania niż radar i ultradźwięki, mówi Chen, ponieważ muszą uwzględniać szerszy zakres częstotliwości; niższe częstotliwości wymagają innego sprzętu i oprogramowania niż wyższe częstotliwości. Technologia przetwarzania sygnałów poprawiła się do tego stopnia, że niektóre produkty komercyjne wykorzystują kształtowanie wiązki. Na przykład Yamaha sprzedaje głośniki do domowej rozrywki, które odbijają skupiony dźwięk od ścian, tworząc wirtualne głośniki za głową słuchacza. Ale takie systemy są wciąż rzadkie i zawsze drogie.
Jednym z powodów, dla których kształtowanie wiązki audio jest drogie, jest czasochłonna kalibracja danego systemu w świecie rzeczywistym, mówi Tashev z Microsoftu. Każdy głośnik ma niewielkie różnice w emitowanym dźwięku, a ponieważ skupienie wiązki dźwiękowej wymaga ekstremalnej precyzji w taktowaniu, te niewielkie różnice mogą powodować duże zniekształcenia dźwięku. Dlatego oprogramowanie służące do skupiania dźwięku jest skalibrowane do pracy z konkretnym sprzętem, a przy zakupie cały system musi być skalibrowany do kształtu pomieszczenia, w którym jest zainstalowany.
Microsoft chce opracować oprogramowanie, które będzie wystarczająco dobre, aby współpracować z dowolnymi głośnikami, z minimalną kalibracją wymaganą w fabryce lub przez użytkowników. Aby umożliwić głośnikom generycznym skupienie dźwięku, Tashev i jego grupa zmodyfikowali dobrze znane algorytmy kształtowania wiązki. Zaprojektowali część algorytmu przetwarzania sygnału, zwanego filtrem, w celu dostosowania do szerokiego zakresu tolerancji produkcyjnych lub danych opisujących wydajność głośników przy różnych częstotliwościach. Musisz wiedzieć, jak zmieniają się te parametry, mówi Taszew. Projektując algorytm, robisz to dla wielu wystąpień tablic głośnikowych.
Sztuczka, jak mówi, polega na tym, by spróbować znaleźć złoty środek między różnymi tolerancjami, tak aby wynikowy dźwięk był porównywalny z różnymi głośnikami. Wymaga to pewnego dostrojenia, a naukowcy wciąż ustalają najlepszy sposób wdrożenia tolerancji głośników. Jednak Tashev przyznaje, że tworząc ogólny algorytm kształtowania wiązki, najprawdopodobniej nastąpi kompromis w wydajności. Trzeba iść na pewne kompromisy, mówi.
Tashev zwraca uwagę, że projekt jest wciąż na wczesnym etapie. Nawet jeśli masz dobry beamformer, to nie wystarczy, mówi. Musisz także mieć lokalizator dźwięku [taki jak kamera lub wyspecjalizowana matryca mikrofonów], który powie Ci, gdzie skierować wiązkę. Co więcej, aby algorytm kształtowania wiązki odniósł sukces, musiałby uwzględniać odbicia dźwięku od ścian i okien w biurze.
Fajnie byłoby to zobaczyć, mówi Stan Birchfield, profesor inżynierii elektrycznej i komputerowej na Clemson University w Clemson, SC. Birchfield pracuje nad technikami przetwarzania obrazu, które wykorzystują kamery do identyfikacji lokalizacji osoby, aby poprawić skupienie macierzy mikrofonów. Jak mówi, śledzenie to naprawdę trudny problem, na który nikt nie znalazł rozwiązania w środowisku takim jak biuro. To zachęcające, że Microsoft bada ten obszar, dodaje Birchfield, ale dopóki firma nie ma planów na produkty, jest ostrożny.
Tashev mówi, że komercjalizacja tej technologii będzie wymagała złożonej koordynacji wielu czynników, której osiągnięcie może zająć nawet trzy lata, nawet jeśli prototyp badawczy zostanie udoskonalony. Nawet ten krok zajmie trochę czasu: Tashev mówi, że grupa nadal musi przetestować niezawodność algorytmu z kilkoma zestawami głośników. Następnie, aby przekształcić pracę w produkt, Microsoft będzie musiał znaleźć najlepszy sposób na zintegrowanie algorytmu z programem Windows Media Player, upewnić się, że sterowniki sprzętu są zawarte w systemie operacyjnym i, jak mówi Tashev, znaleźć firmy, które są zainteresowani wyprodukowaniem głośników do takiego zastosowania. Ale jeśli i kiedy to wszystko się wydarzy, wypłata będzie wielka, mówi. Ludzie nie będą już potrzebować zestawów słuchawkowych, aby prowadzić prywatną rozmowę przez Skype lub wideokonferencję.