944 resultados para localizzazione audio array microfoni MATLAB simulazione digilent


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L'obiettivo di questo elaborato è quello di realizzare un sistema di acquisizione real-time e low cost, in grado di stimare la posizione di una sorgente sonora. Per acquisizione real-time si intende un sistema in grado di seguire gli spostamenti della sorgente audio nell'ambiente, limitando il più possibile i tempi di latenza fra un'acquisizione e l'altra. A tal fine si sfrutteranno due coppie di microfoni, che concorrereranno in maniera sequenziale alla stima dell'angolo di arrivo del suono (e quindi della retta su cui giace il punto di provenienza del suono). Combinando i dati raccolti dai quattro microfoni sarà dunque possibile risalire alla posizione di provenienza della sorgente sonora. Il software (implementato in MATLAB) verrà ampiamente discusso nei seguenti capitoli, il suo scopo sarà quello di gestire l'acquisizione dati, garantire il funzionamento real-time e fornire una stima di posizione della sorgente sonora, mostrando il relativo errore commesso durante la misura, nel caso in cui si conosca a priori la posizione della sorgente.

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Questo progetto è stato ideato con lo scopo di implementare e simulare un algoritmo di stima della posizione di una sorgente sonora. E' stato scelto di utilizzare MATLAB come strumento di sviluppo. Tutti i dispositivi hardware utilizzati sono compatibili, interfacciabili tra loro ed ampiamente descritti all'interno di questo elaborato.

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In questo lavoro viene trattata l'elaborazione di segnali audio per la localizzazione di sorgenti sonore. Di certo gli elementi che concorrono maggiormente nella localizzazione del suono sono le nostre orecchie: esse sono separate dalla testa, che funge da ostacolo acustico. E' importante distinguere se la sorgente si trova davanti agli occhi dell'ascoltatore, ossia nel piano interaurale, o se altrimenti occupa una posizione più o meno laterale. In tali due casi i segnali audio raggiungeranno in modo diverso le due orecchie: avremo rispettivamente che essi, in un caso, raggiungeranno le due orecchie contemporaneamente; nell'altro una delle due orecchie riceverà un segnale ritardato ed attenuato. Tale elaborato si propone di ricreare uno scenario di classe virtuale in cui, attraverso l'utilizzo di MATLAB, vengono riprodotti i vari segnali cercando di fornire la sensazione di un ascolto reale, andando ad operare su di essi.

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In questo lavoro viene presentato l'utilizzo di simulatori quantistici nello studio di sistemi a molte componenti. Dall'idea iniziale di Feynman della intersimulazione tra sistemi quantistici in questi anni si è sempre più sviluppata la tecnica sperimentale necessaria a creare sistemi di atomi in reticoli ottici ben controllati, nei quali riprodurre il comportamento di sistemi di natura diversa, ottenendo risultati promettenti nell'indagine di situazioni non trattabili analiticamente o numericamente. Tra questi, la conduzione di elettroni in materiali disordinati è ancora un problema aperto. In questa tesi nello specifico sono trattati i modelli di Anderson e di André-Aubry, i quali prevedono una transizione da stati estesi a localizzati in presenza di disordine nel materiale. I due modelli sono stati investigati numericamente su reticoli monodimensionali e i risultati confrontati con una realizzazione sperimentale realizzata con atomi freddi.

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El audio multicanal ha avanzado a pasos agigantados en los últimos años, y no solo en las técnicas de reproducción, sino que en las de capitación también. Por eso en este proyecto se encuentran ambas cosas: un array microfónico, EigenMike32 de MH Acoustics, y un sistema de reproducción con tecnología Wave Field Synthesis, instalado Iosono en la Jade Höchscule Oldenburg. Para enlazar estos dos puntos de la cadena de audio se proponen dos tipos distintos de codificación: la reproducción de la toma horizontal del EigenMike32; y el 3er orden de Ambisonics (High Order Ambisonics, HOA), una técnica de codificación basada en Armónicos Esféricos mediante la cual se simula el campo acústico en vez de simular las distintas fuentes. Ambas se desarrollaron en el entorno Matlab y apoyadas por la colección de scripts de Isophonics llamada Spatial Audio Matlab Toolbox. Para probar éstas se llevaron a cabo una serie de test en los que se las comparó con las grabaciones realizadas a la vez con un Dummy Head, a la que se supone el método más aproximado a nuestro modo de escucha. Estas pruebas incluían otras grabaciones hechas con un Doble MS de Schoeps que se explican en el proyecto “Sally”. La forma de realizar éstas fue, una batería de 4 audios repetida 4 veces para cada una de las situaciones garbadas (una conversación, una clase, una calle y un comedor universitario). Los resultados fueron inesperados, ya que la codificación del tercer orden de HOA quedo por debajo de la valoración Buena, posiblemente debido a la introducción de material hecho para un array tridimensional dentro de uno de 2 dimensiones. Por el otro lado, la codificación que consistía en extraer los micrófonos del plano horizontal se mantuvo en el nivel de Buena en todas las situaciones. Se concluye que HOA debe seguir siendo probado con mayores conocimientos sobre Armónicos Esféricos; mientras que el otro codificador, mucho más sencillo, puede ser usado para situaciones sin mucha complejidad en cuanto a espacialidad. In the last years the multichannel audio has increased in leaps and bounds and not only in the playback techniques, but also in the recording ones. That is the reason of both things being in this project: a microphone array, EigenMike32 from MH Acoustics; and a playback system with Wave Field Synthesis technology, installed by Iosono in Jade Höchscule Oldenburg. To link these two points of the audio chain, 2 different kinds of codification are proposed: the reproduction of the EigenMike32´s horizontal take, and the Ambisonics´ third order (High Order Ambisonics, HOA), a codification technique based in Spherical Harmonics through which the acoustic field is simulated instead of the different sound sources. Both have been developed inside Matlab´s environment and supported by the Isophonics´ scripts collection called Spatial Audio Matlab Toolbox. To test these, a serial of tests were made in which they were compared with recordings made at the time by a Dummy Head, which is supposed to be the closest method to our hearing way. These tests included other recording and codifications made by a Double MS (DMS) from Schoeps which are explained in the project named “3D audio rendering through Ambisonics techniques: from multi-microphone recordings (DMS Schoeps) to a WFS system, through Matlab”. The way to perform the tests was, a collection made of 4 audios repeated 4 times for each recorded situation (a chat, a class, a street and college canteen or Mensa). The results were unexpected, because the HOA´s third order stood under the Well valuation, possibly caused by introducing material made for a tridimensional array inside one made only by 2 dimensions. On the other hand, the codification that consisted of extracting the horizontal plane microphones kept the Well valuation in all the situations. It is concluded that HOA should keep being tested with larger knowledge about Spherical Harmonics; while the other coder, quite simpler, can be used for situations without a lot of complexity with regards to spatiality.

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This correspondence presents a microphone array shape calibration procedure for diffuse noise environments. The procedure estimates intermicrophone distances by fitting the measured noise coherence with its theoretical model and then estimates the array geometry using classical multidimensional scaling. The technique is validated on noise recordings from two office environments.

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MATLAB is an array language, initially popular for rapid prototyping, but is now being increasingly used to develop production code for numerical and scientific applications. Typical MATLAB programs have abundant data parallelism. These programs also have control flow dominated scalar regions that have an impact on the program's execution time. Today's computer systems have tremendous computing power in the form of traditional CPU cores and throughput oriented accelerators such as graphics processing units(GPUs). Thus, an approach that maps the control flow dominated regions to the CPU and the data parallel regions to the GPU can significantly improve program performance. In this paper, we present the design and implementation of MEGHA, a compiler that automatically compiles MATLAB programs to enable synergistic execution on heterogeneous processors. Our solution is fully automated and does not require programmer input for identifying data parallel regions. We propose a set of compiler optimizations tailored for MATLAB. Our compiler identifies data parallel regions of the program and composes them into kernels. The problem of combining statements into kernels is formulated as a constrained graph clustering problem. Heuristics are presented to map identified kernels to either the CPU or GPU so that kernel execution on the CPU and the GPU happens synergistically and the amount of data transfer needed is minimized. In order to ensure required data movement for dependencies across basic blocks, we propose a data flow analysis and edge splitting strategy. Thus our compiler automatically handles composition of kernels, mapping of kernels to CPU and GPU, scheduling and insertion of required data transfer. The proposed compiler was implemented and experimental evaluation using a set of MATLAB benchmarks shows that our approach achieves a geometric mean speedup of 19.8X for data parallel benchmarks over native execution of MATLAB.

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MATLAB is an array language, initially popular for rapid prototyping, but is now being increasingly used to develop production code for numerical and scientific applications. Typical MATLAB programs have abundant data parallelism. These programs also have control flow dominated scalar regions that have an impact on the program's execution time. Today's computer systems have tremendous computing power in the form of traditional CPU cores and throughput oriented accelerators such as graphics processing units(GPUs). Thus, an approach that maps the control flow dominated regions to the CPU and the data parallel regions to the GPU can significantly improve program performance. In this paper, we present the design and implementation of MEGHA, a compiler that automatically compiles MATLAB programs to enable synergistic execution on heterogeneous processors. Our solution is fully automated and does not require programmer input for identifying data parallel regions. We propose a set of compiler optimizations tailored for MATLAB. Our compiler identifies data parallel regions of the program and composes them into kernels. The problem of combining statements into kernels is formulated as a constrained graph clustering problem. Heuristics are presented to map identified kernels to either the CPU or GPU so that kernel execution on the CPU and the GPU happens synergistically and the amount of data transfer needed is minimized. In order to ensure required data movement for dependencies across basic blocks, we propose a data flow analysis and edge splitting strategy. Thus our compiler automatically handles composition of kernels, mapping of kernels to CPU and GPU, scheduling and insertion of required data transfer. The proposed compiler was implemented and experimental evaluation using a set of MATLAB benchmarks shows that our approach achieves a geometric mean speedup of 19.8X for data parallel benchmarks over native execution of MATLAB.

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Gordon E. Moore, co-fundador de Intel, predijo en una publicación del año 1965 que aproximadamente cada dos años se duplicaría el número de transistores presentes en un circuito integrado, debido a las cada vez mejores tecnologías presentes en el proceso de elaboración. A esta ley se la conoce como Ley de Moore y su cumplimiento se ha podido constatar hasta hoy en día. Gracias a ello, con el paso del tiempo cada vez se presentan en el mercado circuitos integrados más potentes, con mayores prestaciones para realizar tareas cada vez más complejas. Un tipo de circuitos integrados que han podido evolucionar de forma importante por dicho motivo, son los dispositivos de lógica programable, circuitos integrados que permiten implementar sobre ellos las funciones lógicas que desee implementar el usuario. Hasta hace no muchos años, dichos dispositivos eran capaces de implementar circuitos compuestos por unas pocas funciones lógicas, pero gracias al proceso de miniaturización predicho por la Ley de Moore, hoy en día son capaces de implementar circuitos tan complejos como puede ser un microprocesador; dichos dispositivos reciben el nombre de FPGA, siglas de Field Programmable Gate Array. Debido a la mayor capacidad y por lo tanto a diseños más complejos implementados sobre las FPGA, en los últimos años han aparecido herramientas cuyo objetivo es hacer más fácil el proceso de ingeniería dentro de un desarrollo en este tipo de dispositivos, como es la herramienta HDL Coder de la compañía MathWorks, creadores también Matlab y Simulink, unas potentes herramientas usadas ampliamente en diferentes ramas de la ingeniería. El presente proyecto tiene como objetivo evaluar el uso de dicha herramienta para el procesado digital de señales, usando para ello una FPGA Cyclone II de la casa Altera. Para ello, se empezará analizando la herramienta escogida comparándola con herramientas de la misma índole, para a continuación seleccionar una aplicación de procesado digital de señal a implementar. Tras diseñar e implementar la aplicación escogida, se deberá simular en PC para finalmente integrarla en la placa de evaluación seleccionada y comprobar su correcto funcionamiento. Tras analizar los resultados de la aplicación de implementada, concretamente un analizador de la frecuencia fundamental de una señal de audio, se ha comprobado que la herramienta HDL Coder, es adecuada para este tipo de desarrollos, facilitando enormemente los procesos tanto de implementación como de validación gracias al mayor nivel de abstracción que aporta.

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The authors describe a toolbox for the frequency-domain analysis and design of multivariable feedback systems, to be used with PC-Matlab, or Pro-Matlab. The principal model representations used by the toolbox are described. Its capabilities are illustrated by a worked design example, which shows the use of a Nyquist array method. Other design techniques supported by the toolbox are briefly reviewed.

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Ambisonics and Higher Order Ambisonics (HOA) are scalable spatial audio techniques that attempt to present a sound scene to listeners over as large an area as possible. A localisation experiment was carried out to investigate the performance of a first and third order system at three listening positions - one in the centre and two off-centre - using a 5 m radius loudspeaker array. The results are briefly presented and compared to those of an earlier experiment on a 2.2 m loudspeaker array. In both experiments the off-centre listeners were placed such that the ratio of distance from the centre to the array radius was constant in both experiments. The test used a reverse target-pointer adjustment method to determine the error, both signed and absolute, for each combination of listening position and system. The results for both arrays were found to be very similar, suggesting that the relative amplitude of the loudspeakers, which were the same in both cases, was more dominant for localisation than the arrival time differences, which differed between array sizes.

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Due to its efficiency and simplicity, the finite-difference time-domain method is becoming a popular choice for solving wideband, transient problems in various fields of acoustics. So far, the issue of extracting a binaural response from finite difference simulations has only been discussed in the context of embedding a listener geometry in the grid. In this paper, we propose and study a method for binaural response rendering based on a spatial decomposition of the sound field. The finite difference grid is locally sampled using a volumetric array of receivers, from which a plane wave density function is computed and integrated with free-field head related transfer functions, in the spherical harmonics domain. The volumetric array is studied in terms of numerical robustness and spatial aliasing. Analytic formulas that predict the performance of the array are developed, facilitating spatial resolution analysis and numerical binaural response analysis for a number of finite difference schemes. Particular emphasis is placed on the effects of numerical dispersion on array processing and on the resulting binaural responses. Our method is compared to a binaural simulation based on the image method. Results indicate good spatial and temporal agreement between the two methods.

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Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Electrónica e Telecomunicações

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Os modelos a ser analisados pelo Método de Elementos Finitos são cada vez mais complexos e, nos tempos que correm, seria impensável realizar tais análises sem um apoio computorizado. Existe para esta finalidade uma vasta gama de programas que permitem realizar tarefas que passam pelo desenho de estruturas, análise estática de cargas, análise dinâmica e vibrações, visualização do comportamento físico (deformações) em tempo real, que permitem a otimização da estrutura. Sob o pretexto de permitir a qualquer utilizador uma análise de estruturas simples com o Método dos Elementos Finitos, surge esta tese, onde se irá criar de raiz um programa com interface gráfica no ambiente MATLAB® para análise de estruturas simples com dois tipos de elemento finito, triangular de deformação constante e quadrangular de deformação linear. O software desenvolvido, verificado por comparação com um software comercial dedicado para o efeito, efetua malhagem com elementos bidimensionais triangulares e quadriláteros e resolve modelos arbitrados pelo Método de Elementos Finitos, representando estes resultados visualmente e em formato tabular.