автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Алгоритм и устройство с адаптивным управлением характеристикой направленности на основе пространственно-временной обработки сигналов

На правах рукописи

Мокрецов Антон Викторович

АЛГОРИТМ И УСТРОЙСТВО С АДАПТИВНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ НА ОСНОВЕ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

Специальность:

05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Таганрог-2012

1 8 ОКТ 2012

005053346

005053346

Работа выполнена на кафедре теоретических основ радиотехники (ТОР) ФГАОУ ВПО «Южного федерального университета» (ЮФУ).

Научный руководитель: - доктор технических наук, профессор

Федосов Валентин Петрович.

Официальные оппоненты: - Тарасов Сергей Павлович,

доктор технических наук, профессор, ФГАОУ ВПО ЮФУ, заведующий кафедрой электрогидроакустической и медицинской техники (ЭГА и МТ).

- Сучков Петр Валентинович,

кандидат технических наук, доцент, ЮРГУЭС (г. Шахты), доцент кафедры радиоэлектронных систем.

Ведущая организация: - ОАО «ТНИИС» (г. Таганрог.)

Защита состоится «I» ноября 2012 г. в 16— часов в ауд. Д-406 на заседании диссертационного совета Д 212.208.20 при федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Южном федеральном университете» по адресу: 347928, Ростовская область, г. Таганрог, ГСП-17А, пер. Некрасовский, д.44.

С диссертацией можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке «Южного федерального университета» по адресу: ул. Пушкинская 148, г. Ростов-на-Дону, Ростовская область, 344049.

Автореферат разослан «2<?» сентября 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.208.20 кандидат технических наук, доцент

Савельев В. В

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время во многих областях науки и техники широкое распространение получила пространственно-временная обработка сигналов. Ее использование позволило достичь существенного повышения эффективности телекоммуникационных и локационных систем. Одним из направлений применения такой обработки являются системы обработки и преобразования акустических сигналов на основе набора (решетки) микрофонов, разнесенных в пространстве и обеспечивающих формирование характеристик направленности (ХН) на основе совместной обработки сигналов на их выходах.

Несмотря на распространенность пространственно-временной обработки сигналов, такие алгоритмы чаще применяются в области радиолокации и гидролокации. Тем не менее, применительно к электроакустическим системам, исследованиями в нашей стране занимаются Петров П.Н. (ГУАП), Алюшин М.В. (НИЯУ МИФИ) и другие. Среди зарубежных ученых можно выделить Джейкоба Бенести, Джингон Чена, Иетань Хуана и других.

Особенностью существующих микрофонных систем с управляемой ХН является раздельное использование микрофонов с различной формой ХН. Как правило, такие системы имеют самостоятельные, отделенные от микрофонов блоки, позволяющие формировать и управлять в пространстве ХН. В этом случае их установка, эксплуатация и интеграция в другие приложения становится затруднительной.

В электроакустических системах одной из задач является выделение сигнала источника из аддитивной смеси полезного сигнала и шумов, что иногда сопровождается перемещением источника сигнала в пространстве. Примером может служить артист, перемещающийся на сцене во время концерта. Тогда основная задача микрофонной системы является локализация источника звука (артиста) и направление на него максимума ХН. Такая задача может быть реализована на основе хорошо изученных алгоритмов пространственно-временной обработки сигналов из теории радиолокации, что может быть применимо как к фазированным антенным решеткам, так и к амплитудным решеткам.

В случае с амплитудными антенными решетками, её элементы располагаются в одной точке пространства или на незначительном расстоянии друг от друга. Пространственно-временные алгоритмы для такой системы могут основываться на расчете весовых коэффициентов с последующей весовой обработкой сигналов на выходе элементов решетки, что обеспечивает направление максимума, либо нуля ХН на источник. В таких решетках линейные искажения практически отсутствуют и могут определяться лишь электрическим каналом прохождения сигнала в решетке.

Таким образом, актуальным является развитие теории адаптивной обработки сигналов в области радиотехники для систем звуковоспроизведения и звукозаписи различного назначения, а также исследование возможности применения таких методов в малогабаритных системах локализации источника звука.

Цель и задачи работы. Целью диссертации является уменьшение влияния процесса сканирования ХН на основные параметры и характеристики решетки микрофонов и снижение абсолютной погрешности определения угла местоположения источника звука.

Для достижения сформулированной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Исследовать статистические характеристики речевых сигналов и сигналов музыкальных инструментов, определить применимость таких сигналов к методам корреляционного анализа.

2. Исследовать частотную характеристику чувствительности (ЧХЧ) и ХН ненаправленных капсюлей (элементов решетки микрофонов), определить рабочий диапазон частот и неравномерность ЧХЧ капсюлей.

3. Модифицировать алгоритм формирования ХН мультидиаграммного микрофона путем исключения линии задержки.

4. Разработать адаптивный алгоритм управления ХН в одной плоскости.

5. Разработать структуру решетки микрофонов на основе ненаправленных капсюлей, электрическую принципиальную схему и макет решетки.

6. Выполнить экспериментальное исследование решетки микрофонов в условиях свободного поля.

Методы исследования основаны на использовании теории линейной алгебры и векторно-матричного анализа, теории вероятности, методов статистического анализа случайных процессов, а также теории электроакустических систем.

Научная новизна. В диссертационной работе получен ряд новых результатов, основные из которых сводятся к следующему:

■ Модифицирован алгоритм формирования ХН мультидиаграммного микрофона.

■ Разработан адаптивный алгоритм управления ХН в азимутальной плоскости на основе пары двунаправленных ХН, позволяющий автоматически ориентировать максимум ХН на один источник звука.

■ На основе оценки абсолютной погрешности локализации источника проведен сравнительный анализ эффективности разработанного алгоритма.

Практическая ценность. Разработанная микрофонная система имеет габариты на порядок меньше по сравнению с аналогичными системами локализации источника звука, что позволяет интегрировать ее в различные портативные устройства, имеющие небольшие размеры. По сравнению с известными системами TDOA (Time Difference Of Arrival - разность времени прихода), максимальная абсолютная погрешность определения угла местоположения источника звука, снижена в 1,8 раза и не превышает ±6°, что подтверждается практическими измерениями в условиях свободного поля. Разрешающая способность системы, полученная в ходе эксперимента в диапазоне углов от 0° до 15°, не превышает 1°.

Внедрение результатов работы. Полученные в работе результаты приняты к внедрению в учебный процесс на кафедре теоретических основ радиотехники «Южного федерального университета» для дисциплин: «Акустика», «Современные методы обработки звука», «Основы теории сигналов» (Доп. разделы) и «Обработка пространственно-временных сигналов» (образовательная -послевузовская программа). Также результаты диссертационной работы внедрены в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Южном федеральном университете» при выполнении научных работ по г/б НИР 11056/1, а также используются в разработках ООО «Измеритель» (г. Таганрог).

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

Международной научной конференции «Методы и алгоритмы принятия эффективных решений» Таганрог, 2009 г.; Международной научной конференции «Информационное общество: идеи, технологии, системы» Таганрог, 2010 г.; Всероссийской научной конференции «Современные исследовательские и образовательные технологии» Таганрог, 2010 г.; Всероссийской научной конференции «Актуальные вопросы исследования общественных и технических систем» Таганрог, 2011 г.; Всероссийской научной конференции «Перспективы развития гуманитарных и технических систем» Таганрог, 2011 г.; Всероссийской научной конференции «Актуальные проблемы современности: человек, общество, техника» Таганрог, 2012 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 статей, в том числе 2 из них в журналах из списка ВАК, 1 работа депонирована в ВИНИТИ РАН.

Структура диссертационной работы. Диссертационная работа изложена на 151 странице машинописного текста и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Список литературы включает в себя 83 наименования.

Основные положения, выносимые на защиту:

■ Модифицированный алгоритм формирования ХН мультидиаграммного микрофона, позволяющий расширить рабочий диапазон частот и упростить структуру микрофона.

■ Адаптивный алгоритм управления ХН в одной плоскости в условиях свободного поля и отсутствия внешних шумов, отслеживающий местоположение источника звука и ориентирующий на него максимум ХН.

■ Структура и конструкция макета решетки микрофонов для экспериментального подтверждения применения адаптивного алгоритма на практике.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассматриваются основные методы и алгоритмы обработки сигналов с целью формирования и управления характеристиками направленности решетки микрофонов в широком диапазоне частот. Также классифицируются и рассматриваются методы определения угла местоположения одного источника сигнала в условиях свободного поля и отсутствия внешних шу-

мов. Рассмотрены такие методы, как GCC (Generalized Cross-Correlation -обобщенная взаимная корреляция), PHAT (Phase Transform - преобразование фазы), ASDF (Average Square Difference Function - средний квадрат разностной функции), AMDF (Average Magnitude Difference Function - среднее значение разностной функции) и другие.

Метод формирования ХН основан на «дипольной групповой антенне», состоящей из двух приемников давления и электронного блока формирования

характеристик направленности, его структура показана на рис. 1.

Микрофонная система, состоящая из капсюлей Ml, М2, расположенных на расстоянии d = 17 мм друг от друга, а также инвертора (Инв), образует «дипольную групповую антенну» с ХН «восьмерка».

Рис. 1

Формирование других ХН осуществляется блоком задержки (БЗ), который предназначен для задержки сигнала во времени. Для ХН «восьмерка» БЗ имеет нулевую задержку. Для ХН кардиоиды, суперкардиоиды и гиперкардиоды времена задержки определяются выражением г = k{d!с), где с = 340 м/с — скорость звука в воздухе, к - коэффициент определяющий форму ХН: к =0,588 — для суперкардиоиды, к =0,334 - для гиперкардиоиды. Частотный корректор (ЧК) выравнивает ЧХЧ микрофона. Передаточная функция мультидиаграммно-го микрофона без учета ЧК имеет вид

*(/,*) = 2

sin

Л /[ — COs(#) + Z"

где в - угол прихода фронта плоской звуковой волны. Характеристики направленности «восьмерка» (штриховая линия), гиперкардиоида (пунктирная линия), суперкардиоида (сплошная линия) и кардиоида (штрихпунктирная линия) показаны на рис. 2.

Недостатком такой микрофонной системы является наличие БЗ, который строится на основе фильтра нижних частот. Частотный диапазон такого БЗ, в реализации аналоговой схемотехники,

Рис. 2

ограничен в области верхних частот.

Метод сканирования характеристикой направленности в азимутальной плоскости основан на двух направленных микрофонах, показанных на рис. 1.

Сканирование осуществляется в диапазоне углов 360° с шагом 45°. Изменение положения ХН для такой структуры реализуется за счет сложения сигналов двух микрофонных систем и, в зависимости от направления максимума ХН, коммутации микрофонных капсюлей. При этом ХН «восьмерка» двух систем располагаются перпендикулярно друг другу. При угле поворота на 45°, для ХН кардиоида, значение к = 0,415. Для формирования ХН при углах кратных 90°, выбирается только одна пара капсюлей, вторая остается не подключенной. Изменение положения ХН также сопровождается изменением общей чувствительности микрофонной системы, разность которой, для углов 0° и 45 , достигает 7 дБ.

Для управления ХН микрофонной системе необходима информация о положении источника звука r пространстве. Большое распространение получили методы TDOA. Один из наиболее простых методов является СС (Cross-Correlation - метод взаимной корреляции). Конструкция такой системы включает в себя два ненаправленных микрофона, расположенных на расстоянии d друг от друга, аналогично микрофонной системе на рис. 1. При падении звуковой волны под углом в, происходит запаздывание сигнала на выходе капсюля М2 по отношению к Ml. В результате угол прихода сигнала источника можно определить из выражения в = arccos((c/i/)r12), где г12 - время задержки сигнала капсюля М2. Для нахождения времени задержки (в случае дискретизован-ного сигнала) строится взаимная корреляционная функция по выражению

Здесь jc, (и) и х1(п) - сигналы на выходах капсюлей Ml и М2 соответственно, £[•] - среднее значение, п - номер отсчёта дискретных последовательностей, р - дискретно-временной сдвиг последовательности х2 (я). Максимальное значение этой функции будет определять время

rf =arg (max (/>)))•

Обобщенный метод взаимной корреляции GCC (Generalized Cross-Correlation) был предложен Кнаппом (Кпарр) и Картером (Carter). Его отличием от СС метода является наличие операции преобразования Фурье, общее выражение для этого метода имеет вид

Ы = И/№..г2 (/)ехр(у2я/р)#,

—ос

где фу, rl(f) = E[_Y\ (/)■*:(/)] - взаимный спектр выходных сигналов капсюлей Ml и М2 с их спектральными плотностями К,(/) и Y2(f), $(/) - весовая

функция в частотной области, определяющая подтип метода GCC. Классическому методу взаимной корреляции ССС (Classical Cross-Correlation Method)

соответствует 5(/) = 1, методу преобразования фазы PHAT (Phase Transform)

¿>(/) = l/K..r2(/)|-

Несмотря на простоту подобных систем, их недостатками являются большие габариты в виду большого расстояния между ненаправленными капсюлями (около 100 мм), а также высокая абсолютная погрешность определения угла положения источника звука, зависящая от положения источника (угла в) и частоты дискретизации. При частоте дискретизации 44100 Гц она составляет около ±12°. Такую погрешность можно снизить за счет увеличения расстояния между капсюлями, а также повышения частоты дискретизации.

Во второй главе представлена модель канала, которая описывает прохождение сигнала через воздушную акустическую среду распространения. Экспериментально исследованы статистические характеристики различных сигналов звуковых частот, описана методика проверки гипотез о предполагаемом законе распределения. Также исследованы ЧХЧ и ХН ненаправленных микрофонных капсюлей фирмы Analog Devices.

В качестве элементов решетки выбраны миниатюрные приемники давления ADMP504 компании Analog Devices. Их особенностью являются малые габариты и ровная ЧХЧ с подъемом на 7,5 дБ в области 12 кГц. Измерения характеристик капсюлей проводились в частично заглушённом тон-зале площадью 55 м2 - студии звукозаписи кафедры ТОР ЮФУ. В качестве тестовых сигналов взяты третьоктавный полосовой шум и скользящий по частоте тон. Методики для проведения измерений описаны в ГОСТ 16123-88. Измеренная ЧХЧ одного приемника давления на третьоктавном шуме (пунктирная линия) и скользящем тоне (сплошная линия) показаны на рис. 3.

ЧХЧ для пяти испытуемых приемников давления также имеют схожие характеристики во всем диапазоне частот. В районе 12 кГц наблюдается небольшой подъем на 5 дБ, что хорошо соотносится с характеристиками представленными производителем капсюлей.

Оценка чувствительностей исследуемых капсюлей произведена относительно капсюля с условной маркировкой «1», чувствительность которого принята за 0 дБ. При этом разброс чувствительностей капсюлей не превышает 1,8 дБ.

f Гц

1000

10000

Измерение ХН проводилось в том же помещении. Приемники давления, смонтированные на печатной плате, устанавливались на поворотный стенд. На

На нижних частотах капсюль является ненаправленным, с увеличением частоты наблюдается небольшая неравномерность характеристик, которая может быть вызвана отражениями в частично заглушённом помещении, а также дифракцией волн на печатной плате с размещенными приемниками давления. Исходя из полученных характеристик, можно предположить, что капсюли являются ненаправленными в диапазоне частот до 16 кГц.

При разработке микрофонных систем с адаптивным алгоритмом управления ХН, который может накладывать ограничения на виды сигналов, необходимо исследовать статистические характеристики звуковых сигналов. Для этого выбраны 14 различных звуков, среди которых есть как сигналы музыкальных инструментов, так и речевые сигналы. Расчет плотности вероятности производился при помощи программы, написанной в программной графической среде ЬаЬУ1Е\У. После расчета программа отображала плотность вероятности исследуемого сигнала, а также записывала значения графика в файл для дальнейшей обработки в математическом программном пакете МаШСАР. Оценка количественной меры соответствия гипотетического и эмпирического распределений выполнена на основе критерия согласия х2" Пирсона.

Для женских и мужских речевых сигналов распределение плотности вероятности соответствует распределению Лапласа. Плотность вероятности сигнала женской дикторской речи показана на рис. 5, пунктирной линией изображено гипотетическое распределение.

Для сигналов речевых, баяна, флейты, кларнета, саксофона (альт), балалайки, трубы и дхолы распределение также имеет закон Лапласа. Исходя из оценочных значений по критерию Пирсона, можно выдвинуть предположения об отклонении гипотезы. Для инструментов рояль и акустическая гитара, полученные плотности вероятности соответствуют нормальному закону распреде-

371'

в

капсюли подавалось акустическое воздействие полигармонического сигнала с частотами 125 Гц, 500 Гц, 1 кГц, 8 кГц и 16 кГц. Дискретный шаг изменения угла положения капсюля составлял 15°. Измерение ХН проводилось для одного приемника давления. Характеристики на частотах 125 Гц (штриховая линия), 500 Гц (пунктирная линия), 1 кГц (сплошная тонкая линия), 8 кГц (штрихпунктирная линия) и 16 кГц (сплошная толстая линия) показаны на рис. 4.

Рис.4

ления. Распределение плотности вероятности для сигнала акустической гитары

показано на рис. 6.

0,0

-0.« -0,45 -0.3

Рис. 5 Рис. 6

Для сигналов с нормальным распределением гипотетический и эмпирический законы визуально имеют схожие характеристики, не смотря на это, из оценки величины X2 > гипотезу следует отклонить. Исходя из значения величины критерия хг ■> лля всех сигналов выдвинуто предположение о том, что эмпирическая плотность вероятности не соответствует гипотетическому закону распределению. Несмотря на это сделано предположение о применимости исследованных сигналов для корреляционного анализа.

В третьей главе модифицирована модель мультидиаграммного микрофона, путем исключения линии задержки, проанализировано влияние разброса чувствительностей приемников давления на характеристики микрофона. Разработан адаптивный алгоритм управления различными ХН микрофонной системы на основе направленных и ненаправленных микрофонных капсюлей, произведена оценка абсолютной погрешности разработанного алгоритма. Также разработана электрическая принципиальная схема и печатная плата макета решетки микрофонов.

Модифицированная структура мультидиаграммного микрофона с ХН «восьмерка», гиперкардиоида, суперкардиоида и кардиоида показана на рис. 7. Название формы ХН совпадает с режимом работы микрофона.

Приемники давления М1 и М2, располагаются на расстоянии (1 друг от друга. Весовой коэффициент Кь имитирует изменение чувствительности микрофона М2. Инв - инвертор сигнала, ЧК - частотный корректор, Кп - весовой коэффициент, Рис. 7

определяющий форму ХН. Для такой структуры передаточная функция будет иметь вид

где w1 =[1 -А"6] - вектор, описывающий весовые коэффициенты двух микрофонных капсюлей, Х = [1 е(-у'2я-/г)]Г - вектор выходных сигналов капсюлей М1 и М2 в спектральной области, Кск(/) = 1 - передаточная функция ЧК с граничной частотой / =с/(4й?), =[0 Кп\ - весовой вектор, определяющий форму ХН. Приравнивая передаточную функцию к нулю и задавая углы в для разных ХН, которые имею максимальное подавление характеристики, находят значения вектора у/2 . Для режима «кардиоида»

\у211=[0 1,58], «суперкардиоида» \*2!к =[0 0,94], «гиперкардиоида» \у2?4=[0 0,53], «восьмерка» w2v=[0 0]. Характеристики направленности,

рассчитанные по (1), по внешнему виду совпадают с характеристиками на рис. 2.

Структура микрофонной системы с адаптивным пространственно-временным алгоритмом управления ХН на основе направленных микрофонных капсюлей показана на рис. 8.

Рис. 8

Капсюли М1 и М2 с ХН «восьмерка» располагаются в одной точке пространства. ХН такой системы ориентированы перпендикулярно друг к другу в азимутальной плоскости. Сигналы с М1 и М2 поступают на процессор ВП, предназначенный для расчёта весовых коэффициентов После весовой

обработки сигналы складываются.

Для такой системы уравнение собственных значений корреляционной матрицы имеет вид

Ог1Ю = Л, (2)

где Я - корреляционная матрица входного сигнала, Л - диагональная матрица собственных значений корреляционной матрицы Я , внедиагональные элементы которой равны нулю. Матрица собственных векторов О имеет вид

''соз(а) -зт(а)4 5{п(а) соз(аг) __

где а - расчетный угол, определяющий положения источника сигнала. Для решения этого уравнения находят собственные значения матрицы Я из характеристического уравнения второго порядка ёе1[Я-^1] = 0, где I - единичная матрица с нулевыми внедиагональными элементами, 0 - матрица с нулевыми элементами, У0, у, - собственные значения матрицы Я . Подставляя собствен-

О

ные значения в (2) и решая это уравнение, находят матрицу собственных векторов О, которая содержит информацию о направлении на источник звука в виде весовых коэффициентов. Направление максимума ХН на источник звука осуществляется путем установки весовых коэффициентов У, и К,, определяемых первым столбцом собственного вектора матрицы О . Весовые коэффициенты, найденные в процессе моделирования разработанного алгоритма, при воздействии шумового сигнала с нормальным законом распределения и Лапласа, показаны в табл. 1.

Из анализа табл. 1 следует, что адаптивный алгоритм на основе корреляционного анализа также применим к сигналам с распределением Лапласа.

Таблица 1

Угол в. ..Нормальное расгп эеделение Распределение Лапласа

а ■Ух Уг а Уг

0° 0° 1 0 0° 1 0

30° 30° 0,866 0,5 30° 0,866 0,5

60° 60° 0,5 0,866 60° 0,5 0,866

90° 90° 0 1 90° 0 1

j ^ 11 п pujpuvw 1 Mill ivi V ш» vj/««»"»*» I ------- - - - *

определения угла положения источника звука (см. рис. 9), которая зависит от разности чувствительностей направленных микрофонов Ml и М2 для AS, =1 дБ (сплошная линия), AS2 =2 дБ (пунктирная линия), ДS25 =2,5 дБ (штриховая линия).

7.3'

а о«

■V'

■и'

к

Г*

V "У \ ц

* V, V

Рис.9 Рис.10

Из анализа зависимостей следует, что абсолютная погрешность зависит от отклонения чувствительностей капсюлей, а также от угла прихода сигнала источника звука. Максимальная погрешность характерна для углов в = 45°,135°,225°,315°, которая для Д5, не превышает ±3,3°, для Д52 -±6,5°, для А- +8,1°. Минимальное значение абсолютной ошибки для ХН, близкое к нулю, соответствует углам 0 = 0°,90°,180°,270°. Изменение значения глубины нуля ХН для этих углов от 14 дБ до 30 дБ также влияет на абсолютную погрешность.

В четвертой главе выполнено экспериментальное исследование макета решетки микрофонов, с целью проверки работоспособности разработанного адаптивного алгоритма, в условиях свободного поля и отсутствия внешних шумов.

Измерения проводились в частично заглушённом помещении. Для измере--ния ЧХЧ и ХН, макет решетки микрофонов устанавливался на поворотный стенд. Методика измерения на основе формирования тестового сигнала скользящего по частоте тона описана в ГОСТ 16123-88. ЧХЧ одного канала решетки в режиме «восьмерка» показана на рис. 10.

В области нижних частот наблюдается большая неравномерность характеристики, что может быть связано с разбросом чувствительности микрофонных капсюлей, в результате чего образуется резкий подъем в области нижних частот. В этом случае, уменьшить неравномерность ЧХЧ возможно за счет более точной отстройки коэффициента усиления ненаправленных капсюлей микрофонной решетки, что требует полностью заглушённого помещения. ЧХЧ в ре-

ЧХЧ в режиме «кардиоида» имеет меньшую неравномерность характеристики, что можно объяснить меньшим влиянием расхождения чувствительно-стей ненаправленных капсюлей на подъем в области нижних частот ЧХЧ. В результате неравномерность ЧХЧ на частотах выше 200 Гц не превышает ±2,5 дБ. На частотах выше 30 Гц, для режима «кардиоида» также характерна хорошая идентичность ЧХЧ двух каналов.

Измерение угла положения источника звука, а также проверка алгоритма управления ХН в одной плоскости проводилась при помощи ПК. Для этого сигналы с двух выходов макета решетки микрофонов (см. рисунок 8) через звуковую карту записывались в ПК. В качестве воздействия тестовых сигналов на макет выбран третьоктавный полосовой шум с центральной частотой 1 кГц и гармоническое колебание частотой 2 кГц. Запись проводилась для различных углов поворотного стенда Рр с шагом 15°. Для измерения угла положения источника, в программной графической среде ЬаЬУ1Е\¥ написана программа, которая из полученного звукового файла рассчитывала значения элементов матрицы Я в выражении (2). Дальнейший расчет осуществлялся по разработанному адаптивному алгоритму в математическом пакете МаЛСАЭ. На рис. 12 показана зависимость абсолютной погрешности определения угла ме-

стоположения источника звука для третьоктавного полосового шума <pN (сплошная линия) и гармонического колебания <ps (пунктирная линия).

Из анализа зависимости следует, что абсолютная погрешность локализации источника звука для шумового сигнала не превышает ±6°, для гармонического колебания не превышает ±5°. Также произведена оценка разрешающей способности определения угла положения источника звука (рв на сигнале музыкального инструмента балалайки. Оценка заключалась в измерении значений углов <рв, при этом шаг угла рр выбран 5° в диапазоне углов Рр от 0° до 15°. Для углов Рр 0°, 5°, 10° и 15°, расчетное значение <рв составило 13,9°, 19,2°, 23,4° и 27,9° соответственно. С учетом смещения полученных углов <рв, за

счет возможного смещения поворотного стенда при установке, на 13,9° разрешающая способность определения угла положения источника звука не превы-

Звуковой файл, полученный в процессе измерения ХН, содержит сигналы двух каналов макета решетки микрофонов, что позволяет реализовать сканирование ХН в одной плоскости в звуковом редакторе. Для этого выполнено сложение левого и правого каналов звукового файла с предварительной весовой обработкой из табл. 1. Характеристики направленности на частоте 2 кГц в режиме «восьмерка» при теоретических углах прихода сигнала источника звука 9 = 60 (сплошная линия) и в = 150° (пунктирная линия) показаны на рис. 13.

Сложение каналов звукового файла с учетом весовой обработки приводит к изменению положения характеристики направленности на угол, соответствующему углу прихода в■ Значение глубины нуля ХН для 0 = 60° и 0-150° составляет около 20 дБ и мало зависит от положения ХН.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В диссертационной работе рассмотрены вопросы, связанные с построением Микрофонной системы с адаптивным алгоритмом управления ХН в одной плоскости. В результате исследования, поставленные в работе задачи, выполнены в. полном объеме:

1.- Исследованы основные методы и алгоритмы формирования и управления ХН в одной плоскости, а также алгоритмы локализации источника звука.

Произведена оценка максимальной абсолютной погрешности локализации источника для систем ТБОА.

2. Выполнен анализ статистических характеристик речевых сигналов и сигналов музыкальных инструментов. Распределение плотности вероятности исследуемых сигналов близко к распределениям Лапласа и Гаусса. Также выдвинуто предположение о применимость таких сигналов к методам корреляционного анализа.

3. Исследованы ЧХЧ и ХН приемников давления. Экспериментальные измерения в условиях свободного поля показали, что ЧХЧ имеет ровную характеристику с небольшим подъемом в районе 12 кГц. Для исследуемых капсюлей также характерна хорошая идентичность ЧХЧ, при этом разброс чувствитель-ностей капсюлей не превышает 1,8 дБ. На частотах до 16 кГц капсюли являются ненаправленными. Отсюда следует, что приемники давления обладают хорошими характеристиками и могут быть использованы для построения решетки микрофонов с целью проведения натурных испытаний.

4. Модифицирован алгоритм формирования ХН мультидиаграммного микрофона. В результате микрофонная система формирует основные формы ХН, применяемые в большинстве микрофонных систем.

Для решетки микрофонов разработан адаптивный алгоритм управления ХН в одной плоскости. Алгоритм позволяет определить положение источника звука и, путем весовой обработки установить максимум ХН в сторону источника. Для разработанного алгоритма произведена теоретическая оценка максимальной абсолютной погрешности локализации звукового источника, которая при разности коэффициентов усиления двух каналов решетки микрофонов на 2 дБ не превышает ±6,5°. По сравнению с известными системами ТООА, удалось уменьшить ошибку локализации в 1,8 раза, а также уменьшить расстояние между микрофонными капсюлями в 10 раз. Экспериментально полученная разрешающая способность, для диапазона углов прихода сигнала источника от 0° до 15°, не превышает 1°.

5. Разработана структура решетки микрофонов на основе ненаправленных капсюлей, электрическая принципиальная схема и макет решетки микрофонов.

6. Для режимов «восьмерка» и «кардиоида» выполнено экспериментальное исследование макета в условиях свободного поля. Измеренные ХН в режиме «восьмерка» имеют двунаправленные характеристики, расположенные перпендикулярно друг другу. Формирование ХН начинается с 500 Гц, при этом значение глубины нуля характеристики на этой частоте составляет около 8 дБ. С увеличением частоты значение глубины нуля характеристики увеличивается, и достигает 24 дБ. В режиме «кардиоида» ХН решетки микрофонов имеет направленность на частоте 125 Гц с отношением «фронт-тыл» около 5 дБ. С увеличением частоты величина «фронт-тыл» улучшается и имеет максимальное полученное значение 18,9 дБ. Для проверки возможности управления ХН в одной плоскости записан звуковой сигнал двух каналов решетки микрофонов. Для изменения положения ХН выполнена весовая обработка звукового файла.

В результате, в режиме «восьмерка» происходит поворот ХН в сторону заданного угла прихода сигнала звукового источника. С изменением положения ХН, значение глубины нуля характеристики остается неизменным. В режиме «кардиоида», с поворотом ХН на 45°, отношение «фронт-тыл» ухудшается до 15 дБ.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Мокрецов A.B. Экспериментальное исследование мультидиаграммного микрофона с характеристикой направленности «гиперкардиоида» // Матер, ме-ждун. научн. конф. «Информационное общество: идеи, технологии, системы», ч. 4 - Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2010. - С. 34-37.

2. Мокрецов A.B. Микрофон с электронным сканированием характеристик направленности // Матер. Всеросс. научн. конф. «Актуальные вопросы исследования общественных и технических систем», ч. 3 - Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2011.-С. 27-31.

3. Мокрецов A.B. Исследование чувствительности микрофона в процессе сканирования // Матер. Всеросс. научн. конф. «Перспективы развития гуманитарных и технических систем», ч.З - Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2011. - С. 65-68.

4. Мокрецов A.B. Исследование распределений плотности вероятности речевых сигналов // Матер. Всерос. научн. конф. «Актуальные проблемы современности: человек, общество, техника», ч. 2 - Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2012.

- С. 42-46.

5. Мокрецов A.B. Влияния алгоритма адаптивного управления характеристикой направленности на коэффициент направленности микрофонной решетки // Матер. Всерос. научн. конф. «Актуальные проблемы современности: человек, общество, техника», ч. 4 - Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2012. - С. 48-53.

6. Мокрецов A.B. Погрешность определения угла местоположения источника звука микрофонной системой с алгоритмом пространственно-временной обработки сигнала. // Инженерный вестник Дона. 2012. №3. URL: http://ivdon.ru/magazine/archive/n3y2012/889/ (дата обращения 03.09.2012).

7. Мокрецов A.B. Двунаправленный микрофон с адаптивной характеристикой направленности // Телекоммуникации. 2012. № 10. - С. 7-11.

8. Мокрецов А. В. Экспериментальное исследование алгоритма управления характеристикой направленности на основе пространственно-временной обработки сигналов в условиях свободного поля / Технологический институт Южного федерального университета. - Таганрог, 2012. - 26 е.: ил. - Библ.: 10 назв. - русский. - Деп. в ВИНИТИ РАН 18.06.2012 № 280-В2012.

Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать оперативная.

Печ. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ 292 Типография ТТИ ЮФУ в г. Таганроге 347928, г. Таганрог, пер. Некрасовский, 44.

ВВЕДЕНИЕ

1. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ И

АЛГОРИТМЫ НА ОСНОВЕ МИКРОФОННЫХ СИСТЕМ

1.1 Электронное формирование характеристик направленности 17 микрофонной системой на основе линии задержки

1.2 Электронное сканирование характеристикой направленности 25 микрофонной решетки

1.3 Методы и алгоритмы определения местоположения 29 источника звука на основе временной задержки распространения сигналов

1.4 Выводы

2. ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

ЗВУКОВЫХ СИГНАЛОВ И ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

ЭЛЕМЕНТОВ РЕШЕТКИ МИКРОФОНОВ

2.1 Пространственная модель канала SIMO

2.2 Исследование частотных характеристик чувствительности и 54 характеристик направленности элементов решетки микрофонов

2.3 Критерии согласия. Метод Пирсона

2.4 Исследование статистических характеристик акустических 67 сигналов звуковых частот

2.5 Выводы

3. РАЗРАБОТКА ШИРОКОПОЛОСНОЙ РЕШЕТКИ

МИКРОФОНОВ С АДАПТИВНЫМ АЛГОРИТМОМ

УПРАВЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ

3.1 Алгоритм формирования характеристик направленности 88 микрофонной системы без использования линии задержки

3.2 Адаптивный алгоритм управления ХН микрофонной системы 99 на основе направленных капсюлей

3.3 Адаптивный алгоритм управления ХН решетки микрофонов 104 на основе направленных капсюлей

3.4 Мультидиаграммная решетка микрофонов с адаптивным 110 алгоритмом управления ХН

3.5 Разработка электрической принципиальной схемы макета 116 решетки микрофонов

3.6 Разработка конструкции макета решетки микрофонов

3.7 Выводы 124 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РЕШЕТКИ

МИКРОФОНОВ С АДАПТИВНЫМ АЛГОРИТМОМ

УПРАВЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ

4.1 Экспериментальное исследование блока формирования 126 характеристик направленности

4.2 Экспериментальное исследование характеристик макета 132 решетки микрофонов в условиях свободного поля

4.3 Определение угла местоположения источника звука в 142 условиях свободного поля

4.4 Выводы 146 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 149 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 152 ПРИЛОЖЕНИЯ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

AMDF - average magnitude difference function - среднее значение разностной функции;

ASDF - average square difference function - средний квадрат разностной функции;

СС - cross-correlation - взаимная корреляция;

FSLP - forward spatial linear prediction - прямое пространственное линейное предсказание;

GCC - generalized cross-correlation - обобщенная взаимная корреляция;

МССС - multichannel cross-correlation coefficient - многоканальные коэффициенты взаимной корреляции;

ME - minimum entropy - наименьшая энтропия;

MEMS - micro electro mechanical systems - микро электромеханические системы;

MIMO - multiple-input multiple-output - многоканальный вход многоканальный выход;

MISO - multiple-input single-output - многоканальный вход одноканальный выход;

РНАТ - phase transform - преобразование фазы;

SCOT - smoothed coherence transform - сглаженное когерентное преобразование;

SIMO - single-input multiple-output - одноканальный вход многоканальный выход;

SISO - single-input single-output - одноканальный вход одноканальный выход;

TDOA - time-difference-of-arrival - разность времени прихода;

WCC - weighted cross-correlation - взвешенная взаимная корреляция;

АС - акустическая система;

АЦП - аналогово-цифровой преобразователь;

АЧХ - амплитудно-частотная характеристика;

БЗ - блок задержки; БК - блок коммутации; БФ - блок формирования; В - вольтметр;

ВП арифметический процессор; ЗК - звуковая карта; Инв - инвертор;

МП - микрофонный предусилитель;

ПК - персональный компьютер;

ПУ - предварительный усилитель;

СКО - среднеквадратическое отклонение;

УВ - устройство вывода;

УМ - усилитель мощности;

ФНЧ - фильтр нижних частот;

ХН - характеристика направленности;

ЧК - частотный корректор;

ЧХЧ - частотная характеристика чувствительности.

В настоящее время в области радиотехники бурно развиваются системы звукозаписи и звуковоспроизведения. Основным инструментом преобразования акустических колебаний в электрические таких систем являются микрофоны. Как правило, термин микрофон подразумевает готовое законченное устройство, которое на основе определенных физических эффектов может преобразовывать акустические колебания воздушной среды. Такие устройства в большинстве случаев имеют заданную характеристику направленности (ХН), максимум которой направляют на источник звука, а минимум на источник нежелательных помех. Изменение положения ХН в пространстве становится возможным за счет изменения положения микрофона, что в ряде случаев может быть неудобным или невыполнимым. Решая задачи формирования и управления ХН в пространстве, микрофоны строят на основе акустических антенных решеток, состоящих, как правило, из приемников звукового давления (ненаправленных микрофонных капсюлей). Однако задачи микрофонных систем не ограничиваются формированием и управлением ХН. Имеют место такие факторы как отражения звуковых колебаний от стен помещения (реверберация) и воздействие внешнего аддитивного шума на микрофон. В большинстве случаев эти вопросы и решаются в настоящее время. Основные задачи, по которым ведутся исследования можно разделить по направлениям [1]:

- шумоподавление;

- подавление эхо;

- подавление реверберации;

- локализация одного источника звука;

- оценка числа источников звукового сигнала;

- локализация нескольких источников звука.

Шумоподавление основано на выделении полезного сигнала из смеси нежелательного аддитивного шума [2 - 7]. Особенностью большинства алгоритмов является применение одного капсюля микрофона, при этом происходит потеря качества преобразованного сигнала и ухудшение разборчивости речи, что является основной проблемой в разработке подобных алгоритмов.

Подавление эхо необходимо в акустических системах, где преобразованные микрофоном акустические колебания усиливаются и, в реальном времени воспроизводятся акустическими системами. В результате, за счет обратной связи может возникать эхо, уменьшая тем самым разборчивость речи и устойчивость системы [8 - 14]. Основными решениями таких задач является направления максимума ХН микрофонной системы на источник звука и минимума на акустическую систему. Несмотря на актуальность такой проблемы, в настоящее время не разработано алгоритмов хорошо зарекомендовавших себя на практике.

Подавление реверберации необходимо при работе в не заглушённых помещениях, где имеют место быть отражения основного сигнала звукового источника от стен, пола, потолка и предметов, находящихся в комнате [15-18]. Такие отражения могут не только снижать разборчивость речи, но и вносить дополнительные ошибки в системы локализации источника звука. Это направление достаточно исследовано и имеет хорошо зарекомендовавшие себя на практике алгоритмы.

Локализация источника звука и оценка числа источников звукового сигнала позволяет определить местоположение источника звуковых колебаний в пространстве, что дает важную информацию таким приложениям, как автоматическая камера наблюдения, устройство управления ХН или устройствам робототехники [19]. Обычно такие системы состоят из двух и более микрофонных капсюлей и ориентированы на узкополосные сигналы. В настоящее время ведутся разработки алгоритмов для широкополосных сигналов.

Методы и алгоритмы перечисленных направлений большей частью заимствованы с других областей науки, основными из которых являются радиолокация и гидроакустика. Это позволяет упростить поиск решений той или иной задачи, хотя и накладывает ограничения на характеристики микрофонных решеток. Как правило, ограничения вызваны тем, что сигналы звукового диапазона являются широкополосными, в то время как в системах радиолокации, в большинстве случаев, применяют сигналы с узкой полосой частот. Отсюда возникает необходимость в адаптации алгоритмов под определенные источники звуковых сигналов.

Практическое применение описанных направлений исследования направлено преимущественно на бытовые приборы массового пользования. К ним можно отнести сотовые телефоны, системы конференций, карманные компьютеры и др. Очевидно, основная задача таких устройств заключается в передачи необходимой звуковой информации и частичном подавлении нежелательных помех, поэтому амплитудно-частотные характеристики таких устройств могут быть сильно искажены. Такие искажения крайне нежелательны в области высококачественной студийной звукозаписи, где основная задача микрофонных систем не только подавить нежелательные помехи, но и максимально близко передать тембр источника сигнала с минимальными частотными и фазовыми искажениями.

Микрофонные системы, используемые в высококачественной звукозаписи (студиях звукозаписи), на протяжении нескольких десятилетий претерпели незначительные изменения не только в конструкции, но и в методах и алгоритмах формирования характеристик направленности. Большая часть микрофонных систем известных фирм [20, 21] состоит из раздельных, подобранных по характеристикам микрофонов с заданной характеристикой направленности и установленных на специализированные стойки для необходимого геометрического расположения. В большинстве случаев они оснащены отдельным блоком, предназначенным для управления ХН посредствам команд оператора или вычисления, например, статистических параметров сигнала. Такая структура микрофонных систем затрудняет установку, настройку, управление и эксплуатацию системы. К тому же, за счет больших размеров микрофонной системы, управление ХН осуществляется в неполном диапазоне частот, что в некоторых случаях может быть недостаточным.

Несмотря на бурное развитие звукозаписывающих систем, остаются малоизученными методы формирования и управления ХН микрофонных систем в широком диапазоне частот при небольших линейных искажениях. Фирмы производители подобных устройств, в виду коммерческой тайны, не предоставляют описание алгоритмов работы, также эти методы и алгоритмы редко встречаются в литературе. Поэтому, возникает необходимость в исследовании и разработки таких систем с расширенной полосой рабочих частот и небольшой вычислительной мощностью устройства обработки. Для этого необходимо выполнить анализ следующих проблем.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. В настоящее время широкое распространение получила пространственно-временная обработка сигналов во многих областях науки и техники. Ее использование позволило достичь существенного повышения эффективности телекоммуникационных и локационных систем. Одним из направлений применения такой обработки являются системы обработки и преобразования акустических сигналов на основе набора (решетки) микрофонов, разнесенных в пространстве и обеспечивающих формирование характеристик направленности на основе совместной обработки сигналов на их выходах.

Особенностью существующих микрофонных систем с управляемой ХН, является раздельное использование микрофонов с различной формой ХН. Как правило, такие системы имеют самостоятельные, отделенные от микрофонов блоки, позволяющие формировать и управлять в пространстве ХН. В этом случае их установка, эксплуатация и интеграция в другие приложения становится затруднительной.

Развитие в радиотехнике звукозаписывающих и звуковоспроизводящих систем определяет задачи формирования и управления положением ХН в широком диапазоне звуковых частот, а также интеграции таких систем в устройства, размеры которых гораздо меньше размеров современной микрофонной системы. Существующие алгоритмы формирования и управления ХН большей частью заимствованы из теории адаптивных антенных решеток в области радиолокации. Принцип адаптивного управления основан на формировании луча в направлении источника, что предполагает предварительную оценку направления прихода источника сигнала [22]. В процессе управления ХН основную сложность представляет сохранение формы ХН для широкого диапазона частот в процессе сканирования. Для этого используют дополнительную адаптивную фильтрацию каждого электрического канала микрофонной решетки [23].

В электроакустических системах одной из задач является выделение сигнала источника из аддитивной смеси полезного сигнала и шумов, что иногда сопровождается перемещением источника сигнала в пространстве. Примером может служить артист, перемещающийся на сцене во время концерта. Тогда основная задача микрофонной системы является локализация источника звука (артиста) и направление на него максимума ХН. Такая задача может быть реализована на основе хорошо изученных алгоритмов пространственно-временной обработки сигналов из теории радиолокации, что может быть применимо как к фазированным антенным решеткам, так и к амплитудным решеткам.

Особенностью распределенных фазовых решеток являются разнесенные в пространстве элементы решетки, которые могут представлять собой ненаправленные микрофонные капсюли. В таких решетках сложность управления ХН методами обработки пространственно-временных сигналов, может быть связана с техническими трудностями, которые обусловлены большой вычислительной мощностью процессора и следствием большого числа переменных параметров. Также имеют место быть и линейные искажения, определяемые изменением частотных или фазовых характеристик решетки, что неблагоприятно сказывается на качестве преобразованного решеткой сигнала.

В случае с амплитудными антенными решетками, её элементы располагаются в одной точке пространства или на незначительном расстоянии друг от друга. Пространственно-временные алгоритмы для такой системы могут основываться на расчете весовых коэффициентов с последующей весовой обработкой сигналов на выходе элементов решетки,

•Л что обеспечивает направление максимума, либо нуля ХН на источник. В таких решетках линейные искажения практически отсутствуют и могут определяться лишь электрическим каналом прохождения сигнала в решетке.

Таким образом, актуальным является развитие теории адаптивной обработки сигналов в области радиотехники для систем звуковоспроизведения и звукозаписи различного назначения, а также исследование возможности применения таких методов в малогабаритных системах локализации источника звука.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ. Целью диссертации является уменьшение влияния процесса сканирования ХН на основные параметры и характеристики решетки микрофонов и снижение абсолютной погрешности определения угла местоположения источника звука.

Для достижения сформулированной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Исследовать статистические характеристики речевых сигналов и сигналов музыкальных инструментов, определить применимость таких сигналов к методам корреляционного анализа.

2. Исследовать частотные характеристики чувствительности (ЧХЧ) и ХН ненаправленных капсюлей (элементов решетки микрофонов), определить рабочий диапазон частот и неравномерность ЧХЧ капсюлей.

3. Модифицировать алгоритм формирования ХН мультидиаграммного микрофона путем исключения линии задержки.

4. Разработать адаптивный алгоритм управления ХН в одной плоскости.

5. Разработать структуру решетки микрофонов на основе ненаправленных капсюлей, электрическую принципиальную схему и макет решетки.

6. Выполнить экспериментальное исследование решетки микрофонов в условиях свободного поля.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ основаны на использовании теории линейной алгебры и векторно-матричного анализа, теории вероятности, методов статистического анализа случайных процессов, а также теории электроакустических систем.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. В диссертационной работе получен ряд новых результатов, основные из которых сводятся к следующему:

1. Модифицирован алгоритм формирования ХН мультидиаграммного микрофона.

2. Разработан адаптивный пространственно-временной алгоритм управления ХН в азимутальной плоскости на основе пары двунаправленных ХН, позволяющий автоматически ориентировать максимум ХН на один источник звука.

3. На основе оценки абсолютной погрешности локализации источника звука проведен сравнительный анализ эффективности разработанного алгоритма.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Разработанная микрофонная система имеет на порядок меньшие габариты, по сравнению с аналогичными системами локализации источника звука, что позволяет интегрировать ее в различные портативные устройства, имеющие небольшие размеры. По сравнению с известными системами ТБОА, максимальная абсолютная погрешность определения угла местоположения источника звука, снижена в 1,8 раза и не превышает ±6°, что подтверждается практическими измерениями в условиях свободного поля. Разрешающая способность системы, полученная в ходе эксперимента, в диапазоне углов от 0° до 15° не превышает 1°.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

1. Модифицированный алгоритм формирования характеристик направленности мультидиаграммного микрофона, исключающий линию задержки.

2. Разработанный адаптивный алгоритм, позволяющий управлять ХН в азимутальной плоскости в условиях свободного поля и отсутствии внешних шумов.

3. Структура и конструкция решетки микрофонов.

4. Проведены экспериментальные исследования решетки микрофонов в условиях свободного поля, подтверждающие теоретические исследования.

ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Полученные в работе результаты приняты к внедрению в учебный процесс на кафедре Теоретических основ радиотехники «Южного федерального университета» для дисциплин: «Акустика», «Современные методы обработки звука», «Основы теории сигналов» (Доп. разделы) и «Обработка пространственно-временных сигналов» (образовательной послевузовской программы). Также результаты диссертационной работы внедрены в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Южного федерального университета» при выполнении научных работ по г/б НИР 11056/1, а также используются в разработках ООО «Измеритель». Внедрение результатов работы подтверждено соответствующими актами, которые приведены в приложении (см. Приложение 2).

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

Международной научной конференции «Методы и алгоритмы принятия эффективных решений» Таганрог, 2009 г.

Международной научной конференции «Информационное общество: идеи, технологии, системы» Таганрог, 2010 г.

Всероссийской научной конференции «Современные исследовательские и образовательные технологии» Таганрог, 2010 г.

Всероссийской научной конференции «Актуальные вопросы исследования общественных и технических систем» Таганрог, 2011 г.

Всероссийской научной конференции «Перспективы развития гуманитарных и технических систем» Таганрог, 2011 г.

Всероссийской научной конференции «Актуальные проблемы современности: человек, общество, техника» Таганрог, 2012 г.

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 10 статей, в том числе 2 из них в журнале из списка ВАК.

СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ. Диссертационная работа изложена на 151 странице машинописного текста и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Список литературы включает в себя 83 наименования.

4.4 Выводы

В четвертой главе выполнено моделирование макета микрофонной системы в среде МюгоСар. Для проверки правильности расчета частотного корректора произведено моделирование электрической принципиальной схемы с ранее рассчитанными параметрами элементов ЧК. Для отстройки макета, при помощи программного комплекса, построены АЧХ двух каналов макета. В результате расчетная, смоделированная и измеренная АЧХ совпадают во всем рабочем диапазоне частот ЧК. Экспериментальный подбор резисторов, задающих режим работы микрофонной системы, выполнен в среде моделирования МюгоСар. Полученный номинал при этом составил 29,3 кОм, что хорошо согласуется с теоретическими расчетами.

Измерения ЧХЧ макета для режимов «восьмерка» и «кардиоида» выполнены методом замещения капсюлей решетки микрофонов, при котором на вход макета подавалась сформированная последовательность тональных импульсов с различными фазами. В результате получены ЧХЧ двух каналов в режимах «восьмерка» и «кардиоида». Отклонение разности двух каналов ЧХЧ не превышает ±0,2 дБ, что показывает хорошую идентичность каналов макета. Для режима «восьмерка», измеренное методом замещения, значение глубины нуля ХН составило 35 дБ, в режиме «кардиоида» отношение «фронт-тыл» составило около 17 дБ.

В условиях свободного поля измерены основные характеристики макета решетки микрофонов. Для двух режимов характерна хорошая идентичность ЧХЧ двух каналов. В режиме «восьмерка» наблюдается большая неравномерность ЧХЧ на частотах ниже 600 Гц, что может являться следствием неточной отстройки чувствительностей пар ненаправленных капсюлей решетки. Для режима «кардиоида» неравномерность ЧХЧ значительно меньше и, на частотах от 200 Гц не превышает ± 2,5 дБ. Также наблюдается расширение рабочей полосы в сторону верхних частот за счет подъема ЧХЧ ненаправленных капсюлей решетки в этой области.

Измерения ХН макета решетки также проводилось в условиях свободного поля. Для этого на поворотный стенд устанавливался макет, на который подавалось воздействие акустических колебаний полигармонического сигнала с определенным набором частот. В режиме «восьмерка», начиная с частот выше 500 Гц, ХН двух каналов решетки являются двунаправленными. Значение глубины нуля на частоте 2 кГц при этом составило около 20 дБ. Для режима «кардиоида», на частоте 4 кГц отношение «фронт-тыл» составило около 18 дБ, на нижних частотах ХН решетки микрофонов также имеет направленность с отношением «фронт-тыл» около 5 дБ.

Проверка возможности изменения положения ХН в одной плоскости для режимов «восьмерка» и «кардиоида» производилась в среде Adobe Audition. Для ранее полученного звукового файла, при измерениях ХН, по теоретически рассчитанным весовым коэффициентам произведена весовая обработка. После обработки оба канала звукового файла складывались, и строилась результирующая характеристика направленности. В случае весовой обработки в режиме «восьмерка», соответствующей различным углам прихода сигнала источника 0 = 60° и 0 = 150°, происходит поворот ХН. Максимум характеристик направлен в сторону заданных углов в. Это подтверждает возможность применения на практике адаптивного алгоритма для управления ХН в одной плоскости. Также при изменении положения ХН, значение глубины нуля на частоте 2 кГц не изменилось. Для режима «кардиоида», в результате весовой обработки, также происходит поворот ХН на заданный угол в, при этом для 0 = 45° отношение «фронт-тыл» ухудшается до 15,2 дБ. С изменением угла на 0 = 60° происходит незначительное улучшения отношения «фронт-тыл» до 15,7 дБ.

Проверка адаптивного алгоритма для расчета положения одного источника звука выполнена для звуковых сигналов третьоктавного шума с центральной частотой 1 кГц, гармонического колебания частотой 2 кГц и струнного музыкального инструмента балалайки. Аналогично измерению ХН, сигнал с двух каналов микрофонной системы записывался в звуковой файл, после чего, при помощи программы, построенной в среде Lab VIEW, произведены вычисления значений корреляционной матрицы. Вычисления углов прихода звукового сигнала источника выполнено в среде MathCAD, согласно разработанному адаптивному алгоритму. С учетом предположения о компенсации смещения ХН, относительно истинного нулевого направления на источник сигнала, максимальная абсолютная ошибка определения местоположения источника сигнала для третьоктавного шума не превышает ±6°, для гармонического колебания частотой 2 кГц она не превышает ±5°. Исходя из этого, можно сделать вывод о том, что разработанный адаптивный алгоритм может быть применен к сигналам, плотности вероятности которых имеют распределение, отличающееся как от нормального, так и от распределения Лапласа. В сравнении с теоретической погрешностью, абсолютная погрешность, полученная путем экспериментального исследования макета (практическая погрешность) при воздействии гармонического колебания сходится с расчетной погрешностью. Погрешность близкая к нулевой характерна для углов 0 = 180° и 0 = 270°. Для остальных углов, где теоретическая погрешность близка к нулю, значение практической погрешности отличается от нуля и не превышает

4,5°. Практическая погрешность для шумового сигнала близка к нулю только для одного угла (9 = 90°. В ходе эксперимента также выполнена оценка разрешающей способности для диапазона углов прихода сигнала источника от 0° до 15°, в результате полученное значение не превышает 1°.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе рассмотрены вопросы, связанные с построением микрофонной системы с адаптивным алгоритмом управления характеристикой направленности в одной плоскости. В результате исследования, сформулированные в работе задачи, выполнены в полном объеме:

1. Исследованы основные методы и алгоритмы формирования и управления ХН в одной плоскости, а также алгоритмы локализации источника звука. Произведена оценка максимальной абсолютной погрешности локализации источника.

2. Исследованы статистические характеристики речевых сигналов и сигналов музыкальных инструментов. Для большинства сигналов распределение плотности вероятности близко к распределениям Лапласа и Гаусса. Выдвинуто предположение о применимость таких сигналов к методам корреляционного анализа.

3. Исследованы ЧХЧ и ХН ненаправленных капсюлей микрофонной системы. Экспериментальные измерения в условиях свободного поля показали, что ЧХЧ имеет ровную характеристику с небольшим подъемом в районе 12 кГц. Для исследуемых капсюлей также характерна хорошая идентичность ЧХЧ, при этом разброс чувствительностей капсюлей не превышает 1,8 дБ. На частотах до 16 кГц капсюли являются ненаправленными. Отсюда следует, что приемники давления обладают хорошими характеристиками и могут быть использованы для построения микрофонной системы, с целью проведения натурных испытаний.

4. Модифицирован алгоритм формирования ХН мультидиаграммного микрофона. Формирование характеристик осуществлялось путем сложения сигнала тылового микрофона с сигналом «дипольной групповой антенны». В результате микрофонная система формирует основные ХН, применяемые в большинстве микрофонных систем.

Разработан адаптивный алгоритм управления ХН в одной плоскости на основе микрофонной системы, состоящей из четырех ненаправленных капсюлей. Алгоритм позволяет определить положение источника звука в азимутальной плоскости и, путем весовой обработки повернуть ХН в сторону источника. Для разработанного алгоритма произведена теоретическая оценка максимальной абсолютной погрешности локализации звукового источника. При разности коэффициентов усиления двух каналов решетки микрофонов на 2 дБ оценка не превышает ±6,5°. По сравнению с известными системами TDOA, состоящими из двух приемников давления и описанных в 1 главе, удалось уменьшить ошибку локализации в 1,8 раза. Также расстояние между микрофонными капсюлями при этом уменьшено в 10 раз. Разрешающая способность, полученная экспериментально, для диапазона углов прихода сигнала источника от 0° до 15° не превышает 1°.

5. Разработана структура решетки микрофонов на основе ненаправленных капсюлей, электрическая принципиальная схема и макет решетки микрофонов.

6. Для режимов «восьмерка» и «кардиоида» выполнено экспериментальное исследование. Настройка и исследование макета осуществлялись путем моделирования в среде MicroCap, а также измерением характеристик собранного макета методом замещения микрофонных капсюлей. Полученные характеристики двух каналов решетки имеют хорошую идентичность, максимальное отклонение разности двух АЧХ каналов не превышает ±0,2 дБ. Также выполнено экспериментальное исследование макета в условиях свободного поля. Измеренные ЧХЧ двух каналов в режиме «восьмерка» имеют хорошую идентичность, диапазон рабочих частот решетки при этом составляет от 400 Гц до 18 кГц. Для режима «кардиоида» верхняя граница рабочего диапазона частот составляет около 14 кГц.

Измеренные ХН в режиме «восьмерка» имеют двунаправленные характеристики, расположенные перпендикулярно друг другу. Формирование ХН начинается с 500 Гц, при этом значение глубины нуля характеристики на этой частоте составляет около 8 дБ. С увеличением частоты это значение увеличивается, и достигаете 24 дБ. В режиме «кардиоида», ХН решетки микрофонов имеет направленность на частоте 125 Гц с отношением «фронт-тыл» около 5 дБ. С повышением частоты отношение «фронт-тыл» улучшается и имеет максимальное полученное значение 18,9 дБ.

Для проверки возможности управления ХН в одной плоскости записан звуковой сигнал двух каналов микрофонной системы. Для изменения положения ХН выполнена весовая обработка звукового файла. В результате в режиме «восьмерка» происходит поворот ХН в сторону заданного угла прихода сигнала звукового источника. С изменением положения ХН, значение глубины нуля характеристики остается неизменной. В режиме «кардиоида» с поворотом ХН на 45° отношение «фронт-тыл» ухудшается до 15 дБ.

7. Таким образом, цель диссертационных исследований достигнута, сформулированные задачи решены в полном объеме.

1. Benesty J., Chen J., Huang Y. Microphone Array Signal Processing. Berlin, Germany: Springer-Verlag, 2008. 245 p.

2. P. Scalart and J. Filho Speech enhancement based on a priori signal to noise estimation // Proc. IEEE Int. Conf. Acoust., Speech, Signal Processing, 1996. pp. 629-632.

3. S. Rangachari and P. C. Loizou A noise estimation algorithm for highly non-stationary environments // Speech Communication, vol. 28, Feb. 2006. pp. 220-231.

4. Y. Hu and P. C. Loizou A generalized subspace approach for enhancing speech corrupted by colored noise // IEEE Trans. Speech Audio Proc., July 2003. pp. 334-341.

5. Y. Ephraim and H. L. Van Trees A signal subspace approach for speech enhancement // IEEE Trans. Speech Audio Processing, vol. 3, 1995. pp. 51-66.

6. I. Cohen Optimal speech enhancement under signal presence uncertainty using log-spectral amplitude estimator // IEEE Signal Processing Letters, vol. 9, Apr. 2002. pp. 113-116.

7. J. Chen, J. Benesty, and Y. Huang On the optimal linear filtering techniques for noise reduction // Speech Communication, vol. 49, Apr. 2007. pp. 305-316.

8. Gustafsson S. and Martin R. Combined Acoustic Echo Control and Noise Reduction for Mobile Communications // Proc. EuroSpeech, 1997. pp. 1403-1406.

9. Dahl, M., Claesson, I. Acoustic noise and echo canceling with microphone array // IEEE Trans. Vehicular Technol. 48 (5), 1999. pp. 1518-1526.

10. Herbordt, W., Kellermann, W. GSAEC acoustic echo cancellation embedded into the generalized sidelobe canceller // In: Proc. European Signal Processing Conference, Vol. 3, Tampere, Finland, September 2000. pp. 18431846.

11. Herbordt, W., Kellermann, W., Nakamura, S. Joint optimization of LCMV beamforming and acoustic echo cancellation // In: Proc. European Signal Processing Conference, Vienna, Austria, 2004. pp. 2003-2006.

12. R. Martin and S. Gustafsson An Improved Echo Shaping Algorithm for Acoustic Echo Control // Proc. EU-SIPCO, 1996. Triest.

13. A. Sugiyama, A. Hirano and K. Nakayama Acoustic echo cancellation for conference systems // Proc. Eur. Signal Processing Conf., 2004. pp. 17-20.

14. Y. Huang, J. Benesty J. Chen Acoustic MIMO Signal Processing // Berlin, Germany: Springer-Verlag, 2006. 378 p.

15. B. Yegnanarayana and P. Satyanarayana Murthy Enhancement of reverberant speech using LP residual signal // IEEE Transactions on Speech and Audio Processing, vol. 8, No. 3, 2000. pp. 267-281.

16. M. S. Brandstein and D. B. Ward, Eds., Microphone Arrays: Signal Processing Techniques and Applications, Springer, Berlin, Germany, 2001. 398 p.

17. S. M. Griebel and M. S. Brandstein Microphone array speech dereverberation using coarse channel modeling // in Proc. IEEE Int. Conf. Acoustics, Speech, Signal Processing (ICASSP '01), vol. 1, Salt Lake City, Utah, USA, May 2001. pp. 201-204.

18. G.Ballou Electroacoustic Devices: Microphones and Loudspeakers, USA: Focal Press, 2009.- 328 p.

19. Мокрецов A.B. «Совмещённая» микрофонная система для записи surround sound // Матер. Всерос. научн. конф. «Современныеисследовательские и образовательные технологии», ч.З Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2010.-С. 20-23.

20. Ратынский Р.В. Адаптация и сверхразрешение в антенных решетках М.: Радио и связь, 2003. - 200 с.

21. Masgrau Е., Aguilar L, Lleida Е. Performance comparison of several adaptive schemes for microphone array beamforming // Proceedings of 6th European conference on speech communication and technology. Eurospeech (ESCA). Vol.6, 1999. pp. 2615-2618.

22. Римский-Корсаков A.B. Электроакустика. M.: Связь, 1973. 272c.

23. J. Chen, J. Benesty, and Y. Huang Performance of GCCand AMDF-based time-delay estimation in practical reverberant environments // EURASIP Journal on Applied Signal Processing, No. 1, 2005. pp. 25-36.

24. Филатов K.B. Об электронном формировании характеристик направленности микрофона // Телекоммуникации. 2005. №5. С. 9-13.

25. Мирошников И.Г. Электронное формирование характеристик направленности микрофона в различных направлениях // Альманах современной науки и образования. Тамбов: «Грамота», 2008. №1(8). -С. 130-133.

26. Мирошников И.Г. О влиянии неидентичности капсюлей при электронном формировании характеристик направленности // Матер. Междунар. научн. конф. Проектирование новой реальности. Ч. 2. Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2007. С. 35-40.

27. Бытовая электроакустическая аппаратура: Справочник / И.А. Алдошина, В.Б. Бревдо, Г.Н. Веселов и др. М.: Радио и связь. 1992. 320 с.

28. Филатов К.В., Мирошников И.Г. Сканирование характеристик направленности микрофона // Телекоммуникации. 2009. №7. С. 15-17.

29. Мирошников И.Г. Моделирование работы сканируюего мультидиаграмного микрофона // Материалы междун. научн. конф. «Инновации в обществе, технике и культуре», Часть 2. Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2008. С. 63-68.

30. J. DiBiase A high-accuracy, low-latency technique for talker localization in reverberant environments // PhD thesis, Brown University, May 2000. 112 p.

31. С. H. Knapp and G. C. Carter The generalized correlation method for estimation of time delay // IEEE Trans. Acoust., Speech, Signal Process., vol. 24, Aug. 1976. pp. 320-327.

32. J. Benesty, and G. W. Elko Adaptive eigenvalue decomposition algorithm for real-time acoustic source localization system // Proc. IEEE ICASSP, vol. 2, Mar. 1999. pp. 937-940.

33. H. Do and H.Silverman A fast microphone array srp-phat source location implementation using coarse-to-fine region contraction (cfrc) // IEEE Workshop on Applications of Signal Processing to Audio and Acoustics, 2007. pp. 295-298.

34. G. C. Carter, A. H. Nutall and P. G. Cable The smoothed coherence transform // Proceedings of the IEEE, vol. 61, No. 10, 1973. pp. 1497-1498.

35. H. Do, H. F. Silverman, and Y. Yu A real-time srp-phat source locationimplementation using stochastic region contraction (src) on a large-aperture microphone array // Proc. of ICASSP 2007, Honolulu, Hawaii, vol. 1, Apr. 2007. pp. 121-124.

36. J. Chen, J. Benesty, and Y. Huang Performance of GCCand AMDF-based time-delay estimation in practical reverberant environments // EURASIP Journal on Applied Signal Processing, vol. No. 1, 2005. pp. 25-36.

37. Астафьева H.B. Вейвлет-анализ: основы теории и примеры применения // Успехи физических наук, 1996, т.166, №11, С. 1145-1170.

38. L. Zhang, L.J. Zhang A GCC Time Delay Estimation Algorithm Based on Wavelet Transform // IJCSNS International Journal of Computer Science and Network 268 Security, Vol.10, No.6, 2010. pp. 268-271.

39. Уидроу Б., Стирнз С. Адаптивная обработка сигналов: Пер. с англ. -М.: Радио и связь, 1989. 440 с.

40. J. Benesty, J. Chen, and Y. Huang Time-delay estimation via linear interpolation and cross-correlation // IEEE Trans. Speech Audio Process., vol. 12, Sept. 2004. pp. 509-519.

41. Мартин H., Ингленд Дж. Математическая теория энтропии: Пер. с англ.-М.: Мир, 1988. 350 с.

42. J. Benesty, Y. Huang, and J. Chen Time delay estimation via minimum entropy // IEEE Signal Process. Lett., vol. 14, Mar. 2007. pp. 157-160.

43. Пустыльник E. И. Статистические методы анализа и обработки результатов наблюдений. М.: Наука, 1968. 288 с.

44. Huang Y., Benesty J., Chen J. Acoustic MIMO Signal Processing. New York :Springer-Verlag, 2006. -378 p.

45. Фурдуев В. В. Электроакустика. М.: Гостехиздат, 1948.319 с.

46. Ultralow Noise Microphone with Bottom Port and Analog Output Электронный ресурс. URL: http://www.analog.com/static/imported-files/datasheets/ADMP504.pdf (дата обращения: 16.02.12).

47. ГОСТ 16123-88. Микрофоны. Методы измерений электроакустических параметров.

48. ГОСТ 17168-82. Фильтры электронные октавные и третьоктавные. Общие технические требования и методы испытаний.

49. ГОСТ 12090-80. Частоты для акустических измерений. Предпочтительные ряды.

50. Петелин Р., Петелин Ю. Adobe Audition. Обработка звука для цифрового видео: Учеб. пособие. М.: СПб.: БХВ, - 400 с.

51. Room EQ Wizard Электронный ресурс. URL: http://www.hometheatershack.com/roomeq/ (дата обращения: 11.03.12).

52. Федосов В.П. Прикладные математические методы в статистической радиотехнике. Учебное пособие.-Таганрог: Изд-во ТРТУ, 1998. 74 с.

53. Кремер Н.Ш. Теория вероятности и математическая статистика: Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп.-М.:ЮНИТИ-ДАНА, 2004. 573 с.

54. Федосов В.П. Цифровая обработка звуковых и вибросигналов сигналов в Lab VIEW. Справочник функций системы N1 Sound and Vibration LabVIEW//-M.: ДМК Пресс, 2009. 1296 с.

55. В.А. Охорзин. Прикладная математика в системе MATHCAD Учебное пособие. 3-е изд. СПб.: Лань, 2009. 352с.

56. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика: Учеб. пособие для вузов/В.Е. Гурмант. 9-е изд., стер.-М.: Высш. шк., 2003. 479 с.

57. Чулаки М.И. «Инструменты симфонического оркестра». — М.: Музыка, 1972. 177 с.

58. Фурдуев В.В. Стероефония и многоканальные звуковые системы. М., "Энергия", 1973. 516 с.

59. Мокрецов А.В. Исследование распределений плотности вероятности речевых сигналов // Матер. Всерос. научн. конф. «Актуальные проблемы современности: человек, общество, техника», ч.2 Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2012.-С. 42-46.

60. Лемешко Б.Ю., Помадин С.С. Корреляционный анализ наблюдений многомерных случайных величин при нарушении предположений о нормальности // Сибирский журнал индустриальной математики. 2002. том 5. июль-сентябрь №3. С. 115-130.

61. Рабинер Л.Р., Шафер Р.В. Цифровая обработка речевых сигналов: Пер. с англ./Под ред. М.В. Назарова и Ю.Н. Прохорова. М.:Радио и связь, 1981. 496 с.

62. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебник для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1986. 512 с.

63. Мокрецов A.B. Электронное формирование характеристик направленности микрофона без использования линии задержки // Матер. Междун. научн. конф. «Проектирование новой реальности», ч.2 Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2007. - С. 40-44.

64. Экспериментальное исследование мультидиаграммного микрофона с характеристикой направленности «гиперкардиоида» // Матер, междун. научн. конф. «Информационное общество: идеи, технологии, системы», ч. 4 -Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2010. С. 34-37.

65. А.П. Ефимов, A.B. Никонов, М.А. Сапожников, В.И. Шоров Акустика: Справочник. Под ред. М.А.Сапожкова. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Радио и связь, 1989. - 336 с.

66. Мокрецов A.B. Микрофон с электронным сканированием характеристик направленности // Матер. Всерос. научн. конф. «Актуальные вопросы исследования общественных и технических систем», ч.З Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2011. - С. 27-31.

67. Мокрецов A.B. Исследование чувствительности микрофона в процессе сканирования // Матер. Всеросс. научн. конф. «Перспективы развития гуманитарных и технических систем», ч.З Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2011.-С. 65-68.

68. Мокрецов A.B. Двунаправленный микрофон с адаптивной характеристикой направленности // Телекоммуникации. 2012. №10. С. 7-11.

69. Ланкастер П. Теория матриц.-М.:Наука 1973, 280 с.

70. Федосов В.П., Кравченко Г.В. Адаптивная антенная решётка с автоматическим сканированием в приповерхностном отражающем слое. // Антенны, 2001, № 4(50). С. 42-45.

71. Ковалгин Ю.А. Стереофония. М.: Радио и связь, 1989. - 272 с.

72. Шкритек П. Справочное руководство по звуковой схемотехнике: Пер. с нем.-М.: Мир, 1991. 446 с.

73. Мокрецов А. В. Экспериментальное исследование алгоритма управления характеристикой направленности на основе пространственно1.временной обработки сигналов в условиях свободного поля /

74. Технологический институт Южного федерального университета. Таганрог, 2012. - 26 е.: ил. - Библ.: 10 назв. - русский. - Деп. в ВИНИТИ РАН 18.06.2012 №280-В2012.82. audioTester Электронный ресурс. URL: http://www.audiotester.de (дата обращения: 20.03.12).

75. Мокрецов A.B. Экспериментальное исследование мультидиаграммного микрофона с электронным формированием характеристик направленности // Матер. Междун. научн. конф. «Системы и модели в информационном мире», ч.4 Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2008-С. 66-70.