הנחיל האקוסטי המהפכני בבהירות האודיו – אלקטרוניקה בשבילך

פרסומת
X-ray_Promo1


רותמים את הכוח של רשתות עצביות ואת העדינות של אותות מושהים בזמן, "נחיל אקוסטי" של רמקולים משנים צורה מופיע כמחליף משחק בטכנולוגיית השמע. בדייקנות שנחשבו פעם למדע בדיוני, הרובוטים האלה מבחינים בין קולות בודדים בתוך רעש, הכל ללא רמזים חזותיים. הם לא רק דוברים; הם סוכנים אוטונומיים של בהירות, המסוגלים להשתיק רעש לא רלוונטי או להפריד שיחות בו זמנית – יתרון לכל מי שמתקשה לעקוב אחר דיון בחדר רועש.

פרסומת

דמיינו את זה: אתם בבית קפה שוקק, מנסים להקליט פגישה מכרעת. אתה מניח משטח מלוטש במרכז השולחן. לפתע, כמו סצנה מבלט היי-טק, שבעה רמקולים רובוטים זעירים מתפזרים במערך, תנועותיהם מונחות על ידי אלגוריתמים והצליל עצמו. כל רובוט הוא שומר צליל, הממוקם כדי ללכוד את המילה המדוברת בדיוק יוצא דופן.

באוניברסיטת וושינגטון (UW), צוות של אנשי חזון הפך כאוס לסדר. הם יצרו צי של מיקרופונים, ללא סיוע במצלמות או ב-GPS, שוחים בגלי החדר של חדר, ויוצרים "אזורי דיבור" המבודדים קולות המשתתפים בשיחה מסוימת. כל רובוט הוא נווט עצמאי, מתווה את מסלולו על שולחנות ומעבר לכך, מבטיח שהקול שלך לא יישמע רק; זה מובן (איור 1).

איור 1: הנחיל האקוסטי בן שבעת החברים במבנה אסטרטגי בבסיסם (מקור: אפריל הונג, אוניברסיטת וושינגטון)

הנה הקסם מאחורי הווילון: הרובוטים חובקים את החלל, מתפשטים כדי למקסם את טווח השמיעה שלהם. יתר על כן, הם עמידים, ללא שלב בהתנגשויות, והם מתמקמים בעצמם בדיוק המתחרה בדיוק ה-GPS. ככל שרמות האנרגיה שלהם יורדות, העיצוב המקיים את עצמו מחזיר אותם אוטומטית לבסיס לטעינה מחדש.

אלה לא הבוטים הממוצעים שלך; הם מיניאטוריים, כל אחד בגודל של ענב ומצויד כמו רכב סוכן חשאי מהעתיד. הם גולשים הרחק מהרציפים שלהם במשימה לספק אודיו צלול, הנתיבים שלהם מוארים על ידי ציוני דרך קוליים בלתי נראים לאוזן האנושית. בעקבותיהם, כל קול משאיר שובל של נופי קול על רקע אילם של ההמולה וההמולה של העולם.

מאמצים קודמים לשטח זה נתקלו באתגרים של קנה מידה ופרטיות. הגדרות חיצוניות כמו מצלמות ומזל"טים, שנחשבו פעם הכרחיים להבנה מרחבית, הציגו בעיות חדשות ולא פתרונות. שיטות אלו נכשלו באיתור מדויק של מיקומו של כל רובוט בקבוצה, כאשר הנחיל האקוסטי הזה פועל בשיתוף פעולה כדי לזהות מיקומים עבור לוקליזציה מדויקת. יתר על כן, סוג חדש זה של רמקול רובוטי שומר על פרטיות באמצעות צלילים בתדר גבוה כדי להנחות את תנועתו, ומבטל את הצורך להקליט חזותית של אנשים אחרים בסביבתו.

איך הם עובדים

רובוטים אקוסטיים אלה הם בלוטות' מופעל עם חיישנים מובנים לניווט, כולל גירוסקופים ומדדי תאוצה. הם נעים על גלגלים זעירים המונעים על ידי מיקרו מנועים, ויכולות הסאונד שלהם מגיעות מזוג מיקרופונים ורמקול עם מגבר דיגיטלי. הם נועדו למנוע נפילות באמצעות חיישני קרבה לזיהוי קצוות.

לצורך הספק, הרובוטים משתמשים במערכת טעינה ייחודית עם כדורי אלומיניום המתחברים למעגל בתוך כל רובוט, שמתיישר עם מסילות מוליכות בתחנת בסיס. לתחנה יש רמפת כניסה, רמפת יציאה ומסלולים מחורצים עם סרט מוליך המאפשר טעינה בו זמנית לכל הרובוטים העוגנים ברציף.

עיבוד הנתונים מנוהל בצורה אלחוטית, כאשר הרובוטים מזרימים אודיו למחשב מארח שמעבד את ההקלטות להפרדת דיבור. למרות מגבלות רוחב הפס של בלוטותהמערכת דוחסת ביעילות את נתוני האודיו לסטרימינג בשידור חי, אם כי אינה מהירה מספיק עבור ועידת וידאו בזמן אמת.

להלן סקירת אב טיפוס של נחילים אקוסטיים אלה:

  • מורכב משבעה רובוטים קומפקטיים ומסתובבים.
  • כל רובוט מצויד ברמקולים ומיקרופונים.
  • גודל: 3.0 ס"מ x 2.6 ס"מ x 3.0 ס"מ, קטן מספיק לפריסה קלה.
  • ניווט: פולט צלילים בתדר גבוה להימנעות ממכשולים ומיקום אופטימלי.
  • מטרה: כוונן מיקומים באופן אוטונומי ללכידת צליל צלול בהגדרות רועשות.

במהלך בדיקות במסגרות שונות, הרובוטים הבחינו בקולות שונים קרובים זה לזה עם 90 אחוזי הצלחה.

מניפולציה של אקוסטיקה

הנחיל האקוסטי משיג באופן ייחודי ניווט שיתופי עם דיוק של סנטימטרים אך ורק באמצעות סאונד, תוך עקיפת הצורך במצלמות ובהגדרות חיצוניות. יצירת מערך מיקרופונים המתפשט בעצמו ושימוש ברשת עצבית ממוקדת תשומת לב יכולים להבחין ולאתר רמקולים בו-זמניים בסביבה דו-ממדית, המהווה את אזור הדיבור. זה מאפשר אזורי השתקה, אזורים פעילים ויכולת להפריד בין שיחות מרובות תוך זיהוי מיקומם.

האם הטכנולוגיה ניתנת להרחבה?

כאשר המחבר הראשי של פרויקט המחקר של UW Malek Itani והמחבר המשותף Tuochao Chen נשאלו מה יידרש כדי להגדיל את הטכנולוגיה הזו לשימוש באולמות קונצרטים, זירות ספורט או אפילו ערים חכמות, הם הסבירו, "תהיה הגדרה ראשונית או שלב כיול שיהיה מסורבל. תצטרך למקם פיזית מיקרופונים במקומות שונים ולמדוד מרחקים ביד או לעצב מערכת שעושה זאת באופן אוטומטי. במערכת הקטנה שלנו, מיקום עצמי לרמת סנטימטר הוא קצת יותר קל. הצליל שהרובוטים פולטים במהלך לוקליזציה יהיה כמעט בלתי ניתן לזיהוי אם הרובוטים היו במרחק מאות מטרים אחד מהשני, מה שהופך את הלוקליזציה לאתגר".

לדברי הצמד, אם לוקליזציה הייתה נפתרת, היית צריך דרך לשלוח ולעבד נתונים – תשתית אלחוטית התומכת בשליחת הנתונים למרחקים רחוקים. בעוד שה-Bluetooth LE מגיע עד למאות מטרים, תצטרך להוסיף יתירות כדי להפחית את הפסדי החבילות. גם מספר המיקרופונים יצטרך לגדול עבור שטח גדול יותר, מה שהופך את זה למאתגר לשלוח את הנתונים במהירות מספקת דרך הרשת.

כמו בכל טכנולוגיה מתפתחת, ההבטחה שלה מביאה הן להתרגשות והן למכשולים שלרוב לוקח זמן להתגבר עליהם. בינתיים, אולי לא רק תראו את טכנולוגיית הנחיל האקוסטי הזה במסעדה רועשת, שכן החוקרים גם מצפים שהיא תעשה את דרכה ליישומי בית חכם.

מקורות

  1. Itani, Malek, Tuochao Chen, Takuya Yoshioka ו-Shyamnath Golakota. "יצירת אזורי דיבור עם נחילים אקוסטיים שמפיצים את עצמם." תקשורת טבע 14, 21 בספטמבר 2023.
  2. מאלק איטאני ומחבר המשותף טווצ'או צ'ן, ראיון של הסופר, אוקטובר 2023.
  3. מילן, סטפן. "הרמקול החכם משנה צורה של צוות UW מאפשר למשתמשים להשתיק אזורים שונים בחדר." חדשות UW21 בספטמבר 2023.



קישור לכתבת המקור – 2024-02-02 12:04:00

Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegram
WhatsApp
Email
פרסומת
תכנון תשתיות רפואיות

עוד מתחומי האתר