Autore/i LOVATELLO, JACOPO
Relatore SARTI, AUGUSTO
Correlatore/i BERNARDINI, ALBERTO
Scuola / Dip. ING - Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Data 18-apr-2018
Anno accademico 2016/2017
Titolo della tesi Steerable differential microphone arrays
Abstract in italiano La ricerca sui microfoni differenziali orientabili si è molto diffusa negli ultimi anni e diversi algoritmi sono stati recentemente sviluppati. Il metodo più comune per ottenere microfoni orientabili del primo ordine è basato sulla combinazione di autofunzioni periodiche. L'approccio più recente, applicabile ad array di ogni ordine, è basato sulla combinazione di armoniche circolari, tuttavia la sua implementazione è computazionalmente onerosa perché richiede la valutazione di funzioni di Bessel. Recentemente, è stato sviluppato un metodo per ottenere microfoni orientabili di qualunque ordine. Effettuando una somma pesata di due diagrammi polari di riferimento, questo permette di derivare un diagramma polare orientabile arbitrariamente in tutte le direzioni comprese tra quelle dei diagrammi di riferimento. In prima istanza, in questa tesi è stata effettuata una generalizzazione dell'approccio basato su autofunzioni periodiche. Un filtro in grado di orientare arbitrariamente il diagramma polare risultante è stato derivato. Tale generalizzazione permette sia l'utilizzo di un numero arbitrario di microfoni che la derivazione di formule in forma chiusa per il calcolo del guadagno rispetto al rumore bianco e al rumore diffuso. In secondo luogo, il metodo basato su somma pesata è applicato ad array robusti caratterizzati da geometrie circolari. Anche per questa implementazione viene fornita una definizione del filtro in grado di implementare l'orientamento arbitrario del diagramma polare. In terzo luogo, considerando microfoni ideali, vengono confrontati i nuovi metodi introdotti e la procedura basata su armoniche circolari. L'analisi condotta mostra che l'approccio a somma pesata presenta una minore amplificazione del rumore bianco, mentre il metodo basato su armoniche circolari è in grado di preservare meglio la forma del diagramma polare ideale. In ultima istanza, viene effettuata un'analisi sulla robustezza alle imperfezioni dei microfoni. Viene mostrato che il metodo basato su somma pesata può essere utilizzato in intervalli di frequenza più ampi rispetto agli altri due approcci e che è comparabile o ha prestazioni migliori rispetto a essi.
Abstract in inglese In the latest years, a lot of research has been devoted to the development of methods for performing continuous beam steering of high-order differential arrays and different procedures have been developed. The traditional methodology is based on the combination of eigenbeams and it allows to design steered first-order beampatterns. A recent approach is based on the combination of circular harmonics; however, its implementation is computationally-heavy because it requires the evaluation of Bessel functions. An efficient continuous beam steering method, applicable to differential microphones of any order, has been recently developed. By performing a weighted sum of two identical reference beams pointing to different directions, the method allows to derive a beam of nearly constant shape continuously steerable between those two directions. Firstly, in this thesis, a generalization of the approach based on eigenbeams is performed. A derivation of the filter able to achieve continuous beam steering is provided. Such a generalization allows both the employment of an arbitrary number of microphones and the derivation of closed-form formulas to compute the white noise gain and directivity factor. Secondly, the steering method based on the weighted sum of two identical reference beams is applied to robust differential microphone arrays characterized by circular array geometries. Also in this case, a generalized definition of the filter performing the steering operation is developed. Thirdly, a comparison between the newly introduced approaches and the method based on circular harmonics is performed. It is shown that the approach based on the weighted sum exhibits higher white noise gain, while the state-of-the-art method based on circular harmonics is characterized by better beam shape preservation performances. Finally, an analysis of the robustness of the three considered steering methods against microphone mismatches is conducted. It is shown that the approach based on the weighted sum can be employed over larger ranges of frequencies and is comparable to or outperforms the other two at low frequencies.
Tipo di documento Tesi di laurea Magistrale
Appare nelle tipologie: Tesi di laurea Magistrale
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: http://hdl.handle.net/10589/139072