传感器:检测声音方向并减少背景噪音

引言

尽管,随着我们年龄的增长,身体能力会趋于衰退,但是听觉系统却仍然可以很好地滤除背景噪音,在喧闹的房间里面,可以听清单独的声音。可是,诸如智能手机之类的电子设备,却不具有这样的天赋。这就是为什么Siri或者谷歌,在喧闹的环境中很难分辨你的话音。但是现在,研究人员开发了一种传感器原型,不仅仅能够搞清楚声音的方向,而且能够从背景声音中分离它。 描述这项研究的论文在美国科学院论文集上发表。

原理

为了设计这个传感器,位于北卡罗来纳州达勒姆的杜克大学的科学家们,使用了一种超颖材料,它可以具有自然中没有的物质属性,并且具有压缩传感的信号处理技术。该设备呈现圆盘形,由塑料组成,并且没有任何电子或者移动部件。然而,它具有一个蜂窝样的结构,分成十几片,每个都具有不同深度的独特的腔模型。声波在这些腔中发生扭曲。

“当你吹起他们的顶部,这些腔像汽水瓶一样运转,”杜克大学电子和计算机工程教授,Steve Cummer说道。“瓶子中的汽水的数量,或者我们的例子中的腔的深度,影响了他们的声音,并且它以一种微妙却可检测的途径,改变了传入的声音。”

声音失真,具有特定的特征,和它通过的蜂窝片相关。当麦克风搜集到产生的声音,通过计算机处理,独特的失真让它可以分开噪音,即使它们乱七八糟的混在一起。研究人员称,这个传感器甚至可以同时分开在一起的,从不同方向而来的声音,这是由于每个声音扭曲的方式不同。

测试

在测试中,3个不同的声音,从3个不同的方向发送至传感器原型。结果显示,它能够以96.7%的精度分开噪音。团队期望减小6英寸(15 厘米)宽的原型,到更小的尺寸,这样可以集成进不同的设备。除了在消费类电子中应用,它的设计者称它也能够在其他领域中使用。

研究人员在声音抑制的房间里面,消除回声和不必要的背景噪音。

应用

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