Nový „optický“ mikrofon dokáže samostatně nahrávat více nástrojů na větší vzdálenost
Výzkumníci z Carnegie Mellon University představili inovativní zvukový systém, který využívá kamery ke sledování a rekonstrukci zvukových vibrací. Systém dokáže čistě oddělit jeden nástroj hrající ve skupině, jak informuje server New Atlas. Tento druh zvukové izolace je velmi náročný i pro špičkové zvukové mikrofony.
Jak toho lze dosáhnout pomocí pouhých dvou kamer a laseru? Zvuk není nic jiného než série tlakových vln, které se šíří vzduchem. Vše, co vydává zvuk, jednoduše vibruje a vytváří tyto tlakové vlny.
Optický mikrofon je v podstatě kamerový systém určený ke sledování a interpretaci vibrací na povrchu zdroje zvuku nebo předmětů umístěných v blízkosti zdroje zvuku, které vibrují v souladu se zvukovými vlnami ve vzduchu kolem nich. Systém týmu Carnegie Mellon osvětluje vibrující povrch laserem a vytváří přesný vzor bodů, které se deformují při vibracích zdroje zvuku. Dvojice kamer zaznamenává změny skvrnitého vzoru rychlostí 63 snímků za sekundu a softwarový algoritmus se používá k analýze změn skvrnitého vzoru na snímcích z obou kamer a k rekonstrukci zvukového signálu.
Snímková frekvence 63 snímků za sekundu se může zdát zvláštní. Lidský sluch dokáže rozlišit tóny kmitající v rozmezí 20 až 20 000 cyklů za sekundu. Zdá se tedy, že limit 63 snímků za sekundu na vstupní data představuje horní hranici 63 Hz pro zvuk, který toto zařízení může „vidět“. Ale není. Tento optický mikrofon dokáže díky důmyslnému využití použitých kamer snímat zvuk až do pozoruhodných 63 000 Hz. Jeden fotoaparát používá globální závěrku, což znamená, že při každém snímku snímá celý obrazový snímač současně.
Druhý používá klouzavou závěrku, takže snímá snímač jako sérii tisíců po sobě jdoucích horizontálních čar na snímek. Obraz rolující závěrky proto obsahuje vysokofrekvenční informace, které lze porovnat s obrazem globální závěrky a zohlednit tak například pohyb a náklon kytary při hře hudebníka. Z těchto informací pak chytrý softwarový algoritmus sestaví zvuk.
Tým testoval tento optický mikrofon na kytaře a houslích, na kuželu reproduktoru, na ladičkách a použil jej k oddělení zvuku ze dvou kytar hrajících duet a ze dvou reproduktorů vedle sebe, z nichž každý hrál jinou skladbu. Tým se domnívá, že tato technologie by mohla být využita mnohem více než jen k dešifrování zvukových signálů. Vibrace mohou být klíčovým indikátorem mechanického opotřebení, například při poruše strojního zařízení.
Zdroj: newatlas.com