Исследование эффективности работы акустических приемных устройств в кабине автомобиля на основе компьютерного моделирования звукового поля

Abstract

Предложена модель звукового поля, порождаемого сигналами речи и шума в кабине автомобиля. Модель учитывает сложную форму кабины, частотную зависимость поглощения звука ее поверхностями и пространственно-корреляционную структуру распределенного источника шума. Расчет звукового поля основан на волновом подходе для диапазона низких частот (до 1000 Гц) и на лучевом приближении для более высоких частот спектра сигнала. Разработано программное обеспечение, позволяющее симулировать сигналы речи и помех, возникающих при движении автомобиля внутри его кабины. Пакет программ может быть использован в качестве имитатора звукового поля при разработке автомобильных устройств кодирования и распознавания речи. Для проверки модели проведено сопоставление спектра имитированного шума двигателя с результатами натурных измерений. На основе разработанной модели исследована эффективность работы микрофонных антенн как средств очистки речи от шума, соответствующая различным алгоритмам пространственно-временной обработки сигнала на фоне помех.

Запропоновано модель звукового поля, породжуваного сигналами мови та шуму всередині кабіни автомобіля. Модель враховує складну геометрію кабіни, частотну залежність поглинання звуку її поверхнями та просторово-кореляційну структуру розподіленого джерела шуму. Розрахунок акустичного поля базується на хвильовому підході для низьких частот (до 1000 Гц) та на наближенні променевої акустики для більш високих частот спектру сигналів. Розроблено програмне забезпечення, яке дозволяє симулювати сигнали мови та завад, що виникають під час руху автомобіля всередині його кабіни. Пакет програм може бути застосований як імітатор звукового поля при розробці автомобільних пристроїв кодування та розпізнавання мови. Для перевірки моделі проведене співставлення спектру імітованого шуму двигуна з результатами натурних вимірювань. На основі розробленої моделі досліджено ефективність мікрофонних антен як засобів очищення мови від шуму, що відповідає різним алгоритмам обробки сигналу на тлі завад.

Model for the speech and noise sound fields in cabin of a car is proposed. The model accounts a complicated geometry of cabin, frequency dependent sound absorption by its surfaces and spatial correlation structure of distributed noise source. Computing of the sound field is based on the wave approach for low frequencies (below 1000 Hz) and the ray approach for higher frequency range of the signal spectrum. The software is developed, which allows to simulate speech and noise fields arising during motion of the car in its cabin. Mentioned software is proposed as simulator of the sound field when car speech encoding and recognition devices are designed. To check the model adequacy the spectra of simulated noise of engine and the results of natural measurements are compared. On base of developed model the effectivity of microphone arrays as tools for signal detecting from noise is investigated corresponding to different signal processing algorithms on the background of interferences.