Idee für ein neues HID - acoustic pinpointet Chalkboard

hmm ... du verwendest also eine FFT um das Signal zu normieren? gut - aber warum sollte sich dadurch die Position von Maxima oder gar von Nulldurchgängen verändern?

Wie korrelierst du das Signal?

Weiterer Vorschlag (aus der Bildverarbeitung): in der Blocksuche zur Bewegungskompensation für Video kann man nun in H.264 Verschiebungen bis auf sub-pixel Genauigkeit verwenden. Warum? na weil es einen Codiergewinn gebracht hat ...

Vorgehen: sum of absolute differences auf pixelebene, dann z.B. 8fach upsampling und erneute "suche" nach minimaler Differenz

... liefert ähnliche Ergebnisse wie eine Korrelation, ist jedoch weniger rechenaufwändig ... das sollte sich auch für 1dim Signale (also auch Audio) anwenden lassen

Probleme könnte ich mir bei den Schallaufnehmern vorstellen ... wenn diese nicht identisch sind, bekommt man durch unterschiedliche Übertragungsfunktionen ein ganz anderes Frequenzverhalten und ganz andere Kurvenformen ...

bye, Michael

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Michael Schöberl
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Moin!

Die Korrelation interessiert sich überhaupt nicht für die Lautstärke, das Ergebnis der Korrelation ist zwar mit dem Produkt beider Lautstärken normiert, doch das Maximum der Korrelation ändert dadurch nicht seine Position.

Schwierig hingegen dürfte es durch den unterschiedlichen Frequenzgang werden, das heißt das aufgenommene Spektrum zweier Mikrofone an zwei Ecken der Tafel unterscheidet sich evtl deutlich. Hier wäre es hilfreich, den Frequenzbereich in mehrere Bänder aufzuteilen (gerne per FFT-Filter), in jedem Frequenzband per Korrelation die Laufzeit- differenz zu bestimmen und diese aus allen Bändern zu mitteln.

Sollten jedoch an den Tafelrändern Reflexionen entstehen, dürfte das das Ergebnis schon deutlich beeinflussen. Evtl könnte man zB einen dicken Streifen Hartgummi um die Tafel kleben, in dem sich die Schallwellen totlaufen.

Ein anderer Ansatz wäre, per Kreidehalter im kHz-Takt Ultraschallpulse zu erzeugen, die dann von der aufgedrückten Kreide in die Tafel eingekoppelt werden. Dann braucht man den Frequenzgang nicht zu berücksichtigen, man hat ja nur eine Frequenz. Und Reflexionen stören nicht, wenn man immer nur den ersten Puls berücksichtigt und die Echos ignoriert - vorausgesetzt, die Echos sind bis zum nächsten Puls abgeklungen. Vorteil dieser Methode ist vor allem, daß man das Mikrofonsignal nicht direkt samplen muss, sondern das Maximum des Ultraschallpulses auf analoge Weise bestimmen kann. Der Puls kann dann beispielsweise einen Interrupt im Mikrocontroller auslösen, der sich die aktuelle Zeit merkt, problemlos und billig bis -zig MHz.

Der klassische Ansatz zur Auswertung wäre drei Mikrofone an den Ecken zu benutzen, die Laufzeitdifferenz jeweils eines Paares bestimmt eine Hyperbel, auf der sich die Kreide befindet - zwei Paare ergeben zwei Hyperbeln, im Schnittpunkt befindet sich die Kreide.

Inzwischen gibts aber deutlich andere Methoden, die mit wesentlich mehr Empfängern arbeiten. Es wird einfach ein Punkt als Position angenommen und das theoretische Empfangsmuster (die Laufzeit- differenzen) mit dem tatsächlich gemessenen verglichen. Aus dem Vergleich erhält man Informationen, ob die tatsächliche Position dichter oder weiter entfernt von den einzelnen Empfängern liegt als angenommen, diese "Fehlervektoren" werden addiert und man erhält eine neue angenommene Position. In wenigen Iterationen bekommt man auf diese Weise eine recht hohe Genauigkeit, da viele Empfänger gleichermaßen berücksichtigt werden. Man kann die Fehlervektoren der einzelnen Empfänger auch noch mit einem Signalqualitätsfaktor (zB die Lautstärke) multiplizieren, so daß stärker empfangene Signale mit höherem Gewicht in die Rechnung eingehen.

Diese beschriebene Methode wird beispielsweise an Flughäfen eingesetzt, um Flugzeuge, die mit Instrumeten-Lande-System im dichten Nebel die Landebahn finden, dann auch am Boden orten und in ihre Parkposition lotsen zu können. Genutzt werden hier die Radar- transceiver der Flugzeuge, die in sporadischen Abständen ihre Kennung rausgeben, und eben viele verteilte Empfangsantennen. Das schöne daran ist, daß das System gerade gegen Reflexionen an oder Abschattungen durch Gebäude immun ist - eine Situation, in der normales Radar keine Chance hat.

Gruß, Michael.

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Michael Eggert

Am Mon, 6 Dec 2004 15:43:32 +0100 hat Markus Gronotte geschrieben:

Email funktioniert. Meinst du mit "damit programmiert" eben die Verwendung der FFT und hast dann doch keine Korrelation mehr gebraucht? Dann laß ich mich gerne des besseren belehren. Meine Aussage war eher von groben Überlegungen geleitet, ich habe gar nicht versucht einen Algorithmus zu entwerfen. Mein Teil der Signalverarbeitung hört beim ADC auf :-)

--
Martin
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Martin Lenz

Da müsste man wohl etwas DSP ausserhalb des PCs durchführen. Da 12bit 170MHz und 14bit 80MHz A/D Chips Stangenware sind, seh ich da kein Hindernisgrund. Wie funktionieren eigentlich die elektronischen Schiessscheiben? AFAIK sind da auch Mikrofone an den Ecken, und die Elektronik dazu stammt eher aus dem frühen Monolithikum, so kompliziert ist das Ganze _vielleicht_ gar nicht.

--
mfg Rolf Bombach
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Rolf Bombach

...eben nicht schriebest...

S,CNR Bernd

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Bernd Laengerich

Probier mal fortune -s

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Thomas Müller

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