6-2-воротников
.pdf
Московский Государственный Технический Университет имени Н.Э. Баумана Кафедра РК10
«Чтобы повернуть другого, надо самому повернуться»
Принцип шестеренки
Информационные устройства и системы роботов
Воротников С.А., доцент кафедры «Робототехнические системы» vorotn@bmstu.ru
Информационные устройства и системы роботов, 2010 г.
Структура курса
Теоретические занятия
№ |
Название |
Неделя |
Длительность |
|
|
|
|
1 |
Общие сведения о датчиках роботов |
|
4 ак. часа |
|
|
|
|
2 |
Чувствительные элементы датчиков |
|
- |
|
|
|
|
3 |
Измерительные и интерфейсные схемы датчиков |
1 |
- |
4 |
Датчики положения и перемещения |
|
- |
|
|
|
|
5 |
Датчики скорости и динамических величин |
|
- |
|
|
|
|
6 |
Локационные системы роботов |
|
- |
|
|
|
|
7 |
Принципы формирования и передачи изображения |
|
- |
|
|
|
|
8 |
Датчики и системы технического зрения |
2 |
- |
9 |
Методы и алгоритмы обработки изображений |
|
- |
|
|
|
|
10 |
Системы и алгоритмы силомоментного |
|
- |
|
очувствления роботов |
|
|
|
|
|
|
2
Информационные устройства и системы роботов, 2010 г.
6. Локационные системы роботов
Информационные устройства и системы роботов, 2010 г.
Тема 6. Локационные системы роботов
1.Основные положения
2.Модуляция сигналов
3.Электромагнитные локационные системы
4.Акустические локационные системы
5.Звук и его свойства
6.Датчики акустической локации
7.Способы записи и анализа звука
8.Оптические локационные системы
9.Дальномеры
10.Навигация мобильных роботов
Локационные системы роботов
7. Способы записи и анализа звука
Общие сведения
Звукозапись — процесс сохранения воздушных колебаний в диапазоне 20 … 20 000 Гц на некотором носителе. Звуковая запись называется фонограммой.
Самая старая из известных звукозаписей была сделана в 1860 г. парижским изобретателем Эдуардом-Леоном Скоттом де Мартенвилем (рис. 66, а).
|
|
г |
д |
а |
|
|
|
б |
в |
|
|
|
|
||
|
|
|
Рис. 66. Изобретатель звукозаписи (а), фонограф (б), автор первой магнитной записи (в), студийный многоканальный магнитофон (г), ламповый микрофон Neumann (д – студия группы «Аквариум»)
Первая магнитная запись (на проволоку) была произведена датским инженером В. Поульсеном в 1899 г.(рис. 66, в).
Классификация способов звукозаписи
механическая |
оптическая |
магнитная |
Локационные системы роботов |
Способы записи и анализа звука |
Au Clair de la Lune (1860)
Noise reduction in Audacity
(0, 5, 12, 30 dB) (150Hz) (0.15 sec)
Исторические звуки
Локационные системы роботов |
Датчики акустической локации |
Первая магнитная запись (император Франц Иосиф), 1900 г.
Локационные системы роботов |
Датчики акустической локации |
Динамический диапазон звукозаписи
Важнейшим требованием к системам звукозаписи является необходимость обеспечения заданного
динамического диапазона £дин = 20 lg pmax/p0 в широком спектре звуковых частот при наличии
значительных акустических помех.
Динамические диапазоны различны для разных источников звука. Например, для рояля £дин max
составляет 80 дБ, а £дин min — 35 дБ, следовательно £дин = 45 дБ. Наибольшее значение £дин = 75 дБ достигает для симфонического оркестра.
Певческие голоса делятся по высоте на мужские (бас, баритон и тенор) и женские (контральто,
меццо-сопрано, сопрано и колоратурное сопрано). Диапазоны певческих голосов распределяются
следующим образом: 82 … 349 Гц для баса (рис. 60), 110 … 392 Гц для баритона, 132 … 523 Гц для тенора, 165 … 698 Гц для контральто, 220 … 880 Гц для меццо-сопрано, 262 … 1046 Гц для сопрано и 330 … 1397 Гц для колоратурного сопрано.
а
б
Рис. 67. Русский певец (а) и спектр букв из его записи (б): темно зеленый– «А», светло зеленый – «О», красный – «У», голубой – «Е», синий – «И».
Локационные системы роботов |
Способы записи и анализа звука |
Война громкости (Beatles «Something»)
Локационные системы роботов |
Датчики акустической локации |
Шумоподавление
Системы шумопонижения предназначены для увеличения отношения сигнал/шум за счёт избыточности либо понижения разрядности или разрешения сигнала.
Способы шумоподавления
фильтрация
DNL (подавление шума в паузе)
Маяк (изменение динамического диапазона)
компадерная обработка (Dolby NR)
Компандерная система шумопонижения (рис. 68) состоит из двух |
Рис. 68. Американский |
|
инженер |
||
частей: |
||
|
•компрессор (кодер), используется при записи сигнала, он повышает уровень слабых
сигналов, чтобы он превышал уровень шума носителя.
•экспандер (декодер), снижает уровень записанного сигнала, чтобы он соответствовал оригинальному сигналу до записи.
В первой компадерной системе Dolby NR (Dolby Noise Reduction)) Dolby A достигалось повышение
отношения сигнал/шум на 10 дБ, в последней, двухдиапазонной Dolby S – 25 дБ.
Аппаратная зависимость тембра звука
Спектр звука, воспроизведенный на ламповом и транзисторном усилителях различный:
•для ламповых характерно небольшое количество гармоник (доминируют вторая, третья и четвертая), из-за чего наблюдется более «мягкий», или «ламповый» звук.
•для транзисторных – спектр сигнала богат нечётными гармониками, и тембр воспринимается как более жесткий.
Локационные системы роботов |
Способы записи и анализа звука |