ガンマイクの製作（その2）

前方の音を抽出する方法を思いついたので確認してみました。


マイクは前方と後方にあります。
前方のマイク（MIC1）には前方からの音（目的音：S）と環境音（雑音：N）が入ります。
正弦波データを表計算ソフトで作って、上記の式を模擬したグラフです。


同時に後方のマイク（MIC2）には1ms前の前方からの音（目的音’：S'）と環境音（N）が入ります。


式に表すと以下のようになります。
MIC1 ＝ S ＋ N
MIC2 ＝ S' ＋ N

MIC1とMIC2の信号を足して2で割るとSやS'が相対的に小さくなります。
（MIC1 ＋ MIC2）÷ 2 ＝ （S ＋ S' ＋ 2N）÷ 2 ＝ （S ＋ S'）/2 ＋ N
しかもSとS'はずれた波形であるため目的音声分がかなり小さくなります。
グラフで合成波を足し合わせると以下のようになりました。


なんか、元の環境音とはだいぶ違った波形になっています。
この信号をMIC1及びMIC2からそれぞれ減算すると、位相が反転した信号になります。
MIC1の信号から環境音強調波形を減算すると
S＋N−（S＋S'）/2−N
＝0.5S − 0.5S'

MIC2だと
S'+N−（S＋S'）/2−N
＝0.5S'-0.5S＝-(0.5S-0.5S')
になるためです。
ですが、MIC1の波形を1ms分ずらして合成すると目的音が抽出されます。


処理は以下の3ステップでできそうです。
1.MIC1/2の信号を加算して2で割り環境音を抽出する
2.MIC1及びMIC2の信号から、抽出した環境音を減算し、目的音を抽出する。
3.MIC1のデータは蓄積しておいて1ms経過したデータと現在のMIC2の目的音を加算する

前回作ったサンプル音声について上記の処理をしたものを作ってみました。
testsound_subtract_delay.mp3

当たり前ですが、環境音がきれいに消えています。
実際には後方からの環境音もあるので環境音を完全に消す事はできないですが、それでもかなりの効果が期待できます。

方針が決まったので、次回からモノづくりを進めていきたいと思います。
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