Beamforming Algorithms ถือเป็นหนึ่งในแนวหน้าของเทคโนโลยีเสียงและการสื่อสารสมัยใหม่ โดยได้ปรับปรุงและพัฒนาวิธีการบันทึกและส่งออกเสียงในสภาพแวดล้อมต่างๆ บทความนี้เราจะมาเจาะลึกข้อมูลด้านเทคนิคของบีมฟอร์มมิ่ง
พื้นฐานของบีม Beamforming
Beamforming เป็นเทคนิคการประมวลผลสัญญาณที่ใช้ใน microphone arrays และระบบลำโพงเพื่อควบคุมทิศทางของการรับหรือส่งสัญญาณเสียง ใช้องค์ประกอบหลายอย่าง (ไมโครโฟนหรือลำโพง) เพื่อรับหรือส่งสัญญาณเสียง โดยเน้นที่แหล่งที่มาหรือทิศทางที่กำหนด
ด้วยการควบคุมเฟสและแอมพลิจูดของสัญญาณในแต่ละองค์ประกอบ การสร้าง Beamforming จะสร้างการโฟกัสตามทิศทาง เพิ่มการจับเสียงในทิศทางที่ต้องการ ขณะเดียวกันก็ระงับการโฟกัสเสียงในทิศทางอื่นๆ
หลักการของ Beamforming
Beamforming Algorithms จะปรับเฟสและแอมพลิจูดของสัญญาณจากไมโครโฟนแต่ละตัว การทำเช่นนี้จะทำให้เกิดการขยายเสียงในทิศทางของแหล่งกำเนิดเสียงที่ต้องการ และลบเสียงในด้านที่ไม่ต้องการ
โดยหนึ่งในรูปแบบที่ง่ายที่สุดของการสร้างลำแสง คือ Delay-and-Sum Beamformer โดยจะหน่วงเวลา จากนั้นจึงรวมสัญญาณจากไมโครโฟนแต่ละตัวเข้าด้วยกัน ความล่าช้าจะคำนวณตามทิศทางของแหล่งกำเนิดเสียง การหน่วงเวลาแบบนี้จะช่วยควบคุมโฟกัสของอาร์เรย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ข้อมูลด้านเทคนิคของ Beamforming
1. Microphone Arrays
อาร์เรย์ไมโครโฟนในบีมฟอร์มมิ่งโดยทั่วไปจะประกอบด้วยไมโครโฟนหลายตัวที่วางอยู่ในระยะห่างที่กำหนด โดยอาจจะวางเป็นแบบเส้นตรง วงกลม หรือระนาบก็ได้
ระยะห่างระหว่างไมโครโฟน ซึ่งโดยทั่วไปแล้ว คือ ไม่กี่เซนติเมตร ถือเป็นสิ่งสำคัญ โดยจะกำหนดความสามารถของอาร์เรย์บีมฟอร์มมิ่งในการโฟกัสไปที่ความถี่และทิศทางที่แตกต่างกัน
2. การประมวลผลสัญญาณในบีมฟอร์มมิ่ง
- DSP (การประมวลผลสัญญาณดิจิทัล) : บีมฟอร์มมิ่งอาศัยอัลกอริธึม DSP เป็นอย่างมากในการประมวลผลสัญญาณเสียงหลายตัวที่ไมค์ได้รับ
- การตอบสนองความถี่ : Beamforming สามารถออกแบบให้เน้นไปที่ช่วงความถี่เฉพาะ เช่น ช่วงความถี่เสียงของมนุษย์ (ประมาณ 300 Hz ถึง 3 kHz)
Beamforming Algorithms แบบต่างๆ
1. Beamforming แบบปรับทิศทางได้
Beamforming Algorithms สามารถปรับทิศทางแบบเรียลไทม์เพื่อเปลี่ยนหันตามตำแหน่งแหล่งกำเนิดเสียงหรือสภาพเสียงรบกวนที่แตกต่างกัน มีประโยชน์อย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่มีแหล่งกำเนิดเสียงที่เคลื่อนไหวหรือเสียงรบกวนทั่วห้อง เช่น ในห้องโดยสารรถยนต์หรืออุปกรณ์เคลื่อนที่
2. Beamforming แบบคงที่
Beamforming คงที่ใช้การกำหนดค่าที่กำหนดไว้ล่วงหน้าซึ่งจะไม่เปลี่ยนแปลงตามสภาพแวดล้อม พบได้ทั่วไปในสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุม เช่น ห้องประชุมหรือห้องบรรยาย ซึ่งตำแหน่งของแหล่งกำเนิดเสียงค่อนข้างคงที่
การใช้งาน Beamforming ในห้องประชุม
- การจับเสียงแบบทิศทาง : ไมโครโฟนแบบบีมฟอร์มมิ่งจะโฟกัสที่ผู้พูด ช่วยเพิ่มความชัดเจนของคำพูด ซึ่งสำคัญมากในห้องขนาดใหญ่หรือมีเสียงดัง
- การลดเสียงก้อง : ในการประชุมทางไกล เทคโนโลยีบีมฟอร์มมิ่งจะลดเสียงสะท้อนจากลำโพงในห้องให้เหลือน้อยที่สุด เพื่อให้เสียงที่ชัดเจนสำหรับผู้เข้าร่วมระยะไกล
- การแยกเสียง : เทคโนโลยีนี้แยกเสียงของผู้พูดแต่ละคน แม้ในที่ที่มีผู้คนหนาแน่น ซึ่งจำเป็นสำหรับการประชุมทางไกลที่ชัดเจน
- ปรับให้เข้ากับเค้าโครงสร้างของห้อง : Beamforming สามารถรองรับขนาดและเลย์เอาต์ของห้องที่แตกต่างกัน บันทึกเสียงได้อย่างมีประสิทธิภาพในสถานการณ์การประชุมต่างๆ
- การจัดการเสียงก้อง : จัดการเสียงก้องและลดเสียงสะท้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งเป็นปัญหาทั่วไปในห้องประชุมแทบทุกรูปแบบ
- การติดตามผู้พูดอัตโนมัติ : ระบบขั้นสูงสามารถติดตามและปรับเปลี่ยนให้เข้ากับผู้พูดที่ใช้งานอยู่ได้โดยอัตโนมัติ
