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La tablette et le support de tablette ne sont pas inclus avec le ACAM_64.
Une caméra acoustique produit une image où l’intensité de chaque pixel représente l’amplitude des ondes acoustiques provenant de la direction correspondante. Ce processus est similaire à une caméra optique produisant une image où chaque pixel représente l’intensité de la lumière provenant de la direction correspondante.
Pour une caméra optique, l’objectif focalise la lumière provenant d’une certaine direction vers le pixel correspondant sur le capteur. Chaque pixel de l’image représente l’intensité de la lumière provenant d’un azimut (angle dans le plan horizontal) et d’une élévation (angle dans le plan vertical) spécifiques. Pour ce faire, l’objectif retarde les ondes lumineuses qui frappent l’objectif de la bonne valeur, de sorte que toutes les ondes provenant d’une certaine direction arrivent en phase dans le plan focal à la position du pixel correspondant.
Une caméra acoustique fait la même chose, sauf que le travail de l’objectif est remplacé par un moteur de calcul numérique qui traite les signaux capturés par un réseau de microphones (voir la figure 1).
Comme le traitement est mis en œuvre numériquement, Certaines fonctionnalités sont possibles, qui ne le sont pas pour une caméra optique:
Pour une caméra optique, ainsi que pour une caméra acoustique, la résolution de l’image est proportionnelle au rapport entre la taille de l’ouverture et la longueur d’onde.
Pour une caméra optique, la taille de l’ouverture de la caméra (la taille de l’objectif ou plus généralement du collecteur de lumière) est toujours très large par rapport aux longueurs d’onde d’intérêt. Cela est vrai même pour les très petits objectifs, comme ceux que l’on trouve dans les téléphones intelligents, où la taille de l’objectif est de quelques mm, tandis que les longueurs d’onde d’intérêt sont de l’ordre de centaines de nm (plus de 1000 fois plus petites). Pour un appareil photo optique, la résolution est rarement limitée par la taille de l’ouverture.
Pour une caméra acoustique en revanche, les fréquences d’intérêt s’étendent souvent à des fréquences assez basses (grandes longueurs d’onde). Par exemple, la longueur d’onde à 100 Hz est de 3.4 m. Pour avoir une résolution raisonnable à une fréquence aussi basse, il faudrait un réseau d’au moins 8 à 10 fois plus grand (25 à 30 m de large). Ce n’est généralement pas pratique. Par conséquent, pour les caméras acoustiques, la résolution est généralement médiocre aux basses fréquences et s’améliore à mesure que la fréquence augmente.
Pour une caméra acoustique, la fréquence maximale est limitée par la séparation spatiale entre deux microphones adjacents. La demi-longueur d’onde de la fréquence maximale échantillonnée par les microphones doit être plus large que la distance entre deux microphones. Sinon, le réseau n’est pas capable de faire la distinction entre les sources qui se trouvent dans le champ de vision et les sources qui se trouvent à l’extérieur, ce qui entraîne des artefacts tels que des images fantômes.
Pour ACAM_64, la distance entre les microphones est de 23 mm, ce qui permet d’imager correctement les fréquences jusqu’à 7.5 kHz. En pratique, le réseau est échantillonné à 16 kHz, avec une fréquence de Nyquist de 8 kHz. Les filtres anti-repliement de la caméra garantissent que l’énergie du signal est faible au-dessus de 7.5 kHz.
Le champ de vision d’une caméra représente le nombre de degrés que la caméra peut voir (qui sont représentés dans l’image) dans le plan horizontal (azimut) et le plan vertical (élévation).
Pour ACAM_64, le champ de vision est le même en azimut et en élévation (l’image est carrée). Deux valeurs sont possibles:
ACAM_64 est un réseau de microphones 8×8 et un « beamformer » temps réel. La caméra peut créer une image de 32×32 pixels de sources sonores en temps réel, avec une réponse en fréquence réglable de 20 Hz à 8 kHz.
Son moteur de traitement du signal massivement parallèle permet à l’instrument de construire chaque pixel simultanément sans manquer d’échantillon.
L’instrument peut être contrôlé et les images peuvent être récupérées à l’aide d’un protocole ouvert basé sur un port Com virtuel. Ce protocole ouvert peut être utilisé sur n’importe quelle plate-forme dotée d’un pilote CDC USB générique. Cela inclut Windows, Linux et Mac-OS.
L’instrument peut diffuser l’audio de sortie du beamformer sur la plate-forme hôte via une interface USB-Audio. Grâce à cette interface, l’instrument est perçu par l’hôte comme un microphone USB. Ce signal audio peut être dirigé numériquement vers n’importe quel azimut et élévation dans le champ de vision de la caméra. À l’aide de l’application Windows fournie, le beamformer peut même suivre dynamiquement n’importe quelle source acoustique dans le champ de vision.
Cette interface USB-Audio fonctionne sur n’importe quelle plate-forme dotée d’un pilote USB-Audio générique. Cela inclut Windows, Linux et Mac-OS.
Une application Windows complète est fournie pour faire fonctionner la caméra, visualiser et enregistrer des images de la source sonore. La résolution finale de l’image est de 128×128.
TOTAL PHASE – Articles
Étude de cas – Analyseur de protocole Beagle USB 480 – Instruments de convergence
La caméra acoustique ACAM_64 est un périphérique composite USB qui comprend plusieurs interfaces avec leurs propres descripteurs. Pour s’assurer que les trois interfaces fonctionnaient correctement ensemble et pouvaient être soutenues par le MCU sans problèmes de synchronisation, ils ont utilisé l’analyseur de protocole USB 480 Beagle dans toutes les phases de développement, y compris les tests, le débogage et la validation finale.
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