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A capacidade de localizar sons no ambiente circundante é uma característica notável do ouvido humano. Normalmente, as pessoas com boa audição usam ambas as orelhas para detectar e interpretar sinais auditivos. As diferenças no volume ou no tempo de chegada dos sons em cada ouvido nos fornecem informações vitais sobre a localização e a direção da fonte sonora. Curiosamente, no entanto, estudos sugeriram que, embora as pistas binaurais sejam suficientes para a localização do som, elas não são necessárias. Pessoas com audição monoaural (perda auditiva em um ouvido) também podem perceber a localização do som.
Felizmente para os engenheiros, isso pode ajudar a remover limitações no design e posicionamento de dispositivos de gravação de áudio e conjuntos de microfones. Usados para localização de fonte e redução de ruído, as matrizes de microfone precisam ser colocadas em intervalos e posições específicos para capturar e analisar efetivamente o som de diferentes direções. Para evitar a má qualidade do som resultante do design ou posicionamento inadequado do conjunto de microfones, a capacidade de estimar a direção do som usando sugestões monoaurais é altamente desejável, pois pode ajudar a simplificar os projetos do conjunto de microfones.
Em um estudo disponibilizado online em 13 de janeiro de 2023 e publicado na revista Applied Acoustics em 28 de fevereiro de 2023, o Prof. Masashi Unoki e seus colegas do Japan Advanced Institute of Science and Technology (JAIST) e da Toyama Prefectural University, Japão, propuseram um método que usa pistas monoauriculares para estimar a direção de chegada (DOA) de sinais sonoros em três dimensões. “Em nosso trabalho, propomos um método de estimativa baseado no espectro de modulação monoaural (MMS), que depende da modulação no espectro de frequência do sinal recebido para detectar o sinal DOA. Isso pode nos ajudar a desenvolver pistas monoauriculares para processamento de sinal de canal único “, explica o Prof. Unoki.
Para determinar o DOA mono, a equipe simulou sinais sonoros de diferentes direções usando ruído de modulação de amplitude artificial e sinais de fala humana, considerando o efeito das orelhas, torso e cabeça na filtragem do som. Em seguida, eles obtiveram o MMS dos sinais descrevendo suas modulações de frequência para identificar os principais recursos que poderiam estar vinculados ao DOA dos sinais. Para evitar a confusão monoaural frente-trás, que ocorre quando fontes de som no mesmo ângulo na frente ou atrás do ouvinte podem produzir as mesmas estimativas para o DOA, os pesquisadores consideraram o efeito do movimento da cabeça no MMS para obter um DOA mais preciso estimativa.
Usando o DOA conhecido e os recursos do MMS como dados de treinamento, eles construíram um modelo de regressão polinomial que estimou o DOA a partir dos recursos do MMS do sinal sonoro em termos da direção horizontal e vertical do ouvinte. O modelo pode estimar com precisão o DOA de 829.440 sinais de fala, superando até mesmo a audição monoaural humana.
Embora a equipe qualifique suas descobertas sugerindo que há mais trabalho a ser feito para levar em conta o ruído de fundo e as diferenças individuais na forma da orelha ao criar o modelo, o estudo demonstra um avanço impressionante na localização do som monoaural. Especulando sobre suas implicações, os pesquisadores vislumbram as aplicações de sua tecnologia em técnicas de vigilância sonora e aprimoramentos de aparelhos auditivos. “Nosso estudo ajudará a revelar nossa capacidade de localizar sons com base na audição monoaural, o que, por sua vez, pode estimular várias inovações em técnicas de aparelhos auditivos a longo prazo”, disse. conclui o Prof. Unoki.
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