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昊宬代理 Soundskrit Strider:如何透過四顆Directional MEMS實現即時聲源追蹤

Soundskrit 的 Sound Tracking Demo Kit(Strider) 是一套用來展示 Soundskrit 聲源定位(Sound Localization)能力的開發套件。整套系統主要由 Strider Board、PARDI Board 與 Camera Board 組成。其中 Strider Board 上配置四顆 Directional MEMS Microphone,用來取得不同方向的聲音資訊;PARDI Board 則負責將 MEMS 麥克風訊號透過 USB 傳送至電腦,而 Camera Board 則使用另一條 USB 線直接與電腦連接。

透過聲音與攝影機畫面的結合,使用者可以很直觀地觀察系統判斷出的聲音來源方向與位置。

Strider Board:四顆 SKR0610 組成聲源定位陣列

Strider Board 是整套系統進行聲音偵測的核心硬體。PCB 上配置了 4 顆 SKR0610 麥克風,每顆麥克風皆搭配特殊 Mesh,使其形成 Cardioid(心型)指向性。四顆麥克風以正方形方式排列在 PCB 的四個角落,彼此間距約為 47 mm。透過四顆指向性麥克風所取得的訊號差異,後端演算法便能進一步估算聲音的到達方向。與一般單純接收聲音的麥克風不同,這套配置的目的不只是「聽到聲音」,而是讓系統進一步知道:聲音是從哪個方向傳來的?

用視覺化介面直接看到聲音的位置

為了讓使用者更容易觀察 Sound Localization 的效果,Soundskrit 將聲源定位功能整合至 Soundskrit Demo Kit Interface。當系統偵測到聲源時,畫面上會以綠色圓點標示目前偵測到的聲音位置。

如果聲音來源位於 Camera 的視野範圍(Field of View)之外,畫面則會改以綠色箭頭顯示聲音所在的方向。也就是說,即使說話者不在攝影機畫面內,系統仍然可以透過聲音告訴你:「聲音從畫面的哪一側傳來。」透過這種視覺化方式,使用者可以很直觀地觀察 DOA(Direction of Arrival)定位準確度,也方便在不同距離、角度或環境下進行測試比較。

AI VAD:只追蹤人聲,還是所有聲音?

Strider 除了進行 DOA 聲源定位之外,也整合了 AI Voice Activity Detection(VAD)。VAD 的作用是判斷目前偵測到的聲音是否屬於人聲。使用者可以直接在 Demo Kit Interface 中開啟或關閉 VAD:

VAD 開啟: 系統以語音為主要偵測目標,針對說話者進行定位。

VAD 關閉: 系統不限定聲音種類,也可以針對環境中的其他聲音進行定位。

因此,開發者可以依照實際應用需求,決定系統到底要「找人說話的位置」還是「尋找聲音的位置」。這對智慧攝影機、會議系統、機器人或其他聲音事件偵測應用而言,是相當重要的功能差異。

最多可以同時定位 3 個聲源

除了單一聲源之外,Strider 也支援多聲源定位。使用者可以在介面中將 Speaker Count 設定為 1~3,讓系統依需求追蹤單一聲源,或同時定位多個聲源。

例如當 Speaker Count 設為 1,且 VAD 開啟時,系統會回報目前最主要/最強的人聲來源。若設定為多聲源模式,系統則可以同時顯示多個偵測到的聲音來源,讓開發者進一步評估多說話者或多聲源環境下的定位效果。

Strider 的 DOA 演算法如何運作?

Strider 的訊號處理流程會先取得四顆 Cardioid 麥克風的原始聲音訊號,再利用不同麥克風所收到的聲音資訊進行分析。

整體流程可以簡單理解為:4 顆 Directional MEMS → 聲音訊號分析 → VAD 判斷 → DOA 計算 → 聲源座標輸出

DOA 演算法利用四顆 Cardioid 麥克風所取得的訊號,判斷聲音的到達方向,最後輸出聲源位置資訊。Soundskrit Demo Kit Interface 再將這些結果轉換成畫面上的綠色圓點或方向箭頭,讓原本抽象的 DOA 數據變成可以直接觀察的聲源位置。

從 Sound Localization 延伸到更多應用

聲源定位本身並不是最終目的,更重要的是知道聲音位置後,系統可以進一步做什麼。Strider 所輸出的 DOA 資訊,可以提供給不同功能使用,例如:
Voice Tracking:追蹤目前說話者所在的位置。
Beam Steering:將主要收音方向轉向聲源。
Camera Tracking:讓攝影機依照聲音方向尋找或追蹤目標。
Human-Machine Interaction:讓機器人或 AI 裝置知道使用者從哪個方向說話。
因此,DOA 可以視為裝置「聲音空間感知」的重要基礎。它不只是讓裝置聽見聲音,而是進一步讓系統了解聲音在空間中的位置。

For more information about Soundskrit MEMS, please visit AATC’s product pages: SKR0710 SKR0610 SKR0410

If you have any questions, please feel free to contact AATC at: Soundskrit@aatc.tw