Araştırmacılar, Havayı Değil Işığı Kullanan Görsel Mikrofon Geliştirdi

Pekin Teknoloji Enstitüsü'nden (Beijing Institute of Technology) bir araştırma ekibi, geleneksel mikrofonların aksine havadaki titreşimleri değil, yüzey hareketlerinden yansıyan ışığı algılayan yeni nesil bir cihaz geliştirdi. "Görsel mikrofon" olarak adlandırılan sistem, ses dalgalarına tepki olarak yüzeylerde oluşan son derece küçük titreşimleri kullanarak işitilebilir ses bilgilerini yeniden yapılandırıyor.

Söz konusu yenilikçi yaklaşım, konvansiyonel mikrofonların yetersiz kaldığı ortamlarda dinleme olanakları sunuyor. Örneğin, cam bir pencere aracılığıyla iletişim kurmak ya da izole edilmiş bir ortamda ses takibi gerçekleştirmek artık mümkün hale geliyor. Cihaz, doğrudan ses iletimi gerektirmediği için oldukça avantajlı. Projeyi yürüten Xu-Ri Yao, konuyla ilgili şu ifadeleri kullandı: “Yöntemimiz, sesin ışık yoluyla yakalanmasını hem basitleştiriyor hem de maliyetleri düşürüyor. Ayrıca geleneksel mikrofonların etkisiz olduğu senaryolarda kullanılmasını mümkün kılıyor. Işığın geçmesine olanak tanıyan bir yol olduğu sürece, ses iletimi gerekmiyor.”

Geçmişte sesin ışık yardımıyla yakalanmasına yönelik çeşitli denemeler olmuştu ancak bunlar genellikle pahalı ve karmaşık donanımlar, lazer sistemleri veya yüksek hızlı kameralar gerektiriyordu. Pekin ekibi ise farklı bir yöntem izledi. Sistem, milyonlarca piksele sahip geleneksel kamera sensörlerine ihtiyaç duymayan “tek pikselli görüntüleme” (single-pixel imaging) adlı bir tekniği kullanıyor. Bu yöntemde, ışık dedektörüne sahip tek bir sensör ve özel desenlerle yapılandırılmış bir uzamsal ışık modülatörü (spatial light modulator) yeterli oluyor.

Teknik, hedef yüzeye yönlendirilen desenli ışığın, nesnenin sesle birlikte titreşmesinden dolayı yansıyan parlaklığındaki küçük değişimleri tespit ediyor. Küçük yoğunluk değişiklikleri optik dedektör tarafından kaydediliyor ve ardından algoritmalar aracılığıyla tekrar ses sinyaline dönüştürülüyor. Böylece hem sistemin karmaşıklığı azalıyor hem de uygulama maliyeti düşüyor. Yao, yöntemin başarısını şu sözlerle özetliyor: “Tek pikselli görüntüleme ile Fourier tabanlı yerelleştirme yöntemlerini birleştirerek, daha basit donanımlarla yüksek kaliteli ses algılama elde etmeyi başardık. Sistemimiz, kağıt kartlar veya yapraklar gibi günlük nesneleri kullanarak, doğal aydınlatma koşullarında ses tespiti sağlayabiliyor ve yüzeyin belirli bir yansıtma özelliğine sahip olması gerekmiyor.”

Araştırma kapsamında yapılan testlerde, kağıt kart ve yaprak gibi sıradan malzemeler kullanıldı. Materyaller, konuşma ve müzik içeren ses kaynaklarından yaklaşık yarım metre uzağa yerleştirildi. Görsel mikrofon, özellikle kağıt kart ile yapılan denemelerde net ve anlaşılır ses verileri elde etti. Düşük frekanslı sesler daha doğru şekilde yakalanırken, yüksek tonlarda bazı bozulmalar gözlendi. Ancak araştırmacılar bu durumu sinyal işleme teknikleriyle kısmen iyileştirmeyi başardı.

Sistem aynı zamanda veri verimliliği açısından da dikkat çekiyor. Saniyede yaklaşık 4 MB veri üretiyor; böylelikle uzun süreli kayıtlar, sürekli izleme ve internet üzerinden veri aktarımı için uygun bir çözüm sunuyor.

Araştırmacılar, teknolojinin çok çeşitli sektörlerde kullanım potansiyeline sahip olduğunu belirtiyor. Öne çıkan uygulama alanları arasında katı engeller üzerinden iletişim, uzak çevresel izleme, müdahalesiz tıbbi gözlem ve ileri seviye endüstriyel teşhis yer alıyor.

Yao, teknolojinin hâlen laboratuvar aşamasında olduğunu ve yalnızca geleneksel mikrofonların işe yaramadığı özel koşullarda kullanıldığını belirtti. Ekip, şu anda sistemin hassasiyetini ve doğruluğunu artırmaya, taşınabilir bir versiyon geliştirmeye ve daha uzun mesafeden ses algılamayı mümkün kılacak iyileştirmelere odaklanıyor.

Gelecekte, uzaktan kalp atışı ya da nabız algılama gibi biyomedikal uygulamalar, ya da mikrofonların kullanılamadığı arama-kurtarma operasyonlarında destekleyici bir araç olarak işlev görebileceği öngörülüyor. Şimdilik sistem, ışık kullanarak ses “duyma” yeteneğini mümkün kılan yeni bir yaklaşımı temsil ediyor ve geleneksel mikrofonların erişemediği ortamlarda iletişim ile izleme imkanlarını genişletiyor.

‍

‍

‍

‍

Kaynak: https://www.techspot.com/news/108938-beijing-scientists-create-microphone-captures-sound-light.html