Mikrofonlar aracılığıyla ses kaynağı konumu tespiti ve uygulaması
Sound source location detection and application using microphones
Yazar: YAKUP KÜÇÜK
Danışman: DOÇ. DR. CÜNEYT YILMAZ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Ses, hayatımızın her yerinde, vazgeçilmez bir parçasıdır. Varlığı ya da yokluğu yaşantımız üzerinde dorğudan bir etkiye sahiptir. Bu nedenle sesin şiddetini, doğasını ve kaynağını belirlemek için sayısız teknoloji vardır. Tüm bu teknolojiler içerisinde ses kaynağı konumunun tespit edilmesi hayati öneme sahiptir. Ses kaynağı konum bulma yöntemleri robotik uygulamalarda, işitme cihazlarında, arama kurtarma faaliyetlerinde, askeri uygulamalarda, konferans sistemlerinde ve video oyunları gibi farklı alanlarda, farklı amaçlar için kullanılmaktadır.

Bu tez çalışmasında, ses kaynağının 2 boyutlu ve 3 boyutlu konum tespitinde iki farklı deney düzeneği, 3 farklı mikrofon dizisi kullanılmıştır. Ses kaynağının 2 boyutlu konumunu belirlemek için, varış yönü tahmini ve varış zamanı farkı metotları kullanılmıştır. 2 boyutlu konum tespitinde doğrusal ve üçgen mikrofon dizisi, 3 boyutlu konum tespitinde ise üçgen piramit mikrofon dizisi kullanılmıştır. Ses kaynağının konumunu bulabilmek için mikrofon dizileri arasındaki zaman farkı kullanılmıştır. Zaman farkı hesabında genelleştirilmiş çapraz korelasyon fonksiyonu kullanılmıştır. 2 boyutlu konum tespitinde üç adet mikrofon, 3 boyutlu konum tespitinde dört adet mikrofon kullanılmıştır. Deneyler ses kaynağının hareketsiz olduğu, deney ortamının gürültüsüz ve yankısız olduğu kabulleri üzerinden gerçekleştirilmiştir. Sonuçlarda mikrofonlar arası uzaklık değişiminin, ses kaynağı konumunun, farklı metot ve mikrofon dizilerinin ses kaynağı konum tespitine etkileri incelenmiştir. Hesaplamalar ve simülasyon çalışmalarında MATLAB programı kullanılmıştır.

Abstract:
Sound is everywhere, an indispensable part of our lives. Its presence or absence has a direct impact on our lives Therefore, there are countless technologies to determine loudness, nature and source of sound. In all these technologies, it is crucial to estimation sound source location within all these technologies. Sound source localization methods are used for different purposes in robotic applications, hearing aids, search and rescue activities, military applications, conference systems and video games.

In this thesis, two different experimental setups and three different microphone arrays were used in the 2d and 3d position determination of the sound source. To determine the 2d position of the sound source, direction of arrival estimation and time difference of arrival methods were used. A linear and triangular microphone array were used for 2d position detection and a triangular pyramid microphone array was used for 3d position detection. Time difference between the microphone arrays were used to find the location of the sound source. Generalized cross correlation function was used to calculate time difference. Three microphones were used for 2d position estimation and four microphones were used for 3d position estimation. The experiments were carried out on the assumptions that the sound source was immobile and the test environment was noiseless and no-reverberation. In the results, the effects of distance between microphones, sound source position, sound source position determination of different methods and microphone arrays were investigated. MATLAB program was used for calculations and simulation studies.