Modular Spherical Microphone Array/zh

▼本頁面是2018年阿爾託大學L3999課程「科學導向的開源硬體3D列印」的一部分。現在已開放編輯，歡迎改進。

專案

本專案利用3D列印技術設計並建構了一個模組化球形麥克風陣列。最終成果是一套模擬MEMS麥克風、連接器和一個球形麥克風矩陣，可以互連和重新排列，以適應各種音訊應用。此麥克風組採用的是AKU143 Akustica MEMS麥克風，其指向性相當全面，頻率響應在50 Hz至10 kHz範圍內平坦。球形麥克風矩陣包含19個通道，分佈在二十面體的各個面上，第20個面用作麥克風手柄的底座。直接連接到麥克風的矩陣半徑為5厘米，但可以透過添加額外的2.5厘米連接器來增加陣列半徑，或創建具有雙半徑的陣列。

本計畫為2018 年春季在阿爾託大學L3999課程的期末作業。

背景

虛擬實境產業的蓬勃發展催生了對沉浸式和互動式聲場捕捉與再現的需求。平面波分解已被證明是實現這一目標的合適理論框架，它可以涵蓋音頻工程的所有主要階段（錄音、製作和回放）[1]。此方法需要感測器陣列來捕捉聲場，然後透過一組基底函數將其分解為另一組訊號。球形感測器陣列的佈置較為便捷，因為存在諸如球諧函數[2]等可靠的數學概念來描述音場。決定球形陣列處理品質的關鍵因素包括所用感測器的數量、感測器的方向性、它們在球面上的位置以及它們與原點的距離。本專案設計的麥克風旨在成為一個靈活的工具，用於探索平面波分解的傳感器佈置，因為它允許對上述大多數因素進行調整。

素材

您可以在這裡找到 3D 列印 STL 檔案：[3]

麥克風零件的OpenSCAD檔案可在此處取得：

PCB 的負面資訊可在此處找到：[4]

MEMS麥克風的規格表可在此處找到：[5]

一個麥克風的組成部分：

1 AKU143 Akustica MEMS 麥克風[6]

1個180Ω電阻 SMD 0805

1個7.5kΩ電阻 SMD 0805

1個2.2μF電容器，SMD 0805封裝

1個1μF電容器 SMD 0603

2 個公針連接器

矩陣的組成部分

38針母連接器

細絕緣電線。

說明

1.使用 STL 檔案3D 列印至少一個Core A、Core B和手柄，以及所需數量的麥克風頭和連接件。麥克風頭和連接件必須成對列印，因為 STL 檔案包含零件的一半，以便日後可能引入電子元件。

2. 生產 MEMS 麥克風的 PCB，這些是雙面 PCB。

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  DIY PCB製造。

3. 將元件焊接至PCB板上。 MEMS麥克風和公針連接器連接到PCB板的側面。

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  表面貼裝元件焊接。

4. 將針式連接器焊接到矩陣和連結的電纜上。

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  雙針連接器電纜才是王道。

5. 使用某種膠水將電纜和插針插入並固定在3D列印零件內部。我用的是強力膠。

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  麥克風內部的電子元件。

6. 將3D列印部件黏合在一起。同樣，使用強力膠。

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  把所有東西整合在一起。

7. 隨意擺放麥克風

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  。

後續步驟

下一步，我將測試這款麥克風在不同擺放方式下的反應，觀察空間相關性的變化。我還打算測試連接器寄生效應可能造成的雜訊。