การศึกษาและปรับปรุงคุณภาพของสัญญาณเสียงในห้องประชุมโดยใช้การแปลงฟูริเยร์แบบเร็วร่วมกับตัวกรองดิจิตอล จำกัด

Studying and Improving Speech Signal Quality in Meeting Room using FFT with FIR Filter

โดย เอกรัตน์ สุขสุคนธ์

ปี 2560

บทคัดย่อ

เสียงรบกวนและเสียงสะท้อนเป็นตัวแปรสำคัญที่ส่งผลกระทบต่อคุณภาพของเสียงสำหรับห้องประชุมและโรงละครต่างๆ ซึ่งทำให้เกิดเสียงที่ไม่เป็นธรรมชาติและคุณภาพของเสียงลดลง ดังนั้นในการออกแบบห้องประชุมหรือโรงละครจึงมีความจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องคำนึงถึงคุณภาพเสียงจากแหล่งกำเนิดของเสียงไปสู่ผู้ฟังในตำแหน่งต่างๆภายในสถานที่นั้น วิทยานิพนธ์นี้จึงได้นำเสนอการศึกษาและปรับปรุงคุณภาพของสัญญาณเสียงในห้องประชุมโดยใช้การแปลงฟูริเยร์แบบเร็วร่วมกับตัวกรองดิจิตอลจำกัด

ในการทดลองสัญญาณเสียงจะถูกบันทึกจาก 54 ตำแหน่งในห้องประชุม จากนั้นเทคนิคการแปลงฟูริเยร์แบบเร็วได้ถูกนำ มาใช้ในการวิเคราะห์ความถี่ที่คลาดเคลื่อนของเสียงเหล่านั้น โดยได้ทำการทดลอง 2 แบบ คือ 1) การเทียบกันตลอดทั้งสัญญาณ และ 2) การเทียบแบบเฟรมต่อเฟรม จากนั้นทำการสร้างตัวกรองดิจิตอลจำกัด เพื่อทำการกรองความถี่ของสัญญาณเสียงที่คลาดเคลื่อนและนำสัญญาณเสียงที่ได้มาทำการเปรียบเทียบกับสัญญาณเสียงตำแหน่งอ้างอิง

จากผลการทดลองพบว่า เทคนิคการแปลงฟูริเยร์แบบเร็วที่ซึ่งถูกนำมาวิเคราะห์หาความคลาดเคลื่อนของความถี่ในสัญญาณเสียงสามารถแสดงให้เห็นว่าการเปรียบเทียบแบบเฟรมต่อเฟรมให้ผลลัพธ์ที่ถูกต้องกว่าแบบตลอดทั้งสัญญาณ นอกจากนี้ยังพบว่าค่าความถี่ที่คลาดเคลื่อนอยู่ในช่วงความถี่ที่ต่ำกว่า 500 เฮิร์ต และในช่วงความถี่ที่สูงกว่า 2.5 กิโลเฮิร์ต จากนั้นตัวกรองดิจิตอลจำกัด ชนิดแถบความถี่ผ่าน สามารถเปรียบเทียบและปรับปรุงสัญญาณเสียงกับสัญญาณเสียงตำแหน่งอ้างอิงช่วยให้ค่าความถี่ของสัญญาณเสียงในทุกตำแหน่งมีค่าความใกล้เคียงกัน โดยมีค่าเฉลี่ยคิดเป็นร้อยละ 70.77%

Noises and echo are significant variables that affect the quality of the sound in the meeting rooms and theaters. It causes an unnatural sound and a lower-quality sound. To design a meeting room or a theater, it is necessary to consider the sound quality from the sound sources to the audience in a different location. This study proposes the way of studying and improving the speech signal quality in the meeting room by using Fast Fourier Transform (FFT) with Finite Impulse Response (FIR) filter.

In the experiment, speech signal was recorded from 54 points from the same source in the meeting room. The FFT technique was used to analyze the frequencies of the speech by 1) the comparison of all signals and 2) the comparison from the frame-to-frame. The band pass filter was then designed by using FIR filter to filter frequency error and compare the original sound in each position.

The results show that FFT technique, which is used to analysis of the speech frequencies, provides more accuracy when using the frame-to-frame comparison. Moreover the lower 500 Hz and higher 2.5 kHz are the bandwidth error at the low and high frequency respectively. The band pass filter, which designed by using FIR filter, was then used to compare and adjust the speech signal at the approximately range 70.77%.

Download : Studying and Improving Speech Signal Quality in Meeting Room using FFT with FIR Filter

Tags: , ,

Posted in Thesis, คณะวิศวกรรมศาสตร์ (Engineering)