有些视障者有着一种令人不可思议的超能力,他们能够仅凭声音信息就感觉出房间内的大致轮廓。其实,大自然中的蝙蝠与海豚在行动时所使用的也正是这种被称为回声定位技术的环境感知方式。据悉,洛桑联邦理工学院的马丁·维泰尔力教授带领着一只来自试听通信实验室的研究人员以及大量研究生所组成的团队,开发出了一种全新的计算机软件,凭借四只麦克风收录的声音信息,该软件能够利用特殊的算法,瞬间构建出房间的大致轮廓。他们的实验成果已经在本周的《美国国家科学院院刊》(PNAS)上得以发表。博士研究生伊凡·多米尼克介绍到:“在简单的房间环境下,我们的软件可以瞬间生成空间的三维立体图,其误差仅为几毫米。”
随意放置的麦克风
令人难以置信的是,那些麦克风根本就无需仔细摆位。多米尼克继续介绍到:“每一个麦克风所获取的生源数据各有不同,同时,他们收到的墙壁反射声也有着较大差异。收集工作完成之后,软件就会对不同麦克风所获得的声音信号进行比对,利用这些信号存在的最小延迟特性,不仅能够计算出麦克风之间的不同摆位,连每一只麦克风离开墙壁及生源位置的具体距离也清晰可辨。”
软件本身首先会对麦克风拾取的回声信号进行排序,接下来,利用欧几里得距离矩阵完成分析工作,系统便可得出每个回声音波的具体反射次数,从而确定每一堵墙壁的实际位置。
洛桑联邦理工学院的研究人员选取了一间空房,利用一个“干净的”音源信号对该软件进行了测试,在测试过程中,他们不断调整着活动墙壁的位置。实验结果进一步验证了该项技术的有效性。随后,他们更换了实验环境,加大了房间的复杂程度,在洛桑大教堂的一个隔间里进行了测试,结果令人基本满意。今后,若能不断增加麦克风的数量,研究人员很有可能有机会获得更为精确地呈相结果。
建筑物内部的移动定位
凭借最初的实验结果,研究人员已经预见到了该软件的许多颇为有趣的潜在应用领域。多米尼克表示:“借助该项技术,建筑学家的工作效率必将得到大幅度的提升,他们能够根据自己所需的特定升学特性,设计出理想中的音乐厅和礼堂等建筑。
此外,该技术在法医学领域也有着广泛的使用前景,根据同一环境下的不同录音信息比对,专业人士便可通过声波,对房间内部某些人眼无法看到的事物信息进行构建。同样,只需对在房间内走动的人所拨打的电话录音加以分析,调查人员便有机会得出其拨打电话时的具体位置。
最后,该技术还有可能在移动设备领域大放异彩,帮助用家推断出建筑物内部物体的定位信息,以弥补GPS信号无法完全穿越建筑屏蔽的这一大弊端。多米尼克总结道:“如今,该项技术的应用前景已经十分广泛,我们预计,其广度必将不断提升。这一切仅仅只是开始而已!”