Überlegungen zum Design von Richtmikrofonarrays basierend auf Fehleranalysen

Bei der Verarbeitung sphärischer Arrays, wie z.B. beim Beamforming, werden oft steife Kugelarrays verwendet, um das Problem der verbotenen Frequenzen zu lösen, das bei offenen Kugelarrays mit omnidirektionalen Mikrofonen auftritt. Es ist jedoch bekannt, dass diese Arrays bei niedrigen Frequenzen aufgrund der Empfindlichkeit gegenüber Geräuschen eine Leistungsminderung aufweisen. Um dieses Problem anzugehen, wurden Richtarrays mit hyperkardiode Mikrofonen vorgeschlagen, die höhere Druckgradienten nutzen, um eine enge Richtwirkung zu erzielen. Es wird erwartet, dass diese Arrays eine stabilere Leistung bei niedrigen Frequenzen bieten. In dieser Studie vergleichen wir zunächst die Leistung von starren Kugelarrays und Richtarrays durch detaillierte Simulationen, die verschiedene Fehlerkomponenten analysieren. Anschließend untersuchen wir, wie die Richtwirkung der Mikrofone und die Anzahl der Mikrofone gemeinsam die Leistung des Arrays beeinflussen. Die Ergebnisse zeigen, dass Richtarrays bei niedrigen Frequenzen überlegen sind. Die Verwendung von hochgerichteten Mikrofonen mit unzureichender Mikrofonanzahl führte jedoch zu einer Leistungsminderung über das gesamte Frequenzband, was auf die Notwendigkeit einer geeigneten Anzahl von Mikrofonen für ihre Richtwirkung hinweist. Diese Erkenntnis liefert eine wichtige Richtlinie für die Auswahl der Richtwirkung der Mikrofone und der Anzahl der Mikrofone im Array gemäß der beabsichtigten Anwendung. Die Arbeit wird von JSPS KAKENHI Grant Nr. JP24K03222 unterstützt.