互相关：Android AudioRecord 为 TDoA 创建示例数据

Posted 2023-02-25

【中文标题】互相关：Android AudioRecord 为 TDoA 创建示例数据

【英文标题】：Cross Correlation: Android AudioRecord create sample data for TDoA

【发布时间】：2016-05-02 09:22:51

【问题描述】：

在我的 android 智能手机的一侧，我正在使用 AudioRecord.read() 录制音频流。对于录制，我使用以下规格

采样率：44100 赫兹 单声道 PCM-16 位 我用于 AudioRecord.read() 的数组大小：100（短数组） 使用这个小尺寸可以让我每 0.5 毫秒读取一次（平均值），所以我可以稍后使用这个时间戳进行多点定位（至少我是这么认为的 :-)）。如果我可以使用互相关来确定 TDoA，这可能会过时？！？ （见下文）

另一方面，我有三个扬声器使用 WebAudio API 和以下规范发出不同的声音

频率 1：17500 赫兹 频率2：18500赫兹 频率 3：19500 赫兹 信号长度：200 ms + 5ms 的增益节点的淡入和淡出，因此总和为 210ms

我的目标是确定发出的声音之间的到达时间差 (TDoA)。所以在每次迭代中，我从我的 AudioRecord 缓冲区中读取 100 个字节，然后我想确定时间差（如果我找到了我的声音之一）。到目前为止，我使用了一个简单的频率滤波器（使用 fft）来确定 TDoA，但这在现实世界中确实不准确。

到目前为止，我发现我可以使用互相关来更好地确定 TDoA 值（http://paulbourke.net/miscellaneous/correlate/ 和 SO 上的一些线程）。现在我的问题是：目前我认为我必须将记录的信号（我的短阵列）与上面三个声音中的每一个的生成信号相关联。但我正在努力产生这个信号。使用在 (http://repository.tudelft.nl/view/ir/uuid%3Ab6c16565-cac8-448d-a460-224617a35ae1/ section B1.1. genTone()) 找到的代码并不能清楚地解决我的问题，因为这将生成一个比我记录的样本大得多的数组。到目前为止，我知道互相关需要两个相同大小的数组才能工作。那么如何生成样本数组呢？

另一个问题：目前为止关于如何确定TDoA的想法是否正确？

【参考方案1】：

以下是我过去几天学到的一些经验教训：

我可以使用互相关 (xcorr) 或频率识别技术来确定 TDoA。后一种则更加不精确。所以我专注于 xcorr。 我可以通过在我记录的信号和两个参考信号上应用 xcorr 来实现 TDoA。例如。我的记录有 1000 个样本。使用 xcorr，我可以识别样本 500 处的声音 A 和样本 600 处的声音 B。所以我知道它们有 100 个样本的时间差（可以根据采样率转换为秒）。

因此，我使用this code found on SO 生成了一个线性啁啾（啁啾比简单的正弦波更好（参见文献））。举一个简单的例子，为了检查我的实验是否有效，我将我的记录以及我生成的啁啾声音保存为 .wav 文件（有很多代码示例如何做到这一点）。然后我使用 MatLab 作为计算 xcorr 的简单方法：see here

另一点：“xcorr 的输入必须是相同的大小？”我不太确定这部分，但我认为必须这样做。我们可以通过将两个信号零填充到相同长度来实现这一点（最好是 2 的幂，因此我们可以使用 FFT 的有效 Radix-2 实现）然后使用 FFT 计算 xcorr（参见 SO 的另一个链接）

我希望到目前为止这是正确的，并且涵盖了其他人的一些问题:-)