Spontan am Bahngleis einen Termin absagen oder beim Geschirrspülen nebenbei mit der Oma telefonieren, das sind keine optimalen Bedingungen um von seinem Gegenüber verstanden zu werden. Dennoch benutzt mittlerweile fast jeder Mikrofone in den alltäglichsten Situationen und nimmt damit nicht nur die eigene Sprache sondern auch eine Menge Störgeräusche auf. Wie wäre es also, wenn die Mikrofone nur dort zuhören, wo sie sollen?

Geleitet von diesem Gedanken hat sich das Projekt "USB-Mikrofon mit Störgeräuschunterdrückung" damit beschäftigt, ein Mikrofon zu entwickeln, dass sich auf einen Sprecher ausrichten lässt und Störgeräusche reduziert. Mit einer einzigen Entwicklerplatine, dem Teensy 4.0/4.1, ein paar Mikrofonen (Typ: GY-SPH0645LM4H I2S) und einem Steckbrett zur Verdrahtung sind schnell alle nötigen Teile besorgt. Durch die Bereitstellung einer detaillierten Anleitung der Entwicklerplatine ist es auch ohne Vorkenntnisse möglich, eine funktionierende Hardware aufzubauen und über USB mit z.B. dem eigenen Laptop zu verbinden.

Die Kompatibilität zur Arduino Entwicklungsumgebung ermöglicht zum einen die freie Wahl des Betriebssystems und zum anderen das Erstellen und Hochladen eigener Programmcodes. Im Projektteam entschied man sich für die Realisierung zweier Prototypen mit unterschiedlichen Ansätzen.

Dabei konzentrierte sich der erste Prototyp zunächst auf den Aufbau einer Schaltung mit vier Mikrofonen. Diese sind auf einer Linie angeordnet und ermöglichen zusammen mit der Programmierung des Teensy eine bestimmte Richtcharakteristik. Das bedeutet, dass Töne aus einer bestimmten Richtung aufgenommen werden und Geräusche aus anderen Richtungen unterdrückt werden. Die wesentliche Entwicklung der Software konnte mit Matlab stattfinden und es mussten lediglich einige Ergebnisse für den Teensy umgeschrieben werden. Der zweite Prototyp hingegen entspricht einer Kombination aus 2 Mikrofonen, die über eine Ortung die Position des Sprechers bestimmen.

In beiden Varianten ist das grundlegende Ziel gewesen, nicht nur die Sprache deutlich zu übertragen, sondern die Störgeräusche, wie zum Beispiel rauschende Lüfter oder schniefende Nachbarn, zu unterdrücken.

Durch gute Informationsmöglichkeiten und aktives Testen der entwickelten Hard- und Software konnte jeder Schritt direkt auf Funktionalität geprüft werden. Der stetige Entwicklungsprozess hat dabei nicht nur die Zielsetzung des Projektes erfüllt, sondern auch eine andere und teils sogar neue Betrachtungsweise der Signalverarbeitung ermöglicht.