Convergence Instruments ACAM 64, User Manual

ACAM_64 

  4 

Figure 1 

An array of microphones captures the sound waves hitting the array from many different directions. For 

every pixel, a massively parallel digital processing engine applies specific delays, and sums the acoustic 

signals from every microphone, so that the signals from a specific angle of incidence (azimuth and 

elevation) arrive in phase. 

Figure 1

 shows that process for a single pixel. Note that a different and 

precisely adjusted delay must be applied to every path, from every microphone in array to every pixel in 

the image. In the simplest implementation, the intensity of every pixel is calculated as the energy of that 

sum signal, averaged over a specific length of time. 

3.1

Frequency, Aperture Size, and Image Resolution 

For an optical camera, as well as for an acoustic camera, the image resolution is a proportional to the 

ratio of aperture size to wavelength. 

For an optical camera the aperture size of the camera (the size of the lens or more generally the light 

collector) is always very large relative to the wavelengths of interest. This is true even for very small 

lenses, such as those found in camera phones, where the size of the lens is a few mm, while the 

wavelengths of interest are in the hundreds of nm (more than 10000 times smaller). For an optical 

camera, resolution is rarely limited by the size of the aperture. 

For an acoustic camera on the other hand, the frequencies of interest often extend to  quite low 

frequencies (long wavelengths). For instance, the wavelength at 100 Hz is 3.4 m. To have a reasonable 

resolution at such low frequency would require an array of at least 8 to 10 times as large (25 to 30 m 

wide). This is usually not practical. Therefore, for acoustic cameras the resolution is typically poor at lower 

frequencies and improves only as the frequency of interest increases. 

3.2

Spatial Sampling and Upper Frequency Limit 

For an acoustic camera, the maximum frequency is limited by the spatial separation between two 

adjacent microphones. The half wavelength of the maximum frequency sampled by the microphones 

must be wider than the distance between two microphones. Otherwise, the array is not able to distinguish