Advanced audio algorithms for enhancing comfort in automotive environments

Acoustical comfort in automotive environments is a relevant issue. Conversations among passengers can be assisted by suitable amplification systems, but acoustic coupling might arise feedback and echo effects. Speech intelligibility may result ruined and high channel gains may lead to Larsen effect. Acoustic feedback and echo cancellation methods are needed to keep the system stable. In this work, an hybrid HW/SW Test Bench for AFC algorithms, based on TMS320C6748 processor, is proposed and tested with PEM-AFROW and Suppressor-PEM solutions. Several experiments confirmed the framework suitability under diverse acoustic conditions. Also Dual-Channel scenario has been taken into account, where echo effects must be consid-ered as well. Voice-activity and double-talk detectors have been also included. Performed com-puter simulations have shown the approach effectiveness. Comfort in automotive is also degraded by noises. Active noise control solutions can improve sound quality by playing a proper anti-noise signal through secondary sources. Narrow-band ap-proaches have been widely investigated because of their simplicity and effectiveness cancelling tonal noises. In this work a robust algorithm based on narrow-band FxLMS is also proposed. Simulations show proposed algorithm behaviours under stress conditions, proving that its per-formance is comparable with classic narrow-band one. Adaptive filters based on Kalman control theory has been investigated as well, as an alternative for FxLMS-based algorithms. Kalman approach can overcome some problems of the latter ones, like slow convergence and high sensitivity to the eigenvalue spread at the cost of higher computational requirements. However, narrow-band variants significantly reduce needed taps and still results competitive in a rich series of scenarios, like automotive ones. Various possible solutions are finally presented and their effectiveness are compared to each own FxLMS-based counterpart.

Le conversazioni in abitacolo possono essere assistite da sistemi di amplificazione, ma gli ac-coppiamenti acustici possono creare effetti di feedback ed eco. A causa di questi, l’intelligibilità del parlato potrebbe diminuire e guadagni di canale elevato possono innescare l’effetto Larsen. Metodi di cancellazione di feedback ed eco acustici devono essere adottati per mantenere stabile il sistema. In questo lavoro è proposto un test-bench per AFC ibrido HW/SW, basato sul DSP TMS320C6748, testato con gli approcci PEM-AFROW e Suppressor-PEM. I test hanno confermato l’adeguatezza del framework in varie condizioni acustiche. È stato preso in considerazione anche uno scenario Dual-Channel, dove devono essere consi-derati anche gli accoppiamenti di eco. Sono stati inseriti anche rilevamenti del parlato e di double talk. Simulazioni al computer hanno dimostrato l’efficacia dell’approccio. Il comfort in auto è degradato anche dal rumore. Sistemi di controllo attivo del rumore possono migliorare la qualità sonora suonando un opportuno segnale di anti-noise da una sorgente secondaria. Gli approcci a banda stretta sono stati approfonditi per la loro semplicità ed efficacia nella cancellazione di rumori tonali. In questo lavoro è anche proposto un algoritmo robusto basato sul narrow-band FxLMS. Le simulazioni hanno dimostrato come le sue performance sono comparabili con quelle delle solu-zioni classiche. Sono stati anche approfonditi i filtri adattativi basati sull’algoritmo di Kalman, come alternativa a quelli basati sul FxLMS. L’approccio di Kalman può risolvere alcuni problemi di questi ultimi, come la convergenza lenta e la sensibilità alla diffusione degli autovalori, al costo di requisiti computazionali maggiori. Tuttavia, le varianti a banda stretta riducono i tap necessari e risultano ancora competitive in una ricca serie di scenari, come quelli automotive. Varie soluzioni sono infine presentate e la loro efficacia è comparata con quella delle controparti basate sul FxLMS.