Metodologie Innovative per la Progettazione e la Realizzazione di Sistemi per la Cancellazione Attiva del Rumore

In the last years the development of powerful DSPs allowed the study of innovative active noise control (ANC) technique. The ANC is based on the superposition principle and the undesired noise is cancelled with an “anti-noise” signal generated by an assigned speaker. The “anti-noise” signal has to be as similar to undesired noise as possible with a phase difference of 180 degrees. The speaker is driven by an adaptive system that is able to produce a signal with same amplitude and inverted phase. The adaptive filter has to follow the variation of the signal due to the variability of environment. This technique is useful to cancel low frequency noise where the passive systems have poor performance and are difficult to implement due to the wavelength of low frequency audio signal is very high. The aim of this thesis is on development of adaptive algorithms with secondary-path modelling with an efficient design that can be implemented in real-time. In particular, the proposed approaches are based on delayless subband structure that are capable to achieve good results in terms of latency and noise cancellation. Several results will be reported to show the effectiveness of the proposed approaches. Furthermore, ANC system can also be used in other applications such as innovative multichannel audio rendering system. The increase of noise pollution in the daily life provided the necessity of introducing ANC in combination with other systems. In this context, new approaches for binaural audio rendering and multichannel audio equalization will be presented focusing on the computational requirements and achieved sound quality but also discussing the possibility of using them in combination with ANC systems.

Negli ultimi anni lo sviluppo dei processori DSP ha permesso lo studio di tecniche innovative di controllo attivo del rumore (ANC). L'ANC si basa sul principio della sovrapposizione degli effetti e il rumore indesiderato viene cancellato con un segnale di“antirumore” generato da un altoparlante secondario. Il segnale "anti-rumore" deve essere il più simile possibile al rumore indesiderato con una differenza di fase di 180 gradi. L'altoparlante è pilotato da un sistema adattivo in grado di produrre un segnale con la stessa ampiezza e fase invertita. Il filtro adattivo deve seguire la variazione del segnale dovuta alla variabilità dell'ambiente. Questa tecnica è utile per cancellare il rumore a bassa frequenza dove i sistemi passivi hanno scarse prestazioni e sono difficili da implementare a causa della lunghezza d'onda molto alta del segnale audio a bassa frequenza. Lo scopo di questa tesi è lo sviluppo di algoritmi adattivi con modellazione di percorsi secondari con un design efficiente che può essere implementato in tempo reale. In particolare, gli approcci proposti si basano su strutture di sottobande senza ritardo in grado di ottenere buoni risultati in termini di latenza e cancellazione del rumore. Diversi risultati saranno riportati per mostrare l'efficacia degli approcci proposti. Inoltre, il sistema di ANC può essere utilizzato anche in altre applicazioni come l'innovativo sistema di rendering audio multicanale. L'aumento dell'inquinamento acustico nella vita quotidiana ha reso necessaria l'introduzione dell'ANC in combinazione con altri sistemi. In questo contesto, verranno presentati nuovi approcci per il rendering audio binaurale e l'equalizzazione audio multicanale concentrandosi sui requisiti computazionali e sulla qualità del suono raggiunta, ma discutendo anche la possibilità di utilizzarli in combinazione con i sistemi ANC. ​