Active noise cancellation

Abstract

Donats els recents progressos en Cancel·lació Activa de Soroll (CAS) per a Avions [11], Cascos de música [10], Telèfons [8], etc. vaig decidir desenvolupar un sistema de cancel·lació activa de soroll per espais menys controlats, com els espais a l’aire lliure. El concepte de la CAS es basa en el principi de superposició, afegint un “soroll cancel·lador” al de la font que volem cancel·lar amb l’objectiu de provocar la perturbació oposada a l’aire. La dificultat per trobar una eina per dur a terme correctament els testeigs de validació necessaris, m’ha fet reconsiderar els objectius i acabar desenvolupant un aplicatiu per testejar el rendiment dels sistemes de cancel·lació activa. L’aplicatiu ha estat desenvolupat amb el llenguatge Python3 i el dissenyador d’interfícies Qt5 Designer. Aquest incorpora la implementació de quatre sistemes de CAS, el primer essent l’aproximació més simple, que creixen de complexitat arribant a una representació que inclou un filtrat LMS adaptatiu. En aquesta última s’utilitza un micròfon per capturar l’error de cancel·lació i adaptar el filtrat tot millorant la cancel.lació a temps real. S’han desenvolupat algunes eines per tenir més control dels paràmetres de l’experimentació com un equalitzador, un generador de senyals oferint diferents tipus de senyals possibles, o un visualizador de gràfiques per mantenir un monitoratge en temps real del progrés de l’experimentació.

Given the recent progresses in Active Noise Cancellation (ANC) for Aircrafts [11], Headphones [10], Telephones [8], etc. I decided to develop an active noise cancellation system for more uncontrolled spaces, like open air spaces. The ANC concept relies on the superposition principle, adding a secondary ‘cancelling noise’ to the source we want to cancel in order to provoke the opposite perturbation to the air. The difficulty to find a tool to well perform the needed validation tests have make me move into developing an application to be able to test the performance of the ANC systems. The application has been developed in Python3 language and with Qt5 Designer for the interface. It incorporates the implementation of four ANC systems, the first one being the simplest approach, of increasing complexity arriving to an adaptive LMS based filtering approach. In this last approach, a microphone is used to capture the cancellation error to adapt the filtering stage in order to improve the cancellation in real-time. Some tools have been developed to have more control of the experimentation parameters like an equalizer, a signal generator offering some signal options, or a graphics visualizer to have real-time monitoring of the experimentation progress.

Dados los recientes progresos en Cancelación Activa de Ruido (CAR) par Aviones [11], Cascos de música [10], Teléfonos [8], etc. decidí desarrollar un sistema de cancelación activa de ruido para espacios menos controlados como es el caso de los espacios al aire libre. El concepto de la CAR reside en el principio de superposición, añadiendo un “ruido cancelador” a la fuente que queremos cancelar con el objetivo de provocar la perturbación opuesta en el aire. Las dificultades por encontrar una herramienta para llevar a cabo los test de validación necesarios, me han hecho reconsiderar los objetivos y acabar desarrollando un aplicativo para testear el rendimiento de los sistemas de cancelación activa. El aplicativo se ha desarrollado usando el lenguaje Python3 y el diseñador de interfaces Qt5 Designer. Incorpora la implementación de cuatro sistemas de CAR, el primero siendo el enfoque más simple, que van creciendo en cuanto a complejidad hasta llegar a un enfoque basado en filtrado adaptativo LMS. En este último se usa un micrófono para captar el error de cancelación y adaptar el filtrado para mejorar la cancelación en tiempo real. Se han desarrollado algunas herramientas para tener más control de los parámetros de la experimentación, como un ecualizador, un generador de señales ofreciendo diferentes tipos de señal, o un visualizador de gráficas para monitorizar en tiempo real el progreso de la experimentación.