Implementation of an Active Noise Control System

Abstract

Active noise control (ANC) is a technique of attenuating unwanted noise by producing an opposite phase compensation signal with a secondary sound source. Multiple different ANC techniques have been developed in the past decades. The performance of an ANC system is dependent on how well the system can achieve phase reversal in the desired area.

This thesis covers what limitations the behavior of sound, ANC algorithms and embedded systems have on ANC system performance. ANC algorithms are simulated in Matlab computing environment and measurements have been made of an ANC system developed in an embedded environment.

Measurements done in an echoic room show that an embedded system built for ordinary realtime audio signal processing does not perform well in ANC tasks. The realized system was only capable of attenuating constant discrete frequencies at a limited band, due to its latency and lack of processing power. This thesis shows that building an ANC system requires thorough understanding of both ANC theory and embedded systems.

Vastamelu on tekniikka, jossa haitallista melua vaimennetaan tuottamalla vastakkaisvaiheinen kompensaatioääni toisella äänilähtellä. Tätä varten on kehitetty useita erilaisia vastamelutekniikoita viimeisien kymmenien vuosien aikana. Vastamelujärjestelmän suorituskyky riippuu siitä, kuinka tarkasti järjestelmä pystyy saavuttamaan vastavaiheen halutulla aluella.

Tässä diplomityössä käsitellään vastamelujärjestelmien reunaehtoja äänen, vastamelualgoritmien ja sulautettujen järjestelmien näkökulmista. Vastamelu algoritmeja simuloidaan Matlab-laskentaympäristössä ja mittaukset on toteutettu sulautetussa järjestelmässä toteutetulla reaaliaikaisella vastamelujärjestelmällä.

Kaiullisessa huoneessa tehdyissä mittauksissa havaittiin, ettei tavalliseen reaaliaikaiseen äänenkäsittelyyn rakennettu sulautettu järjestelmä sovellu hyvin vastamelusovelluksiin. Toteutettu järjestelmä kykeni vaimentamaan vain jatkuvia pistetaajuuksia rajoitetulla kaistalla, sillä sen nopeus ja laskentateho eivät riittäneet parempaan suorituskykyyn. Diplomityö osoittaa, että vastamelujärjestelmien toteuttaminen vaatii syvällistä perehtymistä vastamelun teoriaan ja sulautettuihin järjestelmiin.