Processzor nélküli aktív zajcsökkentő rendszer megvalósítási lehetőségeinek vizsgálata

Az aktív zajcsökkentés fogalma már az 1960-as években ismert volt, a probléma megoldására több javaslat is született, az egyik [1] ezek közül Widrow-nak köszönhető, melyet 1975-ben tett közzé. Ezen megközelítés lényege, hogy a zaj kioltása megoldható egy speciális (LMS) szűrővel, amely a környezet változásainak megfelelően adaptálódik, így elérve a lehető legnagyobb zajelnyomást. A cikk megírását követően sok kutató kezdett foglalkozni a témával, így született az egyik továbbfejlesztése az eljárásnak, a szűrt LMS algoritmus [2], amely egy újabb, úgynevezett másodlagos jelút modellezésével javít a rendszer stabilitásán. A szűrés és az adaptáció elvégzéséhez szükség van egy nagy számítási kapacitással rendelkező eszközre, ami akkoriban nem volt még elérhető, így az aktív zajcsökkentés adaptív szűrőkön alapuló megvalósítása sem volt széles körű.

A modern jelfeldolgozó processzorok megjelenésével lehetőség nyílt az algoritmusok hordozható eszközökben, elsősorban fejhallgatókban történő implementálására, viszont ezen eszközök előállítása továbbra is meglehetősen költséges. A jelenleg kereskedelmi forgalomban kapható fejhallgatók egy részének az aktív zajcsökkentést megvalósító egysége csupán néhány alkatrészből áll. A pontos működésük nem ismert, mert a gyártók ezt az információt nem teszik elérhetővé.

Ha figyelembe vesszük egy fejhallgató geometriai méreteit, és a rajta elhelyezett mikrofonok és hangszóró távolságát, akkor észszerű feltételezések tehetők a közöttük létrejövő akusztikus jelutakról. Ezek felhasználásával a szűrt LMS algoritmus számításigénye jelentősen csökkenthető, így nem szükséges processzort alkalmazni a rendszerben, így adható egy megoldási javaslat a jelenlegi fejhallgatók működésére.

Az egyszerűsítés egyik következménye, hogy az adaptív szűrő által modellezett másodlagos hatások azon részét, amelynek közvetlen hatása van a teljes rendszer stabilitására, más módon kell kompenzálni. Ehhez meg kell határozni a forrásukat és a hozzájuk tartozó, lehetőleg analóg módon realizálható modelljüket.

A dolgozat célja, hogy bemutassa ezen egyszerűsített aktív zajcsökkentő rendszer vázlatát, illetve az akusztikus utak modellezésére és megvalósítására kínálkozó lehetőségeket.

[1] B. Widrow et al. Adaptive Noise Cancellation: Principles and Applications. Proceedings of the IEEE,Vol. 63, pp. 1692-1716, 1975

[2] S. M. Kuo, D. R. Morgan, "Active noise control: a tutorial review", Proceedings of the IEEE, vol. 87, No. 6, June, 1999, pp. 943-973.

szerző

• 
  Ország Bence László
  Villamosmérnöki szak, alapképzés
  alapképzés (BA/BSc)

konzulens

• 
  Dr. Sujbert László
  docens, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék