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/ NetNews Usenet Archive 1992 #30 / NN_1992_30.iso / spool / comp / dsp / 2802 < prev    next >
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Text File  |  1992-12-15  |  4.6 KB  |  93 lines
  1. Newsgroups: comp.dsp
  2. Path: sparky!uunet!spool.mu.edu!agate!linus!linus.mitre.org!m22257@mitre.org
  3. From: m22257@mitre.org (Jeff Correia)
  4. Subject: Re: Active Noise Cancellation Algorithm
  5. Message-ID: <1992Dec15.160603.17752@linus.mitre.org>
  6. Sender: news@linus.mitre.org (News Service)
  7. Nntp-Posting-Host: jeff-correia.mitre.org
  8. Organization: The MITRE Corporation
  9. References: <Bz3vHr.LKK@news.cso.uiuc.edu>
  10. Date: Tue, 15 Dec 1992 16:06:03 GMT
  11. Lines: 80
  12.  
  13. In article <Bz3vHr.LKK@news.cso.uiuc.edu>, ja51359@uxa.cso.uiuc.edu
  14. (axelrod) writes:
  15. > 
  16. > 
  17. > Hi.  I know this is possible because I've heard the military does it for
  18. > helicopter headsets; and I heard that the car companies will be doing it
  19. > too.  Does someone know of how the basics work behind active noise can-
  20. > cellation?
  21. > 
  22. > What I'm interested in is a system where you have a speaker or two
  23. > somehow produce a signal that is directly out of phase with the ambient
  24. > noise.  This seems impossible, since a speaker radiates in all directions,
  25. > thereby having a different phase at different points in the room.  Is 
  26. > there some way of getting an average phase or something, in order to
  27. > decrease the noise in the room/car?
  28. > 
  29. > I'd like references to articles on this subject, along with a simple
  30. > explanation if possible.
  31. > 
  32. > Thanks
  33. > 
  34. > 
  35.  
  36.      The type of cancellation you are referring to is one that I have heard
  37. most commonly called reference cancelling.  The idea is pretty much as you
  38. have described it.  You have one primary channel, and 1 or more reference
  39. channels.  The primary channel contains your desired signal corrupted by
  40. unwanted noise, the reference channels contain noise which is (hopefully)
  41. highly correlated with the unwanted noise in your primary channel, but
  42. contain no trace of your desired signal.  
  43.  
  44.      A classic paper on this topic is by Bernie Widrow.  While trying to
  45. examine the heartbeat of a fetus, the heartbeat of the mother is a strong
  46. interfering signal.  Using a primary channel of mother+fetus and being able
  47. to locate a position to get a "clean" but maybe slightly out of phase
  48. refernce of the mother's heartbeat only, they were able to obtain the
  49. desired results.  I'm sorry I don't have the exact reference.  
  50.  
  51.     I have also read the paper where they discuss reference cancelling on
  52. military hellicopters.  I would recommend you look in the reference section
  53. of _Adaptive Signal Processing_ by Bernie Widrow and _Adaptive Filter
  54. Theory_ by Simon Haykin for all the references you will ever need on this
  55. topic.  Since these concepts are about 30 or so years old, you can find
  56. concise explanations and examples in the textbooks.  
  57.  
  58.      I also wrote my master's thesis on use of this technology applied to
  59. car telephones.  The problems in a car a similar to those in a helicopter,
  60. but not exactly the same. A large problem is spatial correlation of
  61. signals.  In other words, what do the cross-correlations of certain
  62. composite signals look like.  
  63. The conclusion I reached in my thesis was the same as in the helicopter
  64. paper... that the further the reference channels were from the primary
  65. channel, the less correlated that the noises on the 2 channels were.   
  66.  
  67.      To understand this (get ready for an over-simplified explanation),
  68. realize that the speed of sound is slow, on the order of 1000 feet per
  69. second.  The bandwidth of the phone channel is about 4KHz which means you
  70. sample at 8KHz.  A large majority of the noise that you get is from the
  71. engine and the tires.  If a noise originates at a tire, and has to get 10
  72. feet to get to the primary channel and 14 feet to get to the reference
  73. channel.  A differnce of 4 feet, and 32 samples.  In other words, a sound
  74. originating at a tire will appear at the reference microphone 32 samples
  75. after it appears on the primary.  In this same scenario, it is possible
  76. that the reference channel is closer by 4 feet to another tire, meaning
  77. that a sound originating in the second tire will appear 32 samples earlier.
  78.  Perhaps you can begin to see from this oversimplified explanation why
  79. putting the 2 mics close offers a reasonable solution to this problem,
  80. however, the reference channel is not allowed to pick up any of the desired
  81. signal or you'll cancel that too.  
  82.  
  83.      In a hellicopter,  the pilot will wear a specail head set, and the
  84. noise is so great that a directional mic can be placed near the mouthpiece
  85. mic without picking up any voice.  People don't really want to wear those,
  86. not to mention headphones are illegal in some states while driving.  The
  87. point is that the methods that work in hellicopters for human engineering
  88. reasons would not be reasonable to implement in cars.  
  89.  
  90.      Sorry if I rambled a bit much.
  91.  
  92. --Jeff
  93.