PROCEDIMIENTO DE REDUCCIÓN ACTIVA DE INTERFERENCIAS SONORAS.

Procedimiento de reducción activa al nivel de una zona (22) determinada de la energía de una señal acústica (dk(n)),

llamada señal de ruido propagado, generada en dicha zona (22) por una señal primaria (xk(n)), llamada señal de ruido, comprendiendo dicho procedimiento una emisión, por medios de emisión, de al menos de una señal de contra ruido (yk(n)) que comprende al menos una primera denominada señal de contra ruido de retroalimentación (yfbkk(n)), que contrarresta dicha señal de ruido propagado (dk(n)), comprendiendo también dicho procedimiento al menos una iteración de las siguientes operaciones: - medida, por medios de medición dispuestos al nivel de dicha zona determinada (22), de una denominada señal de error (ek(n)), representando la información sobre la eficacia de la reducción de la energía de la señal de ruido propagado (dk(n)) en dicha zona (22); - modelación, por al menos un primer filtro (Skk(z)), de un camino acústico directo (Skk), llamado camino secundario, entre dichos medios de emisión de la señal de contra ruido (yk(n)) y dichos medios de medición de dicha señal de error (ek(n)); - detección de al menos un componente periódico de dicha señal de ruido propagado (dk(n)) por el análisis de una señal de ruido propagado (dek(n)) estimado a partir de, por una parte, la señal de error (ek(n)) y, por otra parte, la señal de contra ruido de retroalimentación (yfbkk(n)) tratada por el primer filtro (Skk(z)), proporcionando dicha detección dicho componente periódico; y - ajuste de dicha señal de contra ruido de retroalimentación (yfbkk(n)) en función de dicho componente periódico detectado, de dicha señal de error (ek(n)) y de dicho camino secundario modelado (Skk(z))

La invención presente se refiere a un procedimiento para reducir las interferencias de ruidos por control activo. También se refiere a un sistema que aplica el procedimiento de acuerdo con la invención.

En particular, la invención pretende reducir las interferencias por ruidos en una zona determinada por un procedimiento de reducción activa. Las interferencias de ruidos pueden ser todo tipo de ondas acústicas molestas que puedan considerarse ruido en una zona determinada. Estas interferencias pueden ser de todo tipo y de frecuencias que pueden variar de algunos hertzios a algunos millares de hertzios. Pueden ser creadas por cualquier dispositivo en funcionamiento. En el caso, por ejemplo, de un recinto cerrado, los ruidos pueden generarse por dispositivos que se encuentran dentro de dicho recinto. También pueden causarse por fuentes exteriores al recinto cuando este último está situado, por ejemplo, cerca de lugares tales como un aeropuerto, una autopista, una vía de ferrocarril, etc.

Los sistemas actuales de reducción activa de las interferencias de ruido ambientales permiten atenuar estas interferencias por dos tipos de procedimientos. El primero, denominado de retroalimentación, necesita una información anterior en la señal de ruido que es la causa de la interferencia de ruido que hay que reducir (véase, por ejemplo, los documentos US-A-5 978 489 y WO-A-03/015074). La detección de la señal de ruido se realiza corriente arriba de la zona de procesamiento por reducción activa y devuelve una señal de referencia que debe estar fuertemente correlacionada con la interferencia de ruido que hay que reducir. En este caso, el conocimiento anterior de la señal de ruido se usa para minimizar el error de reducción de la interferencia de ruido, cuantificando este error por una denominada señal de error medida en la zona determinada. Sin embargo, la información anterior de una interferencia de ruido no está siempre disponible, por lo que se realiza el uso de un segundo procedimiento de reducción de ruidos sonoros, llamado retroalimentación, o control de lazo cerrado, en el que no hay detección previa. La señal de error de reducción se usa para proporcionar una señal de control destinada a minimizar la misma señal de error.

Sin embargo, la mayor parte de los sistemas actuales aportan soluciones limitadas a la restricción de causalidad indispensable para la implementación satisfactoria de ciertas aplicaciones de control activo. Esto hace necesario realizar operaciones numéricas intrínsecas al procedimiento de reducción activa en un tiempo muy corto. Por lo tanto, estos sistemas tienen una eficacia limitada, en cuanto a tiempo de reacción, en el espacio y en cuanto a la frecuencia.

Por lo tanto, un objetivo de la invención es proponer un procedimiento para la reducción activa de interferencias de ruidos que haga posible satisfacer mejor la restricción que se ha mencionado anteriormente, y por lo tanto conseguir una mejor reducción de las interferencias de ruidos.

La invención propone remediar el problema que se ha mencionado anteriormente mediante un procedimiento de reducción activa en una zona determinada de la energía de una señal sonora, denominada señal de ruido propagado, generada en la zona determinada por una señal primaria, denominada señal de ruido. El procedimiento comprende una emisión, por medios de emisión, de al menos una señal de contra ruido que comprende al menos una primera señal de contra ruido, denominada de retroalimentación, contrarrestando la señal de ruido propagado, comprendiendo también este procedimiento al menos una iteración de las siguientes operaciones:

- medida, por medios de medición dispuestos en la zona determinada, de una denominada señal de error, representando la información sobre la eficacia de la reducción de la energía de la señal de ruido propagado en la zona;

- modelación, por al menos un primer filtro, de un camino acústico directo, llamado camino secundario, entre los medios de emisión de la señal de contra ruido y los medios de medición de dicha señal de error opcionalmente durante una etapa de identificación anterior;

- detección de al menos un componente periódico de la señal de ruido propagado por el análisis de una señal de ruido propagado estimado a partir de, por una parte, la señal de error y, por otra parte, la señal de contra ruido de retroalimentación tratada por el primer filtro, proporcionando dicha detección dicho componente periódico; y

- ajuste de la señal de contra ruido de retroalimentación en función del componente periódico detectado, en función de la señal de error y del camino secundario modelado.

En la presente solicitud, las fuentes de la señal de contra ruido se llaman fuentes secundarias y las fuentes de la señal de ruido fuentes primarias.

La medida de la señal de error, por un medio de medición constituido por ejemplo por un micrófono de control, hace posible registrar la reducción de la energía de la señal de ruido propagado y ajustar la señal de contra ruido para disminuir la misma señal de error.

La modelación del camino secundario puede realizarse por emisión, por un medio de emisión de la señal de contra ruido constituido por ejemplo por un altavoz, de una señal conocida seguida de una medición de esta señal en la zona determinada por un medio de medición. Por lo tanto, conociendo la señal transmitida y la señal medida, es posible definir el camino acústico entre el medio de emisión de la señal de contra ruido y el medio de medición en la zona determinada. Esta modelación puede tener lugar antes o durante cualquier fase de emisión de contra ruido.

Una vez que se ha determinado este camino, y siempre antes de cualquier reducción de la señal de ruido, puede realizarse una modelación de la inversa del camino secundario de forma digital para no introducir un desplazamiento de fase, es decir, retraso en la cadena de control, lo que sería contrario al objetivo principal de la invención. Por consiguiente, se realiza una modelación de la amplitud en solitario. Este filtro inverso hace posible limitar las resonancias inherentes al equipo electro-acústico usado así como a la topografía de la zona de procesamiento, resonancias que se encuentran en dicho camino secundario.

Lo que se indica a continuación sucede durante la fase de control real.

La detección de los componentes periódicos de la señal de ruido propagado permite un mejor conocimiento de la composición espectral de dicha señal y permite por consiguiente realizar operaciones de filtración banda-paso. Por lo tanto, la señal de contra ruido puede ajustarse de manera óptima para garantizar, con una mayor estabilidad, la mejor reducción de la energía de la señal de ruido propagado y, por lo tanto, de la interferencia causada por la señal de ruido en la zona determinada, particularmente en el momento de cambios rápidos de los componentes periódicos.

Por una parte, la señal de ruido propagado puede estimarse a partir de la señal de error y, por otra parte, de la señal de contra ruido de retroalimentación tratada por el primer filtro que modela el camino secundario. En efecto, suprimiendo la señal de error medida en la zona determinada, la señal de contra ruido de retroalimentación filtrada por el primer filtro modelando el camino secundario, es decir el camino acústico entre la fuente secundaria y el medio de medición en la zona determinada, es posible realizar una estimación de la señal de ruido propagada que se va a reducir.

La detección de los componentes periódicos de la señal de ruido propagado puede realizarse por una filtración de la señal de ruido propagado estimado por filtros banda-paso de tipo "notch", por corte, que realiza una filtración banda-paso de respuesta impulsional infinita (IIR) de amplitud constante por todas partes excepto en las frecuencias de los componentes periódicos de la señal de ruido propagado donde los anchos de bandas son casi nulos. Estos filtros se llaman filtros notch adaptativos (ANF: "Adaptive Notch Filter").

Además, el procedimiento de acuerdo con la invención comprende una filtración banda-paso de la señal de ruido propagado estimado, en la frecuencia de todos o algunos de los componentes periódicos detectados, proporcionando dicha filtración una denominada señal de referencia, constituida básicamente por los componentes periódicos de la señal de ruido propagado. Después, esta señal de referencia se usa en el ajuste de la señal de contra ruido de retroalimentación, como se describe más abajo.

1. Procedimiento de reducción activa al nivel de una zona (22) determinada de la energía de una señal acústica (dk(n)), llamada señal de ruido propagado, generada en dicha zona (22) por una señal primaria (xk(n)), llamada señal de ruido, comprendiendo dicho procedimiento una emisión, por medios de emisión, de al menos de una señal de contra ruido (yk(n)) que comprende al menos una primera denominada señal de contra ruido de retroalimentación (yfbkk(n)), que contrarresta dicha señal de ruido propagado (dk(n)), comprendiendo también dicho procedimiento al menos una iteración de las siguientes operaciones:

- medida, por medios de medición dispuestos al nivel de dicha zona determinada (22), de una denominada señal de error (ek(n)), representando la información sobre la eficacia de la reducción de la energía de la señal de ruido propagado (dk(n)) en dicha zona (22);

- modelación, por al menos un primer filtro (Ŝkk(z)), de un camino acústico directo (Skk), llamado camino secundario, entre dichos medios de emisión de la señal de contra ruido (yk(n)) y dichos medios de medición de dicha señal de error (ek(n));

- detección de al menos un componente periódico de dicha señal de ruido propagado (dk(n)) por el análisis de una señal de ruido propagado (dek(n)) estimado a partir de, por una parte, la señal de error (ek(n)) y, por otra parte, la señal de contra ruido de retroalimentación (yfbkk(n)) tratada por el primer filtro (Ŝkk(z)), proporcionando dicha detección dicho componente periódico; y

- ajuste de dicha señal de contra ruido de retroalimentación (yfbkk(n)) en función de dicho componente periódico detectado, de dicha señal de error (ek(n)) y de dicho camino secundario modelado (Ŝkk(z)).

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que comprende además un filtrado banda-paso de la señal de ruido propagado estimado (dek(n)), en la frecuencia de todos o algunos de los componentes periódicos detectados, proporcionando dicho filtrado una denominada señal de referencia (d'k(n)).

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que el ajuste de la señal de contra ruido de retroalimentación (yfbkk(n)) comprende un ajuste de al menos un coeficiente de un segundo filtro de respuesta impulsional finita (Wfbk k(z)), proporcionándose dicho segundo filtro para ajustar dicha señal de contra ruido de retroalimentación (yfbkk(n)) en función de la señal de referencia (d'k(n)) filtrada por una tercera amplitud de filtro de respuesta impulsional finita (1/Ŝkk(z)) modelando la inversa del camino secundario.

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que al lo menos un coeficiente del segundo filtro (Wfbk k(z)) está ajustado por un algoritmo del tipo algoritmo de minimización según el criterio de mínimos cuadrados (LMS) en función de la señal de referencia (d'k(n)) procesado previamente por el primer filtro (Ŝkk(z)), de la señal de error (ek(n)) que ha experimentado previamente una filtración banda-paso en la frecuencia de todos o algunos de los componentes periódicos detectados y de un denominado coeficiente de convergencia de retroalimentación.

5. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la señal de contra ruido (yk(n)) también comprende una denominada señal de contra ruido predictiva (yfwdk(n)), ajustada en función de la señal de error (ek(n)), de la señal de ruido (xk(n)) medida por medios de medición (314).

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado por que también comprende una modelación de amplitud de la inversa del camino secundario (Skk) por al menos un cuarto filtro de respuesta impulsional finita (1/Skk(z)).

7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que el ajuste de la señal de contra ruido predictiva (yfwdk(n)) comprende un ajuste de al menos un coeficiente de un quinto filtro de respuesta impulsional finita (Wfwd k(z)), proporcionándose dicho quinto filtro para ajustar dicha señal de contra ruido predictiva (yfwdk(n)) en función de la señal de ruido (xk(n)) tratada por el cuarto filtro (1/Ŝkk(z)).

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado por que al menos un coeficiente del quinto filtro

(Wfwd

k(z)) está ajustado por un algoritmo del tipo algoritmo de mínimos cuadrados (LMS) en función de la señal de error (ek(n)), de señal de ruido medido (xk(n)) tratada previamente por un sexto filtro (Ŝkk(z)) modelando el camino secundario (Skk) y de un denominado coeficiente de convergencia predictivo.

9. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que se usa para atenuar al menos una señal de ruido propagado (dk(n)) por la emisión de una pluralidad de señales de contra ruido (y1(n)-y4(n)) por una pluralidad de medios de emisión (316-319).

10. Sistema de reducción activa, en una zona determinada (22), de la energía de una señal acústica (dk(n)), denominada señal de ruido propagado, generada en dicha zona (22) por una señal primaria (xk(n)), denominada señal de ruido, por la emisión de al menos una señal de contra ruido (yk(n)) que comprende al menos una denominada primera señal de contra ruido de retroalimentación (yfbkk(n)), contrarrestando dicha señal de ruido propagado (dk(n)) en la zona determinada (22), comprendiendo dicho sistema:

- medios (316-319) para transmitir la señal de contra ruido (yk(n));

- medios (310-313) de medición, en dicha zona determinada (22), una denominada señal de error (ek(n)), que representa información sobre la eficacia de la reducción de la energía de dicha señal de ruido propagado (dk(n));

- al menos un primer filtro (Ŝkk(z)) para modelar un camino acústico directo (Skk), denominado camino secundario, entre dichos medios de emisión (316-319) de la señal de contra ruido (yk(n)) y dichos medios de medición (310-313) de dicha señal de error (ek(n));

- medios (213) para estimar la señal de ruido propagado (dk(n)) a partir de, por una parte, la señal de error (ek(n)) y, por otra parte, la señal de contra ruido de retroalimentación (yfbkk(n)) tratada por el primer filtro (Ŝkk(z)), proporcionando dicho medio (213) una señal de ruido propagado estimado (dek(n));

- medios (214) para detectar y proporcionar al menos un componente periódico de dicha señal de ruido propagado (dk(n)) mediante el análisis de dicha señal de ruido propagado estimado (dek(n)); y

- medios para ajustar dicha señal de contra ruido de retroalimentación (yfbkk(n)) en función de dicho componente periódico detectado, de dicha señal de error (ek(n)) y de dicho camino secundario modelado (Ŝkk(z)).

11. Sistema de acuerdo la reivindicación 10, caracterizado por que los medios (316-319) para transmitir la señal de contra ruido (yk(n)) comprenden transductores ultrasónicos que tienen un haz de emisión (61) reducido.

12. Sistema de acuerdo una cualquiera de las reivindicaciones 10 ú 11, caracterizado por que también comprende medios para la filtración banda-paso (214) de la señal de ruido propagado estimado (dek(n)) en la frecuencia de todos o algunos de los componentes periódicos detectados, proporcionando dichos medios de filtración una señal de referencia (d'k(h)).

13. Sistema de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado por que los medios para ajustar la señal de contra ruido de retroalimentación (yfbkk(n)) comprenden al menos un segundo filtro de respuesta impulsional finita (Wfbk k(z)) previsto para ajustar dicha señal de contra ruido de retroalimentación yfbkk(n)) en función de la señal de referencia (d'k(n)) filtrada por un tercer filtro (1/Ŝkk(z)) modelando por amplitud la inversa del segundo camino.

14. Sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado por que la señal de contra ruido (yk(n)) comprende una segunda denominada señal de contra ruido predictiva (yfwdk(n)), comprendiendo también el sistema medios para ajustar dicha señal de contra ruido predictiva (yfwdk(n)) en función de la señal de error (ek(n)) y de la señal de ruido (xk(n)).

15. Sistema de acuerdo la reivindicación 14, caracterizado por que comprende además un cuarto filtro de respuesta impulsional finito (1/Ŝkk(z)), dispuesto para modelar en amplitud la inversa del camino secundario.

16. Sistema de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado por que comprende además un quinto filtro

(Wfwd

k(z)), previsto para ajustar la señal de contra ruido predictivo (yfwdk(n)), en función de la señal de ruido (xk(n)) tratada por el cuarto filtro (1/Ŝkk(z)).

17. Sistema de acuerdo una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 16, caracterizado por que comprende además una pluralidad de medios de emisión (316-319) de una pluralidad de señales de contra ruido (y1(n)-y4(n)).