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Título: Implementação, avaliação de desempenho e análise de complexidade computacional de um sistema de cancelamento adaptativo de ruído
Título(s) alternativo(s): Implementation, performance evaluation and computational complexity analysis of an adaptive noise cancellation system
Autor(es): Pertum, Rafael Rodrigo
Orientador(es): Kolling, Evandro Marcos
Palavras-chave: Controle de ruído
Filtros adaptativos
Processamento de sinais - Técnicas digitais
Noise control
Adaptative filters
Signal processing - Digital technique
Data do documento: 6-Jul-2020
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Toledo
Citação: PERTUM, Rafael Rodrigo. Implementação, avaliação de desempenho e análise de complexidade computacional de um sistema de cancelamento adaptativo de ruído. 2020. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharel em Engenharia Eletrônica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Toledo, 2020.
Resumo: Atualmente, sistemas de cancelamento adaptativo de ruído (ANC, adaptive noise cancelling) vêm sendo utilizados em diversas aplicações práticas, como, por exemplo, na supressão de ruído em aparelhos auditivos, de áudio-conferência e celulares. Nessas aplicações, visto que as fontes de ruído podem variar com o tempo, técnicas de filtragem adaptativa são empregadas para sintetizar (em tempo real) uma estimativa do ruído que corrompe o sinal de interesse para, então, atenuá-lo (por subtração) no domínio elétrico. No entanto, apesar dos esforços despendidos até então, tem-se investido pouco em metodologias de implementação prática, em comparações de desempenho entre os algoritmos adaptativos empregados (frente à capacidade de atenuação de ruído alcançada), bem como em análises de complexidade computacional. Diante disso, o presente trabalho trata da implementação, avaliação de desempenho e análise de complexidade computacional de um sistema de ANC, operando com relevantes algoritmos adaptativos da literatura. Tal implementação foi realizada em linguagem C utilizando a placa de desenvolvimento Cortex-FM4 Starter da Cypress Semiconductors®, a qual possui recursos para aquisição, síntese e processamento de sinais de áudio. Para avaliar o desempenho dos algoritmos adaptativos implementados (frente a sinais de fala contaminados por ruído), metodologias objetivas de qualidade e inteligibilidade foram realizadas. Ainda, tendo como base o tempo de execução de cada função, uma comparação da complexidade computacional dos algoritmos é apresentada, evidenciando assim os requisitos computacionais e algumas características importantes dos algoritmos considerados.
Abstract: Nowadays, adaptive noise cancelling (ANC) systems have been used in many different practical applications, such as in noise suppression in hearing aids, audio-conference devices and cellphones. In these applications, since sources of noise can change over time, adaptive filtering techniques are used to synthesize (in real-time) an estimate of noise that corrupts the signal of interest to, then, mitigate it (by subtraction) in the electrical domain. However, only a few efforts have been invested on the practical implementation of adaptive algorithms, on methodologies for performance comparison (with respect to the achieved noise attenuation), as well on computational complexity analyzes. In this context, the present research work deals with implementation, performance evaluation, and computational complexity analysis of an ANC system operating with relevant adaptive algorithms from the literature. Such implementation was carried out in C language using the Cortex FM4 Starter development board from Cypress Semiconductors®, which has acquisition, synthesis, and signal processing resources. In order to assess the performance of the implemented algorithms (vis-a-vis speech signals corrupted by noise), objective methodologies of quality and intelligibility were used. Still, based on the execution time of each function used, a comparison between the computational complexity of the algorithms is presented, thus evidencing computational requirements and important characteristics of the algorithms considered.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35275
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