Sistema de cancelamento adaptativo de ruído
Originalmente proposto por um grupo de pesquisa em 1975 para reduzir a interferência de batimentos cardíacos materno em exames de eletrocardiograma fetal [1], sistemas de cancelamento adaptativo de ruído vêm sendo amplamente empregados em diversas aplicações práticas. Dentre as principais aplicações, se destaca a atenuação de interferência da rede elétrica em equipamentos biomédicos, a supressão de ruído em aparelhos auditivos bem como a redução de ruído em aparelhos celulares ou de áudio-conferência [2], [3]. Especificamente, busca-se em tais aplicações mitigar o ruído que degrada o sinal de interesse, visando então facilitar a interpretação da informação desejada e/ou melhorar a qualidade da comunicação entre usuários.
Em sistemas de cancelamento adaptativo de ruído (como ilustrado na Figura 1), técnicas de filtragem adaptativa são utilizadas para sintetizar uma estimativa do ruído que corrompe o sinal de interesse (observado na entrada primária). Para tal, utilizando um ruído de referência (observado na entrada secundária) e um fator de correção em função do erro, um algoritmo adaptativo atualiza (iterativamente) os coeficientes de uma estrutura de filtragem de maneira que a saída do filtro seja uma estimativa do ruído presente na entrada primária. Dessa forma, ao realizar a subtração entre o sinal observado na entrada primária e a estimativa do ruído produzida na saída do filtro, espera-se obter o sinal de interesse (com o ruído atenuado) na saída do sistema [2]. Todavia, levando em conta que as fontes de ruído variam com o tempo (por exemplo, interferência advinda da rede elétrica, ruído de ambiente, do trânsito ou obras em construção), é imperativo o uso de algoritmos adaptativos específicos que visam minimizar (em tempo real) o erro na estimativa do ruído. Dentre tais algoritmos, é possível citar o LMS (least-mean-squares), NLMS (normalized LMS), PNLMS (proportionate NLMS), VSS-NLMS (variable step-size NLMS), TDLMS (transform-domain LMS), AP (affine projection) e o RLS (recursive least-squares) [3]-[5].
Figura 1. Topologia de um sistema de cancelamento adaptativo de ruído.
Neste contexto, o LAPSE vem realizando pesquisas relacionadas ao cancelamento adaptativo de ruído em aparelhos celulares e/ou de audio-conferência, envolvendo especialmente a implementação e análise de desempenho de diferentes algoritmos adaptativos em condições práticas de operação. Para exemplificar, o desempenho do sistema de cancelamento adaptativo de ruído implementado pode ser verificado através das seguintes amostras:
i) Para ruído branco gaussiano,
Sinal de fala corrompido por ruído (original).
*Sistema de cancelamento adaptativo de ruído desativado.*
Sinal de fala resultante após processamento (filtrado).
*Sistema de cancelamento adaptativo de ruído ativo.*
ii) Para ruído de balbúrdia,
Sinal de fala corrompido por ruído (original).
*Sistema de cancelamento adaptativo de ruído desativado.*
Sinal de fala resultante após processamento (filtrado).
*Sistema de cancelamento adaptativo de ruído ativo.*
Os áudios utilizados para sintetizar as amostras apresentadas aqui são de direitos autorais da International Telecommunication Union (ITU) [6].
REFERÊNCIAS