Active Noise Reduction

[Thomas Petersen]

Moin moin,

ich suche eine Schaltung zur ANR in einem Headset.
Kann mir jemand weiterhelfen ( ist dür ein Flugzeug Headset)?

Gruss
Thomas

 

[Rafael Deliano]

... Schaltung ... Flugzeug Headset
Es ist typisch eher ein DSP, eventuell mit zusätzlichen Mikrofonen.

Das Flugzeug hat vermutlich auch noch Propeller -> helicopter speech.

newsgroups die man z.B. via groups google untersuchen kann sind:
comp.speech.research und comp.dsp

MfG JRD

 

[Steffen Buehler]

Rafael Deliano wrote:

newsgroups die man z.B. via groups google untersuchen kann sind:
comp.speech.research und comp.dsp

Nicht zu vergessen alt.sci.physics.acoustics:

http://www.google.de/groups?&q=anr+group%3Aalt.sci.physics.acoustics

Viele Grüße
Steffen

 

[Michael Hofmann]

Thomas Petersen wrote:

ich suche eine Schaltung zur ANR in einem Headset.
Kann mir jemand weiterhelfen ( ist dür ein Flugzeug Headset)?

Das Prinzip ist recht einfach, ich habe schon mehrfach Headsets
nachgerüstet. Je ein Mikro in der Schale, ein kleiner Verstärker und das
Nutzsignal mit draufsummiert. Kritisch ist bei der Sache die
Plazierung des Mikros sowie die Verstärkung. Es kann u.U. bei
verschiedenen Tragebedingungen zu Rückkopplung kommen. Bei solch einem
einfachen Hau-Ruck-Aufbau ist die aktive Dämpfung natürlich nicht
überragend, aber doch deutlich vorhanden. Irgendwas um die 10-15dB habe
ich erreicht.

Das größte Problem ist und bleibt aber immer noch die mechanische
Integration sowie Stromversorgung...

Gruß,
Michael

 

[Oliver Bartels]

On Wed, 10 Dec 2003 12:10:21 +0100, "Thomas Petersen"
<petersen@mariscope.de> wrote:

ich suche eine Schaltung zur ANR in einem Headset.
Kann mir jemand weiterhelfen ( ist dür ein Flugzeug Headset)?
Es gibt einfache Ansätze mittels simpler nur-Subtraktion, da

aber die Schallgeschwindigkeit nicht sehr hoch ist, kommen
schnell Phasenunterschiede und multiple Echos zusammen.

Die heutzutage einzig senkrechte Lösung ist ein
digitaler Signalprozessor, der mittels eines adaptiven Filters
die Geräusche eleminiert.

Das Prinzip ist simpel: Der adaptive Filter korreliert das Signal
vom Geräuschmikrofon mit dem vom Sprechermikrofon und
versucht sich so einzustellen, dass das Signal am Sprecher-
mikrofon ohne Sprecher möglichst genau aus dem gefilterten
Signal vom Geräuschmikrofon nachgebildet werden kann.
Das so gefilterte Signal wird dann vom Signal des
Sprechermikrofons digital subtrahiert, übrig bleibt die Sprache.

In Hörrichtung wird man hingegen mit einem Filter mit
festen Koeffizienten arbeiten, da kein Vergleichsmikro
bereitsteht (Patentidee, jetzt aber nicht mehr, da veröffentlicht:
Man nutzt temporär die Hörer am Ohr als Mikrofon).

Die Schaltung ist demzufolge ein DSP plus A/D plus D/A-
Wandler, der Hardware-Aufwand ist gering (ca. 40 Euronen),
entscheidend ist eine gute adaptive Filter-Software, es gibt
verschiedene Adaptionsverfahren (simple und gute ;-)

Gruß Oliver

--
Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
http://www.bartels.de + Phone: +49-8122-9729-0 Fax: -10

 

[Michael Eggert]

On Wed, 10 Dec 2003 16:53:55 +0100, Oliver Bartels
<spamtrap@bartels.de> wrote:

Hi!

ich suche eine Schaltung zur ANR in einem Headset.
Kann mir jemand weiterhelfen ( ist dür ein Flugzeug Headset)?

Fürs Mikro oder für die Kopfhörer?

Es gibt einfache Ansätze mittels simpler nur-Subtraktion, da
aber die Schallgeschwindigkeit nicht sehr hoch ist, kommen
schnell Phasenunterschiede und multiple Echos zusammen.

Gleiche Frage nochmal...

Das Prinzip ist simpel: Der adaptive Filter korreliert das Signal
vom Geräuschmikrofon mit dem vom Sprechermikrofon und
versucht sich so einzustellen, dass das Signal am Sprecher-
mikrofon ohne Sprecher möglichst genau aus dem gefilterten
Signal vom Geräuschmikrofon nachgebildet werden kann.

Das klingt so, als würde die Phase hier durchaus eine Rolle spielen...

Das so gefilterte Signal wird dann vom Signal des
Sprechermikrofons digital subtrahiert, übrig bleibt die Sprache.

....und hier auch. Dann darf sich der Sprecher aber nicht schneller
bewegen, als er spricht

Ich denke, ich würde:
- FT (nur Amplitude) von Nutz- und Störsignal machen
- Störsignal im Frequenzbereich als Schwelle fürs Nutzsignal nehmen
- Alles Nutzsignal unter der Schwelle kommt weg
- Der Rest per FT wieder in den Zeitbereich.

In Hörrichtung wird man hingegen mit einem Filter mit
festen Koeffizienten arbeiten, da kein Vergleichsmikro
bereitsteht

Hab mal so dicke Mickeymäuse reparieren dürfen, die noch eine kleine
Mikrokapsel drin hatten. Und alles analog. Vor dem Hallentor hatte
grad einer seine Turbinen warmlaufen lassen. Und als ich den
Tackelkonwackt im Stecker gefunden hatte, dachte ich nur "na endlich
hat einer das Tor zugemacht". Wirklich beeindruckend.

Gruß,
Michael.

 

[Oliver Bartels]

On Wed, 10 Dec 2003 21:46:31 +0100, Michael Eggert
<m.eggert.nul@web.de> wrote:

Fürs Mikro oder für die Kopfhörer?
Doch wohl für beides, oder wollen wir schon wieder geizen ;-)

Das klingt so, als würde die Phase hier durchaus eine Rolle spielen...
Die Phase und die Echos.

Ein Raummikro (so wir uns um die Entgeräuschung(tm) des
Headset-Mikros unterhalten) nimmt ein *ganz* anderes Signal
auf als das reguläre Headset-Mikro.

Und da Echos eindeutig ein Time Domain Phänomen sind,
macht IMHO grundsätzlich auch die Bearbeitung in der
Time Domain (Adaptiver Filter) hier mehr Sinn als die
Bearbeitung in der Frequency Domain.

Wobei man natürlich den Filter in der Time Domain auch
mittels komplexer Multiplikation in der Frequency Domain
nachbilden kann, es grüßt der Faltungssatz.

Ich denke, ich würde:
- FT (nur Amplitude) von Nutz- und Störsignal machen
- Störsignal im Frequenzbereich als Schwelle fürs Nutzsignal nehmen
- Alles Nutzsignal unter der Schwelle kommt weg
- Der Rest per FT wieder in den Zeitbereich.
Das ist der Ansatz fürs Rauschweg(tm) bei alten Tonbändern.

Weil man dem Rauschen, da es per Definition unkorreliert
ist, anders nicht beikommt. Allerdings hat das Rauschen
den Vorteil einer im allgemeinen im Verhältnis zum Signal
kleinen Amplitude. Ist dies nicht mehr gegeben so
ist das Signal futsch, dann hilft auch kein DSP mehr.

Für ANR wird dieser Ansatz IMHO nicht funktionieren, da
es sich um Störquellen handelt, die durchaus mit ihrem
Pegel weit in den Bereich der Nutzamplitude kommen.

Gruß Oliver

--
Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
http://www.bartels.de + Phone: +49-8122-9729-0 Fax: -10

 

[Michael Eggert]

On Wed, 10 Dec 2003 22:36:42 +0100, Oliver Bartels
<spamtrap@bartels.de> wrote:

Hi!

Ein Raummikro (so wir uns um die Entgeräuschung(tm) des
Headset-Mikros unterhalten) nimmt ein *ganz* anderes Signal
auf als das reguläre Headset-Mikro.

Und da Echos eindeutig ein Time Domain Phänomen sind,
macht IMHO grundsätzlich auch die Bearbeitung in der
Time Domain (Adaptiver Filter) hier mehr Sinn als die
Bearbeitung in der Frequency Domain.

Wobei man natürlich den Filter in der Time Domain auch
mittels komplexer Multiplikation in der Frequency Domain
nachbilden kann, es grüßt der Faltungssatz.

Ich seh nur das Problem, daß Phase und Echo-Delays extrem ortsabhängig
sind, da muss Dein Korrelator sich sehr schnell anpassen können, auch
während des Sprechens - aber ohne die Sprache zu beeinflussen.


[FT, Schwelle, FT]

Das ist der Ansatz fürs Rauschweg(tm) bei alten Tonbändern.
[...]
Für ANR wird dieser Ansatz IMHO nicht funktionieren, da
es sich um Störquellen handelt, die durchaus mit ihrem
Pegel weit in den Bereich der Nutzamplitude kommen.

Klar sind die Bedingungen hier ungünstiger, dafür sind die Erwartungen
aber auch nicht so hoch. Beim Tonband sollte das Rauschen weg, ohne
die Musik zu beeinflussen. Kein "Gate-Effekt", kein Pumpen, kein
übermäßiges Beschneiden zB der Höhen, keine Verzerrungen,....
Hier ist das aber imho egal. Es geht bloß um verständliche Sprache,
ohne daß dem Gegenüber die Ohren abfallen.

Gruß,
Michael.

 

[Oliver Bartels]

On Wed, 10 Dec 2003 23:13:00 +0100, Michael Eggert
<m.eggert.nul@web.de> wrote:

Ich seh nur das Problem, daß Phase und Echo-Delays extrem ortsabhängig
sind, da muss Dein Korrelator sich sehr schnell anpassen können, auch
während des Sprechens - aber ohne die Sprache zu beeinflussen.
Ja, es gibt Algorithmen die das können.

LMS gehört aber nicht zu dieser Klasse, denn LMS ist simpel
und gut lehrbuchgeeignet, aber leider auch ein bisserl langsam.

Hier ist das aber imho egal. Es geht bloß um verständliche Sprache,
ohne daß dem Gegenüber die Ohren abfallen.
Wenn die Störgeräusche die Amplitude des regulären Signalpegels

erreichen, dann nützt Dir das Abschneiden von ein bisserl Dreck
am Sockel rein garnichts.

Und wenn die Störgeräusche garantiert immer deutlich unterhalb
des Signalpegels liegen, dann hat schon der Empfänger Modell
"Ohr" eine natürliche ANR eingebaut, sodass es keiner ANR
per DSP bedarf. Jedes schnöde Bürotelefon beweist dies täglich,
besonders dann, wenn sich Störsignalgeneratoren vom Typ
"Quatschtante" in einer gewissen Entfernung aufhalten.

Gruß Oliver

--
Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
http://www.bartels.de + Phone: +49-8122-9729-0 Fax: -10

 

[Thomas Petersen]

"Oliver Bartels" <spamtrap@bartels.de> schrieb im Newsbeitrag
news:8q6ftv8s5ckortm8sni9a5eecbtelmmcql@4ax.com...

On Wed, 10 Dec 2003 23:13:00 +0100, Michael Eggert
m.eggert.nul@web.de> wrote:
Ich seh nur das Problem, daß Phase und Echo-Delays extrem ortsabhängig
sind, da muss Dein Korrelator sich sehr schnell anpassen können, auch
während des Sprechens - aber ohne die Sprache zu beeinflussen.
Ja, es gibt Algorithmen die das können.

Vielen Dank für die Beschreibung der Technik, aber woher bekomme ich ein

Schaltbild?
Ich möchte ein Headset im Flugzeug mit einer ANR nachrüsten.

Gruss
Thomas

 

[Oliver Bartels]

On Thu, 11 Dec 2003 08:56:19 +0100, "Thomas Petersen"
<petersen@mariscope.de> wrote:

Vielen Dank für die Beschreibung der Technik, aber woher bekomme ich ein
Schaltbild?
Ich möchte ein Headset im Flugzeug mit einer ANR nachrüsten.
Hmm, ich weiß nicht, ob Dir bewußt ist, dass ein Schaltbild alleine

nicht viel nützt.
- Die Kernfunktion des Systems liegt in Software im DSP
Ohne DSP ist das bestenfalls eine halbe Sache.
- Sie ist extrem abhängig von der verwendeten Elektroakustik,
sprich Lautsprecher und Mikro.
Nebenbei: Der Sprechfunk ist bei einem Flieger nicht ganz
unwichtig, soweit ich mich aus einem alten PPL Kurs noch daran
erinnere, unterliegt der ganze Krempel einer LBA Zertifizierung,
so es um diesen geht.

Ich kann mir nicht vorstellen, dass einer der Hersteller dieser
Systeme seine Schaltbilder und DSP Quellcodes ins Internet
stellt, damit jeder Wettbewerber das problemlos nachbauen
kann. Ich würde das jedenfalls nicht machen.
Hinzu kommt, dass Du, so wie Du fragst, das System mangels
Verständnis für die Technik nicht ans Laufen bekommen wirst.

Insofern wirst Du selbst eine Entwicklung durchführen
und Dich dann anhand der Tipp's mit der Materie im Detail
befassen dürfen oder Du darfst auf komerzielle Produkte
zurückgreifen oder die Entwicklung beauftragen.
Befasst Du Dich selbst damit, dann wirst Du schnell einsehen,
dass der Schaltplan eine Nebensache ist, es gibt DSP's mit
integriertem A/D-Wandler, es fehlt ergo nur noch der D/A
und ein paar Amp's sowie das Netzteil. Entscheidend ist
die Software und auch die Installation der Zusatzmikros, da
wirst Du schon "etwas" länger dran arbeiten.

Für lau ist diese Arbeit ganz sicher nicht zu haben, schon
garnicht in der Fliegerei. Bei den üblichen anderen Kosten von
einem Flieger angefangen von LBA Glühlampen bis hin zu den
Landegebühren ist auch kein Mitleid angebracht ...

Gruß Oliver

--
Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
http://www.bartels.de + Phone: +49-8122-9729-0 Fax: -10

 

[Michael Hofmann]

Thomas Petersen wrote:

Vielen Dank für die Beschreibung der Technik, aber woher bekomme ich ein
Schaltbild?
Ich möchte ein Headset im Flugzeug mit einer ANR nachrüsten.

Und für dieses eine Headset willst Du
- die umfangreiche Theorie in einen Algoritmus giessen
- einen DSP programmieren und debuggen
- die Entwicklungsumgebung dafür kaufen
- die Hardware dazu entwickeln, testen und optimieren
- das Ganze in ein ansehnliches Gehäuse pressen?

Wohl nicht wirklich. Für das Geld kriegst Du mehrere fertige
ANR-Headsets, wohl sogar die unverschämt und mehrfach überteuerten
David-Clark-Dickschiffe.
Wie schon geschrieben, läßt sich sowas quick-and-dirty analog aufbauen,
mit nicht mal so schlechtem Effekt.
Been there, done that. Für die Praxis habe ich mir allerdings ein
fertiges ANR-Headset gekauft, da die verschiedenen Eigenbauten immer am
passenden Gehäuse krankten, die Elektronik war nicht im mindesten das
Problem.

Gruß,
Michael