The effect of head movements on the performance of local active noise control

Exposure to noise poses a significant threat to public health, as low-frequency sounds are increasingly recognised as a health hazard, causing discomfort, fatigue and reduced concentration. Various strategies are available to tackle this issue, including active noise control (ANC) methods, which employ the principle of superposition by generating an anti-noise wave identical to the actual noise but with an opposite phase. This wave destructively interferes with the noise source, resulting in its minimisation. ANC finds application in many different situations, for instance, in the interior of road vehicles or aircrafts where it may be desirable to control the disturbance signal at the listener’s ears. This thesis examines in detail the effect of head movement on local control performance and discusses the advantages of head-tracking and interpolation of plant responses. In the document, it is determined that implementing head-tracking enhances control performance despite plant variations caused by head movements, particularly at higher frequencies where the ‘quiet zone’ is small compared to the spatial distance between the sampled plant responses. Additionally, it is discovered that high-degree interpolation serves as a favourable alternative to nearest-neighbour interpolation, enabling the retrieval of reliable plant models and optimal attenuation levels throughout the selected frequency range. Lastly, it is determined that control performance is enhanced by an effort-weighting parameter that ensures robustness in both plant and interpolation.

L’esposizione al rumore rappresenta una minaccia significativa per la salute pubblica, in quanto i suoni a bassa frequenza sono riconosciuti essere un pericolo per la salute, causando disagio, affaticamento e riduzione della concentrazione. Per affrontare questo problema sono disponibili diverse strategie, tra cui i metodi di controllo attivo del rumore (ANC), che sfruttano il principio di sovrapposizione generando un’onda identica al rumore ma con fase opposta. Quest’onda interferisce in modo distruttivo con la sorgente di disturbo, riducendola al minimo. L’ANC trova applicazione in molte situazioni diverse, ad esempio all’interno di veicoli stradali o negli aerei, dove può essere auspicabile controllare il rumore in corrispondenza delle orecchie di un ascoltatore. Questa tesi esamina in dettaglio come le prestazioni locali di un sistema di controllo sono compromesse dai movimenti della testa e discute come sistemi ottici di tracciamento dei movimenti della testa siano in grado di migliorare tali prestazioni, in particolare alle frequenze più elevate dove la ‘zona di quiete’ è piccola rispetto alla distanza spaziale tra le funzioni di trasferimento dell’impianto campionate. Inoltre, si evince che l’interpolazione polinomiale è un’ottima alternativa al metodo ‘nearest-neighbour’ (il vicino più prossimo), consentendo di determinare stime delle funzioni di trasferimento affidabili e ottimi livelli di attenuazione in tutta la gamma di frequenze selezionata. Infine, si determina che le prestazioni del sistema di controllo sono migliorate da un parametro di ‘ponderazione dello sforzo’ che assicura la robustezza sia dell’impianto che del metodo di interpolazione scelto.