L'evoluzione dell'industria automobilistica ha portato ad un radicale cambiamento nell'acustica dei veicoli. Con la diffusione delle auto elettriche, il rumore del motore a combustione interna non copre più le vibrazioni generate dalla strada, ed aumenta la percezione dei disturbi sonori all'interno dell'abitacolo. Al fine di affrontare questa problematica, Analog Devices ha sviluppato una soluzione innovativa per la cancellazione del rumore stradale, in grado di migliorare il comfort e ridurre l'affaticamento del conducente e dei passeggeri.
Analog Devices offre un sistema completo che integra sensori avanzati, una piattaforma di elaborazione audio ad alte prestazioni e strumenti di ottimizzazione basati su algoritmi sofisticati. L’implementazione della cancellazione del rumore stradale avviene attraverso un flusso di lavoro integrato che coinvolge la rilevazione delle vibrazioni, il trasporto dati, l’elaborazione algoritmica e la generazione del segnale anti-rumore. I componenti principali di questa soluzione comprendono sensori di vibrazione ad alte prestazioni, progettati per rilevare con precisione le vibrazioni della carrozzeria e delle superfici dell'auto, un bus audio A2B che consente la trasmissione efficiente dei dati acquisiti dai sensori alla piattaforma di elaborazione, e una piattaforma di processori audio SHARC® in grado di garantire una latenza minima e un’elevata capacità computazionale per l'elaborazione del segnale. A supporto dell'intero sistema, l’algoritmo LISTN™ e il relativo strumento di ottimizzazione permettono una regolazione precisa del sistema grazie a simulazioni predittive e ad un'interfaccia grafica intuitiva.
Il principio alla base della cancellazione del rumore stradale si basa sull’identificazione delle sorgenti di rumore e sulla generazione di un segnale anti-rumore che, combinandosi con quello originale, lo attenua notevolmente. Le principali fonti di rumore analizzate dal sistema includono le vibrazioni strutturali della scocca del veicolo, la risonanza del tetto panoramico causata dalla superficie vetrata dell'auto, il contatto degli pneumatici con la strada e la risonanza della cavità degli pneumatici, una delle componenti principali del rumore percepito. Il fenomeno del rumore si verifica in modo particolare a determinate velocità e su superfici stradali non perfettamente lisce, aumentando il livello di disturbo percepito dai passeggeri. L’algoritmo LISTN™ è stato progettato per convergere rapidamente e garantire elevata stabilità, permettendo una riduzione del rumore fino al 50% nelle condizioni di picco. Grazie ad avanzati strumenti di simulazione e regolazione, la calibrazione del sistema può essere ottimizzata in tempi ridotti, accelerando il time-to-market delle soluzioni per i produttori automobilistici.
Uno degli elementi fondamentali della tecnologia sviluppata da Analog Devices è il sensore ADXL317, progettato specificamente per la cancellazione del rumore stradale e caratterizzato da una banda passante selezionabile che varia da 500 Hz a 4 kHz. Il sensore offre un rumore ultra-basso, una latenza estremamente ridotta di soli 90 μs alla massima banda passante e un’alta risoluzione di misura fino a ±16 g. Grazie alla sua compatibilità con il bus audio A2B, il sensore può essere facilmente integrato nei sistemi automotive, garantendo una trasmissione efficiente e affidabile dei dati. La qualificazione automobilistica AEC-Q100 e il range di temperatura operativa compreso tra -40°C e 125°C ne confermano l'affidabilità nelle condizioni più estreme; in definitiva, si tratta di una tecnologia che permette di monitorare con estrema precisione le sollecitazioni cui è sottoposto il veicolo durante il movimento, assicurando al contempo una reattività immediata del sistema di cancellazione del rumore.
Figura 1
ADI ha sviluppato anche una gamma di processori audio ottimizzati per la cancellazione del rumore. Il modello ADSP-2156x è pensato per sistemi entry-level, integra un’architettura SHARC+® con 2MB di SRAM on-chip, ed è in grado anche di ridurre la necessità di memoria esterna. Per applicazioni più avanzate, il modello ADSP-SC83x/2183x, basato sul core SHARC-FX, offre una potenza di calcolo superiore con una capacità di elaborazione che raggiunge fino a otto FMAC per ciclo a 32-bit o quattro FMAC per ciclo a 64-bit, con un incremento delle prestazioni fino a 3,8 volte rispetto alle generazioni precedenti. Inoltre, questi processori sono compatibili con la famiglia ADSP-SC59x e semplificano l'aggiornamento dei sistemi già esistenti. La capacità di elaborazione avanzata di questi processori consente di eseguire calcoli in tempo reale, adattando la cancellazione del rumore in base alle variazioni delle condizioni di guida.
Figura 2
Per dimostrare l’efficacia della sua tecnologia, l'azienda ha sviluppato un’esperienza VR interattiva che permette di percepire in tempo reale il miglioramento del comfort acustico all’interno dell’abitacolo. L'esperienza immersiva mostra come il sistema di cancellazione del rumore stradale riduca notevolmente le frequenze disturbanti, e migliori la qualità dell’ascolto e l’esperienza di guida. L’impiego di una dimostrazione immersiva permette di comprendere appieno l’impatto positivo che una tecnologia di questo tipo può avere sulla percezione sonora dell’ambiente di guida, evidenziando così i vantaggi tangibili per il conducente ed i passeggeri. La soluzione di cancellazione del rumore stradale di ADI rappresenta un'innovazione strategica per la moderna industria automotive. L'integrazione di accelerometri ad alte prestazioni, un’infrastruttura di trasporto dati avanzata e processori audio ottimizzati consente ai produttori di veicoli di migliorare il comfort degli utenti, insieme ad una riduzione del rumore percepito nell’abitacolo. Pertanto, l’adozione di questa tecnologia può contribuire al miglioramento della qualità del viaggio, ed anche ad una maggiore sicurezza su strada attraverso la riduzione del livello di distrazione del conducente e una guida più rilassata.
