Il rendering audio immersivo è il processo di creazione di un’esperienza sonora coinvolgente e realistica nello spazio 3D. Nei sistemi audio immersivi, le funzioni di trasferimento relative alla testa (head-related transfer functions, HRTFs) vengono utilizzate per la sintesi binaurale in cuffia poiché esprimono il modo in cui gli esseri umani localizzano una sorgente sonora. Possono essere introdotti algoritmi di interpolazione delle HRTF per ridurre il numero di punti di misura e per creare un movimento del suono affidabile. La riproduzione binaurale può essere eseguita anche dagli altoparlanti. Tuttavia, il coinvolgimento di due o più gli altoparlanti causa il problema del crosstalk. In questo caso, algoritmi di cancellazione del crosstalk (CTC) sono necessari per eliminare i segnali di interferenza indesiderati. In questa tesi, partendo da un'analisi comparativa di metodi di misura delle HRTF, viene proposto un sistema di rendering binaurale basato sull'interpolazione delle HRTF per applicazioni in tempo reale. Il metodo proposto mostra buone prestazioni rispetto a una tecnica di riferimento. L'algoritmo di interpolazione è anche applicato al rendering audio immersivo tramite altoparlanti, aggiungendo un algoritmo di cancellazione del crosstalk fisso, che considera l'ascoltatore in una posizione fissa. Inoltre, un sistema di cancellazione crosstalk adattivo, che include il tracciamento della testa dell'ascoltatore, è analizzato e implementato in tempo reale. Il CTC adattivo implementa una struttura in sottobande e risultati sperimentali dimostrano che un maggiore numero di bande migliora le prestazioni in termini di errore totale e tasso di convergenza. Il sistema di riproduzione e le caratteristiche dell'ambiente di ascolto possono influenzare le prestazioni a causa della loro risposta in frequenza non ideale. L'equalizzazione viene utilizzata per livellare le varie parti dello spettro di frequenze che compongono un segnale audio al fine di ottenere le caratteristiche sonore desiderate. L'equalizzazione può essere manuale, come nel caso dell'equalizzazione grafica, dove il guadagno di ogni banda di frequenza può essere modificato dall'utente, o automatica, la curva di equalizzazione è calcolata automaticamente dopo la misurazione della risposta impulsiva della stanza. L'equalizzazione della risposta ambientale può essere applicata anche ai sistemi multicanale, che utilizzano due o più altoparlanti e la zona di equalizzazione può essere ampliata misurando le risposte impulsive in diversi punti della zona di ascolto. In questa tesi, GEQ efficienti e un sistema adattativo di equalizzazione d'ambiente. In particolare, sono proposti e approfonditi tre equalizzatori grafici a basso costo computazionale e a fase lineare e quasi lineare. Gli esperimenti confermano l'efficacia degli equalizzatori proposti in termini di accuratezza, complessità computazionale e latenza. Successivamente, una struttura adattativa in sottobande è introdotta per lo sviluppo di un sistema di equalizzazione d'ambiente multicanale. I risultati sperimentali verificano l'efficienza dell'approccio in sottobande rispetto al caso a banda singola. Infine, viene presentata una rete crossover a fase lineare per sistemi multicanale, mostrando ottimi risultati in termini di risposta in ampiezza, bande di transizione, risposta polare e risposta in fase. I sistemi di controllo attivo del rumore (ANC) possono essere progettati per ridurre gli effetti dell'inquinamento acustico e possono essere utilizzati contemporaneamente a un sistema audio immersivo. L'ANC funziona creando un'onda sonora in opposizione di fase rispetto all'onda sonora in arrivo. Il livello sonoro complessivo viene così ridotto grazie all'interferenza distruttiva. Infine, questa tesi presenta un sistema ANC utilizzato per la riduzione del rumore. L’approccio proposto implementa una stima online del percorso secondario e si basa su filtri adattativi in sottobande applicati alla stima del percorso primario che mirano a migliorare le prestazioni dell’intero sistema. La struttura proposta garantisce un tasso di convergenza migliore rispetto all'algoritmo di riferimento.Immersive audio rendering is the process of creating an engaging and realistic sound experience in 3D space. In immersive audio systems, the head-related transfer functions (HRTFs) are used for binaural synthesis over headphones since they express how humans localize a sound source. HRTF interpolation algorithms can be introduced for reducing the number of measurement points and creating a reliable sound movement. Binaural reproduction can be also performed by loudspeakers. However, the involvement of two or more loudspeakers causes the problem of crosstalk. In this case, crosstalk cancellation (CTC) algorithms are needed to delete unwanted interference signals. In this thesis, starting from a comparative analysis of HRTF measurement techniques, a binaural rendering system based on HRTF interpolation is proposed and evaluated for real-time applications. The proposed method shows good performance in comparison with a reference technique. The interpolation algorithm is also applied for immersive audio rendering over loudspeakers, by adding a fixed crosstalk cancellation algorithm, which assumes that the listener is in a fixed position. In addition, an adaptive crosstalk cancellation system, which includes the tracking of the listener's head, is analyzed and a real-time implementation is presented. The adaptive CTC implements a subband structure and experimental results prove that a higher number of bands improves the performance in terms of total error and convergence rate. The reproduction system and the characteristics of the listening room may affect the performance due to their non-ideal frequency response. Audio equalization is used to adjust the balance of different audio frequencies in order to achieve desired sound characteristics. The equalization can be manual, such as in the case of graphic equalization, where the gain of each frequency band can be modified by the user, or automatic, where the equalization curve is automatically calculated after the room impulse response measurement. The room response equalization can be also applied to multichannel systems, which employ two or more loudspeakers, and the equalization zone can be enlarged by measuring the impulse responses in different points of the listening zone. In this thesis, efficient graphic equalizers (GEQs), and an adaptive room response equalization system are presented. In particular, three low-complexity linear- and quasi-linear-phase graphic equalizers are proposed and deeply examined. Experiments confirm the effectiveness of the proposed GEQs in terms of accuracy, computational complexity, and latency. Successively, a subband adaptive structure is introduced for the development of a multichannel and multiple positions room response equalizer. Experimental results verify the effectiveness of the subband approach in comparison with the single-band case. Finally, a linear-phase crossover network is presented for multichannel systems, showing great results in terms of magnitude flatness, cutoff rates, polar diagram, and phase response. Active noise control (ANC) systems can be designed to reduce the effects of noise pollution and can be used simultaneously with an immersive audio system. The ANC works by creating a sound wave that has an opposite phase with respect to the sound wave of the unwanted noise. The additional sound wave creates destructive interference, which reduces the overall sound level. Finally, this thesis presents an ANC system used for noise reduction. The proposed approach implements an online secondary path estimation and is based on cross-update adaptive filters applied to the primary path estimation that aim at improving the performance of the whole system. The proposed structure allows for a better convergence rate in comparison with a reference algorithm
