EP0365378B1

EP0365378B1 - Appareil électronique de traitement d'un signal sonore

Info

Publication number: EP0365378B1
Application number: EP89402598A
Authority: EP
Inventors: Jean-Pierre Dupret; Frank Lefevre
Original assignee: Laboratoire D'audiologie Dupret-Lefevre Sa SA
Current assignee: Laboratoire D'audiologie Dupret-Lefevre Sa SA
Priority date: 1988-10-14
Filing date: 1989-09-22
Publication date: 1993-12-15
Anticipated expiration: 2009-09-22
Also published as: US5077800A; EP0365378A1; DE68911470T2; JPH077897B2; DE68911470D1; JPH02223210A; ES2048855T3; FR2638048B1; ATE98834T1; FR2638048A1

Description

La présente invention concerne un appareil électronique de traitement d'un signal sonore.
Quoique non exclusivement, l'invention s'applique plus particulièrement à la correction de troubles auditifs chez un patient, et l'appareil de l'invention peut donc être utilisé comme prothèse auditive portative.
De façon générale, les prothèses auditives classiques comportent un microphone d'entrée, des moyens d'amplification et un écouteur de sortie. L'amplification est réalisée dans tout le spectre de fréquences. Cela se révèle, d'une part, superflu car, pour chaque patient particulier, des zones spécifiques du spectre se trouvent mieux conservées, et, d'autre part, éventuellement nuisible du fait qu'il n'existe pas, de ce fait, de différentiation entre les fréquences "utiles" et les autres.
Par ailleurs, il apparaît que, pour certaines oreilles pathologiques, les pertes auditives se traduisent par une incapacité de l'oreille non pas véritablement à "entendre", mais à analyser correctement le son émis. Les essais cliniques montrent, de plus, que cette incapacité d'analyse correcte est plus ou moins marquée selon les zones de fréquences considérées, et variable suivant le type et la forme de la perte auditive qui sont particuliers à chaque patient. Dans une zone auditive gravement atteinte, un signal sonore ayant des fréquences données peut être alors perçu comme un signal présentant des fréquences différentes, et, par conséquent, le son "entendu" par le patient risque d'être différent du son émis. Par exemple, le patient entendra un "s" pour un "f", ou inversement. De ce fait, un signal sonore, même amplifié, risque d'être toujours aussi mal perçu par l'oreille pathologique qui, en quelque sorte, "déforme" le son émis quelle que soit l'intensité de celui-ci.
On a donc imaginé de décaler les fréquences du spectre sonore d'un nombre entier, au moins égal à un, d'octave(s). (Il est bien entendu que le terme "octave", tel qu'il est utilisé ici, représente l'intervalle de deux vibrations dont l'une a une fréquence double de l'autre). Les fréquences du signal peuvent alors se trouver dans une zone plus favorable, c'est-à-dire une zone auditive mieux conservée de l'oreille pathologique. En outre, les fréquences du signal étant décalées d'une octave, le son correspondant restera reconnaissable, même s'il est perçu comme étant plus grave ou plus aigu.
Cependant, également dans ce cas, toutes les fréquences du spectre subissent ce décalage, ce qui, en définitive, entraîne des inconvénients analogues à ceux indiqués précédemment.
On connaît également, par le document PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, vol.10, No.99 (E-396) [2156], 16 avril 1986 (JP-A-60 239 200), un appareil électronique de traitement d'un signal sonore, du type comportant :

des moyens de réception du signal sonore et de transformation de celui-ci en un signal électrique ;
des moyens de traitement dudit signal électrique ;
des moyens de restitution d'un signal sonore modifié, à partir dudit signal électrique traité ;
des moyens de sélection d'au moins une bande de fréquences dudit signal, disposés entre lesdits moyens de réception du signal sonore et lesdits moyens de traitement du signal électrique correspondant, en parallèle sur une liaison reliant lesdits moyens de réception du signal sonore et lesdits moyens de restitution du signal ;
des moyens pour additionner le signal reçu et le signal traité, et
lesdits moyens de sélection et de traitement comportant au moins une série d'éléments comprenant un filtre passe-bande et un amplificateur.

La présente invention a pour but de perfectionner cet appareil.
A cet effet, l'appareil électronique de traitement d'un signal sonore, du type décrit ci-dessus, est remarquable, selon l'invention, en ce que l'amplificateur compris dans lesdits moyens de sélection et de traitement est un amplificateur écrêteur, en ce que lesdits moyens de sélection et de traitement comportent en outre un filtre de reconstitution, et en ce que lesdits moyens de traitement sont adaptés pour décaler les fréquences de ladite bande, sous la dépendance desdits moyens de sélection de fréquences, d'un nombre entier, au moins égal à un, d'octave(s).
Lesdits moyens de traitement peuvent comporter soit des moyens susceptibles de créer un signal dont chaque fréquence est la moitié de la fréquence correspondante du signal reçu, soit des moyens susceptibles de créer un signal dont les fréquences sont, chacune, doubles de celles du signal reçu.
Avantageusement, l'appareil comporte des moyens recevant le signal de sortie des moyens de sélection de fréquences et destinés à piloter lesdits moyens de traitement.
De préférence, lesdits moyens de pilotage comportent un circuit de numérisation du signal.
De plus, l'appareil peut comporter des moyens de réglage de l'intensité du signal traité par rapport à celle du signal reçu.
Dans un appareil particulièrement adapté au traitement de la parole, les moyens de traitement du signal électrique comprennent des moyens de détection d'au moins un pic d'amplitude dudit signal, et des moyens d'amplification dudit pic, de sorte que le signal restitué constitué de la superposition du signal sonore reçu et dudit pic amplifié, présente une émergence plus marquée dudit pic. Cela permet au patient de reconnaître plus facilement les formants (correspondant aux pics d'amplitude) de telle voyelle ou de telle consonne.
Avantageusement, une ligne de commande relie la sortie du filtre passe-bande à des moyens de réglage d'intensité prévus en aval du filtre de reconstitution.
Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables.
La figure 1 est un schéma synoptique d'un exemple de réalisation de l'appareil selon l'invention.
La figure 2 illustre une variante de réalisation de l'appareil de la figure 1.
La figure 3 est un schéma synoptique d'un autre exemple de réalisation de l'appareil de l'invention.
La figure 4 illustre une variante de réalisation de l'appareil de la figure 3.
La figure 5 illustre une variante de réalisation de l'appareil de la figure 4.
La figure 6 est un schéma synoptique d'un appareil combinant les traitements du signal réalisés dans les appareils des figures 1 et 3 ou 4.
Comme déjà indiqué, l'appareil électronique représenté peut se présenter sous forme d'une prothèse auditive portative.
Dans tous les exemples de réalisation représentés, l'appareil comprend un microphone 1 qui est relié, par une liaison 2, à des moyens d'amplification 3 pouvant comprendre un préamplificateur 4 et un amplificateur 5, reliés par une liaison 6.
Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, la sortie de l'amplificateur 5 est reliée, par une liaison 7, à l'entrée d'un filtre passe-bande 8, dont la bande de fréquences est choisie en fonction de la zone auditive atteinte particulière à chaque patient, et qui a été déterminée par un examen préalable. On pourra, par exemple, considérer la bande de fréquences comprise entre 750 Hz et 2500 Hz. Le filtre passe-bande 8 est lui-même relié, par une liaison 9, à un amplificateur écrêteur 10, à son tour relié, par une liaison 11, à un filtre de reconstitution 12. La sortie du filtre 12 est reliée, par la liaison 13, à une première entrée de moyens additionneurs 14 via des moyens de réglage d'intensité 15.
Par ailleurs, une ligne de commande 50 relie la sortie du filtre passe-bande 8 aux moyens de réglage d'intensité 15, par l'intermédiaire d'un redresseur 51. L'amplitude du signal d'entrée "commande" ainsi le réglage d'intensité à la sortie du filtre de reconstitution, de façon que le signal traité acheminé aux moyens additionneurs 14 soit d'amplitude proportionnelle à celle du signal d'entrée.
En outre, la sortie de l'amplificateur 5 est directement reliée à une seconde entrée des moyens additionneurs 14 par la liaison 16.
Les moyens additionneurs 14 peuvent également être munis de moyens de réglage d'intensité 17. De plus, la sortie des moyens additionneurs 14 est reliée, par la liaison 18, à un écouteur 19, éventuellement via un amplificateur 20a du type "push-pull".
On expliquera ci-après le fonctionnement de cet exemple de réalisation de l'appareil selon l'invention, en particulier en tant que prothèse auditive.
Le signal sonore capté par le microphone 1 y est transformé en un signal électrique, ce dernier étant acheminé, par la liaison 2, aux moyens d'amplification 3.
Puis, le signal est acheminé, par la liaison 7, vers le filtre passe-bande 8 ne laissant passer que la bande de fréquences choisie du spectre, qui est alors amplifiée et reconstituée dans l'amplificateur écrêteur 10 et le filtre de reconstitution 12. Le signal ainsi créé est acheminé aux moyens additionneurs 14, où il est additionné au signal d'entrée amplifié.
Dans le cas où l'appareil est plus particulièrement adapté au traitement de la parole, les moyens de traitement du signal électrique permettent de détecter au moins un pic d'amplitude dudit signal (ledit pic étant représentatif du premier ou du deuxième formant d'une voyelle ou d'une consonne), et d'amplifier ledit pic, de sorte que le signal sonore restitué, constitué de la superposition du signal sonore reçu et dudit pic amplifié, présente une émergence plus marquée du pic, ce qui aide le patient à reconnaître les formants (correspondant aux pics d'amplitude) de telle voyelle ou de telle consonne.
Sur la figure 2, on a représenté une variante de réalisation de l'appareil de la figure 1. Sur cette figure, trois séries d'éléments, comportant chacune successivement un filtre passe-bande 8a,8b,8c, un ampli écrêteur 10a,10b,10c, et un filtre de reconstitution 12a,12b,12c, sont utilisées. Par ailleurs, des moyens de réglage d'intensité 15a,15b,15c sont prévus pour chacune desdites séries. Trois séries d'éléments ont été représentées, ce qui ne doit pas être considéré comme limitatif. D'une façon générale, plusieurs séries d'éléments peuvent être utilisées. Dans ce cas, chaque filtre passe-bande 8a,8b,8c travaille dans une zone de fréquences particulière, à titre d'exemple, 200-750 Hz, 750-2500 Hz et 2500-5000 Hz, respectivement, en couvrant ainsi une plus large bande de fréquences.
On se référera maintenant aux exemples de réalisation des figures 3 et 4, dans lesquels l'appareil de l'invention comprend de même un microphone 1 qui est relié, par une liaison 2, à des moyens d'amplification 3 pouvant comprendre un préamplificateur 4 et un amplificateur 5, reliés par une liaison 6.
Egalement, la sortie de l'amplificateur 5 est reliée, par une liaison 7, à l'entrée d'un filtre passe-bande 8, dont la bande de fréquences est choisie en fonction de la zone auditive atteinte particulière à chaque patient (ou ce choix résulte d'un compromis entre les différentes zones auditives atteintes), ladite bande ayant été déterminée par un examen préalable du patient.
Dans le cas de la figure 3, la sortie du filtre passe-bande 8 est reliée, par la liaison de commande 9, à des moyens de pilotage 22 de moyens diviseurs de fréquences 20 et multiplicateurs de fréquences 21. Ces moyens 20 et 21 sont susceptibles de diviser, respectivement multiplier, par deux une fréquence donnée, c'est-à-dire de décaler ladite fréquence d'une octave vers les graves, respectivement vers les aigus.
La fréquence pourrait également être décalée de deux, trois, etc... octaves vers les graves, ou les aigus. Par ailleurs, les moyens diviseurs de fréquences 20 et multiplicateurs de fréquences 21 sont reliés à la sortie de l'amplificateur 5 par une liaison de puissance 40.
Les moyens de pilotage 22 comprennent un amplificateur écrêteur 10, relié à la sortie du filtre 8 par la liaison 9 et à l'entrée d'un circuit de numérisation 23 du signal par une liaison 24. Ce dernier agit, par les liaisons 25 et 26, sur des interrupteurs 41 et 42, respectivement, reliés aux sorties des moyens diviseurs 20 et multiplicateurs 21 de fréquences, ces derniers fonctionnant en permanence.
De plus, la sortie des moyens diviseurs de fréquences 20 est reliée à un filtre de reconstitution 27 par la liaison 28, tandis que la sortie des moyens multiplicateurs de fréquences 21 est reliée à un filtre de reconstitution 29 par la liaison 30, via lesdits interrupteurs 41 et 42, respectivement.
La sortie du filtre 27 est reliée, par la liaison 31, à une première entrée de moyens additionneurs 14, via des moyens de réglage d'intensité 32. De même, la sortie du filtre 29 est reliée, par la liaison 33, à une deuxième entrée desdits moyens additionneurs 14 via des moyens de réglage d'intensité 34.
En outre, la sortie de l'amplificateur 5 est directement reliée à une troisième entrée desdits moyens additionneurs 14 par la liaison 16. La sortie des moyens additionneurs 14 est reliée, comme dans le cas de la figure 1, à l'écouteur 19 via l'amplificateur 20a.
Dans la variante de la figure 4, la sortie du filtre passe-bande 8 est reliée, par la liaison de puissance 43, aux moyens diviseurs de fréquences 20 et multiplicateurs de fréquences 21, qui ne fonctionnent, dans ce cas, que dans la bande de fréquences définie par le filtre 8. Comme dans le cas de la figure 3, la sortie du filtre 8 est également reliée, par la liaison de commande 9, à des moyens de pilotage 22 desdits moyens diviseurs de fréquences 20 et multiplicateurs de fréquences 21.
Les moyens de pilotage 22 comprennent également un amplificateur écrêteur 10, relié à la sortie du filtre 8 par la liaison 9 et à l'entrée d'un circuit de numérisation 23 du signal par une liaison 24. Le circuit 23 est relié aux moyens diviseurs de fréquences 20 et aux moyens multiplicateurs de fréquences 21 par les liaisons 25 et 26, respectivement.
Le restant de l'appareil est identique à la partie correspondante de l'appareil de la figure 3, décrite ci-dessus.
Dans le cas de la figure 5, trois filtres passe-bande 8a,8b,8c sont prévus, lesquels travaillent dans trois zones de fréquences distinctes, comme pour la variante de l'appareil de la figure 1 montrée sur la figure 2, et pour les mêmes raisons (les filtres 27,29 sont alors bien sûr adaptés aux filtres passe-bande 8a,8b,8c). Une telle variante montrée pour l'appareil de la figure 4 pourrait, bien évidemment, s'appliquer également à l'appareil de la figure 3.
On expliquera ci-après le fonctionnement des exemples de réalisation de l'appareil montrés sur les figures 3 à 5.
Le signal sonore capté par le microphone 1 y est transformé en signal électrique, ce dernier étant acheminé, par la liaison 2, aux moyens d'amplification 3.
Dans le cas de la figure 3, la puissance du signal est transmise aux moyens diviseurs de fréquences 20 et multiplicateurs de fréquences 21 par la liaison 40, ces derniers fonctionnant en permanence. Les interrupteurs 41 et 42 sont commandés par les moyens de pilotage 22, sous la dépendance du filtre passe-bande 8 qui travaille sur une largeur de fréquences adaptée au patient par exemple, comme déjà indiqué, entre 750 Hz et 2500 Hz.
Dans le cas de la figure 4, la puissance du signal est acheminée vers les moyens diviseurs 20 et multiplicateurs 21 de fréquences par la liaison 43 et via le filtre passe-bande 8. Les moyens 20 et 21 ne "travaillent" que pour des fréquences appartenant à la bande de fréquences sélectionnée (par exemple entre 750 Hz et 2500 Hz), la division ou la multiplication, par exemple par deux, des fréquences dans ladite bande étant commandée par les moyens de pilotage 22.
Le signal de sortie des moyens diviseurs et des moyens multiplicateurs de fréquences est ainsi un signal créé, à partir du signal reçu, présentant, dans la bande de fréquences choisies, des fréquences décalées d'une octave (éventuellement de deux octaves ou plus) vers les graves, respectivement vers les aigus, par rapport aux fréquences correspondantes du signal reçu. Le signal crée passe alors dans les filtres 27,29 pour éliminer les distorsions harmoniques non voulues, avant d'être acheminé vers les moyens additionneurs 14. Les amplitudes relatives du signal de sortie des moyens diviseurs de fréquences et du signal de sortie des moyens multiplicateurs de fréquences peuvent être réglées grâce aux moyens de réglage 32 et 34.
Le signal d'entrée amplifié est également envoyé directement aux moyens additionneurs 14, où ledit signal d'entrée et le signal créé sont additionnés pour fournir un signal de sortie général acheminé vers l'écouteur 19 via l'amplificateur 20a.
A la sortie de l'appareil, le signal est ainsi constitué par :

le signal d'entrée amplifié,
un signal créé dont, dans la bande de fréquences du filtre passe-bande, les fréquences sont décalées d'une octave (éventuellement de deux octaves ou plus) vers les graves, par rapport aux fréquences correspondantes du signal d'entrée, et/ou
un signal créé dont, dans la bande de fréquences du filtre passe-bande, les fréquences sont décalées d'une octave (éventuellement de deux octaves ou plus) vers les aigus, par rapport aux fréquences correspondantes du signal d'entrée.

Le fonctionnement de l'appareil de la figure 5 est identique à celui des appareils des figures 3 et 4, à l'exception que plusieurs bandes de fréquences peuvent être sélectionnées par les différents filtres 8a,8b et 8c.
Dans la variante de la figure 6, l'appareil combine les traitements du signal réalisés dans les appareils des figures 1 et 4. Dans ce cas, en particulier, les moyens additionneurs 14 sont adaptés pour additionner le signal reçu (liaison 16), et le signal traité, dans une bande de fréquences choisie (filtre passe-bande 8), d'une part amplifié (liaison 13) et, d'autre part, décalé en fréquences d'un nombre entier, au moins égal à un, d'octaves (s) (liaisons 31,33).

Claims

Appareil électronique de traitement d'un signal sonore, du type comportant :
- des moyens de réception (1) du signal sonore et de transformation de celui-ci en un signal électrique ;

- des moyens de traitement (10; 20, 21) dudit signal électrique ;

- des moyens de restitution d'un signal sonore modifié, à partir dudit signal électrique traité ;

- des moyens de sélection (8) d'au moins une bande de fréquences dudit signal, disposés entre lesdits moyens de réception (1) du signal sonore et lesdits moyens de traitement (10 ; 20, 21) du signal électrique correspondant, en parallèle sur une liaison (16) reliant lesdits moyens de réception (1) du signal sonore et lesdits moyens de restitution (19) du signal ;

- des moyens (14) pour additionner le signal reçu et le signal traité, et

- lesdits moyens de sélection et de traitement comportant au moins une série d'éléments comprenant un filtre passe-bande et un amplificateur,
caractérisé en ce que l'amplificateur compris dans lesdits moyens de sélection et de traitement est un amplificateur écrêteur (10), en ce que lesdits moyens de sélection et de traitement comportent en outre un filtre de reconstitution (12, 27, 29), et en ce que lesdits moyens de traitement (20, 21) sont adaptés pour décaler les fréquences de ladite bande, sous la dépendance desdits moyens (8) de sélection de fréquences, d'un nombre entier, au moins égal à un, d'octave(s).
Appareil selon la revendication 1,
caractérisé en ce que lesdits moyens de traitement comportent des moyens (20) susceptibles de créer un signal dont chaque fréquence est la moitié de la fréquence correspondante du signal reçu.
Appareil selon la revendication 1,
caractérisé en ce que lesdits moyens de traitement comportent des moyens (21) susceptibles de créer un signal dont les fréquences sont, chacune, doubles de celles du signal reçu.
Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (22) recevant le signal de sortie des moyens de sélection de fréquences (8) et destinés à piloter lesdits moyens de traitement (20,21).
Appareil selon la revendication 4,
caractérisé en ce que lesdits moyens de pilotage (22) comportent un circuit (23) de numérisation du signal.
Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,
caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de réglage (32, 34) de l'intensité du signal traité par rapport à celle du signal reçu.
Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, particulièrement adapté au traitement de la parole,
caractérisé en ce que lesdits moyens de traitement (10) du signal électrique comprennent des moyens de détection d'au moins un pic d'amplitude dudit signal, et des moyens d'amplification dudit pic, de sorte que le signal restitué, constitué de la superposition du signal sonore reçu et dudit pic amplifié, présente une émergence plus marquée dudit pic.
Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 7,
caractérisé en ce qu'une ligne de commande (50) relie la sortie du filtre passe-bande (8) à des moyens de réglage d'intensité (15), prévus en aval du filtre de reconstitution (12).
Prothèse auditive portative,
caractérisée en ce qu'elle comprend un appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.