EP2042000B1 - Procede et dispositif de diagnostic de l'etat de fonctionnement d'un systeme de sonorisation - Google Patents

Procede et dispositif de diagnostic de l'etat de fonctionnement d'un systeme de sonorisation Download PDF

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EP2042000B1
EP2042000B1 EP07803779.3A EP07803779A EP2042000B1 EP 2042000 B1 EP2042000 B1 EP 2042000B1 EP 07803779 A EP07803779 A EP 07803779A EP 2042000 B1 EP2042000 B1 EP 2042000B1
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EP
European Patent Office
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response signal
loudspeaker
signal
energy distribution
operating state
Prior art date
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EP07803779.3A
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Corinne Fillol
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Regie Autonome des Transports Parisiens
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Regie Autonome des Transports Parisiens
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Publication of EP2042000A2 publication Critical patent/EP2042000A2/fr
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    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R29/00—Monitoring arrangements; Testing arrangements
    • H04R29/007—Monitoring arrangements; Testing arrangements for public address systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S7/00—Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control
    • H04S7/30—Control circuits for electronic adaptation of the sound field
    • H04S7/301—Automatic calibration of stereophonic sound system, e.g. with test microphone
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2430/00—Signal processing covered by H04R, not provided for in its groups
    • H04R2430/03—Synergistic effects of band splitting and sub-band processing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R29/00—Monitoring arrangements; Testing arrangements
    • H04R29/001—Monitoring arrangements; Testing arrangements for loudspeakers
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    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S2420/00—Techniques used stereophonic systems covered by H04S but not provided for in its groups
    • H04S2420/07—Synergistic effects of band splitting and sub-band processing

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for diagnosing, in situ, the operating state of a sound system.
  • DE-A-34 37 303 discloses a diagnostic method according to the preamble of appended claim 1, and an associated diagnostic device for carrying out this method.
  • the aim of the invention is to propose a method of diagnosing, in situ, the operating state of a sound system making it possible to give a clear diagnosis of the causes of speaker malfunction, which can be used by non-specialized persons. in acoustics.
  • the subject of the invention is a method for diagnosing the operating state of a sound system comprising at least one speaker capable of being connected to an audio player and arranged in an at least partially closed space as defined in claim 1.
  • the invention also relates to a device for diagnosing the operating state of a sound system arranged in an at least partially closed space and comprising at least one loudspeaker, as defined in claim 9.
  • the diagnostic device 2 of a sound system 4 according to the invention is illustrated on the figure 1 .
  • the sound system 4 conventionally comprises a set of several loudspeakers 6, 8, 10, mounted in a space 12.
  • the diagnostic device 2 is able to differentiate different types of faults of the sound system 4 and in particular to classify each speaker either in a so-called healthy operating state "S", or in the operating states said phase “DEPH” or “OFF”, in a state of perforated membrane "MP” in which all or part of the suspension of the membrane is separated from the rest of the coil, or in a state said degraded "DE” revealing environmental damage such as excessive particle dust in the loudspeaker enclosure.
  • the space 12 is a public space generally large, semi-closed, such as for example a subway station or a station hall.
  • the diagnostic device 2 comprises an audio player 13, a microcomputer 20, a sound card 18, a conditioner 16 connected to one or more acoustic wave transformation apparatus in a digital response signal Sr (t ), connected to the conditioner 16 to amplify the resulting digital response signal.
  • the audio player 13 is a metrological quality reader of high precision, for example DAT type (in English: Digital Audio Tape). This reader 13 is able to read a test signal St (t) recorded on a metrological quality recording medium without offset or temporal distortion of this test signal St (t).
  • the apparatus for transforming acoustic waves into a digital signal is a microphone 14.
  • the sound card 18 has an input connected to the conditioner 16 and an output connected to the microcomputer 20.
  • the microcomputer 20 comprises a storage memory 22, a central unit 24 and a display screen 26.
  • the device 2 also comprises a device 28 for measuring distance, of high precision, for example of the infrared type.
  • This device is connected to the microcomputer 20 or is used as a free unit and must be able to measure the distances d1, d2, d3 between the loudspeakers 6, 8 and 10 and the microphone 14.
  • FIG. figure 2 The method for diagnosing the operating state of the sound system 4 is illustrated in FIG. figure 2 .
  • the method begins with a prior calibration step 30 of the microphone 14, using a calibrator.
  • the audio player 13 transmits to the speakers 6, 8, 10 a test signal St (t) previously recorded on the metrological quality recording medium.
  • the test signal St (t) is a periodic pseudo random signal composed of n sequences Ss (t) said to be of maximum length (in English MLS: Maximum Length Sequence). Each sequence is composed of a series of binary pulses.
  • the number n is any integer. In the example shown on the figure 3 the number n is equal to three.
  • the loudspeakers 6, 8, 10 diffuse into the space 12 acoustic waves representative of the test signal St (t) transmitted by the reader 13.
  • the microphone 14 acquires acoustic waves representative of the waves diffused by the loudspeakers in the space 12.
  • the microphone 14 converts the received waves into a digital response signal Sr (t), as shown in FIG. figure 4 .
  • step 36 of processing the digital signal Sr (t) response it is amplified by the conditioner 16, digitized by an analog / digital converter contained in the sound card 18 and transmitted to the central unit 24 .
  • the apparatus 28 measures the distances d1, d2, d3 between each loudspeaker 6, 8, 10 and the microphone 14 and transmits a signal containing information on these distances d1, d2, d3 to the central unit 24.
  • the sound level represents the level of a logarithmic scale for measuring intensities or sound powers.
  • the central unit 24 compares the value of the efficiency R calculated during step 40 with a predefined threshold value prerecorded in the memory 22 and modifiable by the user according to the level of yield required for the diagnostic process.
  • the efficiency value R is displayed on the screen 26 during a step 43 and the diagnostic process stops during a step 44.
  • the digital response signal Sr (t) is analyzed more finely to define whether one or more of the loudspeakers have a failure during a period of time. step 45.
  • the response signal Sr (t) processed during step 36 is first averaged during a step 46.
  • the response signal Sr (t) acquired in response to the diffusion of the three sequences of the test signal St (t), is divided or temporally partitioned into three sequences Ss (t).
  • each Ss (t) sequence of the response signal has a time length equal to the time length of a sequence of the test signal St (t).
  • the central unit 24 determines the average value of these three sequences Ss (t) of the point-to-point addition response signal of each digitized amplitude of a sequence Ss (t) of the response signal and by division of these amplitudes. by the number of summed sequences, namely three in the example described above.
  • the central unit 24 calculates the sequence Si (t) of the impulse response signal from the Sm (t) sequence of the averaged response signal using, for example, a transform of Hadamard .
  • the Hadamard transform is known per se. It is obtained by multiplication of the sequence Sm (t) of the response signal averaged by a square matrix of order N x N, whose elements are worth +1 or -1 and whose rows, respectively the columns, are mutually orthogonal.
  • MATLAB trademark software provides a function for calculating the Hadamard transform of a digital signal. It can be used to carry out the steps of the method according to the invention.
  • An example of a sequence Si (t) of the impulse response signal obtained by this transform is represented on the figure 7 .
  • the sequence Si (t) of the impulse response signal is separated or sliced Ti6 (t), Ti8 (t), Ti10 (t), so that each slice Ti6 (t ), Ti8 (t), Ti10 (t) is representative of the acoustic waves diffused by a single loudspeaker 6, 8, 12.
  • the bistouri-spatio-temporal method comprises a step of searching for the peaks of the sequence Si (t) of the impulse response signal, for example by calculating the second derivatives.
  • the figure 8 represents three slices Ti6 (t), Ti8 (t), Ti10 (t) of the impulse response signal Si (t) corresponding to the three loudspeakers 6, 8 and 10.
  • the acoustic wave energy distribution coefficients generated by each loudspeaker 6, 8, 10 are calculated at from the slices Ti6 (t), Ti8 (t), Ti10 (t) of the impulse response signal of each loudspeaker.
  • v is the frequency
  • ⁇ is the sampling period of the signal
  • x * is the complex conjugate of the signal x.
  • the Wigner Ville distribution allows to represent in a three-dimensional space the energy distribution of a slice Ti6 (t), Ti8 (t), Ti10 (t) of the impulse response signal as a function of time and frequency.
  • the MATLAB software can, for example, be used to realize the representation of this distribution.
  • the central unit 24 calculates a summation energy distribution coefficient on a frequency band with a width corresponding to one-third of an octave, the energy of a slice Ti6 (t). the impulse response signal.
  • the central unit 24 also calculates the sum of the energy per unit of time and per unit of frequency in the Wigner Ville distribution space.
  • the Wigner Ville space is divided on the one hand into a frequency band of equal width and on the other hand into a time band of equal width.
  • B6 (b16, b26, b36, b46, etc.).
  • the slices Ti6 (t), Ti8 (t), Ti10 (t) of the response signal are filtered.
  • the filters are band-pass filters explicitly specified for each operation, namely S, OFF or DEPH, MP perforated membrane, and DE degraded operation, in order to reveal the differences between these operations.
  • the filters used have been designed to highlight the characteristic energy of the defect and to eliminate the energy related to the type of loudspeaker used.
  • the filters were designed empirically trying to maximize the visual differences between defective and healthy signals. Generally, these filters highlight mainly low and high frequency bands. These filters can be made by the proprietary utility "MATLAB, SP TOOL".
  • discriminant coefficients are compared with empirically predetermined threshold ranges based on studies and statistical analyzes performed on signals acquired in a deaf chamber, in the laboratory and in a "real" room, such as a station, a subway train, etc.
  • the discriminant coefficients are introduced into three decision trees 57 containing predetermined threshold ranges.
  • a decision tree is a series of binary decisions that causes the condition of the tested speaker to a certain state among the predefined operating states namely a healthy state S, a perforated membrane state MP and a degraded state DE.
  • An example of a decision tree 57 is represented on the figure 9 .
  • the three decision trees each assign a state of operation to each speaker 6, 8, 10.
  • these three assignments are introduced in a last decision tree that provides by the same routing process binary, a definitive diagnosis describing for each loudspeaker 6, 8, 10 of the sound system its operating state.
  • the central unit 24 displays a diagnosis on the screen 26 and the process stops during a step 64.
  • the method according to the invention provides a diagnosis relating to the operation of each speaker in a single measurement. It avoids the intervention of an operator on each loudspeaker.

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  • Otolaryngology (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
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Description

  • La présente invention concerne un procédé et un dispositif de diagnostic, in situ, de l'état de fonctionnement d'un système de sonorisation.
  • Dans les espaces accueillant le public et notamment dans les locaux des services de transport en commun, il est nécessaire de garantir que les informations courantes (trafic perturbé, annonces de trains, etc) et les messages d'alerte (évacuation des locaux, mise en garde, etc) soient compris par tous les usagers.
  • A cet effet, il est connu de contrôler le bon fonctionnement des systèmes de sonorisation par la diffusion de messages du type « essai de sonorisation ». Un agent d'exploitation écoute la réponse donnée par l'ensemble des haut-parleurs du système de sonorisation et détermine si le système de sonorisation fonctionne ou non.
  • Toutefois, ce type de contrôle ne permet pas de juger quantitativement les performances du système de sonorisation (distorsion, recouvrement sonore, intelligibilité, etc).
  • Il est également connu de réaliser des mesures de gain, de pression acoustique dans l'axe d'un haut parleur et des mesures d'impédance en sortie des amplificateurs.
  • Toutefois, ces mesures permettent uniquement de savoir si un amplificateur ou un haut-parleur est dans un état de fonctionnement ou non, sans précision sur le type de panne.
  • Il est également connu des outils de haute précision en temps réel qui permettent de mesurer la réponse impulsionnelle d'un système haut-parleur/salle et d'analyser les réponses en temps et en fréquence des haut-parleurs. Ces outils fournissent des caractéristiques acoustiques, telles que le temps de réverbération, la définition, la clarté acoustique, la signature spectrale du haut-parleur, la directivité, etc....
  • Cependant, ces outils sont conçus pour les techniciens en acoustique et les ingénieurs du son. Ils ne sont ni destinés ni utilisables par une personne non spécialisée en acoustique. De plus, ils ne permettent pas de réaliser un diagnostic, in situ, du défaut d'un haut-parleur inclus dans un système de sonorisation, par une mesure acoustique.
  • DE-A-34 37 303 divulgue un procédé de diagnostic selon le préambule de la revendication 1 annexée, ainsi qu'un dispositif de diagnostic associé pour mettre en oeuvre ce procédé.
  • L'invention a pour but de proposer un procédé de diagnostic, in situ, de l'état de fonctionnement d'un système de sonorisation permettant de donner un diagnostic clair sur les causes de dysfonctionnement des haut-parleurs, utilisable par des personnes non spécialisées en acoustique.
  • A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de diagnostic de l'état de fonctionnement d'un système de sonorisation comprenant au moins un haut-parleur propre à être connecté à un lecteur audio et agencé dans un espace au moins partiellement fermé, tel que défini à la revendication 1.
  • Des modes particuliers de réalisation du procédé sont spécifiés aux revendications dépendantes.
  • L'invention a également pour objet un dispositif de diagnostic de l'état de fonctionnement d'un système de sonorisation agencé dans un espace au moins partiellement fermé et comprenant au moins un haut-parleur, tel que défini à la revendication 9.
  • L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
    • la figure 1 est un schéma simplifié du dispositif de diagnostic selon l'invention ;
    • la figure 2 est un diagramme illustrant les principales étapes du procédé de diagnostic selon l'invention ;
    • la figure 3 est un graphe représentant un signal de test St(t) comportant trois séquences d'un signal aléatoire pseudo périodique ;
    • la figure 4 est un graphe représentant le signal numérique de réponse Sr(t) ;
    • la figure 5 est un graphe représentant le signal numérique de réponse Sr(t) découpé en trois séquences ;
    • la figure 6 représente une séquence Ss(t) du signal numérique de réponse obtenue par calcul de la moyenne des trois séquences représentées sur la figure 5 ;
    • la figure 7 est un graphe représentant une séquence Si(t) du signal numérique de réponse impulsionnelle ;
    • la figure 8 est un schéma représentant trois tranches Ti6(t), Ti8(t), Ti10 (t) de la séquence Si(t) du signal numérique de réponse impulsionnelle ; et
    • la figure 9 est un schéma simplifié représentant un arbre binaire de décision.
  • Le dispositif de diagnostic 2 d'un système de sonorisation 4 selon l'invention, est illustré sur la figure 1.
  • Le système de sonorisation 4 comporte de façon classique un ensemble de plusieurs haut-parleurs 6, 8, 10, montés dans un espace 12.
  • Le dispositif de diagnostic 2 est propre à différencier différents types de défauts du système de sonorisation 4 et notamment à classer chaque haut-parleur soit dans un état de fonctionnement dit sain « S », soit dans les états de fonctionnement dit déphasé « DEPH » ou « OFF » (à l'arrêt), soit dans un état dit de membrane perforée « MP » dans lequel tout ou partie de la suspension de la membrane est désolidarisée du reste de la bobine, soit dans un état dit dégradé « DE » révélant des dégradations environnementales telles qu'un excès de poussière de particules dans l'enceinte du haut-parleur.
  • L'espace 12 est un espace public généralement de grande dimension, semi-fermé, tel que par exemple une station de métro ou un hall de gare.
  • Le dispositif de diagnostic 2 selon l'invention comprend un lecteur audio 13, un micro-ordinateur 20, une carte son 18, un conditionneur 16 connecté à un ou plusieurs appareils de transformation d'ondes acoustiques en un signal numérique de réponse Sr(t), connectés au conditionneur 16 pour amplifier le signal numérique de réponse résultant.
  • Le lecteur audio 13 est un lecteur de qualité métrologique de haute précision, par exemple de type DAT (en anglais : Digital Audio Tape). Ce lecteur 13 est apte à lire un signal de test St(t) enregistré sur un support d'enregistrement de qualité métrologique sans décalage ou distorsion temporelle de ce signal de test St(t).
  • Dans l'exemple de réalisation de l'invention représenté sur la figure 1, l'appareil de transformation d'ondes acoustiques en un signal numérique est un microphone 14.
  • La carte son 18 présente une entrée connectée au conditionneur 16 et une sortie connectée au micro-ordinateur 20.
  • Pour garantir la qualité du dispositif de diagnostic 2, il est nécessaire d'utiliser la même carte son 18 pour numériser le signal numérique de réponse Sr(t) réceptionné par le microphone 14 que la carte son 18 utilisée lors de l'enregistrement du signal de test St(t) afin de se prémunir contre les disparités de fréquence d'horloge des différents systèmes.
  • De façon classique, le micro-ordinateur 20 comprend une mémoire de stockage 22, une unité centrale 24 et un écran d'affichage 26.
  • Le dispositif 2 comprend également un appareil 28 de mesure de distance, de haute précision, par exemple de type à infrarouge. Cet appareil est connecté au micro-ordinateur 20 ou est utilisé en unité libre et doit être apte à mesurer les distances d1, d2, d3 entre les haut-parleurs 6, 8 et 10 et le microphone 14.
  • Le procédé de diagnostic de l'état de fonctionnement du système de sonorisation 4, est illustré sur la figure 2.
  • Le procédé débute par une étape préalable de calibrage 30 du microphone 14, à l'aide d'un calibreur.
  • Au cours d'une étape 31, le lecteur audio 13 transmet aux haut-parleurs 6, 8, 10 un signal de test St(t) préalablement enregistré sur le support d'enregistrement de qualité métrologique.
  • Le signal de test St(t) est un signal pseudo aléatoire périodique composé de n séquences Ss(t) dites de longueur maximum (en anglais MLS : Maximum Length Sequence). Chaque séquence est composée d'une série d'impulsions binaires. Le nombre n est un nombre entier quelconque. Dans l'exemple représenté sur la figure 3, le nombre n est égal à trois.
  • Au cours d'une étape 32, les haut-parleurs 6, 8, 10 diffusent dans l'espace 12 des ondes acoustiques représentatives du signal de test St(t) transmis par le lecteur 13.
  • Au cours d'une étape 34, le microphone 14 acquiert des ondes acoustiques représentatives des ondes diffusées par les haut-parleurs dans l'espace 12.
  • Le microphone 14 transforme les ondes réceptionnées en un signal numérique de réponse Sr (t), tel que représenté sur la figure 4.
  • Au cours d'une étape 36 de traitement du signal numérique de réponse Sr(t), celui-ci est amplifié par le conditionneur 16, numérisé par un convertisseur analogique/numérique contenu dans la carte son 18 et transmis à l'unité centrale 24.
  • Au cours d'une étape 38, l'appareil 28 mesure les distances d1, d2, d3 entre chaque haut-parleur 6, 8, 10 et le microphone 14 et transmet un signal contenant une information sur ces distances d1, d2, d3 à l'unité centrale 24.
  • Au cours d'une étape 40, l'unité centrale 24 calcule le rendement R du système de sonorisation 4 à partir de la formule suivante : R = Nr × D 2 Ne
    Figure imgb0001
     dans laquelle :
    • D représente la distance moyenne entre le microphone 14 et les haut-parleurs 6, 8, 10, calculée à partir des distances mesurées d1, d2 et d3 ; D = ∑ 1 N d i N
      Figure imgb0002
       où N= nombre de haut-parleurs retenus et di = distances mesurées ; et
    • Nr représente le niveau sonore émis par l'ensemble des haut-parleurs 6, 8, 10 et Ne représente le niveau sonore réceptionné par le microphone 14.
  • De façon classique, le niveau sonore représente le niveau d'une échelle logarithmique de mesure des intensités ou des puissances sonores.
  • Au cours d'une étape 42, l'unité centrale 24 compare la valeur du rendement R calculée au cours de l'étape 40, à une valeur de seuil prédéfinie préenregistrée dans la mémoire 22 et modifiable par l'utilisateur en fonction du niveau de rendement exigé pour le procédé de diagnostic.
  • Si cette valeur de rendement R est inférieure à la valeur de seuil prédéfinie, la valeur de rendement R est affichée sur l'écran 26 au cours d'une étape 43 et le procédé de diagnostic s'arrête au cours d'une étape 44.
  • Si, par contre, la valeur de rendement R est supérieure à la valeur prédéfinie, le signal numérique de réponse Sr(t) est analysé de manière plus fine pour définir si un ou plusieurs des haut-parleurs présentent une défaillance au cours d'une étape 45.
  • Dans ce cas, le signal de réponse Sr(t) traité au cours de l'étape 36, est d'abord moyenné au cours d'une étape 46.
  • A cet effet, le signal de réponse Sr(t) acquis en réponse à la diffusion des trois séquences du signal de test St(t), est découpé ou partitionné temporellement en trois séquences Ss(t).
  • En conséquence, chaque séquence Ss(t) du signal de réponse présente une longueur temporelle égale à la longueur temporelle d'une séquence du signal de test St(t).
  • Puis, l'unité centrale 24 détermine la valeur moyenne de ces trois séquences Ss(t) du signal de réponse par addition point à point de chaque amplitude numérisée d'une séquence Ss(t) du signal de réponse et par division de ces amplitudes par le nombre de séquences additionnées, à savoir trois dans l'exemple décrit ci-dessus.
  • Au cours d'une étape 48, l'unité centrale 24 calcule la séquence Si(t) du signal de réponse impulsionnelle à partir de la séquence Sm(t) du signal de réponse moyenné en utilisant, par exemple, une transformée d'Hadamard.
  • La transformée d'Hadamard est connue en soi. Elle est obtenue par multiplication de la séquence Sm(t) du signal de réponse moyenné par une matrice carrée d'ordre N x N, dont les éléments valent +1 ou -1 et dont les lignes, respectivement les colonnes, sont mutuellement orthogonales.
  • Le logiciel de marque déposée MATLAB propose une fonction de calcul de la transformée d'Hadamard d'un signal numérique. Il peut être utilisé pour réaliser les étapes du procédé selon l'invention. Un exemple d'une séquence Si(t) du signal de réponse impulsionnelle obtenue par cette transformée, est représenté sur la figure 7.
  • Au cours d'une étape 50, la séquence Si(t) du signal de réponse impulsionnelle est séparée ou découpée en tranches Ti6(t), Ti8(t), Ti10(t), de manière à ce que chaque tranche Ti6(t), Ti8(t), Ti10(t) soit représentative des ondes acoustiques diffusées par un unique haut-parleur 6, 8, 12.
  • Cette séparation est réalisée, par exemple, par un bistouri spatio-temporel à partir des distances d1, d2, d3 mesurées par l'appareil 28. Le bistouri spatio-temporel est une méthode qui comprend les étapes décrites ci-dessous :
    • Pour séparer les tranches de la séquence du signal de réponse impulsionnelle provenant de chaque haut-parleur, la méthode du bistouri spatio-temporel comprend une étape de recherche du temps t0 correspondant à la première impulsion de la séquence du signal Si(t) de réponse impulsionnelle, puis une étape de réalisation d'une première séparation en trois tranches Ti6(t), Ti8(t), Ti10(t) à partir du temps to et des distances d1, d2, d3.
  • Puis, la méthode du bistouri-spatio-temporel comprend une étape de recherche des pics de la séquence Si (t) du signal de réponse impulsionnelle, par exemple par calcul des dérivés seconde.
  • Enfin, il utilise les pics ainsi calculés pour confirmer la séparation en tranches Ti6(t), Ti8(t), Ti10(t) du signal de réponse impulsionnelle préalablement réalisée.
  • La figure 8 représente trois tranches Ti6(t), Ti8(t), Ti10(t) du signal Si (t) de réponse impulsionnelle correspondant aux trois haut-parleurs 6, 8 et 10.
  • Au cours d'une étape 52, des coefficients de distribution d'énergie des ondes acoustiques générées par chaque haut-parleur 6, 8, 10 sont calculés à partir des tranches Ti6(t), Ti8(t), Ti10(t) du signal de réponse impulsionnelle de chaque haut-parleur.
  • A cet effet, un graphe de distribution de Wigner Ville est réalisé à partir de la formule décrite ci-dessous et connue en soi : W X t v = ∫ − ∞ + ∞ x x + τ / 2 x * t − τ / 2 e − j 2 πντ dτ
    Figure imgb0003
  • Dans laquelle v est la fréquence, τ est la période d'échantillonnage du signal et x* est le conjugué complexe du signal x.
  • La distribution de Wigner Ville permet de représenter dans un espace à trois dimensions la répartition en énergie d'une tranche Ti6(t), Ti8(t), Ti10(t) du signal de réponse impulsionnelle en fonction du temps et de la fréquence.
  • Le logiciel MATLAB peut, par exemple, être utilisé pour réaliser la représentation de cette distribution.
  • A partir de cette distribution, l'unité centrale 24 calcule un coefficient de distribution d'énergie par sommation sur une bande de fréquence d'une largeur correspondant à un tiers d'octave, de l'énergie d'une tranche Ti6(t) du signal de réponse impulsionnelle.
  • Cette sommation de l'énergie d'une tranche Ti6(t) du signal de réponse impulsionnelle est réalisée pour chaque bande de fréquence 52A, 52B, 52C d'une largeur d'un tiers d'octave dans l'espace de distribution de Wigner Ville. Ainsi, ce calcul permet d'obtenir une série A6 de coefficients de répartition de l'énergie par bandes de fréquence, d'une largeur d'un tiers d'octave, dénommé ci-après :
    • A6 = (a1/36, a2/36, a3/36, a4/36, etc)
  • L'unité centrale 24 calcule également la somme de l'énergie par unité de temps et par unité de fréquence dans l'espace de distribution de Wigner Ville.
  • A cette fin, l'espace de Wigner Ville est divisé d'une part en bande de fréquence d'égale largeur et, d'autre part en bande de temps d'égale largeur.
  • Ce calcul permet d'obtenir une série B6 de coefficients de distribution de l'énergie b61, b26, b36, b46, etc par unité de fréquence et par unité de temps, dénommée ci-après : B6 = (b16, b26, b36, b46, etc..).
  • Puis, au cours d'une étape 53, l'unité centrale 24 calcule une distribution de probabilité de Friedman à partir d'une formule connue en soi et décrite dans le document : D.H. Friedman, « Instantaneous Frenquency vs Time :
    • An Interpretation of the Phase Structure of Speech », Proc. IEEE ICASSP, pp. 29.10 1-4, Tampa, 1985.
  • A partir de cette distribution de Friedman, l'unité centrale 24 calcule les coefficients de répartition de l'énergie par bandes de fréquence d'une largeur d'un tiers d'octave : C6= (c1/36, c2/36, c3/36, c4/36, etc) et les coefficients de distribution de l'énergie par unité de fréquence et par unité de temps : d6 = (d16, d26, d36, d46, etc..).
  • Les séries A8, B8, C8, D8 et A10, B10, C10, D10 de coefficients de distribution d'énergie des tranches Ti8(t) et Ti10(t) du signal de réponse impulsionnelle correspondant aux haut-parleurs 8 et 10 sont également calculées à partir de leur graphe de distribution de Wigner Ville.
    • A8 = (a1/38, a2/38, a3/38, a4/38, etc) ; A10 = (a1/310, a2/310, a3/310, a4/310, etc)
    • B8 = (b18, b28, b38, b48, etc) ; B10 = (b110, b210, b310, b410, etc)
    • C8= (c1/38, c2/38, c3/38, c4/38, etc); C10= (c1/310, c2/310, c3/310, c4/310, etc)
    • D8 = (d18, d28, d38, d48, etc) ; D10 = (d110, d210, d310, d410, etc)
  • Au cours d'une étape 54, les tranches Ti6(t), Ti8(t), Ti10(t) du signal de réponse sont filtrées.
  • Les filtres sont des filtres passe-bande spécifiés explicitement pour chaque fonctionnement à savoir un fonctionnement sain S, OFF ou DEPH, à membrane perforée MP et un fonctionnement dégradé DE dans le but de révéler les différences entre ces fonctionnements.
  • En particulier, les filtres utilisés ont été conçus pour mettre en évidence l'énergie caractéristique du défaut et pour éliminer l'énergie liée au type de haut-parleur utilisé.
  • Les filtres ont été conçus de façon empirique en essayant d'augmenter le plus possible les différences visuelles entre les signaux défectueux et sains. Généralement, ces filtres mettent en évidence principalement les basses et les hautes bandes de fréquence. Ces filtres peuvent être réalisés par l'utilitaire de marque déposée « MATLAB, SP TOOL ».
  • Au cours d'une étape 52, d'autres coefficients de distribution sont calculés à partir des trois tranches Ti6(t), Ti8(t), Ti10(t) du signal de réponse impulsionnelle filtrées par un ou plusieurs filtres prédéfinis selon la méthode explicitée ci-dessus.
  • Les séries de coefficients obtenues sont référencées AF6, BF6, CF6, DF6.
  • Au cours d'une étape 56, des coefficients de distribution d'énergie dits discriminants, sont sélectionnés parmi l'ensemble des coefficients de distribution contenus dans les séries Ax, Bx, Cx, Dx, AFx, BFx, CFx, DFx, pour x= 6, 8, 10 ; en fonction de critères prédéterminés de façon empirique sur un ensemble de haut-parleurs défectueux et sains.
  • Ces coefficients discriminants sont comparés à des plages de seuil prédéterminées de façon empirique en fonction d'études et d'analyses statistiques réalisées à partir de signaux acquis en chambre sourde, en laboratoire et dans un local « réel », tel qu'une station, une rame de métro, etc.
  • Il est à souligner que tous les défauts ne sont pas identifiés par les mêmes méthodes :
    • la différenciation du défaut « OFF » sur les haut-parleurs est réalisée au moyen d'une simple comparaison d'une des métriques à un seuil fixé,
    • les haut-parleurs non diagnostiqués « OFF » sont classés selon le processus d'arbres de décision,
    • les haut-parleurs dits « déphasés » sont identifiés à partir du signe de la réponse impulsionnelle Ti(t).
  • A cette fin, les coefficients discriminants sont introduits dans trois arbres de décision 57 contenant des plages de seuil prédéterminées.
  • Un arbre de décision est une suite de décisions binaires qui amène l'affection du haut-parleur testé à un état déterminé parmi les états de fonctionnement prédéfinis à savoir un état sain S, un état de membrane perforée MP et un état dégradé DE. Un exemple d'arbre de décision 57 est représenté sur la figure 9.
  • En conséquence, au cours d'une étape 58, les trois arbres de décision affectent chacun un état de fonctionnement à chaque haut-parleur 6, 8, 10.
  • Au cours d'une étape 60, ces trois affectations sont introduites dans un dernier arbre de décision qui fournit par le même processus de cheminement binaire, un diagnostic définitif décrivant pour chaque haut-parleur 6, 8, 10 du système de sonorisation son état de fonctionnement.
  • Au cours d'une étape 62, l'unité centrale 24 affiche un diagnostic sur l'écran 26 et le procédé s'arrête au cours d'une étape 64.
  • Avantageusement, le procédé selon l'invention fournit un diagnostic relatif au fonctionnement de chaque haut-parleur en une seule mesure. Il évite l'intervention d'un opérateur sur chaque haut-parleur.

Claims (9)

  1. Procédé de diagnostic de l'état de fonctionnement d'un système de sonorisation (4) comprenant au moins un haut-parleur (6, 8, 10) propre à être connecté à un lecteur audio (13) et agencé dans un espace (12) au moins partiellement fermé, ce procédé comportant les étapes suivantes :
    - excitation (31) du ou de chaque haut-parleur (6, 8,10) à l'aide d'un signal de test (St(t)) prédéterminé ;
    - diffusion (32) d'ondes acoustiques représentatives dudit signal de test (St(t)) par le ou chaque haut-parleur (6, 8, 10) dans ledit espace (12) ;
    - acquisition (34) d'un signal numérique de réponse (Sr(t)) représentatif des ondes acoustiques diffusées par le ou chaque haut-parleur (6, 8, 10) dans ledit espace (12), par au moins un moyen d'acquisition d'ondes acoustiques (14);
    - traitement (46, 48, 50) du signal numérique de réponse (Sr(t)) ;
    - détermination (52, 53, 54) de coefficients de distribution d'énergie (ayx, byx, cyx, afyx, bfyx, cfyx, dyx, dfyx) représentatifs de la répartition d'énergie dudit signal numérique de réponse (Sr(t)), par bandes de fréquence ; et
    - comparaison (58, 60) desdits coefficients de distribution d'énergie (ayx, byx, cyx, afyx, bfyx, cfyx, dyx, dfyx) à des plages de seuil prédéfinies pour diagnostiquer l'état de fonctionnement (S, MP, DE, OFF, DEPH) de chaque haut-parleur (6, 8, 10), caractérisé en ce que le signal de test (St(t)) comprend un nombre défini (n) de séquences d'un signal pseudo aléatoire, et en ce que ladite étape de traitement (46, 48, 50) comporte les étapes suivantes :
    - partitionnement temporel (46) du signal numérique de réponse (Sr(t)) en un nombre de séquences (Ss(t)) égal au nombre défini (n) de séquences du signal de test (St(t)) ;
    - détermination (46) d'une séquence moyennée (Sm(t)) du signal de réponse par calcul de la moyenne point à point desdites séquences (Ss(t)) du signal numérique de réponse partitionné ; et
    - détermination (48) d'une séquence (Si(t)) du signal de réponse impulsionnelle à partir de ladite séquence moyennée (Sm(t)) du signal de réponse.
  2. Procédé de diagnostic selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit système de sonorisation (4) comporte plusieurs haut-parleurs (6, 8,10), et en ce que l'étape de traitement (46, 48, 50) du signal numérique de réponse (Sr(t)) comporte en outre une étape de détermination (50) des tranches (T6(t), T8(t), T10(t)) du signal (Si(t)) de réponse impulsionnelle, chaque tranche (T6(t), T8(t), T10(t)) du signal de réponse impulsionnelle étant représentative des ondes acoustiques diffusées par un unique haut-parleur (6, 8, 10) dans ledit espace (12).
  3. Procédé de diagnostic selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'étape de détermination (52, 53, 54) des coefficients de distribution d'énergie (ayx, byx, cyx, afyx, bfyx, cfyx, dyx, dfyx) comprend une étape de filtrage (54) de la ou de chaque tranche (T6(t), T8(t), T10(t)) du signal de réponse impulsionnelle.
  4. Procédé de diagnostic selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'étape de détermination (52, 53, 54) des coefficients de distribution d'énergie (ayx, byx, cyx, afyx, bfyx, cfyx, dyx, dfyx) comprend une étape de calcul (52) de coefficients de distribution d'énergie par tiers d'octave dans une distribution dite de Wigner - Ville, à partir de la ou de chaque tranche (T6(t), T8(t), T10(t)) du signal de réponse impulsionnelle.
  5. Procédé de diagnostic selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'étape de détermination (52, 53, 54) des coefficients de distribution d'énergie (ayx, byx, cyx, afyx, bfyx, cfyx, dyx, dfyx) comprend une étape de calcul (53) de coefficients de distribution d'énergie par unité de fréquence et par unité de temps dans une distribution dite de Friedmann, à partir de la ou de chaque tranche (T6(t), T8(t), T10(t)) du signal de réponse impulsionnelle.
  6. Procédé de diagnostic selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte préalablement à l'étape de détermination (52, 53, 54) des coefficients de distribution d'énergie (ayx, byx, cyx, afyx, bfyx, cfyx, dyx, dfyx), les étapes suivantes :
    - mesure (38) de la distance (d1, d2, d3) entre le ou chaque haut-parleur (6, 8, 10) et le ou chaque moyen d'acquisition d'ondes acoustiques (14) ;
    - calcul (40) du rendement du système de sonorisation (4) ;
    - affichage (43) d'un message d'indication dudit rendement (R) et arrêt (44) du procédé de diagnostic lorsque ledit rendement (R) est inférieur à une valeur de seuil prédéfinie ; et
    - en ce que ledit rendement (R) est calculé à partir de la formule suivante : R = Nr × D 2 N e ,
    Figure imgb0004
    dans laquelle :
    - R représente le rendement ;
    - Nr représente le niveau sonore réceptionné par le ou les moyens d'acquisition d'ondes acoustiques (14) ;
    - Ne représente le niveau sonore émis par le ou les haut-parleurs (6, 8, 10) ; et
    - D représente la distance ou la distance moyenne entre le ou les moyens d'acquisition d'ondes acoustiques (14) et le ou les haut-parleurs (6, 8, 10).
  7. Procédé de diagnostic selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de comparaison (58, 60) est précédée par une étape de sélection (56) de coefficients discriminants parmi lesdits coefficients de distribution d'énergie (ayx, byx, cyx, afyx, bfyx, cfyx, dyx, dfyx), et en ce que l'étape de comparaison (58, 60) est réalisée à l'aide d'au moins un arbre de décision binaire (57) contenant lesdits coefficients discriminants.
  8. Procédé de diagnostic selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'état de fonctionnement du système de sonorisation (4) déterminé par ledit procédé comprend un état de fonctionnement de haut-parleur (6, 8, 10) sain (S), un état de fonctionnement de haut-parleur (6, 8, 10) avec membrane perforée (MP) et un état de fonctionnement de haut-parleur (6, 8, 10) dégradé (DE).
  9. Dispositif de diagnostic (2) de l'état de fonctionnement d'un système de sonorisation (4) agencé dans un espace (12) au moins partiellement fermé et comprenant au moins un haut-parleur (6, 8, 10), comportant :
    - un lecteur audio (13) de qualité métrologique propre à être connecté à chaque haut-parleur (6, 8, 10) et apte à lire un signal de test (St(t)) comprenant un nombre défini (n) de séquences d'un signal pseudo aléatoire ;
    - au moins, un moyen d'acquisition des ondes acoustiques (14) diffusées par chaque haut-parleur (6, 8, 10) dans ledit espace (12), chaque moyen d'acquisition (14) étant adapté pour transformer lesdites ondes acoustiques en un signal numérique de réponse (Sr(t)) ;
    - des moyens de mesure (28) de la ou des distances (d1, d2, d3) entre chaque haut-parleur (6, 8, 10) et chaque moyen d'acquisition (14) ;
    - des moyens de calcul (24) propres à recevoir le signal numérique de réponse (Sr(t)) et un signal contenant les informations de distance (d1, d2, d3) mesurées par les moyens de mesure, lesdits moyens de calcul (24) étant aptes à exécuter les étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, à partir du signal de test (St(t)), du signal numérique de réponse (Sr(t)) et du signal contenant les informations de distance mesurées (d1, d2, d3).
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