FR2785481A1 - Hands free telephone sound echo reduction system having separate position microphones with outputs amplitude and phase measured and echo reduction application unit/loudspeaker applied. - Google Patents

Hands free telephone sound echo reduction system having separate position microphones with outputs amplitude and phase measured and echo reduction application unit/loudspeaker applied. Download PDF

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Tourneur Gregoire Le
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    • H04M1/60Substation equipment, e.g. for use by subscribers including speech amplifiers
    • H04M1/6033Substation equipment, e.g. for use by subscribers including speech amplifiers for providing handsfree use or a loudspeaker mode in telephone sets

Abstract

The echo reduction system has a loudspeaker (15) connected to an output application unit (14). The sound detector has two units (11,12) spaced apart, and the outputs are passed to a processing unit (13) which detects amplitude and phase of the sound signals. the signals are applied to the application unit to provide a reduced echo sound output.

Description

La présente invention concerne un système de captage et restitution du sonThe present invention relates to a sound capture and restitution system

pourvu de moyens pour réduire l'écho résultant du couplage acoustique entre son moyen de captage et son moyen de restitution. Un tel système est par exemple, mais pas nécessairement, un appareil téléphonique destiné à fonctionner en poste mains libres. Les systèmes de captage et restitution de sons sont généralement constitués d'un moyen de captage du son tel qu'un microphone, d'un moyen de restitution du son, tel qu'un haut-parleur, et d'une unité d'application, telle qu'un amplificateur qui en augmentera la puissance pour ensuite le transmettre au moyen de restitution ou tel qu'une unité téléphonique qui, d'une part, l'enverra à d'autres unités téléphoniques et,  provided with means for reducing the echo resulting from the acoustic coupling between its capture means and its restitution means. Such a system is for example, but not necessarily, a telephone set intended to operate in a hands-free position. Sound capture and reproduction systems generally consist of a sound capture means such as a microphone, a sound reproduction means, such as a speaker, and an application unit , such as an amplifier which will increase its power and then transmit it by means of restitution or such as a telephone unit which, on the one hand, will send it to other telephone units and,

d'autre part, après amplification, le transmettra au moyen de restitution.  on the other hand, after amplification, will transmit it by means of restitution.

Le signal émis par le moyen de restitution peut être capté par le moyen de captage et il en résulte un écho acoustique. Cet écho acoustique se décompose en deux parties essentielles: le couplage direct haut parleur/microphone et la réponse de la  The signal emitted by the restitution means can be picked up by the pickup means and this results in an acoustic echo. This acoustic echo is broken down into two essential parts: the direct speaker / microphone coupling and the response of the

salle.room.

Si la réponse de la salle est en général traitée efficacement par les techniques d'annulation d'écho classique (du fait entre autre du niveau assez faible de cette partie de l'écho), il n'en est pas de même pour le couplage direct, qui résulte à la fois du mode acoustique et des propagations des vibrations, par exemple à travers le boîtier si le système dont il s'agit est un terminal téléphonique. Cette partie d'écho due au couplage direct présente en général une puissance plus importante que la parole locale captée par le moyen de captage (de 6 à 18 dB, soit un coefficient multiplicateur de 8), et entraîne un phénomène d'autooscillation généralement nommé "effet Larsen" si aucun  If the response of the room is generally effectively treated by conventional echo cancellation techniques (due, among other things, to the fairly low level of this part of the echo), it is not the same for coupling. direct, which results from both the acoustic mode and the propagation of vibrations, for example through the housing if the system in question is a telephone terminal. This part of echo due to direct coupling generally has a higher power than the local speech picked up by the pickup means (from 6 to 18 dB, i.e. a multiplier coefficient of 8), and leads to a phenomenon of auto oscillation generally called "Larsen effect" if none

traitement adéquat n'est appliqué.  adequate treatment is not applied.

Si l'annulation d'écho permet de traiter peu ou prou cet effet néfaste, une variation de gain conséquente doit être implantée en plus pour éviter le départ en Larsen pendant la phase de convergence de l'annuleur d'écho, mais également ensuite pour prévenir tout problème si le chemin d'écho varie ou dans les moments de double parole. Pour un terminal téléphonique, le couplage acoustique direct est important dans la mesure o le microphone est placé dans le même boîtier que le haut- parleur. L'écho qui résulte de ce couplage est l'obstacle majeur au bon fonctionnement des postes  If echo cancellation makes it possible to deal more or less with this harmful effect, a substantial gain variation must be implemented in addition to avoid departure in feedback during the convergence phase of the echo canceller, but also thereafter for prevent any problem if the echo path varies or during moments of double talk. For a telephone terminal, direct acoustic coupling is important since the microphone is placed in the same case as the loudspeaker. The echo that results from this coupling is the major obstacle to the proper functioning of stations

téléphoniques mains libres.hands-free phone calls.

On a donc cherché à réduire les effets du couplage direct. La distance micro-  We therefore sought to reduce the effects of direct coupling. The micro distance

haut-parleur ne peut pas être modifiée dans des proportions importantes compte tenu de la taille des terminaux individuels. On notera cependant qu'à chaque fois, que la  speaker cannot be changed in significant proportions given the size of the individual terminals. It should be noted, however, that each time the

distance est doublée, la puissance de l'écho est divisé par quatre.  distance is doubled, the power of the echo is divided by four.

Il est par contre possible d'intervenir sur la mécanique du couplage entre le haut- parleur et le microphone. Par exemple, on désolidarise le microphone du boîtier en utilisant des matériaux antivibratoires, tels que des mousses ou du caoutchouc ce qui a  It is however possible to intervene on the mechanics of the coupling between the speaker and the microphone. For example, the microphone is separated from the housing using anti-vibration materials, such as foam or rubber, which has

pour effet de supprimer ou de diminuer fortement les vibrations engendrées par le haut-  the effect of suppressing or greatly reducing the vibrations generated by the built-in

parleur et transmise, via le boîtier, au microphone.  speaker and transmitted, via the box, to the microphone.

Cette solution du découplage mécanique diminue effectivement le couplage par les vibrations, mais s'avère être une solution industriellement chère. Par ailleurs, elle ne réduit pas le couplage acoustique qui peut se révéler important si le microphone est placé relativement près du haut-parleur, ce qui est aujourd'hui la tendance du fait de la  This solution of mechanical decoupling effectively reduces coupling by vibration, but turns out to be an industrially expensive solution. In addition, it does not reduce the acoustic coupling which can turn out to be important if the microphone is placed relatively close to the loudspeaker, which is today the trend because of the

mode pour des terminaux de taille réduite.  mode for small terminals.

Une autre solution connue consisterait à utiliser, en parallèle avec le chemin du signal d'écho, un filtre de compensation dont la réponse est inverse de la réponse impulsionnelle du couplage entre le micro et le haut parleur, couplage tant mécanique qu'acoustique. En théorie, à la sortie du filtre de compensation, le signal en provenance du haut- parleur dû à l'écho est annulé. Cependant, dans la pratique, cette technique est assez pointue et ne donne plus satisfaction si le couplage a changé dans ses caractéristiques, même d'une façon minime, suite par exemple à un démontage/remontage du terminal. Cette technique n'est par ailleurs pas adaptée si la nature des perturbations n'est pas linéaire, c'est-à-dire si elles ne peuvent être modélisées par le produit du signal provenant du haut parleur et d'une fonction linéaire Qui plus est, le fonctionnement des transducteurs est rarement linéaire, car ils sont généralement sujets à des distorsions et/ou des saturations, qui sont des exemples types  Another known solution would consist in using, in parallel with the path of the echo signal, a compensation filter whose response is inverse to the impulse response of the coupling between the microphone and the loudspeaker, both mechanical and acoustic coupling. In theory, at the output of the compensation filter, the signal from the speaker due to the echo is canceled. However, in practice, this technique is quite advanced and is no longer satisfactory if the coupling has changed in its characteristics, even in a minimal way, following for example a disassembly / reassembly of the terminal. This technique is also not suitable if the nature of the disturbances is not linear, that is to say if they cannot be modeled by the product of the signal coming from the loudspeaker and of a linear function which more is, the operation of transducers is rarely linear, as they are generally subject to distortions and / or saturations, which are typical examples

de fonctions non linéaires.nonlinear functions.

Enfin, pour une production en grande série, le couplage sera forcément différent d'un terminal à un autre, du fait par exemple de l'utilisation de haut-parleur ou de microphone légèrement différents, rendant là aussi cette technique de compensation par  Finally, for mass production, the coupling will necessarily be different from one terminal to another, due for example to the use of slightly different speakers or microphones, again making this technique of compensation by

filtre peu efficace.ineffective filter.

Le but de la présente invention est donc de proposer un système acoustique prévu pour réduire l'écho qui résulte du couplage acoustique direct entre son moyen de captage de sons et son moyen de restitution qui permette de résoudre les problèmes  The object of the present invention is therefore to propose an acoustic system intended to reduce the echo which results from direct acoustic coupling between its means of sound capture and its restitution means which makes it possible to solve the problems.

évoqués ci-dessus.mentioned above.

A cet effet, un système de captage et restitution du son selon l'invention est caractérisé en ce que ledit moyen de captage du son est constitué d'au moins deux capteurs de son situés à des distances différentes dudit moyen de restitution et d'une unité de traitement prévue pour exploiter l'amplitude et la phase des signaux issus de chaque capteur de son afin de délivrer un signal à ladite unité d'application dont le  To this end, a sound pickup and playback system according to the invention is characterized in that said sound pickup means consists of at least two sound sensors located at different distances from said pickup means and a processing unit designed to exploit the amplitude and phase of the signals from each sound sensor in order to deliver a signal to said application unit, the

signal d'écho est réduit.echo signal is reduced.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite unité de traitement opère une combinaison des signaux respectivement issus des capteurs de son, le signal issu d'un capteur étant retardé d'une durée correspondant au temps de propagation dudit signal  According to another characteristic of the invention, said processing unit operates a combination of the signals respectively from the sound sensors, the signal from a sensor being delayed by a duration corresponding to the propagation time of said signal

d'écho issu dudit moyen de restitution entre ledit capteur et un capteur de référence.  echo from said rendering means between said sensor and a reference sensor.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite combinaison opérée par ladite unité de traitement consiste à en outre appliquer un coefficient multiplicateur issu du signal issu de chaque capteur égal à l'inverse de l'atténuation du signal d'écho issu  According to another characteristic of the invention, said combination operated by said processing unit also consists in applying a multiplying coefficient from the signal from each sensor equal to the inverse of the attenuation of the echo signal from

dudit moyen de restitution par rapport à un capteur de référence.  said restitution means with respect to a reference sensor.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite unité de traitement effectue un filtrage du signal issu de chaque capteur puis une sommation des signaux ainsi filtrés, la réponse impulsionnelle de chaque filtrage associé à un capteur étant définie par une fonction g, (t) qui est une solution de l'équation suivante: -[h,(t) * g,(t)] O 0 pour i variant de I à n //,..,-, c o h,(t) (i variant de 1 à n) est la réponse impulsionnelle de chaque capteur aux  According to another characteristic of the invention, said processing unit performs a filtering of the signal from each sensor and then a summation of the signals thus filtered, the impulse response of each filtering associated with a sensor being defined by a function g, (t) which is a solution of the following equation: - [h, (t) * g, (t)] O 0 for i varying from I to n //,..,-, coh, (t) (i varying from 1 to n) is the impulse response of each sensor to

signaux délivrés par ledit moyen de restitution.  signals delivered by said restitution means.

Selon une autre caractéristique de l'invention, un des filtrage est défini par une  According to another characteristic of the invention, one of the filtering is defined by a

fonction multiplication.multiplication function.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la réponse impulsionnelle de chaque capteur aux signaux délivrés par ledit moyen de restitution est déterminée par  According to another characteristic of the invention, the impulse response of each sensor to the signals delivered by said rendering means is determined by

mesure de la réponse dudit capteur à des signaux émis par ledit moyen de restitution.  measuring the response of said sensor to signals emitted by said rendering means.

Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque fonction g,(t) est déterminée par résolution de ladite équation au moyen d'un algorithme adaptatif Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit système comporte deux  According to another characteristic of the invention, each function g, (t) is determined by solving said equation by means of an adaptive algorithm. According to another characteristic of the invention, said system comprises two

capteurs dont l'un est plus proche du moyen de restitution que l'autre.  sensors, one of which is closer to the restitution means than the other.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le filtrage associé au capteur le plus  According to another characteristic of the invention, the filtering associated with the most

éloigné du moyen de restitution est défini par une fonction multiplication.  distant from the restitution means is defined by a multiplication function.

Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres,  The features of the invention mentioned above, as well as others,

apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de  will appear more clearly on reading the following description of an example of

réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi  realization, said description being made in relation to the attached drawings, among

lesquels: la Fig. 1 est un schéma synoptique d'un moyen de captage d'un système selon l'invention, la Fig. 2 est un autre schéma synoptique d'un moyen de captage selon l'invention, dans un premier mode de réalisation de la fonction de filtrage, la Fig. 3 est un autre schéma synoptique d'un système de captage et restitution du son selon l'invention, dans un second mode de réalisation de la fonction de filtrage, et la Fig. 4 est un diagramme illustrant l'efficacité d'un système de captage et  which: Fig. 1 is a block diagram of a collection means of a system according to the invention, FIG. 2 is another block diagram of a capture means according to the invention, in a first embodiment of the filtering function, FIG. 3 is another block diagram of a sound capture and restitution system according to the invention, in a second embodiment of the filtering function, and FIG. 4 is a diagram illustrating the efficiency of a collection system and

restitution du son selon l'invention.  sound reproduction according to the invention.

A la Fig. 1, on a représenté un système de captage et restitution du son 100 dont les moyens de captage de sons 10 sont constitués de deux capteurs de sons 11 et 12, ici constitués de microphones, respectivement reliés à deux entrées d'une unité de traitement 13. L'unité 13 a sa sortie qui est reliée à l'entrée d'une unité d'application 14, par exemple un amplificateur ou une unité téléphonique. Le système 100 comporte encore des moyens de restitution du son 15, ici un haut- parleur, relié à la sortie de ladite unité téléphonique 14. On a également représenté à la Fig. 1, une source sonore S.  In Fig. 1, a sound capture and restitution system 100 has been shown, the sound capture means 10 of which consist of two sound sensors 11 and 12, here made up of microphones, respectively connected to two inputs of a processing unit 13 The unit 13 has its output which is connected to the input of an application unit 14, for example an amplifier or a telephone unit. The system 100 also includes sound reproduction means 15, here a loudspeaker, connected to the output of said telephone unit 14. Also shown in FIG. 1, a sound source S.

Le microphone 11 est le microphone principal qui reçoit le signal utile noté s(t).  The microphone 11 is the main microphone which receives the useful signal denoted s (t).

Les signaux sonores émis par la source S sont captés par les microphones 11 et 12 délivrant alors des signaux électriques qui sont ensuite traités dans l'unité 13 avant d'être transmis à l'unité d'application 14. Cette dernière est par exemple un amplificateur qui augmentera la puissance des signaux reçus de l'unité 13 et les délivrera au haut- parleur 15 à des fins de restitution. Il peut également s'agir d'une unité téléphonique qui, d'une part, enverra par voie téléphonique ces signaux à un ou plusieurs autres abonnés et, d'autre part, augmentera leur puissance et les délivrera au  The sound signals emitted by the source S are picked up by the microphones 11 and 12 then delivering electrical signals which are then processed in the unit 13 before being transmitted to the application unit 14. The latter is for example a amplifier which will increase the power of the signals received from the unit 13 and deliver them to the loudspeaker 15 for reproduction purposes. It may also be a telephone unit which, on the one hand, will send these signals by telephone to one or more other subscribers and, on the other hand, will increase their power and deliver them to the

haut-parleur 15 à des fins de restitution.  loudspeaker 15 for restitution purposes.

Selon une caractéristique de l'invention, les deux microphones 11 et 12 sont à des distances différentes du haut-parleur 15, le microphone 12 se trouvant plus proche que le microphone 11. Comme on le verra par la suite, les autres spécifications géométriques, telles que symétrie de révolution, ne sont pas pertinentes pour l'invention. Selon l'invention, ce sont les informations de phase et d'amplitude des signaux  According to a characteristic of the invention, the two microphones 11 and 12 are at different distances from the loudspeaker 15, the microphone 12 being closer than the microphone 11. As will be seen later, the other geometric specifications, such as symmetry of revolution, are not relevant to the invention. According to the invention, this is the phase and amplitude information of the signals

issus des microphones 11 et 12 qui sont traitées dans l'unité de traitement 13.  from microphones 11 and 12 which are processed in the processing unit 13.

Selon un premier mode de réalisation de l'invention, ce traitement correspond à une combinaison de ces signaux avec retard du second issu du microphone 12 le plus proche du haut-parleur 15 par rapport au premier issu du microphone principal 11. Ce retard, noté te, correspond au temps de propagation entre les deux microphones 11 et 12 du signal d'écho issu du haut-parleur 15. On démontre ci-après qu'une telle combinaison permet de réduire l'écho acoustique résultant du couplage entre le  According to a first embodiment of the invention, this processing corresponds to a combination of these signals with delay from the second coming from the microphone 12 closest to the loudspeaker 15 relative to the first coming from the main microphone 11. This delay, noted te, corresponds to the propagation time between the two microphones 11 and 12 of the echo signal from the loudspeaker 15. It is shown below that such a combination makes it possible to reduce the acoustic echo resulting from the coupling between the

microphone principal 11 et le haut-parleur 15.  main microphone 11 and speaker 15.

On va considérer le signal x(t) à la sortie du microphone principal 11, celui qui est le plus éloigné du haut-parleur 15, x2(t) le signal à la sortie du microphone 12, celui qui est donc le plus près, et y(t) le signal à la sortie de l'unité de traitement 13 après  We will consider the signal x (t) at the output of the main microphone 11, the one that is furthest from the speaker 15, x2 (t) the signal at the output of the microphone 12, the one that is therefore the closest, and y (t) the signal at the output of the processing unit 13 after

traitement des deux signaux x,(t) et x2(t).  processing of the two signals x, (t) and x2 (t).

L'unité de traitement 13 opère un traitement des deux signaux x,(t) et x2(t2) respectivement issus des microphones 11 et 12 consistant à appliquer au signal issu du microphone 12 un coefficient multiplicateur égal à l'inverse de son atténuation at par rapport à celui issu du micorphone 11 et un retard égal au retard du signal d'écho t,, par rapport au micorophone 11 et sommer avec le signal issu du microphone 11. On a donc: y (t) = x t)+ -a. X2(t - tO e On va également considérer, pour un souci de simplification du modèle, que la propagation est en champ libre. Si de plus, on néglige le bruit de fond dans la pièce o se trouve ledit terminal 10 ainsi que le bruit électronique des microphones 11 et 12 et du haut-parleur 15, on peut écrire la relation suivante en ce qui concerne le microphone 11: x(t) = s(t + e(t) o s(t) et le signal issu de la source sonore S (s(ft) correspond par ailleurs au  The processing unit 13 operates a processing of the two signals x, (t) and x2 (t2) respectively from the microphones 11 and 12 consisting in applying to the signal from the microphone 12 a multiplying coefficient equal to the inverse of its attenuation at compared to that coming from micorphone 11 and a delay equal to the delay of the echo signal t ,, compared to micorophone 11 and summing with the signal coming from microphone 11. We thus have: y (t) = xt) + - at. X2 (t - tO e We will also consider, for the sake of simplification of the model, that the propagation is in free field. If in addition, we neglect the background noise in the room where said terminal 10 is located as well as the noise microphones 11 and 12 and loudspeaker 15, we can write the following relation with regard to microphone 11: x (t) = s (t + e (t) os (t) and the signal from the sound source S (s (ft) also corresponds to

signal utile) et e(t) est le signal dit d'écho issu du haut-parleur 15.  useful signal) and e (t) is the so-called echo signal from speaker 15.

En ce qui concerne le microphone 12, le signal issu de la source S est, par rapport à celui reçu par le microphone 11, atténué d'un coefficient oh et retardé d'un temps ts. Quant au signal d'écho issu du haut parleur 15, il est atténué d'un coefficient  As regards the microphone 12, the signal from the source S is, compared to that received by the microphone 11, attenuated by a coefficient oh and delayed by a time ts. As for the echo signal from speaker 15, it is attenuated by a coefficient

aoh et en avance de phase par rapport au signal reçu par le microphone 11 du temps t<.  aoh and in phase advance with respect to the signal received by the microphone 11 of the time t <.

On peut donc écrire: x2(t) = a, s(t-ts) + ae e(t + t) Pour les besoins de la démonstration, on va supposer que la source S est relativement éloignée des microphones 11 et 12. Il s'ensuit que les amplitudes du signal  We can therefore write: x2 (t) = a, s (t-ts) + ae e (t + t) For the purposes of the demonstration, we will assume that the source S is relatively far from microphones 11 and 12. It it follows that the amplitudes of the signal

utile sur les deux microphones 1 1 et 12 sont sensiblement identiques (a. _- 1).  useful on the two microphones 1 1 and 12 are substantially identical (a. _- 1).

On rappelle que le microphone 12 est avantageusement plus proche du haut-  It will be recalled that the microphone 12 is advantageously closer to the loudspeaker.

parleur 15 que le microphone 11. I en résulte que l'amplitude du signal d'écho sur le microphone 12 est supérieure à celle sur le microphone 11 et que le coefficient o4 est  speaker 15 than microphone 11. As a result, the amplitude of the echo signal on microphone 12 is greater than that on microphone 11 and the coefficient o4 is

supérieur à 1.greater than 1.

Le signal en sortie de l'unité de traitement 13 peut donc s'écrire: 1 1 y(t) = X= s(t) - s(t - ts - t) a,, Du fait que le coefficient ae est supérieur à un, le signal à la sortie de l'unité 13  The signal at the output of the processing unit 13 can therefore be written: 1 1 y (t) = X = s (t) - s (t - ts - t) a ,, Because the coefficient ae is higher at one, the signal at the output of unit 13

est proche du signal utile s(t).is close to the useful signal s (t).

On notera également qu'il en serait de même si la différence de retard te sur les microphones 11 et 12 du signal d'écho est sensiblement égal à la différence de retard 6 sur les microphones 11 et 12 de la source S. On décrit maintenant un second mode de réalisation d'un moyen de captage de son 10 selon l'invention en relation avec la Fig. 2 qui en est un schéma synoptique comportant les mêmes éléments que ceux du système représenté à la Fig. 1. Chaque  It will also be noted that it would be the same if the delay difference te on the microphones 11 and 12 of the echo signal is substantially equal to the delay difference 6 on the microphones 11 and 12 of the source S. We now describe a second embodiment of a sound capture means 10 according to the invention in relation to FIG. 2 which is a block diagram comprising the same elements as those of the system shown in FIG. 1. Each

microphone 11, 12 est relié à l'entrée d'un convertisseur analogique/numérique 16, 17.  microphone 11, 12 is connected to the input of an analog / digital converter 16, 17.

Le signal numérique issu du convertisseur 17 est délivré à l'entrée d'un filtre 18 dont la réponse impulsionnelle est décrite par une fonction g(t). Les signaux issus, d'une part, du convertisseur 16 et, d'autre part, du filtre 18 sont délivrés sur l'entrée d'un sommateur 19 dont la sortie est reliée à l'entrée d'un convertisseur numérique/analogique 20. Le signal à la sortie du convertisseur 20 est délivré à l'unité  The digital signal from the converter 17 is delivered to the input of a filter 18 whose impulse response is described by a function g (t). The signals from, on the one hand, the converter 16 and, on the other hand, the filter 18 are delivered on the input of an adder 19 whose output is connected to the input of a digital / analog converter 20 The signal at the output of converter 20 is delivered to the unit

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d'application 14. On notera que l'unité 13 incorpore ici les fonctions du filtre 18 ainsi  of application 14. It will be noted that the unit 13 incorporates here the functions of the filter 18 thus

que celle du sommateur 19.than that of the summator 19.

On comprendra que si l'on dispose de microphones 11 et 12 qui délivrent directement des signaux numériques ou que, à l'inverse, si l'on dispose d'un filtre 18 à fonctionnement analogique, les convertisseurs 16, 17 et 20 ne sont pas nécessaires. On va décrire le fonctionnement de ce mode de réalisation. Mais au préalable, on va appeler h/(t) et h2(t) les réponses impulsionnelles des microphones 11 et 12 respectivement concernant le signal issu du haut-parleur 15. Le filtre 18 effectue un traitement consistant à n'appliquer qu'au seul signal issu du microphone 12 un traitement qui peut être représenté par la fonction g(t). Par ailleurs, le sommateur 19 délivre un signal y(t) qui peut s'écrire de la manière suivante: y(t) = xi(t) + g(t) * x2(t) Equation 1 On a pu montrer que l'écho est considérablement réduit si la fonction g(t) qui définit le traitement effectué par le filtre 18 est telle qu'elle est une solution de l'équation suivante: hi(t) + g(t) * h2(t) = O Equation 2 Le signal délivré par le microphone 11 peut s'écrire sous la forme: x,(t) = s(t) + h,(t) * e(t) Equation 3 o comme précédemment s(t) est le signal reçu de la source S (aussi signal utile), e(t) est le signal reçu du haut-parleur 15 et le signe * représente l'opération de convolution. Quant au signal délivré par le microphone 12, il peut s'écrire: x2(t) = u(t) * s(t) + h2(t) * e(t) Equation 4 o u(t) est la réponse impulsionnelle du microphone 12 en ce qui concerne le signal issu de la source S. 8s 2785481 On notera que la modélisation mathématique est plus réaliste que la précédente dans la mesure o cette dernière était faite en supposant que le signal d'écho e(t) était uniquement retardé et affaibli, ce qui aurait été le cas dans un contexte de propagation libre avec un haut-parleur 15 présentant des caractéristiques idéales (omnidirectionnel, etc.). Ces hypothèses ne sont pas formulées ici. On peut montrer que, compte tenu des équations 1 à 4 ci-dessus, le signal en sortie de l'unité de traitement 13 peut s'écrire: y(t) t [t) + g(t) * ut)] * s(t) Equation 5  It will be understood that if microphones 11 and 12 are available which deliver digital signals directly or that, conversely, if there is a filter 18 with analog operation, the converters 16, 17 and 20 are not not necessary. We will describe the operation of this embodiment. But beforehand, we will call h / (t) and h2 (t) the impulse responses of microphones 11 and 12 respectively concerning the signal from loudspeaker 15. The filter 18 performs a processing consisting in applying only to only signal from microphone 12 processing which can be represented by the function g (t). Furthermore, the summator 19 delivers a signal y (t) which can be written as follows: y (t) = xi (t) + g (t) * x2 (t) Equation 1 We could show that l the echo is considerably reduced if the function g (t) which defines the processing performed by the filter 18 is such that it is a solution of the following equation: hi (t) + g (t) * h2 (t) = O Equation 2 The signal delivered by the microphone 11 can be written in the form: x, (t) = s (t) + h, (t) * e (t) Equation 3 o as previously s (t) is the signal received from the source S (also useful signal), e (t) is the signal received from the loudspeaker 15 and the sign * represents the convolution operation. As for the signal delivered by the microphone 12, it can be written: x2 (t) = u (t) * s (t) + h2 (t) * e (t) Equation 4 where (t) is the impulse response of the microphone 12 as regards the signal coming from the source S. 8s 2785481 It will be noted that the mathematical modeling is more realistic than the preceding one insofar as the latter was made by supposing that the echo signal e (t) was only delayed and weakened, which would have been the case in a context of free propagation with a loudspeaker 15 having ideal characteristics (omnidirectional, etc.). These assumptions are not made here. It can be shown that, given equations 1 to 4 above, the signal at the output of the processing unit 13 can be written: y (t) t [t) + g (t) * ut)] * s (t) Equation 5

o "t) représente l'impulsion de Dirac.  o "t) represents the impulse of Dirac.

On peut constater que, d'après cette équation, l'écho est annulé. Plus particulièrement, le signal utile s(t) est peu distordu si g(t)* u(t) est petit comparé à l'impulsion de Dirac "t). Ceci est d'autant plus le cas si l'écho est plus fort sur le microphone 12 que sur le microphone 11, si notamment le microphone 12 est plus  We can see that, according to this equation, the echo is canceled. More particularly, the useful signal s (t) is little distorted if g (t) * u (t) is small compared to the pulse of Dirac "t). This is all the more the case if the echo is more loud on microphone 12 than on microphone 11, especially if microphone 12 is more

proche du haut-parleur 15 que le microphone I l.  close to the speaker 15 than the microphone I l.

Pour résoudre l'équation 2 ci-dessus afin de déterminer la fonction g(t), on peut soit utiliser des techniques non adaptatives comme la technique dite des moindres carrés, soit utiliser un algorithme adaptatif pour un traitement qui s'adapte au cours du  To solve equation 2 above in order to determine the function g (t), one can either use non-adaptive techniques such as the so-called least squares technique, or use an adaptive algorithm for a treatment which adapts during the

temps.time.

On a cependant pu montrer qu'un traitement fixe peut s'avérer suffisant dans la majorité des applications, ce qui présente l'avantage de constituer une solution économique. On peut donc procéder de la manière suivante: 1) on effectue des mesures de réponse impulsionnelle des microphones 11 et 12 à un signal émis par le haut-parleur 15, et ce dans la configuration géométrique du terminal 10. Cette opération a pour but de calculer par la suite les réponses  However, it has been shown that a fixed treatment can be sufficient in the majority of applications, which has the advantage of being an economical solution. We can therefore proceed as follows: 1) impulse response measurements of the microphones 11 and 12 are carried out on a signal emitted by the loudspeaker 15, and this in the geometric configuration of the terminal 10. The purpose of this operation is to subsequently calculate the responses

impulsionnelles h,(t) et h2(t).impulse h, (t) and h2 (t).

2) on résout alors l'équation ci-dessus par une méthode de déconvolution afin de  2) the above equation is then solved by a deconvolution method in order to

déterminer la fonction g(t), que l'on implémente dans l'unité 14.  determine the function g (t), which we implement in unit 14.

On a représenté à la Fig. 3 un autre mode de réalisation d'un moyen de captage d'un système de captage et restitution selon la présente invention. Dans ce mode de réalisation, l'appareil 30 comporte n microphones 311 à 31, respectivement reliés à des convertisseurs analogiques/numériques 32, à 32,. Les sorties respectives des  There is shown in FIG. 3 another embodiment of a capture means of a capture and restitution system according to the present invention. In this embodiment, the device 30 includes n microphones 311 to 31, respectively connected to analog / digital converters 32, to 32 ,. The respective outputs of

9 27854819 2785481

convertisseurs 321 à 32,, sont respectivement reliées aux entrées de filtres 33, à 33, dont les sorties sont reliées à des entrées d'un sommateur 34 lui-même relié à l'entrée d'un convertisseur numérique/analogique 35. La sortie de ce convertisseur 35 est reliée à l'entrée d'une unité téléphonique 14 (identique à celle du premier mode de réalisation) dont une sortie est reliée à un haut-parleur 15. Les microphones 311 à 31,, sont à des distances différentes du haut-parleur 15 et, avantageusement, pour tenir compte du fait que le haut-parleur 15 n'est pas nécessairement idéal, notamment omnidirectionnel, sont placés autour du haut-parleur 15. On comprendra que si l'on dispose de microphones numériques ou que, à l'inverse, si l'on dispose de filtres analogiques, les convertisseurs 322 à 32,, et 35 ne sont  converters 321 to 32 ,, are respectively connected to the inputs of filters 33, to 33, the outputs of which are connected to inputs of an adder 34 itself connected to the input of a digital / analog converter 35. The output of this converter 35 is connected to the input of a telephone unit 14 (identical to that of the first embodiment), one output of which is connected to a loudspeaker 15. The microphones 311 to 31 ,, are at different distances of the speaker 15 and, advantageously, to take account of the fact that the speaker 15 is not necessarily ideal, in particular omnidirectional, are placed around the speaker 15. It will be understood that if digital microphones are available or, conversely, if analog filters are available, the converters 322 to 32 ,, and 35 are not

pas nécessaires.not necessary.

La réponse impulsionnelle aux signaux délivrés par le haut-parleur 36 de chaque microphone 3 1 i est h,(t) (i variant de 1 à n) et est soit prédéterminée par la géométire (retard, affaiblissement), soit mesurée une fois pour toutes, soit estimée par un algorithme adaptatif Si on appelle g,(t) la fonction correspondant à la réponse impulsionnelle de chaque filtre 33j (i variant de 1 à n), celle-ci devra être une solution de l'équation suivante: _ [h, (t) * g, (t)] t 0 Equation 6 Selon un mode de réalisation préférentielle, à l'instar du premier mode de réalisation représenté à la Fig. 2, un des filtres, par exemple le filtre 331, est de longueur I si bien qu'il se réduit à une multiplication. Ceci permet d'économiser un  The impulse response to the signals delivered by the loudspeaker 36 of each microphone 3 1 i is h, (t) (i varying from 1 to n) and is either predetermined by the geometry (delay, attenuation), or measured once for all, either estimated by an adaptive algorithm If we call g, (t) the function corresponding to the impulse response of each filter 33j (i varying from 1 to n), this must be a solution of the following equation: _ [h, (t) * g, (t)] t 0 Equation 6 According to a preferred embodiment, like the first embodiment shown in FIG. 2, one of the filters, for example the filter 331, is of length I so that it reduces to a multiplication. This saves a

filtre, donc de réduire la charge de calcul.  filter, therefore reducing the computational load.

Dans un mode de réalisation simplifié à plusieurs capteurs, ladite unité de traitement 13 opère une combinaison des signaux respectivement issus des capteurs de son, chaque signal issu d'un capteur étant avancé d'une durée correspondant au temps de propagation dudit signal d'écho issu dudit moyen de restitution entre ledit capteur et un capteur de référence, qui peut-être choisi arbitrairement, par exemple le capteur 31 l  In a simplified embodiment with several sensors, said processing unit 13 operates a combination of the signals respectively from the sound sensors, each signal from a sensor being advanced by a duration corresponding to the propagation time of said echo signal from said rendering means between said sensor and a reference sensor, which can be chosen arbitrarily, for example the sensor 31 l

à la Fig. 3.in Fig. 3.

La courbe de la Fig. 4 représente, dans le cas d'un appareil à deux microphones tel que celui qui est représenté à la Fig. 1, la réponse impulsionnelle du microphone 11 (courbe supérieure) et la réponse impulsionnelle totale à l'issu du traitement opéré par  The curve of FIG. 4 shows, in the case of a device with two microphones such as that which is shown in FIG. 1, the impulse response of the microphone 11 (upper curve) and the total impulse response at the end of the treatment operated by

27854812785481

l'unité de traitement 13 (courbe inférieure) en fonction du temps et ce dans le cas de la prise de son mains libres d'un système 100 à deux microphones 1l 1 et 12 présentant les  the processing unit 13 (lower curve) as a function of time, in the case of taking a hands-free sound from a system 100 with two microphones 11 and 12 having the

caractéristiques ci-dessus.above features.

On remarque donc que l'effet de la réduction du couplage porte sur la première partie de la réponse impulsionnelle, qui correspond au trajet direct haut-parleur - microphones. On notera que, dans le cas d'un traitement non adaptatif, il est quasi-impossible  We therefore note that the effect of the reduction in coupling relates to the first part of the impulse response, which corresponds to the direct loudspeaker - microphones path. Note that, in the case of non-adaptive treatment, it is almost impossible

de corriger toute la réponse dont la queue varie au cours du temps.  to correct the whole response whose tail varies over time.

Dans la réalisation qui a conduit au tracé des courbes de la Fig. 4, le filtre associé  In the embodiment which led to the drawing of the curves of FIG. 4, the associated filter

au microphone 12 présentait 100 coefficients.  at microphone 12 had 100 coefficients.

Claims (8)

REVENDICATIONS 1) Système de captage et restitution du son du type comportant un moyen de captage du son et un moyen de restitution du son (15) relié à une sortie d'une unité d'application (14) à laquelle est appliqué ledit signal issu dudit moyen de captage à des fins notamment de restitution par ledit moyen de restitution (15), ledit système étant prévu pour réduire l'écho résultant du couplage acoustique entre ledit moyen de captage du son et ledit moyen de restitution, caractérisé en ce que ledit moyen de captage du son est constitué d'au moins deux capteurs de son ( 11, 12, 311 à 3 l1) situés à des distances différentes dudit moyen de restitution (15) et d'une unité de traitement (13) prévue pour exploiter l'amplitude et la phase des signaux issus de chaque capteur de son (I 1, 12, 33, à 33n) afin de délivrer un signal à ladite unité d'application (14) dont  1) Sound capture and restitution system of the type comprising sound capture means and sound restitution means (15) connected to an output of an application unit (14) to which said signal from said signal is applied means of capture for the purposes in particular of restitution by said restitution means (15), said system being provided for reducing the echo resulting from the acoustic coupling between said sound capture means and said restitution means, characterized in that said means sound collection system consists of at least two sound sensors (11, 12, 311 to 3 l1) located at different distances from said restitution means (15) and from a processing unit (13) designed to operate the amplitude and phase of the signals from each sound sensor (I 1, 12, 33, at 33n) in order to deliver a signal to said application unit (14) whose le signal d'écho est réduit.the echo signal is reduced. 2) Système de captage et restitution du son selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite unité de traitement (13) opère une combinaison des signaux respectivement issus des capteurs de son (11, 12, 31l à 31,,), chaque signal issu d'un capteur étant retardé d'une durée correspondant au temps de propagation (te) dudit signal d'écho issu dudit moyen de restitution (15) entre ledit capteur et un capteur de  2) Sound collection and restitution system according to claim 1, characterized in that said processing unit (13) operates a combination of the signals respectively from the sound sensors (11, 12, 31l to 31 ,,), each signal coming from a sensor being delayed by a duration corresponding to the propagation time (te) of said echo signal coming from said reproduction means (15) between said sensor and a référence (I 1, 311).reference (I 1, 311). 3) Système de captage et restitution du son selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite combinaison opérée par ladite unité de traitement (13) consiste à en outre appliquer un coefficient multiplicateur issu du signal issu de chaque capteur égal à l'inverse de l'atténuation du signal d'écho issu dudit moyen de restitution (15) par  3) System for capturing and restoring sound according to claim 2, characterized in that said combination operated by said processing unit (13) consists in addition of applying a multiplying coefficient derived from the signal from each sensor equal to the inverse of the attenuation of the echo signal from said reproduction means (15) by rapport à un capteur de référence.  compared to a reference sensor. 4) Système de captage et restitution du son selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite unité de traitement (13) effectue un filtrage du signal issu de chaque capteur (11, 12, 31 à 3 1n) puis une sommation des signaux ainsi filtrés, la réponse impulsionnelle de chaque filtrage associé à un capteur (I l, 12, 31, à 31,) étant définie par une fonction g,(t) qui est une solution de l'équation suivante Z[h, (t)* g, (t)] z 0 pour i variant de I à n o h,(t) (i variant de I à n) est la réponse impulsionnelle de chaque capteur (I l,  4) Sound capture and restitution system according to claim 1, characterized in that said processing unit (13) performs a filtering of the signal from each sensor (11, 12, 31 to 3 1n) then a summation of the signals thus filtered, the impulse response of each filtering associated with a sensor (I l, 12, 31, to 31,) being defined by a function g, (t) which is a solution of the following equation Z [h, (t) * g, (t)] z 0 for i varying from I to noh, (t) (i varying from I to n) is the impulse response of each sensor (I l, 12, 3 1 à 3 1n) aux signaux délivrés par ledit moyen de restitution (15).  12, 3 1 to 3 1n) to the signals delivered by said restitution means (15). 12 278548112 2785481 ) Système de captage et restitution du son selon la revendication 4, caractérisé  ) Sound capture and restitution system according to claim 4, characterized en ce qu'un des filtrage est défini par une fonction multiplication.  in that one of the filtering is defined by a multiplication function. 6) Système de captage et restitution du son selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la réponse impulsionnelle de chaque capteur (11, 12, 31 à 31,) aux signaux délivrés par ledit moyen de restitution (15) est déterminée par mesure de la réponse dudit capteur (11, 12, 311 à 31,>) à des signaux émis par ledit moyen de  6) Sound collection and restitution system according to claim 4 or 5, characterized in that the impulse response of each sensor (11, 12, 31 to 31,) to the signals delivered by said restitution means (15) is determined by measuring the response of said sensor (11, 12, 311 to 31,>) to signals emitted by said means of restitution (15).restitution (15). 7) Système de captage et restitution du son selon une des revendications 4 à 6,  7) Sound capture and restitution system according to one of claims 4 to 6, caractérisé en ce que chaque fonction g,(t) est déterminée par résolution de ladite équation au moyen d'un algorithme adaptatif  characterized in that each function g, (t) is determined by solving said equation by means of an adaptive algorithm 8) Système de captage et restitution du son selon l'une des revendications  8) Sound capture and restitution system according to one of claims précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux capteurs (11 et 12) dont l'un est plus  above, characterized in that it comprises two sensors (11 and 12), one of which is more proche du moyen de restitution (15) que l'autre.  closer to the restitution means (15) than the other. 9) Système de captage et restitution du son selon la revendication 8, caractérisé en ce que le filtrage associé au capteur (11) le plus éloigné du moyen de restitution  9) Sound capture and restitution system according to claim 8, characterized in that the filtering associated with the sensor (11) furthest from the restitution means (15) est défini par une fonction multiplication.  (15) is defined by a multiplication function.
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