FR2794322A1 - Procede de suppression de bruit - Google Patents
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Abstract
Un téléphone mobile est capable de détecté un appel entrant ou sortant bien avant que la communication proprement dite ne soit établie, c'est à dire bien avant que les deux interlocuteurs ne soient en mesure d'échanger des signaux de voix. On utilise ce laps de temps entre la détection (505) de l'appel et l'établissement (508) de la communication pour déclencher (506) l'algorithme de suppression de bruit. Celui-ci dispose donc de plus de temps pour se paramétrer, il est donc plus efficace au moment de l'établissement de la communication. On peut aussi profiter de ce gain de temps pour choisir un algorithme nescessitant plus de temps pour se paramétrer mais plus efficace dans la suppression de bruit.
Description
Procédé de suppression de bruit La présente invention a pour objet un procédé de suppression de bruit. Le domaine d'application de l'invention est la téléphonie mobile. L'invention peut aussi s'appliquer dans tout système possédant un microphone, et dont le but est de transmettre, radioélectriquement par exemple, les ondes acoustiques captées par ce microphone. Le but de l'invention est de permettre la transmission d'un message le plus fidèle possible<B>à</B> celui que l'utilisateur du terminal souhaite émettre, indépendamment du bruit environnant.
Dans l'état de la technique on connaît des téléphones mobiles dotés d'algorithmes de suppression de bruit ambiant. Ces algorithmes sont utiles pour isoler la voix de l'utilisateur du téléphone mobile des autres sons ou bruits qui environnent le téléphone mobile. Par exemple dans le cas d'une personne qui se sert de son téléphone mobile dans un hall de gare pour appeler une deuxième personne, la deuxième personne entendra la première comme si celle-ci était seule dans la gare. En effet les voix des autres usagers du lieu ainsi que les bruits occasionnés par les trains auront été supprimés par l'algorithme de suppression de bruit.
Le problème de ces algorithmes est qu'ils mettent un certain temps avant d'être efficaces. En effet ils ont besoin d'une période d'apprentissage, durant laquelle ils écoutent leur environnement et ils adaptent leurs paramètres pour mieux pouvoir supprimer les sons correspondant au bruit ambiant. Un tel algorithme sera d'autant plus efficace que sa période d'apprentissage sera longue. Cependant pour un utilisateur, il n'est pas tolérable d'attendre au-delà de 2 secondes. En effet il est pénible d'avoir<B>à</B> demander<B>à</B> son interlocuteur de répéter car on a mal entendu. C'est pourquoi les algorithmes de suppression de bruit qui sont utilisés actuellement sont un compromis entre le temps de convergence et l'efficacité de la suppression de bruit.
Bien sûr ces algorithmes sont adaptatifs. C'est<B>à</B> dire que leurs performances s'adaptent et s'améliorent au fur et<B>à</B> mesure de la communication. Cependant cela ne résout pas le problème du démarrage. Cela limite le choix des algorithmes possibles<B>à</B> ceux ayant un temps de convergence court, de l'ordre de une<B>à</B> deux secondes. L'invention résout ces problèmes par un démarrage anticipé de l'algorithme de suppression de bruit. Dans le cas des téléphones mobiles cela est en effet possible, puisque le téléphone sait qu'il va être appelé, ou qu'un appel va être émis, avant que la communication ne s'établisse. Le démarrage anticipé est donc possible. Cela a deux conséquences, soit l'algorithme existant, prescrit par les normes GSM, aura son efficacité accrue car son temps d'apprentissage sera plus long, soit on pourra utiliser des algorithmes ayant des meilleures performances de suppression de bruit mais réclamant des temps d'apprentissage plus longs. Dans les deux cas l'objectif est atteint.
L'invention a donc pour objet un procédé de suppression du bruit ambiant sur un canai de voix téléphonique au cours d'une communication entre un premier interlocuteur et un deuxième interlocuteur dans lequel<B>:</B> <B>-</B> on produit un numéro d'appel du deuxième interlocuteur dans un téléphone du premier interlocuteur, <B>-</B> on valide le numéro produit et on appelle le deuxième interlocuteur, <B>-</B> on échange des signaux de voix, <B>-</B> on mesure un bruit ambiant, <B>-</B> on détermine des paramètres de suppression de ce bruit ambiant, <B>-</B> on supprime le bruit ambiant en appliquant un algorithme de traitement de voix qui dépend de ces paramètres, caractérisé en ce que <B>-</B> on mesure le bruit ambiant avant l'échange de signaux de voix entre ces deux interlocuteurs.
L'invention sera mieux comprise<B>à</B> la lecture de la description qui suit et<B>à</B> l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent<B>:</B> <B>-</B> Figure<B>1 :</B> une illustration d'un téléphone mobile et des moyens nécessaires<B>à</B> la mise en #uvre du procédé selon l'invention<B>;</B> <B>-</B> Figure 2 une illustration des étapes de l'invention dans le cas d'un appel sortant<B>;</B> <B>-</B> Figure<B>3</B> un chronogramme d'événements se produisant lors d'un appel sortant et relatif au procédé selon l'invention<B>;</B> <B>-</B> Figure 4<B>:</B> une illustration des étapes du procédé selon l'invention dans le cas d'un appel entrant<B>;</B> <B>-</B> Figure<B>5 :</B> un chronogramme des événements se produisant lors d'un appel entrant et relatif au procédé selon l'invention<B>;</B> <B>-</B> Figure<B>6 :</B> une illustration des avantages du procédé selon l'invention.
La figure<B>1</B> montre un téléphone mobile<B>101</B> comportant un microphone 102 connecté<B>à</B> un convertisseur<B>103</B> analogique numérique par l'intermédiaire d'un interrupteur 104. Le microphone 102 est celui dans lequel l'utilisateur du téléphone<B>101</B> parle. L'interrupteur 104 sert<B>à</B> activer le microphone 102. C'est une représentation simplifiée de la fonction d'activation du microphone 102. En effet dans la pratique l'interrupteur 104 sera remplacé par un transistor ou tout autre système d'activation connu. Le convertisseur<B>103</B> sert<B>à</B> transformer des signaux analogiques délivrés par le microphone 102 en signaux numériques susceptibles d'être traités par un microprocesseur<B>105.</B> Le traitement s'il est lourd, donc qu'il nécessite beaucoup de temps de calcul, pourra être effectué par un circuit<B>106</B> spécialisé dans le traitement des signaux numériques. Les programmes commandant le microprocesseur<B>105</B> et le circuit<B>106</B> lors de l'exécution des ces traitements, et plus particulièrement ceux du procédé selon l'invention, sont contenus dans une mémoire<B>107.</B> La mémoire<B>107</B> contient donc tous les programmes nécessaires au fonctionnement du téléphone mobile, ainsi que les zones de données utiles pour le traitement.
Le téléphone mobile<B>101</B> comporte aussi un clavier<B>108</B> et un écran <B>109.</B> Les éléments<B>103 à 109</B> du téléphone<B>101</B> sont connectés<B>à</B> un bus<B>110.</B> Enfin pour émettre et recevoir des signaux de type radioélectriques le téléphone<B>101</B> comporte un circuit<B>111</B> de modulation et démodulation connecté<B>à</B> un aérien 112. Le circuit<B>111</B> est aussi connecté au bus<B>110.</B> Seuls les éléments d'un téléphone mobile utiles pour la compréhension de l'invention ont été représentés sur la figure<B>1.</B>
La figure 2 doit être regardée en parallèle avec la figure<B>3</B> et la figure<B>1.</B> Dans une étape préliminaire 201 de numérotation l'utilisateur du téléphone<B>101</B> compose un numéro de téléphone sur le clavier<B>108. Il</B> peut aussi utiliser les touches du clavier<B>108</B> pour aller chercher un numéro de téléphone dans le répertoire téléphonique se situant dans une mémoire du téléphone<B>101.</B> Le numéro qu'il aura composé ou sélectionné s'affichera alors sur l'écran<B>109. Il</B> pourra alors utiliser une touche prédéfinie du clavier <B>108</B> pour valider le numéro de téléphone. On passe<B>à</B> une étape 202 de validation du numéro.
Une fois le numéro de téléphone validé, le microprocesseur lit chacun des chiffres de ce numéro, aller chercher les informations correspondant<B>à</B> ce chiffre dans la mémoire<B>107</B> et transmettre ces informations au modulateur <B>111</B> afin que celui-ci les transforme en informations radioélectriques et les transmette via l'aérien 112. La transmission radioélectrique de ce numéro de téléphone permet au réseau auquel est connecté le téléphone<B>101</B> d'entrer en communication avec la personne qu'il appelle. Cet établissement de communication se déroule de manière connue.
En même temps que le traitement du numéro, le microprocesseur déclenche la mise en route de l'algorithme de suppression de bruit dans une étape<B>203.</B> Pour ce faire le microprocesseur<B>105</B> commande la fermeture de l'interrupteur 104. Cela a pour effet d'activer le microphone 102. Les informations sont alors transmises depuis ce microphone 102 vers le convertisseur<B>103.</B> Les informations transmises<B>à</B> ce convertisseur<B>103</B> sont numérisées et transmises au circuit<B>106.</B> Le circuit<B>106</B> se sert de ces informations numérisées qui lui sont fournies sous la forme d'échantillons pour calculer les paramètres de l'algorithme de suppression de bruit.
<B>A</B> ce moment les informations qui sont transmises au circuit<B>106</B> par l'intermédiaire du microphone 102 et du convertisseur<B>103</B> sont très riches. En effet comme la communication n'est pas encore établie entre les deux interlocuteurs, l'utilisateur du téléphone<B>101</B> et l'appelé, l'intégralité<B>de</B> ce que capte le microphone 102 peut être interprété comme étant du bruit. Le circuit <B>106</B> n'a donc pas de traitement<B>à</B> faire pour séparer le bruit de la parole, dans la pratique l'algotithme ne sépare pas vraiment le bruit et la parole, il traite le signal global pour éliminer un maximum de bruit. Son efficacité s'en trouve accrue, en effet il a moins de calculs<B>à</B> faire, ou il peut se consacrer intégralement au calcul des paramètres de l'algorithme de suppression de bruit. Cela ne serait pas possible si l'algorithme de suppression de bruit était mis en ceuvre au moment du décroché.
Après la validation 202 et la mise en #uvre <B>203,</B> on se trouve dans une étape 204 d'attente. Cette étape 204 correspond<B>à</B> l'acheminement du numéro de téléphone validé par l'interlocuteur appelant, c'est<B>à</B> dire au temps qu'il faut au réseau pour trouver et prévenir l'interlocuteur appelé. Puis toujours dans l'étape 204 il<B>y</B> a le temps de la tonalité de retour. L'interlocuteur appelé a été trouvé, et on lui signale qu'il est appelé par l'émission d'une sonnerie. Durant tout le temps de l'acheminement et de la tonalité de retour, l'algorithme de suppression de bruit continue de calculer ses paramètres en fonction du bruit ambiant mesuré. L'algorithme sera donc d'autant plus efficace que l'interlocuteur appelé met du temps<B>à</B> décrocher. Dans le cas moyen, l'algorithme de suppression de bruit aura donc disposé de<B>5</B> secondes pour se paramétrer. Pour obtenir ce temps on compte l'acheminement et une moyenne de 2 sonneries avant le décroché.
On passe<B>à</B> l'étape<B>205</B> d'attente du décroché distant. Si il n'y a pas de décroché distant, c'est<B>à</B> dire que l'interlocuteur appelé n'a pas répondu, on passe<B>à</B> une étape<B>208</B> de fin de la communication et du procédé.
Dans le cas où il<B>y</B> a un décroché distant, c'est<B>à</B> dire si l'interlocuteur appelé répond, on passe<B>à</B> une étape<B>206</B> de dialogue. Au cours de l'étape <B>206</B> le circuit<B>106</B> traite les échantillons issus du convertisseur<B>103</B> afin de séparer le signal de voix des signaux de bruit ambiant. Cette séparation, au sens défini précédement, se fera selon les paramètres qui auront été calculés au cours des étapes<B>203</B> et<B>205.</B> Ces paramètres continuent<B>à</B> évoluer au cours de la conversation. En effet l'algorithme est du type auto- adaptatif. C'est<B>à</B> dire que ses paramètres de suppression de bruit ambiant évoluent en fonction des bruits ambiants et de la voix.
Dans la pratique on peut envisager un téléphone mobile ayant deux micros. La mesure de la différence de phase entre les signaux présents sur les deux micros renseigne sur la nature de ces signaux. Si les signaux sont en phase c'est un signal de parole qu'il faut transmettre sans le filtrer, si les signaux sont déphasés il s'agit d'un signal de bruit qu'il faut supprimer.
On passe<B>à</B> une étape<B>207,</B> qui est l'étape où un des utilisateurs raccroche. Puis on passe directement<B>à</B> l'étape<B>208</B> de fin du procédé et de la communication. Dans l'étape<B>208</B> le microprocesseur<B>105</B> commande l'ouverture de l'interrupteur 104. Cela désactive le microphone 102. D'autre part le microprocesseur<B>105</B> interrompt l'activité du circuit<B>106</B> et de tous les circuits du processus utiles pendant une communication.<B>Il</B> s'agit d'une mise en veille qui s'effectue de manière connue dans les téléphones mobiles.
Sur la figure<B>3</B> le temps s'écoule de la gauche vers la droite. Une première ligne<B>301</B> de la figure<B>3</B> montre l'apparition de l'événement validation du numéro<B>302.</B> Une deuxième ligne<B>303</B> montre l'activité de l'algorithme de suppression de bruit, une troisième ligne 304 montre l'activité de la ligne. La validation<B>302</B> déclenche le démarrage<B>305</B> de l'algorithme de suppression de bruit. La validation<B>302</B> déclenche aussi la prise de ligne<B>306.</B> Le raccroché<B>307</B> déclenche la fin<B>308</B> de l'algorithme de suppression de bruit.
La figure 4 montre les étapes du procédé selon l'invention dans le cas d'un appel entrant. Dans une étape 401 préliminaire, le téléphone mobile cherche<B>à</B> détecter un appel entrant. Tant qu'il n'y a pas d'appel entrant il ne se passe rien concernant la suppression de bruit ambiant. Le téléphone mobile a régulièrement des rendez-vous temporels avec la station de base<B>à</B> laquelle il est connecté. Lors de ces rendez-vous temporels, la station de base lui indique si quelqu'un cherche<B>à</B> le joindre ou pas. Si quelqu'un cherche<B>à</B> le joindre, un appel entrant est alors détecté.
On passe alors<B>à</B> une étape 402 de mise en #uvre de l'algorithme de suppression de bruit. Dans l'étape 402 le microprocesseur<B>105</B> commande la fermeture de l'interrupteur 104. Cela a pour effet de transmettre des échantillons de sons au circuit<B>106,</B> qui peut alors les traiter et calculer les paramètres de l'algorithme de suppression de bruit. Dans les exemples choisis l'algorithme de suppression de bruit est mis en #uvre par un circuit <B>106</B> spécialisé dans le traitement de signal numérique.<B>Il</B> est tout<B>à</B> fait envisageable de choisir un microprocesseur qui serait suffisamment puissant pour effectuer lui-même ces traitements.<B>Il</B> s'écoule un certain temps entre le moment de la détection de l'appel entrant et le moment où le téléphone mobile signale<B>à</B> son utilisateur cet appel entrant par l'intermédiaire de sonnerie. On est alors dans une étape 403 de sonnerie. Durant le laps de temps séparant le début de l'étape 402 du début de l'étape 403, l'algorithme de suppression de bruit a<B>déjà</B> pu calculer certains de ces paramètres.
Lorsque les sonneries commencent, celles-ci constituent du bruit, mais celui-ci ne sera plus présent lorsque la communication sera établie. On peut donc soit en tenir compte dans le calcul des paramètres, soit évincer ces bruits du calcul des paramètres. Pour se faire on peut suspendre la mesure du bruit ambiant durant tout le temps que durent les sonneries et ce jusqu'au décroché. Mais on peut aussi ne suspendre la mesure du bruit ambiant que pendant que la sonnerie est active. Une autre solution consiste <B>à</B> intégrer la connaissance des sonneries dans l'algotithme de suppression de bruit. Cela permettra de détecter les sonneries et de ne pas en tenir compte pour le calcul des paramètres de l'algorithme.
Dans une variante de l'invention on peut aussi déclencher la mesure du bruit ambiant au moment de la première sonnerie. Ainsi selon les variantes, le téléphone mobile a tout le temps que mettra l'utilisateur, voire un peu plus, pour décrocher pour paramétrer l'algorithme de suppression de bruit.
On passe<B>à</B> une étape 404 de détection du décroché. Les étapes 404 <B>à</B> 407 sont identiques aux étapes<B>205 à 208.</B>
Sur la figure<B>5</B> le temps s'écoule de la gauche vers la droite. Une première ligne<B>501</B> montre les rendez-vous temporels dans le temps. Une deuxième ligne<B>502</B> montre les sonneries qu'émet le téléphone mobile une fois qu'il a détecté un appel entrant. Une troisième ligne<B>503</B> montre l'activité de l'algorithme de suppression de bruit. Une quatrième ligne 504 montre l'activité de la ligne, c'est<B>à</B> dire la ligne 504 met en évidence les moments où commence et où se termine l'échange de données de la voix. Un rendez- vous temporel<B>505</B> déclenche la mise en route<B>506</B> de l'algorithme de suppression de bruit. Le rendez-vous<B>505</B> déclenche aussi les sonneries<B>507.</B> <B>A</B> un instant<B>508,</B> l'utilisateur du téléphone mobile décroche. Cela interromp les sonneries mais pas l'algorithme de suppression de bruit qui continue<B>à</B> mesurer<B>à</B> se paramétrer et<B>à</B> supprimer le bruit ambiant. Un raccroché<B>509</B> déclenche la fin de l'algorithme de suppression de bruit<B>510.</B>
La figure<B>6</B> montre un graphique<B>601</B> qui met en évidence les niveaux de bruit et de voix en fonction du temps. La figure<B>601</B> fait apparaître un instant<B>dl</B> de début de mise en #uvre de l'algorithme de suppression de bruit et un instant<B>Il</B> de début de communication locale. Sur le graphe<B>601</B> les instants<B>dl</B> et<B>Il</B> sont confondus. Ainsi pendant un laps de temps non négligeable, de l'ordre de quelques secondes, le niveau de bruit<B>602</B> est suffisamment fort pour perturber la voix<B>603.</B>
La figure<B>6</B> montre aussi un graphique 604 qui montre les mêmes niveaux que le graphique<B>601</B> mais avec le procédé selon l'invention. Ainsi l'instant<B>d2</B> du graphique 604 est situé bien avant l'instant 12. Dans la pratique il s'agit de 2<B>à 3</B> secondes, voire plus si l'interlocuteur distant met du temps<B>à</B> décrocher. Ainsi le niveau<B>605</B> de bruit est<B>déjà</B> bien bas par rapport au niveau<B>606</B> de voix lorsque la communication s'établit vraiment.
Claims (1)
- <B>REVENDICATIONS</B> <B>1 -</B> Procédé de suppression du bruit ambiant sur un canai de voix téléphonique au cours d'une communication entre un premier interlocuteur et un deuxième interlocuteur dans lequel<B>:</B> <B>-</B> on produit un numéro d'appel du deuxième interlocuteur dans un téléphone du premier interlocuteur, <B>-</B> on valide le numéro produit et on appelle le deuxième interlocuteur, <B>-</B> on échange des signaux de voix, <B>-</B> on mesure un bruit ambiant, <B>-</B> on détermine des paramètres de suppression de ce bruit ambiant, <B>-</B> on supprime le bruit ambiant en appliquant un algorithme de traitement de voix qui dépend de ces paramètres, caractérisé en ce que <B>-</B> on mesure le bruit ambiant avant l'échange de signaux de voix entre ces deux interlocuteurs. 2<B>-</B> Procédé selon la revendication<B>1,</B> caractérisé en ce que <B>-</B> on mesure le bruit ambiant autour d'un premier téléphone mobile du premier interlocuteur dès l'instant où le premier interlocuteur valide le numéro d'appel du deuxième interlocuteur avec son premier téléphone mobile. <B>3 -</B> Procédé selon l'une des revendications<B>1</B> ou 2, caractérisé en ce que _ on mesure le bruit ambiant autour d'un deuxième téléphone mobile du deuxième interlocuteur dès l'instant ou ce deuxième téléphone mobile a détecté cet appel. 4<B>-</B> Procédé selon la revendication<B>3,</B> caractérisé en ce que <B>-</B> sur un appel entrant, on mesure le bruit ambiant dès la première sonnerie. <B>5 -</B> Procédé selon l'une des revendications<B>3 à</B> 4, caractérisé en ce que _ on suspend la mesure du bruit ambiant durant la période des sonneries. <B>6 -</B> Procédé selon la revendication<B>5,</B> caractérisé en ce que <B>-</B> on réactive la mesure au moment du décroché. <B>7 -</B> Procédé selon l'une des revendications<B>5 à 6,</B> caractérisé en ce que _ on mesure le bruit ambiant dans l'intervalle séparant deux sonneries consécutives et après le décroché. <B>8 -</B> Procédé selon l'une des revendications<B>1 à 7,</B> caractérisé en ce que _ on mesure le bruit par une différence de phase existant entre des signaux reçus<B>à</B> un même instant en différents endroits du microphone. <B>9 -</B> Procédé selon l'une des revendications<B>1 à 7,</B> caractérisé en ce que _ on mesure le bruit ambiant avec une voie de signal de voix du microphone pendant une phase préalable<B>à</B> l'échange des signaux de parole.
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