FR3063826A1 - Dispositif portatif d'alerte pour personnes sourdes ou malentendantes - Google Patents

Abstract

L'invention propose un dispositif d'assistance des personnes sourdes ou malentendantes qui est relativement universel quant aux sons de la vie courante qui peuvent donner lieu à la production d'une alerte. Le dispositif est facilement personnalisable pour correspondre aux besoins particuliers d'un utilisateur donné. Il est peu cher. En outre, son fonctionnement est localement autonome, qu'il peut être utilisé dans diverses situations en intérieur et/ou en extérieur, sans nécessité de liaison Internet ou de type radiocommunication.

Description

Domaine Technique

La présente invention se rapporte à un dispositif portatif d’alerte de personnes sourdes ou malentendantes. Elle trouve notamment des applications dans le domaine de l’assistance aux personnes sourdes et malentendantes à travers une alerte de ces personnes en réponse à des évènements sonores, que ce soit en environnement extérieur ou à l’intérieur de bâtiments.

Arrière-plan Technologique

Dans un contexte de croissance de la population sourde ou malentendante, le développement des dispositifs d’aide à la perception des sons environnants et en évolution constante. Ce type de dispositif repose essentiellement sur la transmission de l’information associée à un son à travers la stimulation ciblée d’un autre sens que l’audition tel que, par exemple, la vue ou le toucher. Ces dispositifs permettent à une personne sourde ou malentendante d’être alertée de l’occurrence d’un évènement sonore, c’est-àdire un évènement de la vie courante associé à un son caractéristique, au moment où celui-ci se produit sans avoir perçu le son associé lui-même.

Ce type de dispositif est utile notamment pour la perception d’alertes liées à un danger potentiel, comme par exemple un signal d’alarme incendie, mais aussi pour la perception de sons de la vie quotidienne tels que le bip d’un four à micro-ondes ou la sonnerie d’un téléphone.

Dans l’art antérieur, il existe des équipements relevant du domaine de la domotique qui réalisent des fonctions d’alerte de l’utilisateur alternatives à une alerte sonore, par exemple des alertes lumineuses. Ces équipements sont toutefois destinés à un environnement intérieur, en particulier au domicile de l’utilisateur, et en pratique se limitent à cet usage. De plus, chaque dispositif est souvent dédié à une application particulière, par exemple associé à un équipement particulier, ce qui entraîne la nécessité de s’équiper d’un nombre important d’équipements domestiques adaptés. L’absence d’universalité de ces dispositifs, leur coût unitaire, et le nombre important de dispositifs nécessaires à la bonne gestion d’un environnement sonore complexe comme peut l’être une maison ou un appartement, rendent leur utilisation coûteuse et assez peu répandue en pratique.

A ces limites il faut ajouter le fait que les dispositifs connus ne proposent, en l’état, pas de véritable solution pour une utilisation dans un environnement extérieur. En effet, seuls des appareils déjà équipés peuvent fournir ce type d’information à un éventuel utilisateur, et l’adaptation de l’ensemble des équipements et systèmes auxquels une personne sourde ou malentendant peut être confrontée dans la vie de tous les jours est impensable en pratique.

D’autres solutions connues font appel à des dispositifs individuels portatifs, comme des bracelets électroniques, capables de reconnaître des sons et de fournir à l’utilisateur, en réponse, une autre information perceptible associée, par exemple en générant des stimuli physiques alternatifs comme des vibrations, des signaux lumineux ou d’autres informations visuelles. C’est le cas notamment des dispositifs divulgués dans les documents US 4,237,449 et US 2009154744 A1. Toutefois ces solutions ne permettent pas à l’utilisateur de définir/ajouter lui-même des sons spécifiques dont il souhaite pouvoir être alerté de l’occurrence. Au mieux, le dispositif peut être adapté ou configuré, selon un processus plus ou moins technique et compliqué, et/ou plus ou moins limité quant à l’étendue des sons concernés, pour réagir à des sons ayant un contenu fréquentiel spécifique. Autrement dit, l’adaptation de ces dispositifs au contexte de vie courante d’un utilisateur donné est assez limitée.

D’autres solutions existent encore, du type par exemple d’applications pour smartphone, qui reposent sur l’utilisation d’un système client/serveur et d’échanges de données par ondes radio entre ces deux entités pour pouvoir analyser et reconnaître un son capté au niveau de l’application client, par comparaison avec des sons prédéfinis qui sont codés et mémorisés au niveau de l’application serveur. Ce type de système est toutefois dépendant d’une connexion réseau telle qu’une connexion de radiotéléphonie de type 3G ou 4G. Un tel système est donc inadapté pour une utilisation dans des zones extérieures mal desservies par les réseaux de radiocommunications (comme les zones de montagne, par exemple), et dans les environnements intérieurs comme dans certains bâtiments pouvant être radio-opaques, ou en sous-sol.

Il existe donc un besoin non satisfait dans l’art antérieur, pour un dispositif d’assistance des personnes sourdes ou malentendantes qui soit relativement universel quant aux sons de la vie courante qui sont concernés, facilement personnalisable pour correspondre aux besoins particuliers d’un utilisateur donné, peu cher, et d’un fonctionnement localement autonome, i.e. quelles que soient les cas d’utilisation notamment dans diverses situations en intérieur et/ou en extérieur.

Résumé de l’Invention

Afin de pallier tout ou partie des inconvénients de l’état de la technique, l’invention propose un dispositif portatif d’alerte d’un utilisateur sourd ou malentendant, ledit dispositif comprenant un support adapté pour être porté par l’utilisateur et pour intégrer les composants suivants du dispositif :

- au moins un microphone pour capturer des signaux sonores se propageant dans l’environnement de l’utilisateur ;

- au moins un transducteur capable de générer des alertes, par exemple visuelles et/ou tactiles, perceptibles par l’utilisateur ;

- une carte électronique avec un processeur et une mémoire, ladite carte électronique étant configurée pour, dans un mode de veille du dispositif :

- recevoir et numériser un échantillon d’un signal sonore capturé par le microphone ;

- décomposer, par traitement de signal numérique, l’échantillon du signal sonore reçu en un nombre N de composantes fréquentielles distinctes à l’intérieur du spectre audible ;

- détecter la composante fréquentielle ayant l’amplitude la plus élevée dans chacune d’une pluralité de sous-bandes de fréquence du spectre audible comprenant M sous-bandes, où M est un nombre entier supérieur à l’unité, lesdites M sous-bandes comprenant chacune une pluralité des N composantes fréquentielles de l’échantillon du signal reçu ;

- générer une signature numérique associée à l’échantillon du signal sonore reçu et composée d’une combinaison de M valeurs identifiant, chacune pour l’une déterminée de M sous-bandes de fréquence, respectivement, le rang dans ladite sous-bande de fréquence de la composante fréquentielle de l’échantillon du signal sonore reçu qui a la valeur d’amplitude la plus élevée ;

- comparer la signature numérique associée au signal sonore reçu avec des signatures numériques stockées dans la mémoire et préalablement obtenues de la même manière que ladite signature numérique du signal sonore reçu, en rapport avec des signaux sonores de référence respectifs, capturés chacun par le microphone dans un mode de programmation du dispositif ;

- commander la production par le transducteur d’au moins une alerte perceptible par l’utilisateur, en fonction du résultat de la comparaison de la signature numérique associée au signal sonore reçu avec les signatures numériques stockées dans la mémoire.

Un tel dispositif d’assistance des personnes sourdes ou malentendantes permet d’alerter un utilisateur en réponse aux sons de la vie courante dans son propre environnement, et est facilement personnalisable pour correspondre aux besoins particuliers d’un utilisateur donné et aux caractéristiques sonores de son environnement. Il est simple, et donc peu cher. En outre, il est d’un fonctionnement localement autonome, i.e. quelles que soient les cas d’utilisation notamment dans diverses situations en intérieur (au domicile de l’utilisateur, mais aussi bien dans tout bâtiment ou lieu clos comme une cave, un parking sous-terrain, un tunnel... dont le confinement ne permet pas d'avoir de connexion Internet ou de connexion radiotéléphonique de type 4G), et/ou en extérieur.

Le fait que la signature numérique associée au signal sonore reçu soit comparée avec des signatures numériques stockées dans la mémoire et qui ont été préalablement obtenues de la même manière que ladite signature numérique du signal sonore reçu, en rapport avec des signaux sonores de référence respectifs capturés chacun par le microphone dans un mode de programmation du dispositif, rend l’identification des sons plus facile avec des moyens de traitement très simples. Ceci permet aussi une personnalisation du dispositif avec plus de liberté que celle offerte par les dispositifs de l’art antérieur.

Avantageusement, le dispositif peut être utilisé en complément d’une prothèse auditive. En effet, les personnes sourdes enlèvent le plus souvent leur prothèse auditive lorsqu’elles sont seules à leur domicile ce qui les rend insensibles aux sons de leur environnement. Le dispositif peut alors servir à les alerter de l’occurrence d’un évènement pouvant les conduire à reprendre leur prothèse auditive, par exemple pour répondre à un appel téléphonique.

Dans des modes de réalisation non limitatifs le dispositif comprend en outre les caractéristiques avantageuses suivantes, prises isolément ou en combinaison :

- N peut être égal à 128 et/ou M peut être égal à 4 ; les ressources matérielles et logicielles nécessaire à la mise en œuvre de l’algorithme sont alors relativement faibles, et un processeur et une mémoire d’un microcontrôleur bas coût sont alors suffisants ;

- le support peut être un accessoire susceptible d’être porté par l’utilisateur contre une partie de son corps, compris dans l’ensemble comprenant : un bracelet, une montre, un brassard, un pendentif, une monture de lunettes, une oreillette, et un bijou ; ainsi, les vibrations du dispositif seront directement ressenties, et les alertes visuelles peuvent aussi être directement considérées en combinaison, le cas échéant, avec les vibrations générées ;

- le dispositif peut comprendre un écran pour afficher des informations se rapportant au signal sonore reçu dans le mode de veille, et /ou des commandes pouvant être sélectionnées dans le mode de programmation du dispositif ; ceci améliore l’expérience de l’utilisateur, tant dans le mode de programmation que dans le mode de veille, au prix toutefois d’une augmentation du coût du dispositif ;

- le transducteur est compris dans l’ensemble comprenant : un vibreur, au moins une source lumineuse, un afficheur, et un haut-parleur ; tous ces transducteurs sont aptes à générer une alerte perceptible par un utilisateur sourd ou seulement malentendant ; d’autres exemple sont possibles, comme des dispositifs générant une alerte olfactive, par exemple ;

- le type ou l’intensité de l’alerte générée par le transducteur peut avantageusement dépendre du signal sonore reçu par le dispositif en mode veille ; l’alerte prend alors une valeur qualitative permettant à l’utilisateur, par exemple, d’apprécier une situation d’urgence ou de danger ;

- le dispositif peut en outre comprendre au moins un organe de commande permettant de placer le dispositif dans le mode de programmation ou dans le mode de veille ; le dispositif est alors autonome jusque dans la mise en œuvre du mode de programmation, par exemple ;

- en variante ou en complément, le dispositif peut comprendre, en outre, un port de communication permettant de relier le dispositif à un ordinateur ; le dispositif peut alors être raccordé à une ordinateur, notamment pour effectuer sa programmation ; le raccordement peut aussi servir à recharger la batterie du dispositif ; et enfin,

- le calculateur intégré peut être commandé pour fonctionner dans un mode de fonctionnement dans lequel une alerte perceptible par l’utilisateur est générée lorsqu’un signal sonore est capturé par le microphone, dont l’intensité dans l’intégralité du spectre audible dépasse un seuil déterminé, et ce quelle que soit la signature numérique dudit signal sonore ; ce « mode nuit >> répond à une demande spécifique des personnes souffrant d’un handicap auditif.

Brève Description des Dessins

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels :

La Figure 1 est un schéma simplifié d’un mode de réalisation du dispositif portatif selon l’invention ;

La Figure 2 est un schéma de câblage des principaux composants du dispositif de la Figure 1, dans un mode de réalisation ; et,

La Figure 3 est un schéma fonctionnel illustrant un processus de génération de signatures numériques associées à des sons, et leur utilisation dans le mode de veille du dispositif.

Description détaillée de modes de réalisation

La Figure 1 montre une représentation schématique simplifiée d’un mode de réalisation du dispositif portatif 100 d’alerte d’un utilisateur sourd ou malentendant. La Figure 2 montre le câblage des principaux composants du dispositif portatif 100 de la Figure 1, dans un mode de réalisation particulièrement simple.

En référence aux Figures 1 et 2, le dispositif portatif 100 est formé par un support 101 en forme de bracelet, qui intègre l’ensemble des composants permettant la réalisation de ses fonctions. On notera, toutefois, que le support peut prendre la forme de n’importe quel accessoire pouvant être porté par son utilisateur comme, par exemple, une monture de lunettes, une montre, un pendentif associé à un collier, ou tout autre type de bijou, un brassard, une oreillette, etc., et d’une manière générale tout accessoire susceptible d’être porté par l’utilisateur, de préférence en venant en contact contre une partie de son corps.

Le support 101 intègre un microphone 102 lui permettant de capturer des sons se propageant dans l’environnement ambiant de l’utilisateur, porteur du dispositif. Dans une variante de réalisation, il est possible d’intégrer au support 101 plusieurs microphones de manière à améliorer les performances de la reconnaissance sonore du dispositif (et notamment d’y associer une fonction de localisation spatiale de la source sonore correspondante, fonctionnant par triangulation).

Un organe de commande 104, comprenant par exemple un (ou plusieurs) bouton(s) et/ou un (ou plusieurs) interrupteur(s) actionnables à la main, peut être utilisé pour allumer ou éteindre le dispositif, et/ou pour le placer dans un mode de fonctionnement déterminé. Le mode de fonctionnement du dispositif peut être sélectionné parmi une pluralité de modes de fonctionnement comprenant, en particulier, un mode de veille et un mode de programmation. Un troisième mode de fonctionnement, dit « mode nuit », sera également présenté plus loin.

L’organe de commande 104 peut notamment être utilisé pour placer le dispositif dans le mode de programmation, afin de saisir des commandes simples comme par exemple le déclenchement d’une séquence d’enregistrement dans une mémoire (comme la mémoire 108b du dispositif qui sera présentée plus loin) de la signature numérique d’un nouveau son de référence qui pourra être utilisée, par la suite, dans le mode de veille. La séquence de programmation est mise en œuvre par un microprocesseur (comme le processeur 108a du dispositif qui sera présenté plus loin) après avoir été déclenchée par la saisie d’une ou de plusieurs commandes en utilisant l’organe de commande 104.

Une telle séquence d’enregistrement peut par exemple comprendre les étapes suivantes :

- enregistrement du bruit ambiant, et sa conversion en un premier signal numérique correspondant (étape préférée mais non obligatoire) ;

- enregistrement d’un échantillon du nouveau son de référence, et sa conversion en un second signal numérique correspondant ;

- soustraction numérique du premier signal numérique du premier signal numérique, afin de retirer le bruit ambiant du signal sonore dont la signature numérique est à mémoriser, et améliorer le rapport signal sur bruit ;

- détermination de la signature numérique associée au nouveau son, et sa mémorisation pour servir de signature d’un signal sonore de référence.

On notera que le son en question n’est pas stocké de manière permanente dans la mémoire numérique, mais seulement sa signature numérique, ce qui réduit la capacité mémoire nécessaire au fonctionnement du dispositif.

Dans des modes de réalisation, l’organe de commande peut aussi être une zone tactile d’un écran d’affichage. Dans d’autres modes de réalisation, complémentaires ou alternatifs, le dispositif peut comprendre au moins un organe de commande non manuelle, par exemple un dispositif répondant à la voix de l’utilisateur ou d’un opérateur.

Le support 101 intègre une carte électronique 108 comprenant notamment un microprocesseur 108a et une mémoire 108b. Il peut s’agir d’un module Arduino™, qui est généralement construit autour d'un microcontrôleur Atmel® AVR™, fonctionnant à 16 MHz. Comme visible sur le diagramme de circuit de la Figure 2, le module Arduino™ 108 utilise les entrées/sorties du microcontrôleur 108a pour l'interfaçage avec les autres composants du dispositif 100.

La carte 108 est destinée et apte à réaliser les étapes conduisant à la génération et à la mémorisation de la signature numérique de signaux sonores de référence dans le mode de programmation. Elle est également configurée pour déterminer en continu la signature numérique d’échantillons de signaux sonores capturés par le microphone 102 dans le mode de veille, et pour produire des alertes correspondantes sur la base de la comparaison avec les signatures numériques stockées dans la mémoire 108b.

On notera que le processus de détermination des signatures numériques des signaux sonores de référence mis en œuvre dans le mode de programmation, et le processus de détermination des signatures numériques des signaux sonores capturés pendant le mode veille sont identiques. Dit autrement, des signaux sonores identiques capturés dans le mode de programmation et dans le mode de veille, donnent en principe (c’est-à-dire toutes choses étant égales par ailleurs) des signatures identiques. Les étapes de ce processus de génération des signatures numériques associées aux signaux sonores capturés par le microphone sont décrites de façon détaillée, plus loin, en référence à la Figure 3.

Le dispositif comprend également une batterie 107, qui permet d’alimenter l’ensemble des composants électronique du bracelet. Cette batterie est rechargeable, par exemple via une connexion de type micro-USB, ou par l’énergie générée par les mouvements du bras de l’utilisateur. Dans un exemple de réalisation, le support peut aussi intégrer une cellule photo voltaïque qui permet d’alimenter en énergie la batterie du dispositif et, à travers elle, l’ensemble des composants électronique du dispositif.

Le dispositif peut comprendre un port 105 de communication (et éventuellement de recharge), comme un port micro-USB ou similaire, qui fait également partie intégrante du dispositif. Celui-ci peut permettre à la fois de recharger la batterie à travers un branchement vers un ordinateur ou une prise secteur et, le cas échéant, de piloter des opérations réalisées par le microprocesseur 108a de la carte électronique 108, notamment dans le mode de programmation. Une telle connectique USB du bracelet autorise la mise à jour du système (par exemple l’algorithme de génération des signatures numériques des sons) pour permettre une meilleure expérience utilisateur.

C’est notamment le cas de l’ajout de nouvelles signatures numériques associées à des sons particuliers, qui peut aussi être commandé à partir d’un ordinateur. Par exemple, ceci peut être réalisé en utilisant un logiciel dédié permettant l’ajout de sons personnalisés à l’utilisateur, et en utilisant le microphone de l’ordinateur ou un microphone externe pour capturer les sons correspondants. Ce mode de réalisation permet notamment de livrer à l’utilisateur un dispositif préalablement programmé par un opérateur, via un ordinateur dédié, mais sur la base de l’environnement de vie de l’utilisateur. Ceci est avantageux, notamment, pour les utilisateurs qui sont des personnes âgées peu à même de programmer elles-mêmes leur dispositif. Le fait d’utiliser un ordinateur externe peut également permettre d’améliorer, d’accélérer et/ou d’automatiser la programmation de plusieurs dispositifs différents.

Dans des modes de réalisation non limitatifs, le support 101 peut aussi intégrer, en outre, un écran 103. Celui-ci peut notamment être utilisé pour afficher des informations qui sont fonction des sons capturés par le microphone dans le mode de veille, et d’autres informations associées comme par exemple le type d’alerte qui correspond à ce signal sonore et/ou à son intensité. L’écran peut aussi être utilisé pour afficher les indications relatives à la saisie de commandes par le bouton de saisie manuelle dans le mode de programmation. Par exemple, lors de l’enregistrement de la signature numérique d’un nouveau son dans la mémoire 108b qui est déclenchée via le bouton de commande 104, l’écran peut afficher des informations relatives aux opérations en cours, afin de guider l’utilisateur. Il est à noter que, suivant le mode de réalisation, cet écran peut être présent ou non sans dégrader le fonctionnement du dispositif, notamment dans le mode de veille.

On notera également que le raccordement du dispositif à un ordinateur extérieur dans le mode de programmation, est particulièrement avantageux et justifié dans le cas de dispositifs ne comprenant pas d’écran, pour des raisons liées à un objectif de réduction de son coût, notamment.

Enfin, le support 101 du dispositif portatif 100 peut intégrer un moyen d’alerter physiquement l’utilisateur, tel qu’une transducteur 106. Un tel transducteur permet de signaler au porteur du bracelet, par le biais d’un stimulus (ou de stimuli) a priori non sonores, l’occurrence d’un évènement (potentiellement dangereux ou non) associé à la captation d’un son dans l’environnement ambiant.

Par exemple, il est possible d’utiliser un vibreur, comme une capsule piezzo-électrique, pour attirer l’attention de l’utilisateur lorsqu’un son spécifique est détecté, et ce en temps réel. De plus, le système peut comprendre plusieurs sources de vibrations dont la nature et/ou l’intensité des vibrations émises, ou leur séquencement, permettent de raffiner les alertes et/ou de communiquer des informations supplémentaires à l’utilisateur du dispositif portatif. Par exemple, en fonction du profil spécifique d’une séquence de vibration, l’utilisateur peut être informé de la provenance spatiale du signal sonore reconnu, du niveau sonore, ou encore d’un type d’alerte auquel est associé cette séquence, afin de procurer par exemple une gradation des alertes possibles. Autrement dit, suivant qu’il s’agit d’un évènement relativement normal, ou d’un danger relatif plus ou moins imminent, proche ou lointain, le type de vibration généré peut être différent de façon à préciser au porteur du bracelet la situation dans laquelle il se trouve.

Avantageusement, un tel système de vibration peut aussi être utilisé par un porteur aveugle ou mal voyant.

Il est aussi possible d’utiliser une ou des sources lumineuses 110, comme par exemple des diodes électroluminescentes (LED), ou des voyants lumineux similaires, d’une ou plusieurs couleurs. L’utilisation de plusieurs LED permet de signaler à l’utilisateur des informations plus complexes, en utilisant une combinaison de voyant lumineux, fixes ou clignotants, en modulant l’intensité lumineuse émise par la ou les LED, leur couleur, etc. De la même manière que pour un système comprenant un ou plusieurs vibreurs, il est alors possible (en particulier avec plusieurs LED) de fournir à l’utilisateur des informations supplémentaires sur le son reconnu, son origine, le type d’évènement qui y est associée et sa dangerosité potentielle.

On appréciera que le dispositif peut être de conception simple, donc peu cher, portatif, autonome, et adaptable à tout contexte d’utilisation et d’environnement d’utilisateur. Il permet d’indiquer à son porteur, immédiatement et sans risque d’interruption de service, l’occurrence d’un évènement spécifique ayant provoqué un son, comme par exemple une sonnerie de téléphone, de réveil, de porte, d’alarme incendie, un bip de four dans un environnement domestique, ou une alarme de pompier, de police, ou un klaxon de voiture dans un environnement extérieur. De ce fait il alerte efficacement son porteur de l’imminence potentielle d’un danger (et éventuellement du type de danger ou à tout le moins du niveau de danger), non perceptible autrement par un utilisateur sourd ou malentendant.

La Figure 3 montre une représentation schématique simplifiée du processus qui réalisé par le microprocesseur 108a et la mémoire 108b de la carte électronique 108, pour la génération de la signature numérique de nouveaux sons de référence (dans le mode de programmation du dispositif), et/ou pour la génération d’un signature numérique et sa comparaison avec des signatures numériques de sons de référence préalablement générées et mémorisées pour permettre la production d’alertes en temps réel (dans le mode de veille).

Après avoir été capturé par le microphone, un échantillon sonore 201, correspondant par exemple à une durée d’acquisition de 100 ms (millisecondes), est numérisé et traité numériquement par application, par exemple, d’un algorithme 202 de décomposition en série de Fourier (FFT, mis pour « Fast Fourier Transform >> en langue anglo-saxonne) qui conduit à l’obtention des coefficients de Fourier représentatifs de l’amplitude des composantes fréquentielles du spectre 203 du signal sonore correspondant. A cet effet, l’échantillon numérisé peut être stocké au moins temporairement dans la mémoire 108b du dispositif.

Dans l’exemple montré à la Figure 3, le spectre 203 de l’échantillon du signal sonore correspond à l’intégralité du spectre audible, c’est-à-dire [ 20 Hz - 20 kHz], Néanmoins, il est possible de ne considérer qu’une partie seulement, dite partie utile, du spectre audible, par exemple en ignorant les plus hautes fréquence de ce spectre. Ceci permet d’améliorer la qualité de l’analyse du spectre utile avec la même résolution fréquentielle.

On notera par ailleurs que le spectre 203 de l’échantillon du signal sonore 201 est représenté par des raies 205 à la Figure 3. En pratique, toutefois, chacune de ces « raies >> correspond en fait une valeur représentative de la quantité d’énergie présente dans un intervalle de fréquence, ou sous-bande de fréquence, d’une largeur déterminée. Par exemple, on peut avoir un nombre déterminé N d’intervalles de fréquences, où N est un nombre entier supérieur à l’unité. Dans un exemple, N est égal à 128 (N=128). L’ensemble fini des N composantes fréquentielles, dont les amplitudes respectives sont représentées à la Figure 3 par la hauteur des raies 205, caractérisent la distribution de l’énergie dans les N sous-bandes de fréquence du spectre 203 de l’échantillon 201 du signal sonore.

Par ailleurs, on notera également que, à la Figure 3, le nombre de composantes fréquentielles représentées n’est pas égal à 128 : il est moindre, pour des raisons de lisibilité de la figure. A la Figure, on n’a en effet représenté que 16 raies, qui correspondent à l’énergie dans 16 sous-bandes du spectre 203. Ces sous-bandes se répartissent dans un nombre M de bandes de fréquences, où M est un nombre entier déterminé supérieur à l’unité tel que 1<M<N. Dans un mode de réalisation, conforme à l’exemple représenté, M peut être égal à 4 (M=4). A la Figure 3, il y a donc 4 raies dans chacune des bandes 204a, 204b, 204c et 204d. Dans le mode de réalisation envisagé, il y a en fait trente-deux sous-bandes ou raies, soit N/M avec N=128 et M=4. Toutefois, cette représentation simplifiée du spectre à la Figure 3 est suffisante pour illustrer et permettre la compréhension du processus qui est réalisé par le processeur 108a.

Il convient de noter que les nombres de bandes et de sous-bandes indiqués ci-dessus et/ou présentés à la Figure 3 ne sont pas limitatifs. Ces valeurs permettent une mise en œuvre avec une carte électronique 108 relativement simple et peu coûteuse, la division du spectre audible 203 (ou d’une partie utile de ce spectre seulement, peut être réalisée avec des nombres de bandes et de sous-bandes différents, notamment plus grands, que ceux qui sont donnés ici à titre purement illustratif. De préférence, toutefois, le nombre N de sous-bandes est un multiple du nombre M de bandes, et le nombre N/M de sousbandes par bande est égal à une puissance entière de deux. Ceci simplifie le codage en code binaire des signatures numériques des signaux sonores, qui est basé sur le rang des sous-bandes dans chaque bande ainsi qu’il va maintenant être expliqué.

Au sein de chacune des M bandes de fréquence 204a, 204b, 204c et 204d divisant le spectre 203, il est détecté une composante fréquentielle 206a, 206b, 206c et 206d du spectre qui présente l’amplitude maximum au sein de ladite sous-bande de fréquence 204a, 204b, 204c et 204d, respectivement. Il est alors identifié dans laquelle des N/M sous-bandes de fréquences de chacune des M bandes de fréquence 204a, 204b, 204c et 204d ces composantes fréquentielles 206a, 206b, 206c et 206d se trouvent. Dans l’exemple simplifié représenté à la Figure 3, il s’agit respectivement de la deuxième sous-bande 206a de la bande 204a, de la troisième sous-bande 206b de la bande 204b, de la quatrième sous-bande 206c de la bande 204c, et enfin de la quatrième sousbande 206d de la dernière bande 204d.

Dans un mode de réalisation, le traitement effectué peut ignorer les sous-bandes dont l(amplitude est inférieure à un seuil S déterminé. Cela permet d’alléger la charge de calcul, en épargnant le courant de la batterie et en accélérant le processus, en ne consommant pas de ressource de calcul à la prise en compte de sous-bandes dans lesquelles, vraisemblablement, il n’y a que du bruit. En fonction de l’algorithme de détection des maxima qui est mis en œuvre, la performance de l’algorithme peut également s’en trouver améliorée en termes de sélectivité, du fait qu’on élimine les composants fréquentielles qui ne correspondent qu’à du bruit.

Dans un mode de réalisation, le rang de la sous-bande concernée parmi les N/M sous-bandes est codé de façon binaire. Plus particulièrement, dans l’exemple représenté le codage est fait de la manière suivante :

Première sous-bande => 00

Deuxième sous-bande => 01

Troisième sous-bande => 10

Quatrième sous-bande => 11

A partir des nombres identifiant le rang de chacune des sous-bandes 206a, 206b, 206c et 206d dans les bandes 204a, 204b, 204c et 204d, respectivement, et en combinant ces nombres, le microprocesseur peut générer à l’étape 207 une signature numérique 208 qui est représentative de l’échantillon sonore 201 capturé.

Cette signature numérique 208 permet de reconnaître un son spécifique, par comparaison avec les signatures numériques de sons de référence, comme les signatures 21 Oa, 21 Ob, 21 Oc, et 21 Od de la table 209 représentée à la Figure 3, qui ont été préalablement générées et stockées en mémoire, dans le mode de programmation du dispositif.

En effet, une signature numérique générée comme il a été décrit cidessus est stockée dans la mémoire dans le cas du processus d’ajout d’une signature numérique associée à un nouveau signal sonore, qui est exécuté dans le mode de programmation du dispositif. Dans le mode de veille du dispositif, une telle signature numérique associée à un échantillon sonore capturé par le microphone est comparée avec une table 209 de signatures numériques déjà enregistrées au préalable dans la mémoire 108b.

Dans l’exemple représenté par la Figure 3 le nombre associé aux sousbandes de fréquence dans lesquelles ont été détectés les maxima d’amplitude du spectre est un nombre généré sur 2 bits identifiant la position de la sousbande au sein de la bande de fréquence à laquelle ladite sous-bande appartient. Dans le mode de réalisation envisagé où N=128 et M=4, le nombre de bits nécessaire pour codé un rang parmi 32 est égal à 5. La signature numérique 208 sera donc codée sur 5x4=20 bits au total.

Dans l’exemple de la Figure 3, la table 209 des signatures numériques préalablement générées et stockées dans la mémoire contient quatre signatures qui correspondent par exemple à la sonnerie d’un téléphone (ligne 210a), à la sonnerie d’une alarme (ligne 210b), à la sonnerie d’une réveil (ligne 210c) et au bip d’un four micro-onde (ligne 21 Od). Chacun de ces sons a donc une signature numérique qui peut être comparée à celle du son capturé par le microphone. En l’occurrence, dans le cas représenté, le son identifié est celui du téléphone, puisque la signature correspond à la valeur combinée 01 11 de la première ligne 201a.

C’est à partir de cette comparaison que le dispositif d’alerte 106 décrit plus haut en référence au schéma de la Figure 1 et de la Figure 2 signale à l’utilisateur une alerte correspondant au son reconnu. Préférentiellement, cette alerte peut être fonction du signal sonore reçu. Dans l’exemple illustré par la

Figure 3, un pictogramme correspondant à un téléphone peut ainsi être affiché sur l’écran 103 en réponse à la capture d’un échantillon sonore dont la signature numérique est 10 01 11 11, en même temps que le bracelet se met à vibrer pour attirer l’attention de l’utilisateur.

Dans un mode de réalisation, en mode veille, le processus d’acquisition d’échantillons sonores de détermination de sa signature numérique, et de comparaison de cette signature numérique avec des signatures numériques préalablement déterminées et stockées en mémoire, peut être réalisé en continu, à raison par exemple d’une occurrence toutes les 5 ms (soit toutes les demi-secondes). En outre, afin de réduire le risque de fausses alertes, une alerte peut n’être générée que si la même signature numérique est générée P fois dans une série de Q échantillons successifs, où P et Q sont des nombres entiers supérieurs à l’unité tels que 1<P<Q. Dans un exemple P=6 et Q=10, c’est-à-dire que, par exemple, l’alterne correspondant à signaler à l’utilisateur que le téléphone sonne ne sera produite que si la signature numérique de la sonnerie du téléphone est détectée un nombre de fois égal à six (P=6) fois dans une série de dix échantillons (Q=10) de signal sonore traités successivement. Bien entendu, l’invention n’entend pas être limitée par ces exemple, qui sont purement illustratifs.

Le processus réalisé par la carte électronique 108 est donc opéré de manière entièrement interne au dispositif portatif, sans qu’aucune tâche ne soit réalisée en externe. Le dispositif est donc complètement autonome du point de vue du traitement réalisé. Il ne dépend pas, en particulier, d’une connexion réseau pour accéder à une base de données. En outre, la mise en œuvre du mode de programmation permet à chaque utilisateur d’adapter les capacités de reconnaissance de son dispositif à son utilisation personnelle.

En complément des fonctionnalités du dispositif précédemment décrites, il est possible de prévoir un « mode nuit >> dans lequel le dispositif déclenche une alerte lorsqu’un son est capturé par le microphone dont le volume sonore global,

i.e., dans tout le spectre audible, dépasse un seuil déterminé. Ce seuil peut être fixé, ou être réglable par l’utilisateur ou un opérateur, ou être défini de manière dynamique par le microcontrôleur 108. Cette alerte peut se faire, par exemple, en faisant vibrer le dispositif. Ce mode de réalisation permet, par exemple, de réveiller l’utilisateur lors de l’occurrence d’un son de nature quelconque, éventuellement non identifiable par le dispositif, mais dont l’amplitude serait suffisante pour réveiller un utilisateur ne souffrant pas de handicap auditif. En effet, les personnes sourdes enlèvent le plus souvent leur prothèse auditive le soir, pour dormir, ou même simplement lorsqu’elles sont à leur domicile ce qui les rende insensibles aux sons de leur environnement.

La présente invention a été décrite et illustrée dans la présente description détaillée et dans les figures des dessins annexés. La présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation présentées. D’autres variantes et modes de réalisation peuvent être déduits et mis en oeuvre par la personne du métier à la lecture de la présente description et des dessins.

Dans les revendications, le terme “comporter” n’exclut pas d’autres éléments ou d’autres étapes. Un seul processeur ou plusieurs autres unités de traitement peuvent être utilisées pour mettre en oeuvre l’invention. De même, plusieurs mémoires, éventuellement de types différents, peuvent être utilisés pour stocker des informations. Les différentes caractéristiques présentées et/ou revendiquées peuvent être avantageusement combinées. Leur présence dans la description ou dans des revendications dépendantes différentes, n’excluent pas cette possibilité. Les signes de référence ne sauraient être compris comme limitant la portée de l’invention.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS

   1. Dispositif portatif d’alerte d’un utilisateur sourd ou malentendant, ledit dispositif comprenant un support adapté pour être porté par l’utilisateur et pour intégrer les composants suivants du dispositif :

   - au moins un microphone pour capturer des signaux sonores se propageant dans l’environnement de l’utilisateur ;

   - au moins un transducteur capable de générer des alertes, par exemple visuelles et/ou tactiles, perceptibles par l’utilisateur ;

   - une carte électronique avec un processeur et une mémoire, ladite carte électronique étant configurée pour, dans un mode de veille du dispositif :

   - recevoir et numériser un échantillon d’un signal sonore capturé par le microphone ;

   - décomposer, par traitement de signal numérique, l'échantillon du signal sonore reçu en un nombre N de composantes fréquentielles (205) distinctes à l’intérieur du spectre audible (203) ;

   - détecter la composante fréquentielle (206a,206b,206c,206d) ayant l’amplitude la plus élevée dans chacune d’une pluralité de sous-bandes de fréquence (204a,204b,204c,204d) du spectre audible comprenant M sousbandes, où M est un nombre entier supérieur à l’unité, lesdites M sous-bandes comprenant chacune une pluralité des N composantes fréquentielles de l’échantillon du signal reçu ;

   - générer une signature numérique (208) associée à l’échantillon du signal sonore reçu et composée d’une combinaison de M valeurs identifiant, chacune pour l’une déterminée de M sous-bandes de fréquence, respectivement, le rang dans ladite sous-bande de fréquence de la composante fréquentielle (206a,206b,206c,206d) de l’échantillon du signal sonore reçu qui a la valeur d’amplitude la plus élevée ;

   - comparer la signature numérique associée au signal sonore reçu avec des signatures numériques stockées dans la mémoire et préalablement obtenues de la même manière que ladite signature numérique du signal sonore reçu, en rapport avec des signaux sonores de référence respectifs, capturés chacun par le microphone dans un mode de programmation du dispositif ;

   - commander la production par le transducteur d’au moins une alerte perceptible par l’utilisateur, en fonction du résultat de la comparaison de la signature numérique associée au signal sonore reçu avec les signatures numériques (210a,210b,21 Oc,21 Od) stockées dans la mémoire.
2. 2. Dispositif portatif selon la revendication 1, dans lequel N est égal à 128 et/ou M est égal à 4.
3. 3. Dispositif portatif selon l’une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel le support est un accessoire susceptible d’être porté par l’utilisateur contre une partie de son corps, compris dans l’ensemble comprenant : un bracelet, une montre, un brassard, un pendentif, une monture de lunettes, une oreillette, et un bijou.
4. 4. Dispositif portatif selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant en outre un écran pour afficher des informations se rapportant au signal sonore reçu dans le mode de veille, et /ou des commandes pouvant être sélectionnées dans le mode de programmation du dispositif.
5. 5. Dispositif portatif selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le transducteur est compris dans l’ensemble comprenant : un vibreur, au moins une source lumineuse, un afficheur, et un haut-parleur.
6. 6. Dispositif portatif selon la revendication 5, dans lequel le type ou l’intensité de l’alerte générée par le transducteur dépend du signal sonore reçu par le dispositif en mode veille.
7. 7. Dispositif portatif selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant en outre au moins un organe de commande permettant de placer le dispositif dans le mode de programmation ou dans le mode de veille.
8. 8. Dispositif portatif selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant en outre un port de communication permettant de relier le dispositif à un ordinateur.

   5
9. 9. Dispositif portatif selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le calculateur intégré peut être commandé pour fonctionner dans un mode de fonctionnement dans lequel une alerte perceptible par l’utilisateur est générée lorsqu’un signal sonore est capturé par le microphone, dont l’intensité dans l’intégralité du spectre audible dépasse un seuil déterminé, et ce quelle que soit
10. 10 la signature numérique dudit signal sonore.

    3063

    100

    108

    Λ12

    101

    104