FR3065136A1 - METHOD AND SYSTEM FOR WIRELESS ACQUISITION OF IMPULSE RESPONSE BY SLIDING SINUS METHOD - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé d'acquisition de réponse impulsionnelle par méthode dite de sinus glissant pour évaluer les propriétés acoustiques de pièces, d'enceintes acoustiques, de systèmes de sonorisation, ou les propriétés d'un isolement acoustique entre locaux et/ou pour simuler des espaces sonores ou similaire ; ledit procédé est remarquable en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes de : - génération d'un signal Chirp Originel ; - diffusion dudit signal Chirp Originel; - acquisition d'un Signal dit de Mesure en continu; - calcul de la réponse impulsionnelle (RI) ; - calcul de la position du signal Chirp dans le Signal Originel par analyse de la position du pic de la réponse impulsionnelle dans la fenêtre temporelle de mesure ; - acquisition complémentaire des signaux de mesure ; et - calcul de la réponse impulsionnelle du système par déconvolution du Signal de Mesure recalé avec le Signal Originel.The present invention relates to a method of impulse response acquisition by so-called sliding sinus method for evaluating the acoustic properties of rooms, loudspeakers, sound systems, or the properties of acoustic insulation between premises and / or for simulate sound spaces or the like; said method is remarkable in that it comprises at least the following steps of: - generation of an original Chirp signal; diffusion of said original Chirp signal; - acquisition of a signal called Measurement continuously; - calculation of the impulse response (RI); calculating the position of the signal Chirp in the original signal by analyzing the position of the peak of the impulse response in the measuring time window; - additional acquisition of measurement signals; and calculating the impulse response of the system by deconvolving the Measurement Signal that has been recalibrated with the Original Signal.
Description
Domaine techniqueTechnical area
La présente invention concerne un procédé et un système d’acquisition sans fil de réponse impulsionnelle par méthode dite de sinus glissant notamment pour évaluer les propriétés acoustiques de locaux telles qu’une salle de concert par exemple (durée de réverbération, clarté, modes propres, etc.), pour évaluer les propriétés acoustiques d’enceintes acoustiques (réponse en fréquence, en phase, distorsion, comportement temporel), pour évaluer les propriétés acoustiques de systèmes de sonorisation (réponse en fréquence, intelligibilité, clarté), pour évaluer les isolements acoustiques entre locaux ou bien encore pour simuler des espaces sonores.The present invention relates to a method and a system for wireless acquisition of impulse response by the so-called sliding sine method, in particular for evaluating the acoustic properties of premises such as a concert hall for example (reverberation time, clarity, eigen modes, etc.), to assess the acoustic properties of loudspeakers (frequency response, phase, distortion, temporal behavior), to assess the acoustic properties of public address systems (frequency response, intelligibility, clarity), to assess the isolations acoustics between rooms or even to simulate sound spaces.
Etat de la techniqueState of the art
Dans le domaine des mesures acoustiques, il est bien connu de procéder à des mesures de réponse impulsionnelle pour déterminer les propriétés acoustiques de pièces, d’enceintes acoustiques, de casques audio, etc.. Parmi les méthodes de mesure d’une telle réponse impulsionnelle, on connaît la méthode dite MLS selon l’acronyme anglo-saxon « Maximum Length Sequence » et la méthode dite de sinus glissant ou TDS selon l’acronyme anglo-saxon « Time Delay Spectrometry ».In the field of acoustic measurements, it is well known to carry out impulse response measurements to determine the acoustic properties of rooms, loudspeakers, headphones, etc. Among the methods of measuring such an impulse response , we know the so-called MLS method according to the Anglo-Saxon acronym "Maximum Length Sequence" and the so-called sliding sinus method or TDS according to the Anglo-Saxon acronym "Time Delay Spectrometry".
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La méthode MLS consiste à générer un signal acoustique au moyen d’un ordinateur, ledit signal acoustique se présentant sous une forme binaire, i.e. crénelé, et passant à travers un amplificateur audio, connecté audit ordinateur. Ledit signal est périodique et constitué d'une séquence pseudo-aléatoire de valeurs binaires, générées de façon récursive par un registre digital à N étages, N étant appelé l'ordre de la MLS.The MLS method consists in generating an acoustic signal by means of a computer, said acoustic signal being in binary form, i.e. crenellated, and passing through an audio amplifier, connected to said computer. Said signal is periodic and consists of a pseudo-random sequence of binary values, generated recursively by a digital register with N stages, N being called the order of MLS.
Ledit signal acoustique binaire est émis au moyen d’un microphone connecté audit amplificateur et positionné dans une pièce. Le signal acoustique se répercute à l’intérieur de la pièce et est capturé par un microphone connecté audit ordinateur qui traite le signal acoustique capturé afin de déterminer la fonction d’autocorrélation.Said binary acoustic signal is emitted by means of a microphone connected to said amplifier and positioned in a room. The acoustic signal is reflected inside the room and is captured by a microphone connected to said computer which processes the captured acoustic signal to determine the autocorrelation function.
La principale propriété du signal binaire est de posséder un spectre quasi plat de sorte que, pour chaque période, la fonction d'autocorrélation est pratiquement une fonction de Dirac. Une autre propriété est de présenter un bon rapport signal/bruit, sans nécessiter des facteurs de crête importants risquant de provoquer des non-linéarités. La réponse du microphone au signal MLS envoyé par le haut-parleur est ensuite échantillonnée et périodiquement corrélée avec le signal généré : c'est grâce à cette opération que le rapport signal/bruit est élevé, puisque seule la partie cohérente du signal reçu avec ce qui a été émis est conservée.The main property of the binary signal is to have an almost flat spectrum so that, for each period, the autocorrelation function is practically a Dirac function. Another property is to present a good signal / noise ratio, without requiring significant crest factors which risk causing non-linearities. The response of the microphone to the MLS signal sent by the loudspeaker is then sampled and periodically correlated with the generated signal: it is thanks to this operation that the signal / noise ratio is high, since only the coherent part of the signal received with this that has been issued is retained.
Le bruit de fond étant décorrélé du signal généré, il est en théorie totalement éliminé par l'intercorrélation.The background noise being decorrelated from the generated signal, it is in theory completely eliminated by the cross-correlation.
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Toutefois, un bruit de fond résiduel peut persister de sorte qu’il convient de répéter plusieurs fois le cycle génération-échantillonnage-intercorrélation et faire la moyenne des réponses impulsionnelles obtenues afin d'améliorer le rapport signal/bruit.However, residual background noise may persist so that the generation-sampling-cross-correlation cycle should be repeated several times and the average of the impulse responses obtained in order to improve the signal-to-noise ratio.
Ainsi, ce type de méthode présente l’inconvénient d’être particulièrement lent.Thus, this type of method has the disadvantage of being particularly slow.
Par ailleurs, un autre inconvénient consiste dans le fait que la mesure est particulièrement sensible au comportement non linéaire de la source, ce qui peut donner des signaux faux dans la réponse impulsionnelle.Furthermore, another drawback consists in the fact that the measurement is particularly sensitive to the non-linear behavior of the source, which can give false signals in the impulse response.
La méthode dite de sinus glissant ou TDS consiste également à générer un signal acoustique au moyen d’un ordinateur, et passant à travers un amplificateur audio, connecté audit ordinateur. Contrairement à la méthode MLS où le signal est périodique et constitué d'une séquence pseudo-aléatoire de valeurs binaires, ledit signal est de la forme x(t) = sin27r/(t), où /(t) est la variation fréquentielle, linéaire ou logarithmique, et dont le spectre est celui d’un bruit blanc et rose respectivement.The so-called sliding sine or TDS method also consists in generating an acoustic signal by means of a computer, and passing through an audio amplifier, connected to said computer. Unlike the MLS method where the signal is periodic and consists of a pseudo-random sequence of binary values, said signal is of the form x (t) = sin27r / (t), where / (t) is the frequency variation, linear or logarithmic, and whose spectrum is that of white and pink noise respectively.
Ledit signal acoustique est émis au moyen d’un haut parleur connecté audit amplificateur et positionné dans une pièce. Le signal acoustique se répercute à l’intérieur de la pièce et est capturé par un microphone connecté audit ordinateur qui traite le signal acoustique capturé afin de déterminer la fonction d’autocorrélation.Said acoustic signal is emitted by means of a loudspeaker connected to said amplifier and positioned in a room. The acoustic signal is reflected inside the room and is captured by a microphone connected to said computer which processes the captured acoustic signal to determine the autocorrelation function.
Ainsi, le système d’acquisition de réponse impulsionnelle de l’art antérieur, en référence à la figure 1, comporte un haut-parleur 1, formant la source acoustique, unThus, the prior art impulse response acquisition system, with reference to FIG. 1, comprises a loudspeaker 1, forming the acoustic source, a
PAT2521719FR00/LH amplificateur 2 connecté au haut-parleur 1 et à un ordinateur 3 comportant un algorithme de traitement du signal acoustique, et un microphone 4 connecté audit ordinateur 3. Un tel système d’acquisition est notamment décrit dans le documentPAT2521719FR00 / LH amplifier 2 connected to the loudspeaker 1 and to a computer 3 comprising an acoustic signal processing algorithm, and a microphone 4 connected to said computer 3. Such an acquisition system is notably described in the document
US2008/025521 par exemple.US2008 / 025521 for example.
Ces systèmes de l’art antérieur présentent l’inconvénient de nécessiter un câblage entre l'outil d'analyse (ordinateur), et d'une part le microphone et d'autre part le système de diffusion électro-acoustique, ce qui rend le déploiement long et fastidieux notamment dans les grands sites où les amplificateurs sont souvent situés à très grande distance du point de mesure.These systems of the prior art have the drawback of requiring wiring between the analysis tool (computer), and on the one hand the microphone and on the other hand the electro-acoustic diffusion system, which makes the long and tedious deployment especially in large sites where the amplifiers are often located very far from the measurement point.
Divulguation de l’inventionDisclosure of invention
L'un des buts de l'invention est donc de remédier à ces inconvénients en proposant un système d’acquisition de réponse impulsionnelle par méthode dite de sinus glissant de conception simple et peu onéreuse, sans fil, autonome, permettant un déploiement rapide et aisé, et procurant un traitement du signal rapide.One of the aims of the invention is therefore to remedy these drawbacks by proposing an impulse response acquisition system by the so-called sliding sine method of simple and inexpensive design, wireless, autonomous, allowing rapid and easy deployment. , and providing fast signal processing.
A cet effet, et conformément à l'invention, il est proposé un d’acquisition de réponse impulsionnelle par méthode dite de sinus glissant pour évaluer les propriétés électroacoustiques de transducteurs, d’enceintes acoustiques, de systèmes de sonorisation au sein de locaux, ou pour évaluer les propriétés acoustiques de locauxTo this end, and in accordance with the invention, it is proposed to acquire an impulse response by the so-called sliding sine method for evaluating the electroacoustic properties of transducers, acoustic speakers, public address systems within premises, or to assess the acoustic properties of rooms
PAT2521719FR00/LH telles qu’une salle de concert par exemple, ou les propriétés d’isolement acoustique entre locaux et/ou pour simuler des espaces sonores ou similaire ; ledit procédé est remarquable en ce qu’il comporte au moins les étapes suivantes de :PAT2521719FR00 / LH such as a concert hall for example, or the sound insulation properties between rooms and / or to simulate sound spaces or the like; said process is remarkable in that it comprises at least the following steps of:
- génération d’un signal Chirp Originel ;- generation of an Original Chirp signal;
- diffusion dudit signal Chirp Originel ;- broadcasting of said Original Chirp signal;
- acquisition d’un signal dit de mesure en continu ;- acquisition of a so-called continuous measurement signal;
- calcul permanent de la réponse impulsionnelle (RI) ;- permanent calculation of the impulse response (IR);
- calcul de la position du signal Chirp dans le signal de détection par analyse de la position du pic de la réponse impulsionnelle dans la fenêtre temporelle de mesure ;- calculation of the position of the Chirp signal in the detection signal by analysis of the position of the peak of the impulse response in the measurement time window;
- acquisition complémentaire des signaux de mesure ; et- additional acquisition of measurement signals; and
- calcul de la réponse impulsionnelle du système par déconvolution du- calculation of the impulse response of the system by deconvolution of the
Signal de Mesure recalé avec le Signal Originel.Measurement signal readjusted with the Original Signal.
Ledit Signal de Mesure est acquis au moyen d’au moins un transducteur et au moins un convertisseur analogique numérique (CAN).Said measurement signal is acquired by means of at least one transducer and at least one analog-to-digital converter (ADC).
Selon un premier mode de réalisation, la réponse impulsionnelle (RI) est obtenue par une intercorrélation permanente du signal de détection avec le Signal Originel.According to a first embodiment, the impulse response (RI) is obtained by a permanent intercorrelation of the detection signal with the Original Signal.
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Ledit calcul de la réponse impulsionnelle (RI) par intercorrélation permanente duSaid calculation of the impulse response (IR) by permanent intercorrelation of the
Signal de Détection avec le Signal Originel de Détection consiste au moins à calculer l’intercorrélation :Detection Signal with the Original Detection Signal consists at least of calculating the cross-correlation:
Rxy(t) = x(t) ® y(t) = J x°(5) ,y(t + δ)άδ — 00Rxy (t) = x (t) ® y (t) = J x ° (5), y (t + δ) άδ - 00
Selon un second mode de réalisation, ledit procédé comporte une étape de prétraitement dudit signal Chirp Originel généré par une FFT et en ce que la réponse impulsionnelle (RI) du système mesuré est obtenue par un calcul de déconvolution duAccording to a second embodiment, said method comprises a step of preprocessing said Original Chirp signal generated by an FFT and in that the impulse response (RI) of the measured system is obtained by a deconvolution calculation of the
Signal de Mesure avec le Signal Originel (IFFT (FFT(Mesure)/FFT(Chirp)).Measurement Signal with the Original Signal (IFFT (FFT (Measurement) / FFT (Chirp))).
Préalablement à la diffusion du signal Chirp Originel, il comprend les étapes suivantes de :Prior to the broadcast of the Original Chirp signal, it includes the following steps:
- filtrage passe-haut du Signal Chirp Originel ;- high pass filtering of the Original Signal Chirp;
- décimation dudit Signal Chirp Originel filtré ;- decimation of said filtered Original Chirp Signal;
- prétraitement par une FFT du signal Chirp Originel décimé et filtré (FFT(Chirp filtré décimé)).- pre-processing by an FFT of the Original Decimated and filtered Chirp signal (FFT (Decimated filtered Chirp)).
Par ailleurs, le Signal Chirp Originel généré est de la formeFurthermore, the Original Signal Chirp generated is of the form
PAT2521719FR00/LHPAT2521719FR00 / LH
Xf) = sin ωιΤ ln(—) ωιXf) = sin ωιΤ ln (-) ωι
ί νί ν
οχοχ
ύ)\ /ύ) \ /
Dans laquelle, «h est la fréquence de départ du signal Chirp, ox est la fréquence de fin,In which, "h is the starting frequency of the Chirp signal, ox is the ending frequency,
T est la durée du Chirp.T is the duration of the Chirp.
Ledit premier prétraitement dudit signal Chirp Originel généré par une FFT consiste à appliquer la transformée de Fourier suivante :Said first preprocessing of said Original Chirp signal generated by an FFT consists in applying the following Fourier transform:
_ yJV-1 v a-jlnkn/N yk ~ Zju=0 Λη e pour n = 0, 1, 2, ..., N-l dans laquelle k est un nombre entier_ yJV-1 v a-jlnkn / N yk ~ Zju = 0 Λ η e for n = 0, 1, 2, ..., Nl in which k is an integer
Xn est le nième élément de la séquence d'entrée (à N éléments).Xn is the nth element of the input sequence (with N elements).
Ladite décimation du signal Chirp Originel filtré pour créer un signal dit Originel de Détection consiste dans une décimation par facteur entier comprenant au moins dans les étapes suivantes de :Said decimation of the Original Chirp signal filtered to create a so-called Original Detection signal consists of an integer decimation comprising at least in the following steps:
- filtrage passe-bas du signal, puis de- low-pass filtering of the signal, then
- sous-échantillonnage dudit signal.- subsampling of said signal.
Ledit second prétraitement par une FFT du signal Chirp Originel de Détection consiste à appliquer la transformée de Fourier suivante :Said second pre-processing by an FFT of the Original Detection Chirp signal consists in applying the following Fourier transform:
_V'V-lv „-j2nkn/N yk 2jîi=0 e pour n = 0, 1, 2, ..., N-l_V'Vl v „-j2nkn / N yk 2jîi = 0 e for n = 0, 1, 2, ..., Nl
PAT2521719FR00/LH dans laquelle k est un nombre entierPAT2521719FR00 / LH in which k is an integer
Xn est le nième élément de la séquence d'entrée (à N éléments).Xn is the nth element of the input sequence (with N elements).
De préférence, ledit procédé comporte une étape de décimation dudit Signal dePreferably, said method includes a step of decimating said signal.
Mesure consistant au moins dans les étapes suivantes de :Measure consisting at least in the following stages of:
- filtrage passe-bas du signal, puis de- low-pass filtering of the signal, then
- sous-échantillonnage dudit signal.- subsampling of said signal.
Par ailleurs, le procédé comporte une étape d’application d’un filtre passe-haut au Signal de Mesure pour obtenir un Signal dit de Détection.Furthermore, the method includes a step of applying a high-pass filter to the measurement signal to obtain a so-called detection signal.
Ledit calcul de la position du signal Chirp dans le Signal de Mesure consiste au moins dans les étapes suivantes de :Said calculation of the position of the Chirp signal in the Measurement Signal consists at least in the following steps of:
- calcul du retard de l’arrivée du Chirp dans la fenêtre d’analyse du Signal de Détection par calcul du retard de la crête de l’impulsion dans la réponse impulsionnelle du Signal de Détection (nombre d'échantillons n entre début de la fenêtre d'analyse et crête de l'impulsion).- calculation of the delay of the arrival of the Chirp in the analysis window of the Detection Signal by calculation of the delay of the peak of the pulse in the impulse response of the Detection Signal (number of samples n between start of the window pulse peak).
- transposition du retard (n x facteur de décimation du signal de détection) dans la fenêtre de calcul du Signal de Mesure, pour déterminer le début du signal Chirp dans la fenêtre d’analyse du Signal de Mesure,- transposition of the delay (n x decimation factor of the detection signal) in the measurement signal calculation window, to determine the start of the Chirp signal in the measurement signal analysis window,
- acquisition complémentaire des signaux pour obtenir une fenêtre temporelle d'analyse incluant la totalité du Chirp et les effets de la salle,- additional acquisition of signals to obtain a time window of analysis including the entire Chirp and the effects of the room,
PAT2521719FR00/LHPAT2521719FR00 / LH
- recalage de la fenêtre temporelle d’analyse du Signal de Mesure incluant signal Chirp et effet de salle.- registration of the measurement signal analysis time window including Chirp signal and room effect.
Ledit calcul de la réponse impulsionnelle du système par déconvolution du Signal de Mesure recalé, avec le Signal Originel, consiste au moins dans un traitement de typeSaid calculation of the impulse response of the system by deconvolution of the readjusted Measurement Signal, with the Original Signal, consists at least of a type processing
IFFT (FFT(Signal Mesure)/FFT(Chirp Originel)).IFFT (FFT (Signal Measurement) / FFT (Original Chirp)).
Un autre objet de l’invention concerne un système d’acquisition de réponse impulsionnelle par méthode dite de sinus glissant pour évaluer les propriétés acoustiques de pièces telles qu’une salle de concert par exemple, les propriétés acoustiques d’enceintes acoustiques, les propriétés acoustiques de systèmes de sonorisation, ou les propriétés d’un isolement acoustique entre locaux et/ou pour simuler des espaces sonores ou similaire ; ledit système est remarquable en ce qu’il comporte au moins, d’une part, des moyens d’émission autonomes comprenant au moins un transducteur et des moyens aptes à générer un Signal Chirp Originel et à diffuser ledit signal Chirp par ledit transducteur et, d’autre part, des moyens d’acquisition comprenant au moins un transducteur et au moins un convertisseur analogique numérique (CAN) et des moyens de traitement du signal consistant en un algorithme apte à acquérir en continu un signal dit de mesure au moyen du transducteur et du convertisseur analogique numérique, à calculer la réponse impulsionnelle (RI), à calculer la position du signal Chirp dans le Signal de Mesure par analyse de la position du pic dans la réponse impulsionnelle de la fenêtre temporelle deAnother object of the invention relates to an impulse response acquisition system by the so-called sliding sine method for evaluating the acoustic properties of rooms such as a concert hall for example, the acoustic properties of loudspeakers, the acoustic properties sound systems, or the properties of acoustic isolation between rooms and / or to simulate sound spaces or the like; said system is remarkable in that it comprises at least, on the one hand, autonomous emission means comprising at least one transducer and means capable of generating an Original Chirp Signal and of diffusing said Chirp signal by said transducer and, on the other hand, acquisition means comprising at least one transducer and at least one analog to digital converter (ADC) and signal processing means consisting of an algorithm capable of continuously acquiring a so-called measurement signal by means of the transducer and from the analog-to-digital converter, calculating the impulse response (RI), calculating the position of the Chirp signal in the Measurement Signal by analyzing the position of the peak in the impulse response of the time window of
PAT2521719FR00/LH mesure et à calculer la réponse impulsionnelle du système par déconvolution du Signal de Mesure recalé avec le Signal Originel.PAT2521719FR00 / LH measures and calculates the impulse response of the system by deconvolution of the Measurement Signal readjusted with the Original Signal.
Lesdits moyens d’émission autonomes comprennent des moyens aptes à prétraiter ledit Signal Chirp Originel généré par une FFT, à décimer ledit Signal ChirpSaid autonomous transmission means include means able to preprocess said Original Chirp Signal generated by an FFT, to decimate said Signal Chirp
Originel filtré, à prétraiter ledit Signal Chirp Originel décimé par une FFT.Original filtered, to preprocess said Original Chirp Signal decimated by an FFT.
Par ailleurs, ledit algorithme des moyens de traitement du signal est apte à décimer ledit Signal de Mesure et à filtrer ledit signal de détection par un filtre passe10 haut pour obtenir un signal dit de Détection.Furthermore, said algorithm of the signal processing means is capable of decimating said Measurement Signal and of filtering said detection signal by a high pass filter to obtain a so-called Detection signal.
Brève description des dessinsBrief description of the drawings
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux de la description qui va suivre d’une unique variante d'exécution, donnée à titre d'exemple non limitatif, du système d’acquisition sans fil de réponse impulsionnelle conforme à l'invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels :Other advantages and characteristics will emerge more clearly from the description which follows of a single alternative embodiment, given by way of nonlimiting example, of the wireless impulse response acquisition system according to the invention, with reference to the accompanying drawings in which:
- la figure 1 est une représentation schématique d’un système d’acquisition acoustique de l’art antérieur,FIG. 1 is a schematic representation of an acoustic acquisition system of the prior art,
- la figure 2 est une représentation schématique du système d’acquisition sans fil de réponse impulsionnelle suivant l’invention,FIG. 2 is a schematic representation of the wireless impulse response acquisition system according to the invention,
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- la figure 3 est un ordinogramme des différentes étapes du procédé d’acquisition de réponse impulsionnelle suivant l’invention,FIG. 3 is a flow chart of the different stages of the method for acquiring impulse responses according to the invention,
- la figure 4 est un ordinogramme des différentes étapes d’une variante d’exécution du procédé d’acquisition de réponse impulsionnelle suivant l’invention,FIG. 4 is a flowchart of the different stages of an alternative embodiment of the method of acquisition of impulse response according to the invention,
- la figure 5 est un ordinogramme des différentes étapes d’une seconde variante d’exécution du procédé d’acquisition de réponse impulsionnelle suivant l’invention.- Figure 5 is a flowchart of the different stages of a second variant of execution of the impulse response acquisition method according to the invention.
Mode de réalisation de l’inventionEmbodiment of the invention
Dans la suite de la description suivant l'invention, les mêmes références numériques désignent les mêmes éléments. Les différentes vues ne sont pas nécessairement tracées à l'échelle.In the following description according to the invention, the same reference numerals designate the same elements. The different views are not necessarily drawn to scale.
En référence à la figure 2, le système d’acquisition suivant l’invention comprend des moyens d’émission autonomes 10 d’un signal dit Chirp Originel, c’est-à-dire un sinus glissant logarithmique, des moyens d’acquisition du signal émis 11 et des moyens de traitement du signal acquis 12.With reference to FIG. 2, the acquisition system according to the invention comprises means of autonomous emission 10 of a so-called Original Chirp signal, that is to say a logarithmic sliding sine, means of acquisition of the transmitted signal 11 and acquired signal processing means 12.
Lesdits moyens d’émission 10 sont constitués d’une carte électronique incluant une mémoire et un processeur sur lequel est exécuté un programme et comprennent un amplificateur et au moins un haut parleur pour diffuser un signal acoustique généré par ladite carte électronique. Il est bien évident que ledit programme est enregistré dansSaid transmission means 10 consist of an electronic card including a memory and a processor on which a program is executed and include an amplifier and at least one speaker for broadcasting an acoustic signal generated by said electronic card. It is obvious that the said program is recorded in
PAT2521719FR00/LH ladite mémoire ou dans un lecteur de fichiers pré-enregistrés tel qu’une mémoire flash par exemple ou similaire. Par ailleurs, il va de soi que le haut-parleur pourra être substitué par tout transducteur ou similaire sans pour autant sortir du cadre de l’invention.PAT2521719FR00 / LH said memory or in a prerecorded file reader such as a flash memory for example or the like. Furthermore, it goes without saying that the loudspeaker can be replaced by any transducer or the like without departing from the scope of the invention.
En référence à la figure 3, lesdits moyens génèrent un Signal Chirp Originel dans une étape 100. On entend par signal Chirp un signal évoluant dans le temps de façon logarithmique selon l'équation :With reference to FIG. 3, said means generate an Original Chirp Signal in a step 100. A Chirp signal is understood to mean a signal evolving in time logarithmically according to the equation:
'.In'.In
X(f) = sin ύΆ.Τ ln(—) ωιX (f) = sin ύΆ.Τ ln (-) ωι
Dans laquelle, «h est la fréquence de départ du signal Chirp ω2 est la fréquence de fin T est la durée du ChirpIn which, "h is the starting frequency of the Chirp signal ω 2 is the ending frequency T is the duration of the Chirp
Ensuite, dans une étape 110, le Signal Chirp Originel est diffusé par le hautparleur des moyens d’émission 10.Then, in a step 110, the Original Signal Chirp is broadcast by the speaker of the transmission means 10.
Par ailleurs les moyens d’acquisition 11 consistent en un microphone et en un convertisseur analogique numérique dit CAN et les moyens de traitement du signal consistent en un algorithme apte à être mis en œuvre sur un ordinateur, une tablette tactile, un smartphone, ou similaire.Furthermore, the acquisition means 11 consist of a microphone and an analog digital converter called ADC and the signal processing means consist of an algorithm capable of being implemented on a computer, a touch pad, a smartphone, or the like. .
PAT2521719FR00/LHPAT2521719FR00 / LH
Il est bien évident que les moyens d’acquisitions 11 pourront comporter au moins un ou plusieurs transducteurs bien connus de l’homme du métier et un ou plusieurs convertisseurs analogiques numériques (CAN) sans pour autant sortir du cadre de l’invention.It is obvious that the means of acquisition 11 may include at least one or more transducers well known to those skilled in the art and one or more analog digital converters (ADCs) without departing from the scope of the invention.
Les moyens de traitement du signal 12 consistent en un programme d’ordinateur s’exécutant sur un PC, smartphone, tablette tactile ou similaire, comprenant en référence à la figure 3, une première étape 200 d’acquisition du signal dit de Mesure en continu au moyen d’un microphone et d’un convertisseur analogique numérique (CAN), une seconde étape 210 de calcul permanent de la réponse impulsionnelle (RI) du système mesuré par intercorrélation du Signal de Mesure avec le Signal Originel par les moyens d’émission 10, puis on calcule, dans une étape 220, la position du signal Chirp dans le Signal de Mesure par analyse de la position du pic de la réponse impulsionnelle dans la fenêtre temporelle de mesure.The signal processing means 12 consist of a computer program executing on a PC, smartphone, touch pad or the like, comprising with reference to FIG. 3, a first step 200 of acquisition of the so-called continuous measurement signal by means of a microphone and an analog-to-digital converter (ADC), a second step 210 of permanent calculation of the impulse response (IR) of the system measured by intercorrelation of the measurement signal with the original signal by the transmission means 10, then the position of the Chirp signal in the Measurement Signal is calculated in a step 220 by analysis of the position of the peak of the impulse response in the measurement time window.
L'inter-correlation Rxy(t) des signaux x(t) and y(t) est définie par l'équation :The inter-correlation Rxy (t) of the signals x (t) and y (t) is defined by the equation:
Rxy(t) = x(t) ® y(t) = J x°(5) ,y(t + δ)άδ — 00Rxy (t) = x (t) ® y (t) = J x ° (5), y (t + δ) άδ - 00
Dans une étape 230, on opère une acquisition complémentaire du Signal deIn a step 230, an additional acquisition of the Signal of
Mesure pour obtenir la totalité du signal Chirp Originel et les effets de la réponse acoustique de la salle dans le Signal de Mesure et, finalement, après recalage de laMeasurement to obtain the entire Original Chirp signal and the effects of the room's acoustic response in the Measurement Signal and, finally, after registration of the
PAT2521719FR00/LH fenêtre d'analyse, on calcule par déconvolution du Signal de Mesure avec le SignalPAT2521719EN00 / LH analysis window, we calculate by deconvolution of the Measurement Signal with the Signal
Originel, la réponse impulsionnelle du système dans une étape 240.Original, the impulse response of the system in a step 240.
On observera que la position du signal Chirp dans le Signal de Mesure est obtenue, par exemple, par calcul du retard de l’arrivée de la crête de l’impulsion dans la réponse impulsionnelle issue de la fenêtre d’analyse des signaux de mesure (nombre d'échantillons n entre début de la fenêtre d'analyse et crête de l'impulsion) pour déterminer le début du signal Chirp dans la fenêtre d’analyse du Signal de Mesure.It will be observed that the position of the signal Chirp in the Measurement Signal is obtained, for example, by calculating the delay of the arrival of the peak of the pulse in the impulse response coming from the window for analysis of the measurement signals ( number of samples n between start of the analysis window and peak of the pulse) to determine the start of the Chirp signal in the analysis window of the Measurement Signal.
Après l’acquisition complémentaire des signaux, on procède à un recalage de la fenêtre temporelle d’analyse du Signal de Mesure incluant le signal Chirp et les effets de salle.After the complementary acquisition of the signals, we proceed to a readjustment of the measurement signal analysis time window including the Chirp signal and the room effects.
Par ailleurs, le calcul de la réponse impulsionnelle du système par déconvolution du Signal de Mesure recalé, avec le Signal Originel, consiste au moins dans un traitement de type IFFT (FFT(Signal Mesure)/FFT(Chirp Originel)).In addition, the calculation of the impulse response of the system by deconvolution of the readjusted Measurement Signal, with the Original Signal, consists at least in an IFFT (FFT (Signal Measurement) / FFT (Original Chirp)) type processing.
Selon une première variante d’exécution, en référence à la figure 4, lesdits moyens génèrent un Signal Chirp Originel, tel que décrit précédemment, dans une étape 100.According to a first alternative embodiment, with reference to FIG. 4, said means generate an Original Chirp Signal, as described above, in a step 100.
On procède ensuite, dans une étape 101 à un prétraitement du Signal ChirpWe then proceed, in a step 101 to a pre-processing of the Signal Chirp
Originel généré par une FFT selon l’acronyme anglo-saxon « Fast Fourier Transform »Original generated by an FFT according to the English acronym "Fast Fourier Transform"
VkVk
N-lN-l
n=0 ç-j2nkn/N pour n = 0, 1, 2, N-ln = 0 ç-j2nkn / N for n = 0, 1, 2, N-l
PAT2521719FR00/LH dans laquelle k est un nombre entierPAT2521719FR00 / LH in which k is an integer
Xn est le nième élément de la séquence d'entrée (à N éléments) , qui est une constante dans le calcul de déconvolution final. Puis, dans une étape 110, le Signal Chirp Originel est diffusé par le haut-parleur des moyens d’émission 10.Xn is the nth element of the input sequence (with N elements), which is a constant in the computation of final deconvolution. Then, in a step 110, the Original Signal Chirp is broadcast by the loudspeaker of the transmission means 10.
Par ailleurs les moyens d’acquisition 11 consistent, de la même manière que précédemment, en au moins un microphone, ou tout transducteur bien connu de l’homme du métier, et en au moins un convertisseur analogique numérique dit CAN et les moyens de traitement du signal consistent en un algorithme apte à être mis en oeuvre sur un ordinateur, une tablette tactile, un smartphone, ou similaire.Furthermore, the acquisition means 11 consist, in the same way as above, of at least one microphone, or any transducer well known to those skilled in the art, and at least one analog digital converter called ADC and the processing means. of the signal consist of an algorithm capable of being implemented on a computer, a touch pad, a smartphone, or the like.
Les moyens de traitement du signal 12 consistent en un programme d’ordinateur s’exécutant sur un PC, smartphone, tablette tactile ou similaire, comprenant en référence à la figure 3, une première étape 200 d’acquisition du signal dit de Mesure en continu au moyen d’un microphone et d’un convertisseur analogique numérique (CAN), une seconde étape 210 de calcul permanent de la réponse impulsionnelle (RI) du système mesuré par déconvolution du Signal de Mesure avec le Signal Originel filtré par les moyens d’émission 10, puis on calcule, dans une étape 220, la position du signal Chirp dans le Signal Originel par analyse de la position du pic de la réponse impulsionnelle dans la fenêtre temporelle de mesure. Dans une étape 230, on opère une acquisition complémentaire du Signal de Mesure pour obtenir la totalité du SignalThe signal processing means 12 consist of a computer program executing on a PC, smartphone, touch pad or the like, comprising with reference to FIG. 3, a first step 200 of acquisition of the so-called continuous measurement signal by means of a microphone and an analog-to-digital converter (ADC), a second step 210 of permanent calculation of the impulse response (IR) of the system measured by deconvolution of the Measurement Signal with the Original Signal filtered by the means of transmission 10, then in a step 220, the position of the Chirp signal in the Original Signal is calculated by analysis of the position of the peak of the impulse response in the measurement time window. In a step 230, an additional acquisition of the measurement signal is carried out in order to obtain the entire signal.
PAT2521719FR00/LHPAT2521719FR00 / LH
Chirp Originel et les effets de la réponse acoustique de la salle dans le Signal deOriginal Chirp and the effects of the room's acoustic response in the Signal de
Mesure et, finalement, après recalage de la fenêtre d'analyse, on calcule par déconvolution du Signal de Mesure, avec le Signal Originel, la réponse impulsionnelle du système dans une étape 240.Measurement and, finally, after resetting the analysis window, the impulse response of the system is calculated by deconvolution of the Measurement Signal, with the Original Signal in a step 240.
De la même manière que précédemment, on observera que la position du signalIn the same way as before, we will observe that the position of the signal
Chirp dans le Signal de Mesure est obtenue, par exemple, par calcul du retard de l’arrivée de la crête de l’impulsion dans la fenêtre d’analyse des signaux de détection (nombre d'échantillons n entre début de la fenêtre d'analyse et crête de l'impulsion), pour déterminer le début du signal Chirp dans la fenêtre d’analyse du Signal de Mesure.Chirp in the Measurement Signal is obtained, for example, by calculating the delay of the arrival of the peak of the pulse in the analysis window of the detection signals (number of samples n between start of the window analysis and pulse peak) to determine the start of the Chirp signal in the Measurement Signal analysis window.
Après l’acquisition complémentaire des signaux pour obtenir une fenêtre temporelle d'analyse incluant la totalité du Chirp et les effets de la salle, on procède à un recalage de la fenêtre temporelle d’analyse du Signal de Mesure.After the complementary acquisition of the signals to obtain a time window of analysis including the entire Chirp and the effects of the room, we proceed to a readjustment of the time window of analysis of the Measurement Signal.
Par ailleurs, le calcul de la réponse impulsionnelle du système par déconvolution du Signal de Mesure recalé, avec le Signal Originel, consiste au moins dans un traitement de type IFFT (FFT(Signal Mesure)/FFT(Chirp Originel)).Furthermore, the calculation of the impulse response of the system by deconvolution of the readjusted Measurement Signal, with the Original Signal, consists at least in an IFFT (FFT (Signal Measurement) / FFT (Original Chirp)) type processing.
Les déconvolutions sont dans ce cas calculées conformément à la publication « Simultaneous measurement of impulse response and distortion with a swept-sine technique», Angelo Farina, AES, 108th convention 2000 February 19-22, Paris,The deconvolutions are in this case calculated in accordance with the publication "Simultaneous measurement of impulse response and distortion with a swept-sine technique", Angelo Farina, AES, 108th convention 2000 February 19-22, Paris,
France.France.
PAT2521719FR00/LHPAT2521719FR00 / LH
Selon une seconde variante d’exécution, en référence à la figure 5, lesdits moyens génèrent un Signal Chirp Originel dans une étape 100. On entend par signalAccording to a second alternative embodiment, with reference to FIG. 5, said means generate an Original Signal Chirp in a step 100. The signal is understood to mean
Chirp un signal évoluant dans le temps de façon logarithmique selon l'équation :Chirp a signal evolving in time in a logarithmic way according to the equation:
X(f) = sinX (f) = sin
CO\T ln(—) COiCO \ T ln (-) COi
ff
V ωι ωι /V ωι ωι /
Dans laquelle, ωι est la fréquence de départ (02 est la fréquence de fin T est la durée du ChirpIn which, ωι is the starting frequency (02 is the ending frequency T is the duration of the Chirp
On procède ensuite, dans une étape 101 à un prétraitement du Signal ChirpWe then proceed, in a step 101 to a pre-processing of the Signal Chirp
Originel généré par une FFT selon l’acronyme anglo-saxon « Fast Fourier Transform »Original generated by an FFT according to the English acronym "Fast Fourier Transform"
VkVk
N-lN-l
n=0 ç-j2nkn/N pour n = 0, 1, 2, N-l dans laquelle k est un nombre entiern = 0 ç-j2nkn / N for n = 0, 1, 2, N-l in which k is an integer
Xn est le nième élément de la séquence d'entrée (à N éléments) , qui est une constante dans le calcul de déconvolution final.Xn is the nth element of the input sequence (with N elements), which is a constant in the computation of final deconvolution.
Puis, dans une étape 102, on procède à un filtrage passe-haut du Signal ChirpThen, in a step 102, a high-pass filtering of the Signal Chirp is carried out
Originel pour réduire l’incidence du bruit de fond et pour être en cohérence avec le signal de détection mesuré et, dans une étape 103, à une décimation (décimation parOriginal to reduce the incidence of background noise and to be consistent with the measured detection signal and, in a step 103, to a decimation (decimation by
PAT2521719FR00/LH facteur entier) du Signal Chirp Originel filtré, afin de réduire les temps de calcul de détection en temps réel, puis, dans une étape 104, à un second prétraitement par unePAT2521719FR00 / LH whole factor) of the filtered Original Chirp Signal, in order to reduce the detection calculation times in real time, then, in a step 104, to a second preprocessing by a
FFT du Signal Chirp Originel décimé et filtré, afin de créer un Signal Originel deFFT of the Original Signal Chirp decimated and filtered, in order to create an Original Signal of
Détection et permettre une corrélation en temps réel avec le Signal de Détection.Detection and allow real-time correlation with the Detection Signal.
On observera que le filtre-passe haut appliqué à l’étape 102 pourra consister dans tout filtre passe-haut bien connu de l’homme du métier tel qu’un filtre passe-haut du premier ordre ou du second ordre ou un filtre dit Butterworth d’ordre 6 par exemple.It will be observed that the high-pass filter applied in step 102 may consist of any high-pass filter well known to those skilled in the art such as a first-order or second-order high-pass filter or a so-called Butterworth filter of order 6 for example.
Finalement, dans une étape 110, le signal Chirp Originel est diffusé par le hautparleur des moyens d’émission 10.Finally, in a step 110, the Original Chirp signal is broadcast by the speaker of the transmission means 10.
Par ailleurs les moyens d’acquisition 11 consistent, de la même manière que précédemment, en au moins un microphone, ou tout transducteur bien connu de l’homme du métier, et en au moins un convertisseur analogique numérique dit CAN et les moyens de traitement du signal consistent en un algorithme apte à être mis en oeuvre sur un ordinateur, une tablette tactile, un smartphone, ou similaire.Furthermore, the acquisition means 11 consist, in the same way as above, of at least one microphone, or any transducer well known to those skilled in the art, and at least one analog digital converter called ADC and the processing means. of the signal consist of an algorithm capable of being implemented on a computer, a touch pad, a smartphone, or the like.
Les moyens de traitement du signal 12 consistent en un programme d’ordinateur s’exécutant sur un PC, smartphone, tablette tactile ou similaire, comprenant en référence à la figure 3, une première étape 200 d’acquisition du signal dit de mesure en continu au moyen d’un microphone et d’un convertisseur analogique numérique (CAN),The signal processing means 12 consist of a computer program executing on a PC, smartphone, touch pad or the like, comprising with reference to FIG. 3, a first step 200 of acquisition of the so-called continuous measurement signal using a microphone and an analog-to-digital converter (ADC),
PAT2521719FR00/LH une seconde étape 201 de décimation (par facteur entier) dudit Signal de Mesure, ladite décimation permettant de réduire les temps de calcul, et une étape 202 de filtrage du signal décimé, par un filtre passe-haut, afin de supprimer les fréquences basses qui sont souvent des composantes prépondérantes du bruit de fond, permettent d'obtenir un Signal dit de Détection.PAT2521719EN00 / LH a second step 201 of decimation (by integer factor) of said measurement signal, said decimation making it possible to reduce the calculation times, and a step 202 of filtering the decimated signal, by a high-pass filter, in order to remove the low frequencies which are often preponderant components of the background noise, make it possible to obtain a so-called Detection Signal.
De la même manière que précédemment, le filtre-passe haut appliqué à l’étapeIn the same way as before, the high pass filter applied in the step
202 pourra consister dans tout filtre passe-haut bien connu de l’homme du métier tel qu’un filtre passe-haut du premier ordre ou du second ordre ou un filtre dit Butterworth d’ordre 6 par exemple.202 could consist of any high-pass filter well known to those skilled in the art, such as a first-order or second-order high-pass filter or a 6-order Butterworth filter, for example.
On notera, par ailleurs, que l’étape 202 de filtrage pourra être mise en oeuvre avant l’étape 201 de décimation sans pour autant sortir du cadre de l’invention.Note, moreover, that the filtering step 202 can be implemented before the decimation step 201 without departing from the scope of the invention.
Ensuite, dans une étape 210, le Signal Chirp Originel étant diffusé par les moyens d’émission 10, on calcule en permanence la réponse impulsionnelle (RI) du système mesuré, filtré et décimé par déconvolution du Signal de Détection avec leThen, in a step 210, the Original Chirp Signal being broadcast by the transmission means 10, the impulse response (IR) of the system measured, filtered and decimated is continuously calculated by deconvolution of the Detection Signal with the
Signal Originel de Détection, puis on calcule, dans une étape 220, la position du signalOriginal Detection Signal, then we calculate, in a step 220, the position of the signal
Chirp dans le signal de détection par analyse de la position du pic de cette réponse impulsionnelle dans la fenêtre temporelle d'analyse.Chirp in the detection signal by analysis of the position of the peak of this impulse response in the analysis time window.
PAT2521719FR00/LHPAT2521719FR00 / LH
On opère ensuite, dans une étape 230, une acquisition complémentaire duThen, in a step 230, an additional acquisition of the
Signal de Mesure pour obtenir la totalité du Signal Chirp Originel et les effets de la réponse acoustique de la salle dans le Signal de Mesure et, finalement, après recalage de la fenêtre d'analyse, on calcule par déconvolution du Signal de Mesure avec leMeasurement Signal to obtain the entire Original Chirp Signal and the effects of the acoustic response of the room in the Measurement Signal and, finally, after resetting the analysis window, we calculate by deconvolution of the Measurement Signal with the
Signal Originel, la réponse impulsionnelle du système dans une étape 250 .Signal Original, the impulse response of the system in a step 250.
On notera que la position du signal Chirp dans le Signal de Mesure est obtenue, de la même manière que précédemment, par calcul du retard de l’arrivée de la crête de l’impulsion dans la réponse impulsionnelle des signaux de détection (nombre d'échantillons n entre début de la fenêtre d'analyse et crête de l'impulsion), puis par transposition du retard (n x facteur de décimation du signal de détection) dans la fenêtre de calcul du Signal de Mesure, pour déterminer le début du signal Chirp dans le Signal de Mesure. On réalise une acquisition complémentaire des signaux pour obtenir une fenêtre temporelle d'analyse incluant la totalité du Chirp et les effets de la salle et l'on effectue un recalage de la fenêtre temporelle d’analyse du Signal de Mesure incluant signal Chirp et effet de salle.It will be noted that the position of the signal Chirp in the Measurement Signal is obtained, in the same way as previously, by calculation of the delay of the arrival of the peak of the pulse in the impulse response of the detection signals (number of samples n between start of the analysis window and peak of the pulse), then by transposition of the delay (nx decimation factor of the detection signal) in the calculation window of the Measurement Signal, to determine the start of the Chirp signal in the Measurement Signal. We carry out a complementary acquisition of the signals to obtain a time window of analysis including the entire Chirp and the effects of the room and we perform a readjustment of the time window of analysis of the Measurement Signal including Chirp signal and effect of room.
Par ailleurs, le calcul de la réponse impulsionnelle du système par déconvolution du Signal de Mesure recalé, avec le Signal Originel, consiste au moins dans un traitement de type IFFT (FFT(Signal Mesure)/FFT(Chirp Originel)).In addition, the calculation of the impulse response of the system by deconvolution of the readjusted Measurement Signal, with the Original Signal, consists at least in an IFFT (FFT (Signal Measurement) / FFT (Original Chirp)) type processing.
PAT2521719FR00/LHPAT2521719FR00 / LH
Les déconvolutions sont calculées conformément à la publication « Simultaneous measurement of impulse response and distortion with a swept-sine technique », AngeloDeconvolutions are calculated in accordance with the publication "Simultaneous measurement of impulse response and distortion with a swept-sine technique", Angelo
Farina, AES, 108th convention 2000 February 19-22, Paris, France.Farina, AES, 108th convention 2000 February 19-22, Paris, France.
On comprend bien que le procédé permet d’effectuer en permanence une déconvolution entre le signal acquis et le signal émis ce qui permet de reconnaître la présence du signal sinus glissant dans le signal acquis (incluant le bruit). Par ailleurs, la détection est effectuée sur un spectre fréquentiel d’analyse réduit, par application des décimation et filtres passe-haut notamment.It is well understood that the method makes it possible to continuously perform a deconvolution between the acquired signal and the transmitted signal, which makes it possible to recognize the presence of the sine sliding signal in the acquired signal (including the noise). Furthermore, the detection is carried out on a reduced analysis frequency spectrum, in particular by applying decimation and high-pass filters.
Il est bien évident que les exemples que l'on vient de donner ne sont que des illustrations particulières et en aucun cas limitatif quant au domaine d'application de l'invention.It is obvious that the examples which have just been given are only specific illustrations and in no way limitative as to the field of application of the invention.
PAT2521719FR00/LHPAT2521719FR00 / LH
Claims (13)
Priority Applications (3)
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| EP18714818.4A EP3610660A1 (en) | 2017-04-10 | 2018-04-10 | Method and system for wireless pulse response acquisition using a sliding sine method |
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